Comprendre des procédés de mise en mouvement d'un projectile

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM1, CM2.
Auteurs
A. BLOUIN, A. SURMONT, P. MAËSE et C. SCHMALTZ
Objectif
Comprendre des procédés de mise en mouvement d'un projectile
Relation avec les programmes

Cycle 3 - Programme 2016

  • Identifier les principales évolutions du besoin et des objets.
  • Décrire le fonctionnement d'objets techniques, leurs fonctions et leurs constitutions.
  • Identifier les principales familles de matériaux.
  • Concevoir et produire tout ou partie d'un objet technique en équipe pour traduire une solution technologique répondant à un besoin.
Dates
Créée le 12 septembre 2017
Modifiée le 18 octobre 2017
Statistiques
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Licence
CC-BYLicence Creative Commons : Paternité ?.

Déroulement des séances

1

Observer, décrire et analyser des lancers

Dernière mise à jour le 16 septembre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Utiliser un vocabulaire adapté, spécifique pour décrire les actions réalisées par un camarade et eux-mêmes.
Durée
30 minutes (3 phases)
Matériel
affiche
feutres
projectiles au choix (vortex, poids, disque, javelots)

1. Organiser une situation de lancers

groupes de 3 | 10 min. | découverte
  • Dans un premier temps, laisser les élèves tester des lancers sans leur donner de conseils (sauf explications de la sécurité.)

Donner aux élèves la possibilité de faire différents lancers avec différents objets dans la cour de récréation.

 

2. Questionner le groupe

collectif | 10 min. | recherche

Que faut-il faire pour que l'objet aille loin?

Hypothèses a priori : 

  • Forcer
  • Donner de la vitesse
  • Accompagner l'objet
  • Lui donner de la hauteur
  • Régler l'angle d'incidence

3. Phase 3

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Noter les propositions sur l'ordinateur ou l'affiche afin de pouvoir y revenir lors de l'étape 4. 

Les hypothèses peuvent être notées sous forme de carte mentale. 

2

Effectuer une recherche documentaire

Dernière mise à jour le 16 septembre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Comprendre des textes, des images et des documents et les interpréter
Durée
30 minutes (3 phases)
Matériel
ordinateur avec internet
fiche activité 1 "machine de guerre" et son corrigé (voir CD comprendre le monde, chez Retz)
6 fiches de recherche individuelles

1. Questionner le groupe

collectif | 5 min. | découverte

1. Connaissez-vous des machines qui lancent des projectiles?

Hypothèses a priori: catapulte, arc, fronde, lance-pierre, arbalète, propulseur (préhistoire), fusil, canon, pistolet...

2. Expliquer aux élèves que nous allons nous intéresser à des machines de guerre utilisées au Moyen-Age pour lancer des projectiles.

 

2. Effectuer une recherche documentaire

groupes de 6 | 20 min. | recherche

1. Constituer des groupes de 6 élèves. Chaque membre du groupe reçoit une fiche documentaire différente de celle des autres, portant sur une des machines de guerre utilisées au Moyen-Age., ainsi que la fiche activité 1

2. Chacun lit sa fiche documentaire et complète les éléments de la fiche activité 1 "Machines de guerre" qui lui correspond. (les fiches "pierrière" et "bricole" seront photocopiées sur une même feuille et données à un seul et même élève)

3. A l'issue de ce temps individuel, les groupes de reforment et chacun expose ses découvertes au reste du groupe afin de compléter TOUTE la fiche (exercices 1 et 2):

  • les élèves doivent compléter un tableau regroupant les principales caractéristiques des machines citées au début de l'étape.
  • la dernière ligne du tableau est vide. Les élèves doivent y replacer le nom des machines.

3. Mise en commun

collectif | 5 min. | mise en commun / institutionnalisation

1. Prendre un temps avec toute la classe pour mettre en commun les découvertes des différents groupes

2. S'assurer que tous disposent des bonnes informations sur leur fiche en projetant le corrigé au tableau.

3

Résoudre un problème, exploiter des données

Dernière mise à jour le 25 septembre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Interpréter des données en analysant notamment l'allure de leur représentation graphique.
Durée
30 minutes (4 phases)
Matériel
fiche activité 1 "machine de guerre"
fiche activité 1 à projeter

1. Analyse du diagramme

collectif | 5 min. | découverte

1. Demander aux élèves de reprendre la fiche Activité 1 distribuée lors de la séance précédente, faire observer le diagramme et expliquer la consigne: "La représentation de la distance jusqu'à l'impact du projectile d'une catapulte a été tracée sur le graphique. Sachant qu'elle permet de propulser un projectile à 60 m, trouve l'échelle du graphique: 1 cm -> ?".

2. Bien faire reformuler la consigne afin de s'assurer que tous les élèves ont compris l'objet de la recherche. On peut s'attendre à un raisonnement du type: si 3 cm correspondent à 60 m, 1 cm correspond à 20 m. En effet, si la distance sur le papier est divisée par 3, la distance sur le terrain sera également divisée par 3.

3. Expliquer aux élèves qu'1 cm sur le graphique correspond à 2 000 cm sur le terrain (c'est-à-dire 20m). L'échelle est donc de 1/2 000.

2. Tracés sur le graphique

binômes | 10 min. | recherche

1. Par deux, demander aux élèves d'utiliser les données de la colonne "Portée maximum" pour terminer le graphiqe, au crayon gris léger, sur une des deux feuilles.

 

3. Correction collective

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

1. Procéder à une correction collective au tableau en projetant la fiche activité 1.

2. Un élève volontaire vient tracer un élément du graphique en justifiant son choix. Le reste de la classe valide ou invalide la proposition.

3. Chacun complète sa fiche.

4. Interprétation du graphique

collectif | 5 min. | réinvestissement

1. Demander pourquoi la baliste n'apparaît pas. Sa portée est beaucoup plus importante que celle des autres appareils. Sa représentation graphique sortirait du cadre.

2. Demander au groupe ce qu'il apprend en analysant le graphique.

Réponses attendues:

  • Plus les machines sont récentes et plus on constate que leur portée est élevée.
  • Plus elles sont récentes et plus elles sont performantes.
  • C'est un révélateur de progrès techniques.
4

Tests balistiques

Dernière mise à jour le 01 octobre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Proposer, avec l'aide du professeur, une démarche pour répondre à une question de nature scientifique ou technologique.
Durée
30 minutes (3 phases)
Matériel
un élastique
deux trombones
un oeuf surprise Kinder
une BD
une feuille de papier quadrillée

1. Comment envoyer un projectile le plus loin possible?

collectif | 5 min. | découverte

Poser la question problème: "Comment envoyer un projectile le plus loin possible?"

- Reprendre les hypothèses formulées lors de l'étape 1, les agrémenter des nouveaux savoirs acquis en observant des machines de guerre: balanciers, poids, inertie, vitesse...

- Pendant ce temps de verbalisation collective, prendre en note les observations des élèves sur l'ordinateur. Celles-ci pourront servir de trace écrite à coller dans le cahier. ("Nos hypothèses:")

2. Concevoir un protocole pour réaliser une maquette permettant de tester les hypothèses

groupes de 3 | 15 min. | recherche

- Constituer des trinômes.

- Chaque groupe reçoit le matériel suivant: un élastique, deux trombones, un oeuf surprise Kinder, une BD et une feuille de papier quadrillé.

- Expliquer aux élèves que les groupes travailleront sur des composantes différentes: certains testeront la tension, d'autres l'angle d'incidence et les derniers la masse du projectile. Bien définir chacun de ces termes, les faire reformuler, pour s'assurer que tous les intègrent bien.

- Pour les groupes travaillant sur la masse du projectile, proposer de lancer dans un premier temps l'oeuf vide, puis rempli de papier, puis d'un objet léger et enfin d'une bille.

Chaque groupe bâtit en classe une maquette permettant de tester les hypothèses émises précédemment. Il réfléchit ensuite aux modalités permettant de faire varier la composante qui leur a été attribuée (ex: "Comment proposer un angle plus grand à chaque lancer?").

3. Mise en commun

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

- Chaque groupe vient présenter sa maquette au reste de la classe qui valide ou non les propositions en justifiant les choix. Si une difficulté est rencontrée par un groupe, chercher ensemble des solutions et des améliorations à apporter immédiatement.

- A la fin de la séance, les maquettes sont stockées dans la classe en vue d'être utilisées lors de la prochaine séance.

5

Tests balistiques -suite

Dernière mise à jour le 10 octobre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Après avoir traduit leur solution par la réalisation d'un prototype, les élèves expérimentent leur montage et comparent les résultats obtenus aux hypothèses initiales.
Durée
30 minutes (3 phases)
Matériel
cahier de technologie
tableau de report des résultats (1 par élève + 1 à projeter)
prototypes réalisés lors de la séance précédente
mètre ruban

1. Rappel

collectif | 5 min. | découverte

- Projeter au tableau les hypothèses émises en début de séance précédente.

- Rappeler les trois variantes sur lesquelles les élèves vont agir lorsqu'ils testeront leurs prototypes: la tension, l'angle d'incidence et la masse du projectile.

2. Test des hypothèses

collectif | 15 min. | recherche

- Dans la classe, libérer un espace suffisant pour que les élèves se placent en arc de cercle.

- Les groupes présentent successivement leur montage et les testent devant le reste de la classe.

- On mesure la distance parcourue à l'aide d'un maître ruban et on reporte les résultats au fur et à mesure dans le tableau projeté au TBI.

- Plus l'élastique est tendu, plus le projectile va vite et plus la distance qu'il parcourt est importante.

- Plus la masse augmente, plus la distance parcourue par le projectile est faible.

- C'est avec un angle d'incidence moyen (30°) que le projectile va le plus loin.

Conclusion: Pour projeter un objet le plus loin possible, il faut le propulser avec un angle moyen. Plus il est lourd, plus la force exercée doit être importante. 

3. Institutionnalisation

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

- Chaque élève copie les résultats sur un tableau individuel.

- Dans le cahier, coller les hypothèses émises lors de la séance précédente, puis le tableau de report des résultats.

- Copier la trace écrite.

- Exemple de trace écrite:

Que faut-il pour lancer loin? Plus la masse du projectile est élevée, plus la tension de l'élastique doit l'être également. L'angle de projection optimal est d'environ 30.

6

Fabriquer une catapulte et se défier dans un concours de lancers

Dernière mise à jour le 18 octobre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Reproduire un objet technique en équipe pour traduire une solution technologique répondant à un besoin : reproduire la maquette d'une catapulte.
Durée
30 minutes (2 phases)
Matériel
tutoriel vidéo "tuto catapulte papier" sur youtube.
papier
ruban adhésif
pistolet à colle
pique à brochette en bois
bouchon plastique de bouteille de lait
balle de ping pong

1. Suivre le tutoriel vidéo de fabrication de la catapulte

groupes de 3 | 25 min. | recherche

Envoyer le lien youtube aux parents d'élèves afin que les élèves puissent visionner la vidéo avant chez eux. Cela permet de gagner du temps car la réalisation dure une très grosse demi-heure. Nous pouvons également leur demander de préparer les 6 tiges de feuilles. 

Mise en place du tutoriel au tbi : 

https://www.youtube.com/watch?v=9JvV8PWawLs

Les élèves suivent au fur et à mesure le tutoriel, l'enseignant met pause lors des différentes étapes. 

Pas de manipulations du pistolet à colle de la part des élèves.

2. Test d'efficacité

collectif | 5 min. | mise en commun / institutionnalisation

Grâce à leur catapulte, les élèves doivent envoyer le plus loin possible leur balle de ping pong.

Dégager un champ de tir dans la classe ou bien tester son matériel dans la cour si le temps le permet.

Prévoir des craies afin de noter les distances.