Description
Cette séquence est grandement inspirée par le travail de Lutin Bazar, Cenicienta, Mysticlolly ; ainsi que deux séquences trouvées sur les académies de Nancy-Metz et Lyon.
Pour cette séquence, du matériel est indispensable. Pour 24 élèves (en binôme puis par groupe de 3), il faudra au maximum :
- 16 ampoules 3,5V
- 12 piles 4,5V
- 16 douilles
- 32 fils électriques (le mieux étant des fils avec pinces crocos)
- des objets en bois, métal, plastique...
Pour le jeu de la main électrique :
- 8 boîtes à chaussures
- du fil de fer (ou des cintres)
- du scotch épais isolant
Objectifs intermédiaires :
- Se familiariser avec les premiers composants élémentaires utilisés en électricité (pile, ampoule, fils électriques, interrupteur) et acquérir du vocabulaire spécifique : borne, culot, plot, filament.
- Réaliser des montages électriques à partir d’une pile plate et d’une ampoule (avec et sans interrupteur), d'une pile plate et de deux ampoules (en série et en dérivation).
- Comprendre la notion de circuit ouvert / fermé.
- Comprendre la notion de matériaux isolants et conducteurs.
Cycle 2 - Programme 2016
- Réaliser des objets techniques par association d'éléments existants en suivant un schéma de montage.
- Connaître les constituants et fonctionnement d'un circuit électrique simple.
- Connaître des exemples de bon conducteurs et d'isolants.
- Comprendre le rôle de l'interrupteur.
- Mettre en œuvre les règles élémentaires de sécurité.
Cycle 3 - Programme 2016
- Identifier des sources et des formes d'énergie.
- Prendre conscience que la fabrication et le fonctionnement d'un objet technique nécessitent de l'énergie.
- Appréhender la notion d'énergie renouvelable.
- Prendre conscience que l'être humain a besoin d'énergie pour vivre, se chauffer, se déplacer, s'éclairer...
- Séance 1 : I. Comment allumer une ampoule avec une pile ? - Vivant, matière, objets, 50 min
- Séance 2 : II. Comment allumer une ampoule loin de la pile ? - Vivant, matière, objets, 50 min
- Séance 3 : III. Qu'est-ce qui laisse passer le courant ou l'arrête ? - Vivant, matière, objets, 55 min
- Séance 4 : IV. Comment éclairer deux ampoules en même temps avec une seule pile ? - Vivant, matière, objets, 55 min
- Séance 5 : V. Le circuit du jeu de "La main électrique" - Vivant, matière, objets, 45 min
- Séance 6 : VI. Les dangers de l'électricité - Vivant, matière, objets, 45 min
- Réaliser un montage électrique à partir d'une pile plate et d'une ampoule ;Durée 50 minutes (3 phases)Matériel Par élève :
- une feuille blanche
Par binôme :
- une pile plate 4,5V
- une ampoule
- FC Electricité (p. 1 & 2)
Présentation du projet aux élèves : créer un jeu d'habilité appelé "La main électrique". Montrer rapidement le fonctionnement du jeu.
Afin de le créer vous-même, il va falloir comprendre comment fonctionne un circuit électrique.
Faire remarquer les principaux éléments du jeu : l'ampoule et la pile. Question : Comment allumer une ampoule avec une pile ?
→ Dans le cahier de sciences, écriture du titre de la séquence et de la séance.
Phase de recherche individuelle sur feuille : Vous allez répondre à la question du titre en faisant un schéma et en essayant de le légender.
Mise en commun : le PE sélectionne quelques schémas que les élèves vont commenter. Dégager la nécessité d'utiliser un vocabulaire commun, pour mieux se comprendre.
→ Introduire le vocabulaire spécifique :
Pile : borne +, borne - (ou lames)
Lampe : ampoule de verre, culot, plot, filament.
Distribution du matériel à chaque binôme : une pile de 4,5V et une lampe de 3,5V.
Consigne : réussir à faire briller la lampe puis schématiser ce que vous avez fait.
Objectif : identifier les parties de la lampe à mettre en contact avec la pile pour que la lampe s'allume (le plot et le culot).
Les binômes ayant trouvé rapidement peuvent commencer à schématiser ce qu'ils ont fait (servira lors de la mise en commun).
Ils peuvent également schématiser une ampoule.
Mise en commun des résultats obtenus par les différents binômes, ceux ayant réussi essaient d'expliquer ce qu'ils ont fait.
Réalisation collective au tableau du schéma de l'expérience :
- Titre : Allumer une lampe avec une pile
- Légende : lampe, culot, plot, borne +/borne -, pile
Trace écrite :
Pour qu'une ampoule s'allume, il faut qu'une lame/borne de la pile touche le culot et l'autre le plot.
Les élèves reproduisent le schéma de l'expérience, complètent le schéma de la lampe et copient la trace écrite.
A l'issue de cette première séance, les élèves retiennent que l'on doit mettre en contact une des lames avec le plot et l'autre lame avec le culot.
- Faire la différence entre fil et fil électrique, entre fil conducteur et fil non-conducteur ;Durée 50 minutes (3 phases)Matériel Par groupe de 3 :
- 1 pile plate 4,5V
- 1 ampoule
- Doc.2 Fiche d'expérience
Au fond de la classe :
- différents types de fils : fils à un brin, fils crocos, fils à coudre, ficelle, fils en plastique (scoubidous)...
FC Electricité (p. 3, 4, 5)
Rappel de la séance précédente : Faire verbaliser ce qui a été fait précédemment (Nous avons appris qu'il était possible d'allumer une lampe grâce à une pile...)
Présentation de l'objectif : chercher un moyen d'allumer la lampe avec la contrainte suivante = la lampe doit être éloignée de la pile ! (Faire le lien avec le jeu de "la main électrique" où la pile n'est même pas visible).
Ecriture dans le cahier de sciences du titre de la séance.
Recherche par groupe : laisser les élèves échanger entre eux, et leur demander de quoi ils vont avoir besoin. Lorsque des fils sont demandés, les disposer au fond de la classe et les présenter rapidement. Les élèves pourront venir se servir seuls.
Distribution du matériel (pile et ampoule). Un.e élève est désigné.e secrétaire et rempli une fiche d'expérience (FC p. 3):
- Question posée : Comment allumer une ampoule loin de la pile ?
- Hypothèses du groupe : La pile doit être reliée à l'ampoule avec des fils.
- Décrire l'expérience à l'écrit : Nous mettons en contact la pile et l'ampoule avec des fils électriques dénudés.
- Schéma de l'expérience : dessiner le montage
- Ecrire les observations et conclusions : il faut que les éléments soient reliés entre eux de façon à former une boucle.
Chaque groupe choisi le type de fil qu'il souhaite.
Séparer les 2 tableaux en 8 parties (car 8 groupes). Un élève de chaque groupe viendra dessiner le schéma réalisé en précisant le type de fil testé.
Mise en commun des expériences réalisées dans le groupes : les groupes doivent expliquer pourquoi les expériences fonctionnent ou ne fonctionnent pas en se basant sur le schéma qu'ils ont reproduit au tableau. Discussion, validation, correction.
Si nécessaire, reproduire les expériences devant la classe pour aider la validation.
Introduire le terme "circuit électrique fermé".
Déduire que certains fils sont conducteurs d'électricité et qu'il y a une chaine ininterrompue qui permet l'éclairage (l'ampoule en est le témoin).
Au tableau (FC p. 4), classer les types de fils (la lampe brille : fils à un brin, fils avec pinces croco/la lampe ne brille pas : fils de couture, fils scoubidou, ficelle).
Expérience en commun (circuit ouvert/circuit fermé) : à partir d'un circuit fermé, simuler l'action d'un interrupteur en ouvrant le circuit. Faire constater aux E ce qui se produit.
- Lorsque le circuit est ouvert, l'ampoule ne brille plus car le courant ne passe plus.
On réalise collectivement le schéma qui servira de trace écrite (pour les expériences suivantes, on utilisera des douilles pour faciliter les manipulations). La trace écrite sur le circuit électrique est également réalisé en collectif (FC. p 5).
Les élèves réalisent le schéma de l'expérience qui a fonctionné et notent ce qu'il faut retenir de la notion de circuit électrique (trace écrite).
Trace écrite :
Le circuit électrique :
La pile et la lampe sont reliés par des fils électriques et forment une boucle, c'est un circuit électrique.
- Le circuit est fermé, le courant passe : la lampe brille.
- Le circuit est ouvert, le courant ne passe pas : la lampe ne brille pas.