L'eau: états et changements d'états.

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CE2, CM1, CM2.
Auteur
A. JAN
Objectif
- Connaître les trois états physiques de l’eau.
-Connaitre le vocabulaire suivant : solide, glace, liquide, gazeux, fusion, solidification, vaporisation, liquéfaction, fusion, solidification.
- Savoir que les changements d’état de l’eau se font à température fixe (0°C et 100°C sous la pression atmosphérique normale).
- Découvrir qu’une masse d’eau solide occupe un volume plus important que la même masse d’eau liquide.
Relation avec les programmes

Ancien Socle commun (2007)

  • Pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner
  • Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter, mettre à l’essai plusieurs pistes de solutions
  • Exprimer et exploiter les résultats d’une mesure ou d’une recherche en utilisant un vocabulaire scientifique à l’écrit et à l’oral
  • La matière
Dates
Créée le 29 avril 2015
Modifiée le 10 mai 2015
Statistiques
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Licence
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Déroulement des séances

1

Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme.

Dernière mise à jour le 29 avril 2015
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Connaître les trois états physiques de l’eau.
Durée
35 minutes (2 phases)
Matériel
Pc + video projecteur
Remarques
Cette séance doit permettre aux élèves de pouvoir réactiver leurs connaissances et de s'engager dans un travail de révision et d'approffondissement. Pour l'enseignant, il s'agit avant tout de collecter les questions que se posent les élèves pour y répondre durant la séquence.

1. Questionnement de départ

individuel | 20 min. | découverte

- Avant de donner le titre du chapitre aux élèves, distribuer le document "séance 1" (situation problème de départ).

- Lecture du document (avec enseignant/ individuellement); Une fois la lecture effectuée, et en cachant le bas de l'écran, on peut proposer aux élèves d'observer l'expérience de Dexter via le lien suivant:

http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/cinquieme/chimie/etats_eau_matiere.htm

- Poser aux élèves les  questions suivantes (laisser les élèves interagir entre eux):

Que signifie la règle d'Or du grand père: rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme"?

 A votre avis, le grand père a-t-il raison de dire que Dexter se trompe? Pourquoi?

Est-il vrai qu'avec l'eau, rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme?

--> Faire formuler des hypothèses aux élèves. Celles-ci devront être soumises à expérimentation lors des prochaines séances afin d'être validées ou rejetées.

2. Ce que nous savons sur l'eau

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

Copie sur le cahier de sciences:

L'eau: Etats et changements d'états

I- Ce que nous savons sur l'eau

Nous savons que l'eau est présente sous différentes formes, que l'on appelle état. Nous sommes surs qu'il existe au moins deux états pour l'eau:

- L'état solide, par exemple losqu'elle est sous forme de glaçon.

- L'état liquide, par exemple lorsqu'elle coule du robinet.

Nous nous posons les questions suivantes:

- L'eau peut elle passer dans l'air?

- Autres questions que se posent les élèves...

-<document à coller>

Ce que j'en pense: (laisser l'élève écrire seul ses hypothèses et reflexions).

2

Créons nos protocoles d'expérimentations.

Dernière mise à jour le 29 avril 2015
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- mettre en place les expériences à venir
- faire discuter un protocole expérimental

Durée
40 minutes (3 phases)

1. Rappel de la séance précédente et mise en projet

collectif | 5 min. | découverte

Demander aux élèves s'il peuvent rappeler le problème posé lors de la dernière séance et les questions soulevées. ( Y a-t-il de l'eau dans l'air? A quelle température l'eau (dé)gèle-t-elle? Comment récupérer l'eau qui s'est "évaporée"?...)

Pour chaque question, lister les hypothèses apportées par les élèves.

2. Engagement dans la recherche de protocoles d'expérimentations.

collectif | 20 min. | découverte

- Distribuer à chaque élève la fiche de travail "séance 2". On explique aux élèves qu'ils vont devoir imaginer des protocoles d'expérimentations pour tester les hypothèses de chaque question. Pour cela, on va former des groupes. Chaque groupe devra s'occuper d'une question et de ses hypothèses. Pour les aider, ils doivent commencer par remplir ensemble la fiche distribuée.

- Lecture en collectif du doc:

  • Qu'est-ce que je veux faire ?
  • Que vais-je observer ?
  • Qu'est-ce que je sais sur la question ?
  • Comment je vais m'y prendre ? (principe de l'expérimentation)
  • Comment je vais le faire ? (protocole expérimental, réalisation: pensez au matériel)
  • Comment vais-je garder la trace de mes observation ?

Expliciter les questions, faire reformuler chacune d'entre elles pour s'assurer de la compréhension des élèves.

- Mise en action: l'enseignant passe dans les groupes afin de rappeler les consignes, d'aiguiller ou de modérer les échanges. Son rôle est important: sans influencer les élèves,il doit pouvoir permettre à chaque groupe d'avoir une expérimentation à proposer à la classe dès la fin de la séance.

3. Présentation des expérimentations

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

A l'issue de la préparation des dispositifs, chaque groupe présente son protocole à la classe. Les autres élèves questionnent, enrichissent ou rectifient ce qui est présenté.

L'enseignant garde un exemplaire de chaque compte rendu de protocole (à photocopier pour coller dans les cahiers par la suite; auparavant, on pourra laisser les élèves mettrent au propre leurs fiches).

3

Le problème de Dexter

Dernière mise à jour le 10 mai 2015
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Maîtriser le vocabulaire suivant : vaporisation, liquéfaction, évaporation, ébullition.
Durée
40 minutes (3 phases)
Matériel
- thermomètres

1. Retour au problème de début de séance

collectif | 5 min. | découverte

- Rappel du problème de Dexter (séance 1): l'eau a-t-elle disparu de sa casserole?

--> Lister les hypothèses des élèves, les faire expliciter leurs propositions.

2. Que se passe-t-il vraiment lorsque l'eau disparait à l'oeil nu?

groupes de 4 | 20 min. | recherche

La classe est divisée en groupes de 4/5 élèves. Tous les élèves assistent aux mêmes expériences, mais sont chargés de prendre des notes (sous forme de dessin par exemple, montrant les étapes de l'expérience) et d'en évaluer les résultats de manière indépendantes. Dans chaque groupe, un thermomètre est à disposition.

--> Mise en place d'une expérimentation proposée par des élèves (cf séance 2) ou par l'enseignant (cf ci-dessous). L'enseignant/un petit groupe d'élèves rapelle l'hypothèse testée et explique la démarche à suivre.

Propositions  possibles:

Expérience 1: Vaporisation par ébullition (comme dans le problème posé)

- Faire bouillir de l'eau. Faire observer les bulles de vapeur qui se forment peu à peu. laisser l'eau s'évaporer (le niveau baisse)

- Mettre une assiette au dessus de la casserole --> liquéfaction visible.

 

Expérience 2: Vaporisation par évaporation (plus longue à observer, sera à surveiller au long de la demi-journée)

- Mettre une bouteille avec un fond d'eau chaude au soleil, sans bouchon.

- Le fond liquide disparait, de la buée se forme sur les parois de la bouteille --> Evaporation visible.

3. Récapitulons

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

- Rappel de la question de départ: l'eau a-t-elle disparu? Discussion ouverte, faire les élèves prendre en compte la présence d'eau "dans l'air" tout en les laissant verbaliser eux-mêmes les résultats des expériences.

=> Donner le vocabulaire suivant aux élèves: vaporisation (passage de l'état liquide à gazeux) , liquéfaction (passage de l'état gazeux à l'état liquide), ébullition (vaporisation rapide: la température de l'eau dépasse les 100°C, des bulles de vapeur se forment dans l'eau), évaporation (vaporisation lente, visible lorsque la température de l'air est plus élévée que celle de l'eau).

Trace écrite à constituer avec les élèves.

4

L'eau sous ses différents états.

Dernière mise à jour le 10 mai 2015
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Connaître les trois états physiques de l’eau.

- Savoir que les changements d’état de l’eau se font à température fixe (0°C et 100°C sous la pression atmosphérique normale).
Durée
35 minutes (3 phases)
Matériel
- thermomètre
- congélo, plaque chauffante.

1. Questionnement et mise en recherche

collectif | 10 min. | découverte

- Rappel des séances précédentes: Qu'avons nous appris jusqu'alors?

Demander aux élèves de donner le nom des différents états sous lesquels l'eau peut se trouver. Leur demander de caractériser chacun d'entre eux. Ils connaissent à présent tous l'état gazeux. Les états solide et liquide sont également connus, car étudiés au cycle 2. il va donc s'agir de passer à d'un degré de connaissance superficiel (observation au quotidien et dans la vie courante) à une connaissance plus scientifique de ces états.

- Questionnement de la séance: Dans quelles conditions l'eau est-elle solide, liquide ou gaz?

--> Prendre en note les hypothèses.

2. Expérimentation

groupes de 4 | 15 min. | recherche

Mise en place d'une expérimentation d'élèves (cf séance 2) ou mise en place d'expérimentation permettant de répondre aux questions posées via le doc "séance 3":

Chaque groupe est chargé de noter ses résultats.

3. Mise en commun et récapitulatif des résultats.

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

- Mise en commun rapide: rappel de la question de départ, eventuelle critique de l'expérimentation, mise en commun des résultats.

- Donner le vocabulaire relatif aux changements d'états et distribuer doc "vocab changements d'etat"

-  Prolongement possible sur l'observation des molécules selon les états (expliciter le lien état visible/état moléculaire aux élèves).

- Copie de la trace écrite, à constituer avec les élèves (les états de l'eau et leurs conditions).

 

--> prolongement possible: étude de la variationd u volume selon les états de l'eau (solide/liquide).