Quelques propriétés de la matière

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM2.
Auteur
Y. LE NY
Objectif
- Connaitre quelques propriétés physiques de la matière.
- Comparer par l'expérimentation les propriétés de quelques matériaux.
Relation avec les programmes

Cycle 3 - Programme 2020

  • Identifier les différents états physiques de la matière dans la nature, en particulier ceux de l’eau.
Dates
Créée le 04 janvier 2020
Modifiée le 16 janvier 2020
Statistiques
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3 coups de coeur
Licence
CC-BY-NC-SALicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Partage des conditions initiales à l'identique ?.

Déroulement des séances

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Quelques propriétés de la matière - Séance 1

Dernière mise à jour le 04 janvier 2020
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Connaitre quelques propriétés physiques de la matière : densité, conductivité thermique ou électrique, solubilité, élasticité...
Durée
50 minutes (3 phases)
Matériel
Fiche élève 1
Image d'un fil électrique dénudé et d'un fil de débroussailleuse
Informations théoriques
Adhérence : capacité d'un matériau à coller à son support.
Combustibilité : capacité d'un matériau à s'enflammer.
Conductibilité électrique : capacité d'un matériau à transmettre l'électricité.
Conductivité thermique : capacité de transmettre la chaleur plus ou moins rapidement.
Densité : masse d'un matériau par rapport à son volume.
Dureté : capacité à résister à la pression.
Élasticité : capacité d'un matériau à s'étirer puis à reprendre sa forme initiale.
Flexibilité : capacité d'un matériau à être souple.
Magnétisme : capacité d'un matériau à attirer des métaux métalliques.
Miscibilité : capacité de deux liquides à se mélanger de façon homogène.
Rigidité : capacité d'un matériau à résister à la pénétration ou à la déformation due à un autre matériau.
Solubilité : capacité d'un matériau à se dissoudre plus ou moins dans un autre.

1. Je m'interroge

collectif | 10 min. | découverte

Interroger les élèves sur les 4 grandes familles de matériaux et leur demander de donner quelques exemples de chaque en revalidant le cas des plastiques.

Leur montrer le fil électrique dénudé et le fil en nylon de la débroussailleuse et leur demander dans quels matériaux ils sont faits et pourquoi ?

- Les fils de cuivre servent à faire passer le courant électrique et le plastique autour à les isoler pour ne pas se faire électrocuter si on les touche. 

- Le fil en nylon ne peut pas casser si il touche un mur ou une pierre et il ne fait pas d'étincelles qui pourraient mettre le feu...

Nommer les propriétés  pour lesquelles ces matériaux sont utilisés :

- Le fil de cuivre est conducteur d'électricité (conductivité du cuivre).

- La gaine de plastique est isolante (non-conductivité du plastique).

- Le fil en nylon est flexible (flexibilité du nylon).

Expliquer aux élèves que la conductivité, la non-conductivité et la flexibilité sont des exemples de propriétés de matériaux, mais qu'il y en a bien d'autres. L'activité de recherche qui suit va leur permettre d'en découvrir un certain nombre.

2. Je recherche

groupes de 4 | 30 min. | découverte

Mettre en place les groupes de travail avec 1 dictionnaire par groupe minimum.

Ecrire au tableau les 12 propriétés à rechercher et les répartir aux différents groupes.

Rechercher les propriétés attribuées au groupe et en noter la définition

Réguler la mise en commun des résultats des recherches effectuées par les différents groupes.

Distribuer la fiche élève 1.

Copier les définitions des propriétés sur la fiche.

Faire les exercices 2 et 3 de la fiche.

Correction collective au tableau des exercices 2 et 3. 

3. Je retiens

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Etayer et réguler la trace écrite formulée par les élèves :

- Définition de propriétés physiques d'un matériau : ce sont les qualités propres à un matériau d'ordre physique (par opposition aux propriétés chimiques).

- Leçon : Les matériaux possèdent différentes propriétés physiques (la dureté, la densité, la conductibilité thermique ou électrique, l'élasticité, la solubilité...) qui permettent de les classer les uns par rapport aux autres. Ces propriétés sont importantes à connaître lorsqu'on choisit un matériau pour un usage donné.

Les matériaux métalliques sont souvent utilisés pour leur très grande résistance. Ils peuvent aussi être utilisés pour leur conductibilité, comme le cuivre qui est utilisés dans les fils électriques.
Les matériaux organiques, lorsqu'elles sont rigides et dures, permettent de fabriquer des objets aux formes complexes (certains plastiques ; lorsqu'elles sont déformables, elles permettent de fabriquer des objets aux formes souples et élastiques (caoutchouc).
Les matériaux minéraux sont durs mais fragiles. Ils peuvent souvent résister à de très fortes températures.

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Quelques propriétés de la matière - Séance 2

Dernière mise à jour le 16 janvier 2020
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
- Comparer par l'expérimentation les propriétés de quelques matériaux.
Durée
80 minutes (3 phases)
Informations théoriques
- Les matériaux métalliques sont conducteurs d’électricité. Certains peuvent se plier facilement. Ils ne cassent pas si on les frappe d'un coup sec.
- Les matériaux organiques et les plastiques ne conduisent pas l'électricité et ne cassent pas si on les frappe d'un coup sec.
- Les matériaux minéraux se cassent facilement et ne conduisent pas l'électricité.

1. Je m'interroge

collectif | 15 min. | réinvestissement

Réactiver les acquisitions de la séance précédente en rappelant que chaque matériau possède des propriétés qui le caractérise.

Interroger les élèves sur les définitions des différentes propriétés.

Proposer aux élèves d'expérimenter certaines propriétés à l'aide d'expériences simples. Leur demander ce que l'on pourrait tester, et quelles expériences l'on pourrait mener.

2. J'expérimente

groupes de 4 | 45 min. | recherche

Distribuer la fiche élève 2.

Répartir les élèves en groupes.

Expliquer ce qu'est une expérience / expérimentation et le principe du protocole d'expérience à travers l'explication de l'expérience sur la dureté.

Ecrire au tableau (en avance) et expliciter le protocole de chaque expérience et s'assurer que les élèves ont bien compris ce qu'ils doivent faire.

Dessiner (en avance) au tableau les schémas d'expérience afin que les élèves puissent les recopier sur leur fiche afin d'en apprendre et d'en comprendre le principe.

Par exemple

Dureté : Faire tomber un tournevis d'une hauteur donnée (1 m) sur les matériaux à tester (plaquette de métal, de bois, de polystyrène, de carton, tuile). en le guidant à travers un tuyau.

Conductibilité électrique : utiliser le montage pile - fil - ampoule du schéma 6 de la fiche élève 1 en intercalant des bouts de différents matériaux (cuivre, carton, tissu, plastique...). 

Densité : utiliser une balance électronique. Peser la bouteille vide de 1 litre puis peser successivement les 4 bouteilles identiques de 1 litre remplies des 4 liquides différents. Penser à retrancher le poids de la bouteille vide à chaque pesée.

Chaque groupe tournera sur chaque expérimentation.

Chaque expérimentation sera dessinée sur une feuille.

Les réponses seront notées dans les tableaux de la fiche élève 2.

Afin de limiter la durée de la séance et d'obliger les élèves à être efficients, le temps sur chaque atelier sera limité à 15 min : 10 min d'expérimentation et 5 min pour copier les résultats au crayon et dessiner le schéma.

Etayer et réguler la mise en commun des résultats à l'issue des expériences.

3. Je retiens

collectif | 20 min. | mise en commun / institutionnalisation

Laisser 10 min aux élèves les plus lents pour terminer leurs schémas et finir de noter leurs résultats.

Pendant ce temps, les élèves rapides aident à ranger le matériel d'expérience.

Etayer et réguler la trace écrite formulée par les élèves.

Exemple : Les matériaux métalliques comme le cuivre, le zinc, l'aluminium et le fer sont de bon conducteurs d'électricité. Certains d'entre eux (le zinc et l'aluminium) peuvent se plier facilement. Ils ne cassent pas si on les frappe d'un coup sec.

Les matériaux organiques et les plastiques ne conduisent pas l'électricité. Ils ne cassent pas si on les frappe d'un coup sec.

Les matériaux minéraux se cassent facilement et ne conduisent pas l'électricité.

Les différents liquides testés possèdent différentes densités. Plus ils sont "épais" et plus ils sont denses et pèsent lourd.

Copier la trace écrite sur la fiche.

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Quelques propriétés de la matière - Evaluation

Dernière mise à jour le 04 janvier 2020
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Evaluation
Durée
45 minutes (2 phases)

1. Mise en route

collectif | 10 min. | découverte

Distribuer l'évaluation aux élèves.

Expliciter les consignes de chaque exercice.

2. Evaluation

individuel | 35 min. | évaluation

Faire l'évaluation.

Répondre aux question des élèves et guider ceux qui sont en difficulté.