Le mouvement de la Terre et sa position dans le système solaire

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CE2, CM1.
Auteurs
G. STÉPHANT et C. PICON-STEPHANT
Objectif
Repérer et comprendre le mouvement apparent du soleil au cours d’une journée.
Connaître le sens et la durée de rotation de la Terre sur elle-même.
Savoir interpréter le mouvement apparent du Soleil par une modélisation.
Mettre en lien l’évolution de la durée du jour au cours de l’année et les saisons.
Savoir que le Soleil est une étoile, centre d’un système solaire constitué de planètes dont la Terre.
Différencier étoile et planète.
Maîtriser le vocabulaire suivant : sens et axe de rotation, inclinaison, points cardinaux, saison, planète, étoile, système solaire, solstice, équinoxe.
Relation avec les programmes

Ancien Socle commun (2007)

  • Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter, mettre à l’essai plusieurs pistes de solutions
  • Pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner
  • Le ciel et la Terre
Dates
Créée le 08 octobre 2013
Modifiée le 20 avril 2017
Statistiques
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Licence
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Cette séquence propose une découverte de la Terre dans son environnement en se basant sur l'observation de ses mouvements, de la rotation sur elle-même à sa course autour du Soleil.

Déroulement des séances

1

La rotation de la Terre sur elle-même : partie 1

Dernière mise à jour le 20 avril 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Repérer et comprendre le mouvement apparent du soleil au cours d’une journée.
Savoir interpréter le mouvement apparent du Soleil par une modélisation.
Durée
60 minutes (6 phases)
Matériel
Fiches élève 1 et 1 bis
Planche de BD de l'ours Barnabé (Philippe Coudray).
Globe terrestre ou ballon.
Lampe puissante.
Patafix.
Figurine en plastique ou drapeau.

1. Introduction et questionnement : lecture d'une planche de bande dessinée de l'Ours Barnabé

collectif | 10 min. | découverte

La planche de bande-dessinée est distribuée ou projetée.

Chaque élève lit la bande dessinée et commence à réfléchir à ses implications scientifiques en se posant les questions suivantes :

  • "Pourquoi le Soleil ne voit-il pas les ombres ?"

    Les réponses des élèves à cette première question permettent de vérifier que la notion d'ombre et de lumière est bien comprise : si nécessaire, rappeler que, si le Soleil "voit" quelque chose, il l'éclaire forcément car ses rayons lumineux partent dans toutes les directions. Il ne peut donc "voir" aucune ombre.
  • "Peut-il voir la nuit ?"
    Cette question risque d'entraîner un débat entre les élèves car il est nécessaire de caractériser ce qu'est la nuit pour pouvoir répondre. Est-une simple ombre, est-ce autre chose, que le Soleil pourrait "voir" ? Cela amène à énoncer la problématique de la séance, la question à laquelle les élèves vont tenter de répondre :

Qu'est-ce que la nuit ?

La problématique est notée dans la partie "Ce que je cherche" de la fiche élève.

2. Recueil de représentations et énoncé des premières hypothèses

individuel | 5 min. | recherche

Sur la fiche élève, dans la partie "Ce que je pense", les élèves proposent une explication à la problématique.

Ils travaillent au crayon à papier et sont invités à représenter leurs hypothèses par des schémas.

3. Mise en commun des hypothèses et élaboration d'un protocole d'expérience

collectif | 20 min. | recherche

Mettre en commun les idées des élèves et commencer à lister des objets d'un côté et les phénomènes ou mouvements de l'autre.

Par recoupements des propositions des élèves, réduire le problème à deux objets : la Terre et le Soleil et deux phénomènes : le mouvement de la Terre (on s'appuie sur les connaissances des élèves pour admettre que la Terre tourne) et le rayonnement du Soleil.

En groupe classe, rechercher le matériel permettant de modéliser les deux objets tout en pouvant reproduire leurs phénomènes.

Si les élèves n'y pensent pas, l'enseignant peut suggérer d'ajouter un point de référence sur le globe, à l'aide d'un drapeau ou d'une figurine "patafixée".

Schématiser au tableau l'expérience qui sera menée avec le matériel trouvé.
Lorsque la classe est d'accord sur le protocole, les élèves copient également le schéma dans la partie "Ce que j'expérimente" de leur fiche élève.

4. Expérimentation et observation

collectif | 5 min. | recherche

Des élèves viennent devant la classe mettre en oeuvre l'expérience : on constate qu'une partie de la "Terre" est dans l'ombre.

Si nécessaire, l'enseignant rappellera la nécessité de faire tourner la Terre sur elle-même. Pour l'instant, le sens et la vitesse de rotation importent peu car ce n'est pas l'objet de l'expérience.

On constate alors que le marqueur est dans la lumière puis passe dans l'ombre.

5. Conclusion de l'expérience

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

Tirer des conclusions de ce qui a été observé.

Une trace écrite est rédigée en commun de la manière suivante :

Une partie de la Terre est éclairée par le Soleil et une autre est dans l'ombre.

Comme la Terre tourne sur elle-même, on passe de l'ombre à la lumière.

Lorsque l'on est dans la lumière, il fait jour. Lorsque l'on est dans l'ombre, il fait nuit.

6. Jeu à l'ardoise

collectif | 5 min. | réinvestissement

Un petit jeu collectif permet de renforcer la notion découverte.

L'enseignant fait tourner le globe dans la lumière, avec un marqueur bien visible fixé dessus.

A cette phase, il est important de faire tourner le globe dans le bon sens (sans le préciser aux élèves) : le Soleil doit se lever à l'est.

  1. Première partie : les élèves doivent écrire "JOUR" ou "NUIT" sur leur ardoise, selon ce qu'ils observent.
  2. Deuxième partie : le jeu se complexifie et les mots "MATIN" et "SOIR" sont intégrés. Les positions du marqueur doivent être bien visibles, le matin et le soir se situant à la frontière de l'ombre et la lumière.

Note : ce jeu prépare les notions qui seront étudiées lors de la séance suivante.

2

La rotation de la Terre sur elle-même : partie 2

Dernière mise à jour le 25 février 2014
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Connaître le sens et la durée de rotation de la Terre sur elle-même.
Maîtriser le vocabulaire suivant : durée de rotation, sens et axe de rotation,points cardinaux.
Repérer et comprendre le mouvement apparent du soleil au cours d’une journée.
Durée
60 minutes (9 phases)
Matériel
Fiches élève 2 et 2 bis (carte de l'Europe + tableaux de données).
Globe terrestre.
Lampe.
Marqueur (figurine)
Trois drapeaux (papier + cure-dents) des pays suivants : Autriche, France, Ukraine.

1. Réinvestissement de la séance précédente

collectif | 2 min. | réinvestissement

Le jeu à l'ardoise effectué à la fin de la séance précédente est repris : l'enseignant positionne un marqueur sur le globe éclairé de façon latérale.

Par rotation du globe, le marqueur est déplacé à plusieurs endroit : en pleine lumière, en plein milieu de la zone d'ombre ou aux frontière entre ombre et lumière.

A chaque nouvelle position du marqueur, les élèves écrivent "MATIN", "MIDI", "SOIR" ou "NUIT" sur leur ardoise.

2. Problématisation

collectif | 3 min. | découverte

L'enseignant place le marqueur sur la France et le postionne au matin (frontière entre l'ombre et la lumière).

Les élèves reçoivent la consigne suivante : "Comptez le nombre de phases de jour et de nuit pour faire un tour complet". Expliquer en précisant que le marqueur doit être revenu à sa position initiale pour effectuer un tour complet.

Validation orale collective : Il faut une journée et une nuit pour effectuer un "tour" complet.

L'enseignant pointe alors le problème qui se pose : si l'on constate qu'il faut un jour et une nuit pour une rotation complète de la Terre, on ne sait pas précisément Combien de temps dure un cycle "jour/nuit" complet ?

3. Recherche d'une réponse

individuel | 5 min. | recherche

L'enseignant distribue alors la fiche élève et demande aux élève de se pencher sur le premier tableau. Explication collective du sens des chiffres : durée d'un jour et d'une nuit en été et en hiver à trois endroits de la Terre.

Explication de la consigne : "Additionnez la durée du jour et de la nuit à deux moments de l'année à trois endroits éloignés sur Terre".

Les élèves complètent ensuite le tableau.

4. Mise en commun et conclusion

collectif | 5 min. | mise en commun / institutionnalisation

Après correction, on constate qu'une rotation complète de la Terre sur elle-même dure toujours 24 heures mais que la durée du jour et de la nuit varie (ce phénomène sera expliqué à la séance suivante, ne pas s'y attarder).

L'enseignant peut apporter des précisions en expliquant que la durée réelle de la rotation de la Terre est de 23 h 56 min 4,1 s.

5. Problématisation 2

collectif | 5 min. | découverte

Maintenant que l'on connaît la durée d'un jour complet, il reste à savoir dans quel sens tourne la Terre et surtout, le prouver. Observer le globe (la lampe n'est pas nécessaire) et demander aux élèves si on peut le tourner dans tous les sens sans bouger son socle ► la réponse est "non on ne peut le tourner que vers la droite ou vers la gauche" car la Terre tourne autour de son "axe de rotation". On peut donc formuler la deuxième question que l'on se pose : Dans quel sens tourne la Terre ?

6. Recherche d'informations

individuel | 10 min. | recherche

On observe la deuxième partie de la fiche élève en collectif. La première question (placer les points cardinaux) est effectuée en groupe. Les autres questions sont lues en commun et les données contenues dans le tableau sont expliquées.

Chaque élève surligne ensuite sur sa carte les villes du tableau. Il les relie ensuite par des flèches dans l'ordre où elles sont éclairées le matin.

7. Correction et expérience

collectif | 10 min. | recherche

L'exercice est corrigé en groupe classe et, si les élèves ne le constatent pas d'eux-mêmes, l'enseignant fait remarquer qu'il y un ordre bien précis : les villes sont éclairées par le Soleil de l'est vers l'ouest.

L'enseignant place alors des drapeaux sur le globe à l'aide de patafix : Ukraine (Kiev), Autriche (Vienne) et France (Paris).

Les élèves volontaires (2 maximum en même temps) doivent alors venir manipuler le globe pour tenter d'éclairer les villes dans le même ordre que sur la carte. On en déduis donc que la Terre tourne vers l'est, où dans le sens inverse des aiguilles d'une montre lorsqu'on la regarde depuis le pôle nord.

8. Conclusion et trace écrite

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Compléter le schéma de la séance 1 (ou le refaire) en ajoutant les deux éléments suivants : une flèche indiquant le sens de rotation surmonté de la durée d'une rotation complète (24h).

En groupe classe, formuler une trace écrite pour compléter la leçon :

La Terre effectue un tour complet sur elle-même en 24 heures mais la durée des jours et des nuits peut varier. La planète tourne vers l'est, c'est pour cela que l'on dit que le Soleil se "lève" à l'est.

9. La trajectoire apparente du Soleil dans le ciel

collectif | 10 min. | découverte

Les élèves ont maintenant tous les outils pour comprendre que la trajectoire apparemment circulaire dans le ciel n'est qu'une impression.

Pour l'illustrer, l'enseignant pourra utiliser le logiel Google Earth et un vidéo projecteur pour montrer une rotation de la Terre sur elle-même selon deux points de vue (cliquer sur "Lumière du Soleil en fonction de l'heure du jour" et déplacer manuellement le curseur :

1. Au ras du sol, comme un humain en se déplaçant au niveau de l'école en mode Street View. Penser à regarder vers l'est pour voir quelque chose (N à gauche de la boussole). Le Soleil se "lève" à l'est, effectue une courbe et se "couche" à l'ouest.

2. Dans l'espace comme un satellite : on voit l'ombre de la Terre se déplacer ce qui corrobore l'observation scientifique démontrée auparavant.

Distribuer le schéma joint pour explication.

3

Le système solaire.

Dernière mise à jour le 25 février 2014
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Connaitre le nom et la place des planètes du système solaire.
Commencer à se souvenir de l'apparence des planètes.
Savoir répondre à un questionnaire relatif à un film documentaire.
Durée
60 minutes (2 phases)
Matériel
Film "C'est pas sorcier" sur le système solaire.
Fiches élèves séance 3 et 3 bis.
Image du système solaire (format numérique) ou poster.

1. Film documentaire "C'est pas sorcier" sur le système solaire.

collectif | 30 min. | découverte

Chaque élève reçoit la fiche 3 et prend connaissance du questionnaire.

Le documentaire est diffusé. Les élèves répondent au questionnaire au fur et à mesure de la prise d'informations.

Après le documentaire, procéder à une mise en commun des réponses. 

2. Découverte du système solaire.

collectif | 30 min. | découverte

L'image du système solaire est vidéoprojetée ou le poster affiché. Les planètes sont nommées et situées au fur et à mesure. L'enseignant écrit les noms au tableau.

Proposer aux élève la phrase mnémotechnique suivante pour se souvenir de la place des planètes: 

Mon Vélo Te Mènera Jusque Sur Un Nuage.

Chaque élève reçoit la fiche 3 bis et recopie les noms des planètes. Les élèves pourront également colorier les planètes pour commencer à mémoriser leur apparence.