Lumière et ombres

Discipline
Le ciel et la Terre
Niveaux
CM1, CM2.
Auteur
D. D.
Objectif
Identifier les conditions requises pour qu’un objet soit visible.
Comprendre que le trajet de la lumière est rectiligne.

Socle commun:
Capacités : Pratiquer une démarche scientifique.
- Savoir observer, questionner, formuler une hypothèse et la valider, argumenter, modéliser de façon élémentaire.
- utiliser les langages scientifiques à l’écrit et à l’oral.

Programmes 2008:
- Lumière et ombres.
Socle
Cette séquence n'est pas associée à une compétence du socle commun en particulier.

Quelles sont les conditions pour qu'un objet soit visible? Comment qualifier le trajet de la lumière?

Déroulement des séances

1

Pourquoi un objet est-il visible?

Dernière mise à jour le 31 October 2010
Discipline / domaine
Le ciel et la Terre
Objectif
Comprendre les conditions de visibilité d'un objet.
Durée
35 minutes (2 phases)
Remarques
Devoirs:
- apprendre la leçon.
- apporter le matériel suivant: boite fermée en carton type boite à chaussure, ou encore une boite en aluminium avec couvercle type boite de Nescafé. Une feuille de papier calque.

1. Brainstorming

collectif | 20 min. | découverte

1. Disposer un objet devant les élèves.

"Pourquoi voit-on cet objet?"

Les élèves ont deux minutes pour discuter avec leur voisin afin d'émettre une hypothèse.

 

2. Les hypothèses sont inscrites au tableau.

Si besoin, le débat est orienté. "L'objet est éclairé donc visible. "Mais comment se fait-il que notre oeil le voie?"

 

3. Représenter un schéma au tableau:

- un spot éclairant un personnage, et un spectateur placé derrière le spot.

" Le spectateur voit-il le personnage?" Oui.

" Pourtant le spectateur est dans le noir... Comment l'expliquer?" La lumière est réfléchie du personnage vers le spectateur.

2. Leçon

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

1. Les élèves dictent un paragraphe qui servira de leçon, qui explique les conditions de visibilité d'un objet.

 

2. La leçon est copiée.

2

Le trajet rectiligne de la lumière.

Dernière mise à jour le 31 October 2010
Discipline / domaine
Le ciel et la Terre
Objectif
Comprendre que la lumière effectue un trajet en ligne droite.
Durée
55 minutes (3 phases)
Matériel
- un objet quelconque
- 3 carrés de carton percés d'un trou d'environ 0,5cm de diamètre.
Remarques
Devoirs:
- apprendre la leçon.
- apporter une lampe de bureau.

1. Comment se déplace la lumière?

collectif | 25 min. | découverte

1. Par groupes de 2 , les élèves réfléchissent au trajet de la lumière. 

" Dans quelle direction se déplacent les rayons de la lumière?"

 

2. Les hypothèses sont notées au tableau sans critère de tri ou de jugement.

 

3. On fait l'expérience suivante. On place un objet sur une table. Puis on place 3 cartons troués devant, mais non alignés (2 élèves les tiennent). Un élève vient tester l'expérience: "Est-ce que tu peux voir l'objet?" Non.

On renouvelle l'expérience en alignant les trous des trois cartons. "Peux tu voir l'objet maintenant?" Oui.

 

4. Suite à cette expérience, les élèves réfléchissent de nouveau au trajet de la lumière.

 

5. On réalise l'expérience suivante. On aligne 3 élèves. Le plus petit et mince derrière, le plus grand et imposant devant. UN élève vient tester l'expérience.

"Peux - tu voir l'élève qui est tout derrière?" Non.

"Quelles sont les conditions pour que quelque chose soit visible?"

"Donc que peut-on en conclure sur le trajet de la lumière?"

 

6. Les élèves réfléchissent de nouveau par 2.

 

7. Ils émettent de nouvelles hypothèses. En collectif, on fait émerger la bonne hypothèse, en s'aidant notamment d'un schéma au tableau.

2. Structuration.

individuel | 20 min. | réinvestissement

1. Dans le cahier de sciences, on indique le titre: "La lumière et les ombres".

2. Chaque élève réalise un schéma 

- un qui représente une situation où un objet est visible, en représentant le trajet de la lumière, l'objet, la source de lumière et l'oeil.

- un qui représente une situation où un objet n'est pas visible, en représentant le trajet de la lumière, l'objet, la source de lumière et l'oeil.

3. L'enseignante observe les différents schémas des élèves, et les aide à structurer leur pensée.

Certains schémas particulièrement faux peuvent être reproduis au tableau et étudiés en collectif.

3. Leçon

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

La leçon est copiée au tableau, et recopiée par les élèves sous leurs propres schémas.

3

La chambre noire

Dernière mise à jour le 31 October 2010
Discipline / domaine
Le ciel et la Terre
Objectif
Mettre en application ses connaissances sur la lumière et les ombres par la construction d'un objet: la chambre noire.
Durée
70 minutes (5 phases)
Matériel
Boite en carton fermée
Papier calque
Scotch
Source de lumière isolée: bougie.
Briquet
Remarques
Les filles doivent avoir de quoi s'attacher les cheveux!! (bougies)

Devoirs:
Revoir la leçon pour évaluation.

1. Construction.

individuel | 20 min. | réinvestissement

1. Vérification du matériel pour tous les élèves:

- une boite en carton,

- une feuille de papier calque. Une paire de ciseaux.

- du scotch.

Ceux qui auraient oublié leur matériel se mettent en binôme avec un camarade.

 

2. L'enseignante montre l'objet tel qu'il doit être fini.

Etapes de construction:

- découper un des bouts de la boite et recouvrir ce côté de papier calque, qu'on fera tenir avec du scotch.

Percer le côté opposé de la boite à l'aide d'une paire de ciseaux. Le trou ne doit pas être trop grand (quelques millimètres). 

2. Expérience

collectif | 15 min. | réinvestissement

1. Les lumières de la classe sont éteintes.

Donner les conditions de sécurité avec les bougies:

- ne pas s'agiter

- ne pas jouer avec

- ne pas toucher sauf si la maîtresse l'autorise.

Les élèves qui jouent avec sont immédiatement exclus de l'expérience.

 

2. Les bougies sont allumées. et placée devant le trou de la boite. La maîtresse passe pour régler la distance.

 

3. "Qu'observez vous?" (la flamme de la bougie doit apparaître renversée) Les observations sont notées au tableau.

 

4. " Essayer de rapprocher ou d'éloigner la bougie et regardez ce qui se passe". Les observations sont notées au tableau.

 

5. Les bougies sont éteintes et mises de côté.

3. Explication du phénomène de renversement de l'image.

binômes | 15 min. | réinvestissement

1. En binômes, les élèves s'interrogent sur les phénomènes observés. ("cela a un rapport avec le trajet rectiligne de la lumière")

Dans leur cahier de sciences, ils doivent écrire ce qu'ils ont observé, émettre une hypothèse sur leur origine, et réaliser un schéma explicatif.

 

2. Les hypothèses sont mises en commun.

Par guidage, l'enseignante les amène à comprendre le phénomène et à faire des liens avec la leçon.

4. Trace écrite

individuel | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Une trace écrite est réalisée dans le cahier sur:

- ce qui a été fait,

- ce qui a été observé

- un schéma explicatif du phénomène.

 

Les élèves en profitent pour poser les dernières questions qu'il leur reste.

5. Pour aller plus loin.

collectif | 10 min. | recherche

Trouver des conditions pour que la chambre noire ne fonctionne pas:

- pas de lumière

- trou trop grand

- mauvaise distance focale

4

Évaluation sommative

Dernière mise à jour le 31 October 2010
Discipline / domaine
Le ciel et la Terre
Objectif
- Identifier les conditions requises pour qu’un objet soit visible.
- Comprendre que le trajet de la lumière est rectiligne.
Durée
30 minutes (1 phases)
Matériel
Fiches d'évaluation.

1. Évaluation sommative.

individuel | 30 min. | évaluation