Besoin d'idées pour aborder cette partie de manière ludique

Documents proposés pour ce thème pour la classe de troisième.

Besoin d'idées pour aborder cette partie de manière ludique

Messagede Chrysomallus » 01 Déc 2021, 16:55

Bonjour à toutes zé à tous.

Je vous écris car depuis quelques années, je tourne en rond en 3ème concernant cette partie sur les énergies.

En particulier, tout ce qui concerne l'énergie cinétique, l'énergie potentielle de position, l'énergie mécanique, les conversions d'énergie et leurs applications (centrales, sécurité routière).

En effet, hormis la célébrissime mais bien pourrave manip des billes tombant dans le sable, aucune manip n'est faisable sur ces notions, et l'ensemble de mon travail ne repose que sur des études de docs, qui finissent par lasser.

Bref, si vous avez des idées pour rendre cette partie du programme un peu plus "fun" et attractive pour les élèves, je suis preneur ;)

J'ai terminé ces notions et je vais attaquer la puissance (partie qui permet un peu plus de diversité dans les travaux), mais toutes vos idées me serviront (à moi mais aussi à d'autres sans doute) pour l'an prochain.

Merci
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Re: Besoin d'idées pour aborder cette partie de manière ludi

Messagede yohm » 01 Déc 2021, 17:30

Je suis de tout coeur avec toi, avec ce programme plus théorique, on a beaucoup perdu en pratique. Notamment sur la fin du cycle 4.

On peut proposer une expérience de mesure de puissance d'une bouilloire ou d'une plaque chauffante électrique, mais il faut calculer l'énergie thermique de l'eau (on peut néanmoins vulgariser et faire un peu de hors programme en disant que l'énergie thermique reçue est proportionnelle à l'écart en température) et mesurer la puissance moyenne de l'appareil.
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Re: Besoin d'idées pour aborder cette partie de manière ludi

Messagede Aranel53 » 01 Déc 2021, 18:00

Effectivement, c'est un problème avec l'énergie c'est qu'il n' y a pas beaucoup de manipulations vraiment en lien.

Pour ma part en 4e et 3e, je refais les changements d'états en lien avec l'énergie : plateau car modification de l'énergie chimique au lieu de l'augmentation de l'énergie thermique. ça permet de retracer des trucs et de manipuler thermomètres et chronomètres avec une interprétation microscopique plus poussée.

J'ai aussi prévu cette année de leur faire déterminer le pouvoir calorifique de la paraffine avec un montage expérimental simple : canette remplie d'eau avec thermomètre bougie chauffe plat dessous... en gros c'est le TP de première S ultra simplifié.

Et sinon, j'ai acheté des chaufferettes réversibles pour essayer de leur faire déterminer l'énergie stockée dedans.

Et enfin, c'est pas vraiment une manipulation élève, mais ça rajoute de la motivation, sur la conservation de l'énergie, j'ai un canon playmobil et je leur demande si on peut toucher le plafond en tirant vers le haut. Il n'ont pas le droit d'essayer, à part horizontalement (distance obtenue plus de trois mètres). En se dépatouillant avec divers protocoles pour estimer la vitesse de sortie de la fléchette puis en égalant mhg et 1/2mv² on finit par arriver à calculer hmax. Et ils trouvent qu'on ne peut pas toucher le plafond. On essaye, la fléchette s'arrête bien 20 cm avant le plafond et ils sont bien contents. :mrgreen:

Et j'ai aussi une arbalète médiévale ... ça permet de bien visualiser le stockage de l'énergie potentielle élastique ! :ugeek:
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Re: Besoin d'idées pour aborder cette partie de manière ludi

Messagede Jimmy » 01 Déc 2021, 18:01

Bonjour,

Effectivement, ce n'est pas la partie la plus marrante.
Je n'ai pas de 1/2 groupe en troisième. Souvent je commence par l'énergie cinétique en expliquant qu'avant de donner la formule, on va essayer de trouver les différents paramètres qui interviennent.

Je prend un élève au hasard, je lui lance un balle en mousse, lentement, puis plus fort. En général, ils trouvent la vitesse ou me parle de force. Après j’enchaîne en faisant semblant de lancer une boule de pétanque, avec l'effet de surprise théâtrale qui va bien. Cela fait son effet.

Pour le reste... Bah je passe assez vite la partie. On fait deux sujets de "brevet" proposé dans les livres, et basta.
Je suis aussi intéréssé par la question, du coup :D

@Super idée Aranel.. Malheuresement dans ma REP+, aucune chance qu'ils arrivent à faire une démarche aussi poussée. Enfin si, deux par classes, mais le reste alors ... :o
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Re: Besoin d'idées pour aborder cette partie de manière ludi

Messagede Chrysomallus » 04 Déc 2021, 11:00

Merci pour vos retours.

@yohm, ton expérience porte sur la puissance, mais cette partie-là est déjà plus intéressante et ludique, car de nombreuses manips sont envisageables. C'est sur les notions abordées avant que je manque d'idées (Ec, Ep, Em)

@Aranel53, bonne idée le coup du canon Playmobil. Mais ça impose que tu leur aies déjà fourni l'expression littérale Ec=1/2*m*v².
Moi je cherche un moyen "fun" de la retrouver, car à part une étude théorique mathématique sur la proportionnalité (avec des droites passant par l'origine ou par des calculs de rapports Ec/v²) comme je le fais actuellement, je ne vois pas comment faire autrement... ou alors une séance en salle info avec utilisation d'Excel.

Comme je bosse aussi en Tspé, j'hésite à faire une séance en 3ème comme le TP de Terminale type "pointage Avimeca + analyse sous Excel".
Autant le pointage Avimeca serait sympa avec des 3ème, autant la détermination de v par dérivation, c'est niet ! Sans parler des incertitudes qui souvent donnent des résultats peu exploitables en général. Et dans ce cas, si le but est de retrouver l'expression littérale de Ec, il faudrait leur fournir les valeurs numériques de Ec en chaque point (pour ensuite tracer par exemple Ec en fonction de v, Ec en fonction de v², Ec en fonction de racine(v) et retrouver quel graphique est une droite passant par l'origine)... galère galère...

Souvent le problème que je rencontre, même en 4ème avec la loi d'Ohm, c'est que les outils maths nécessaires n'ont pas encore été abordés...

@Jimmy, bonne idée le coup du lancer de balles pour trouver la dépendance de Ec par rapport à v et m, mais ensuite comment tu leur démontres l'expression littérale ? A part des études de docs, ou des calculs peu compréhensibles pour beaucoup d'élèves, je ne trouve pas d'idée
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Re: Besoin d'idées pour aborder cette partie de manière ludi

Messagede freche » 06 Déc 2021, 23:14

Tu peux travailler sur les orgues de casadéi, mais ce sera aussi un étude doc. Quant à moi, je fais tomber des cylindres de masses différentes dans un tubes, à partir de différentes hauteurs et on mesure la vitesse en sortie de tube.
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Re: Besoin d'idées pour aborder cette partie de manière ludi

Messagede cj-l » 07 Déc 2021, 14:20

Je cherche aussi des expériences pour cette partie. J'avais envie d'utiliser les deux expériences qui suivent, avec une chute libre et deux trajectoires différentes pour des billes :
https://www.youtube.com/watch?v=SoB6Ogm ... Mv&index=3
https://www.youtube.com/watch?v=ChWHLDr ... Mv&index=3

mais sans trop savoir comment m'y prendre exactement (ce sera quelque chose de très qualitatif de toutes façons). Peut être aussi le pendule de newton ?

Sinon j'aime bien les balles dans le sable moi :mrgreen: (ce sont les élèves qui le font)
Dernière édition par cj-l le 08 Déc 2021, 16:51, édité 1 fois.
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Re: Besoin d'idées pour aborder cette partie de manière ludi

Messagede Totoro » 08 Déc 2021, 12:33

balles dans le sable ou la farine, ça prend 5 minutes, ça fait un truc à montrer
je fais les orgues de casadei, ça fait une étude de doc, ça fait tracer des graphiques (celui de P = m x g ayant été fait plus tôt dans l'année, donc normalement ils y arrivent)
j'utilise la simulation de PhET avec le skateur, en général, ils aiment bien, je l'ai sur les tablettes, donc ils peuvent bosser à 2 par écran

après, c'est sûr qu'il ne faut pas passer 1 trimestre sur cette partie, et on sait qu'il y a moins d'expériences à faire ..
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Re: Besoin d'idées pour aborder cette partie de manière ludi

Messagede Aranel53 » 08 Déc 2021, 15:08

J'avoue que j'utilise aussi beaucoup la manip "de la baballe". En 5e initialement mais aussi en 3e pour préparer les calculs ensuite.

La manip "de la baballe", c'est très efficace, ça permet de parler d'énergie cinétique, énergie potentielle de pesanteur, énergie potentielle élastique et énergie thermique... et tout ça à la fois ! :mrgreen:

On prend une balle ( chez moi, ce sont des balles de golf) et on demande aux élèves de faire la liste des formes d'énergie en jeu pendant la chute et le rebond. Il faut par contre bien avoir posé la conservation de l'énergie comme savoir "parachuté préalable" et qu'il soit intégré, il est à mes yeux illusoire de faire "deviner" ou découvrir la conservation de l'énergie en collège. C'est suffisamment délicat pour que non, comme pour l'existence des atomes, c'est un fait issu de la structure même de notre monde (invariance des lois physiques par translation dans le temps) et point à la ligne et zou on se contente d'en dérouler les conséquences.

Donc je demande aux élèves de bien lever la balle puis de la lâcher sur la table, puis elle rebondit et on la rattrape avant qu'elle ne redescende . (je suis relou sur les règles donc ils doivent bien s'appliquer à ce que la balle n'arrive ni par terre, ni ailleurs, ça les focalise...)

Puis on doit tout raconter avec une approche énergétique. Faire la liste des formes d'énergie successives.
Ils discutent et se mettent d'accord par tables.

Ils arrivent à dire qu'au début, la balle a de l'énergie potentielle de pesanteur, qui devient de l'énergie cinétique pendant la chute. Le rebond pose souvent problème mais on arrive à décrire le fait que la balle se déforme comme un ressort avant de reprendre sa forme en poussant sur la table, donc elle perd son énergie cinétique pour gagner de l'énergie potentielle élastique, puis la perd pour récupérer à nouveau de l'énergie cinétique avec la vitesse cette fois vers le haut. Et enfin, elle perd petit à petit sa vitesse en s'élevant en altitude jusqu'au maximum de hauteur.
Et là on refait le rebond et tout le monde remarque qu'on a perdu environ 1/4 ou 1/3 de l'altitude, donc de l'énergie potentielle de pesanteur initiale car la balle de remonte pas aussi haut qu'au début.

Or l'énergie est conservée. Il nous en manque une de forme d'énergie...

D'après la liste il reste l'énergie thermique... Pourquoi la balle se serait elle échauffée ? Et là on parle déformation donc agitation des molécules, impact, frottements.

Puis une vidéo de balle de golf au ralenti pour celleux qui ne seraient point convaincus par le côté "élastique" d'une balle de golf".
https://www.shutterstock.com/fr/video/c ... low-motion

Et je leur dis qu'on a une manière de mesurer cette énergie thermique "perdue" car si on connait la formule de l'énergie potentielle de pesanteur, une soustraction suffit. Puis que ça ne chauffe pas beaucoup la balle vraiment... Puis ordre de grandeur : à partir de 2 joules pour un projectile rigide c'est considéré comme une arme (risque de décès si la tête est visée) et donc dont la vente est interdite en France. 0,08 joules pour un mineur. Et 4180 joules pour échauffer un litre d'eau d'un seul degré... histoire de bien sentir l'écart d'ordre de grandeur sur nos habitudes en énergie thermique comparé à nos habitudes en énergie cinétique ou potentielle de pesanteur.

Je trouve que la manipulation elle même ne casse pas trois pattes à un canard, mais ça fait un bout de séance assez poussé qui est bien amené et illustré par la balle. Le raisonnement énergétique appliqué à ce genre de situation, comme pour le skateur de PhET, permet de bien s'exercer à la conservation de l'énergie.

Pour finir sur le fait que freiner efficacement une voiture, c'est arriver à chauffer ses freins assez vite !
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Re: Besoin d'idées pour aborder cette partie de manière ludi

Messagede znamrv » 08 Déc 2021, 17:24

Jolie vidéo, jolie séance, comme d'hab !
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