|
DEROULEMENT
1/
Révision circuit simple - piles en séries
Proposer aux élèves un défi leur permettant de remettre
en oeuvre leur savoir et savoir-faire du cycle 2.
Défi : Faire éclairer une ampoule loin de la pile
et pouvoir commander (allumer et éteindre) l’ampoule sans
débrancher les fils.
Petite différence avec une situation de cycle 2 les élèves
travaillent avec des piles rondes. (Cela permet de revoir que les piles
rondes ont aussi des bornes)
Difficultés rencontrées par les élèves
:
Souvent
les élèves intègrent l’interrupteur de cette
manière. C’est assez gênant car au moment où
on ferme le circuit, il y a bien un effet court-circuit qui peut donner
l’illusion d’un fonctionnement naturel de l’interrupteur!!!
Un moyen pour éviter cela peut consister à fixer le nombre
de câbles (3 par circuit). Sinon il est possible de proposer une
phase collective où l’enseignant va expliquer ce qu’est
un court circuit (danger => échauffement de la pile).
Remarques :
2 pistes sont possibles en général après ce travail
:
- Différence d’éclairage,
- Éclairage faible.
C’est donc l’occasion de mettre en place des expériences
pour tester les hypothèses en faisant attention à ne faire
varier qu’un seul paramètre.
2/ Différence d’éclairage entre les groupes
Le fait de travailler avec des piles rondes produit un éclairage
faible, en général les élèves remarquent cela.
Le maître aura pris soin de distribuer des piles différentes,
des grosses (LR20), des moyennes (LR14) et des petites (LR6) à
différents stades d’usure.
2.1. Lister les hypothèses :
Souvent les élèves attribuent la différence d’éclairage
:
- à la taille des piles,
- à l’état des piles
- à la différence des fils (plus rarement)
- à l’état des ampoules
2.2. Prévoir l’expérience qui va tester l’hypothèse,
les élèves (travail par 4 ou 2 selon la quantité
de matériel disponible)schématisent et prévoient
le matériel nécessaire.
2.3. Expériences
Pendant ce temps l’enseignant peut questionner les groupes sur l’intérêt
de l’expérience, comment va-t-elle prouver que ...? Quelle
hypothèse voulez-vous vérifier ? En quoi cette expérience
vérifie-t-elle l’hypothèse ? Si des changements d’expériences
interviennent pendant cette phase inciter les élèves à
mettre à jour leur cahier d’expériences.
2.4. Confrontation
- Regrouper les idées de circuits différentes pour tester
telle ou telle hypothèse. L’intérêt de ce temps
consiste à permettre d’argumenter sur la validité ou
non validité d’un dispositif expérimental. L’enseignant
lui recentre sur cette problématique, pour dégager une constante
méthodologique :
Pour mettre en évidence (un facteur), une idée par exemple
l’influence de la taille de la pile :
- concevoir 2 circuits identiques (même câbles - même
douilles - même ampoules)
- ce qui va changer ce sont les piles, mais attention si on veut vérifier
l’influence de la taille, il ne doit y avoir que la taille qui change
et non l’état d’usure)
Remarque : Il serait possible de travailler avec un seul circuit et changer
la pile, mais la comparaison des ampoules n’est pas simultanée
donc cette comparaison est soumise à plus de subjectivité.
2.5. Synthèse
Les facteurs qui influencent la puissance de l’éclairage.
- L’état d’usure de la pile
- La qualité de l’ampoule (certaines ampoules consomment plus
d’énergie que d’autres)
- Il existe d’autres facteurs comme la qualité du câble
conducteur - le diamètre, (le matériel sélectionné
ne permet pas ces tests).
3. Éclairage faible : Association de piles
Les élèves remarquent en général que les ampoules
éclairent faiblement, c’est aussi l’occasion de proposer
aux élèves de trouver un moyen pour que l’ampoule éclaire
plus fort. Le matériel disponible visible ne permet pas de changer
de type de pile (ex :pile plate), les élèves sont donc obligés
d’associer des piles rondes.
3.1. Anticipation (Ce que je pense faire)
Le matériel disponible est visible par les élèves
Matériel visible :
- piles rondes
- câbles de liaison
- fils électriques dénudés de longueurs différentes.
Les élèves schématisent l’expérience
qu’ils comptent faire, et prévoient le matériel.
3.2. Expérience
Même démarche qu’ au point 2.3.
3.3. Confrontation - synthèse
L’intérêt de cette phase :
- Amener les élèves à comprendre que des associations
de piles qui paraissent différentes sont équivalentes.
- Repérer l’invariant : Pour additionner les “puissances”
des piles, il faut associer ..+/-/+/- ...
3.4. Entraînement
Présenter aux élèves des boîtiers qui permettent
d’associer des piles, ces boîtiers contiennent déjà
des piles on peut les tester, mais l’organisation des piles n’est
pas visible (un papier scotché les cache).
3 modèles de boîtiers (4 piles LR6, 4 piles LR14, 2 piles
LR6)
Consigne : Dans ce boîtier il y a .. piles, comment sont elles organisées
et reliées pour permettre d’additionner leur puissance.
Exemple sans cache :
2
LR6 4 LR6 4LR14
Chaque reçoit
1 boîtier avec cache et le description x piles LRy - Comment sont-elles
associées ?
|
