                                                             Informer et accompagner
                                                             les professionnels de l’éducation   CYCLES 2                          3 4
                                     PHYSIQUE-CHIMIE
                                       Mettre en œuvre son enseignement

                                       Mouvement et interactions



                                  Comment optimiser une performance
                                       en lancer de Vortex® ?
                                                    Une séquence bidisciplinaire
       Le fichier source
        au format Word           THÈME : MOUVEMENT ET INTERACTIONS
           disponible en
        téléchargement           Attendus de fin de cycle : : Caractériser un mouvement

                                 Registre d’enseignement : enseignement commun

                                 Descriptif : Exemple de « croisement disciplinaire » qui, sur un temps donné, peut donner plus de sens aux
                                 apprentissages.
                                 1. (PC) : Présentation de la séquence EPS-SPC - Protocole pour les vidéos.
                                 2. (EPS) : Diagnostic - Vidéos de 1ers lancers sans consigne (avec et sans prise d’élan). Débat sur les paramètres
                                     impactant la portée du lancer.
                                 3. (SPC) : Analyse des vidéos, retour sur les paramètres qui peuvent varier. Utilisation d’un simulateur de lancer
                                     et recherche des paramètres optimaux. Introduction du vocabulaire.
                                 4. (EPS) : Mise en pratique des analyses. Nouvelles vidéos et constat de progrès (ou non).
                                 5. (SPC) : Synthèse. Bilan des performances. Analyse d’une dernière vidéo. Conclusion : élaboration d’une fiche
                                     technique de méthodologie pour un lancer optimal. Evaluation possible de la production.

                                 Repère de progressivité : Séquence clôturant l’étude de mouvements en début de cycle 4 : ont été étudiées au
                                 préalable les notions de trajectoire, de caractérisation de la vitesse (direction, sens, calcul de la valeur).

                                 Objectifs d’apprentissage :
                                 • Caractériser le mouvement d’un projectile.
                                 • Étude des paramètres sur lesquels agir pour améliorer la performance d’un lancer.
                                 • Élaborer la fiche technique correspondante pour les cours d’EPS.

                                 Compétences travaillées
                                 Pratiquer des démarches scientifiques
                                 • Proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question scientifique. Concevoir une expérience pour la
                                    ou les tester.
                                 • Mesurer des grandeurs physiques de manière directe ou indirecte (Distances, temps, observer des mouvements).
                                 • Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer des conclusions et les communiquer en argumentant.
                                 Concevoir, créer, réaliser
                                 • Concevoir un dispositif de mesure ou d’observation (mise en place d’un protocole pour filmer, présence d’un
                                    étalon de longueur, position de la tablette ou de l’APN, ….).
                                 Pratiquer des langages
                                 • Utiliser la langue française en cultivant précision, richesse de vocabulaire et syntaxe pour rendre compte des
                                    observations, expériences, hypothèses et conclusions. (Elaboration d’un protocole, réponses argumentées aux
                                    questions posées et création d’une fiche technique finale).
                                 Mobiliser des outils numériques
                                 • Utiliser des outils d’acquisition et de traitement de données, de simulations et de modèles numériques.
                                 • Produire des documents scientifiques grâce à des outils numériques, en utilisant l’argumentation et le vocabu-
                                    laire spécifique à la physique et à la chimie. (Logiciel de pointage de vidéo, simulation, tableur-grapheur).

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  Mouvement et interactions




                                 THÈME : MOUVEMENT ET INTERACTIONS

                                 Connaissances et compétences associées
                                 Caractériser un mouvement
                                 • Utiliser la relation liant vitesse, distance et durée dans le cas d’un mouvement uniforme.
                                 • Vitesse : direction, sens et valeur.
                                 • Mouvements uniformes et mouvements dont la vitesse varie au cours du temps en direction ou en valeur.

                                 Prérequis : trajectoire, caractérisation de la vitesse (direction, sens, calcul de la valeur).

                                 Nature de la ressource : Séquence bi-disciplinaire

                                 Mots clefs : Lancer – trajectoire – pointage




                                   SOMMAIRE

                              Introduction.................................................................................................... 3

                              Étape 1 : Introduction..................................................................................... 5

                              Étape 2 : Diagnostic en EPS............................................................................ 7

                              Étape 3 : Analyse en cours de physique-chimie.............................................. 8

                              Étape 4 : Expérimentation en EPS................................................................ 13

                              Étape 5 : Conclusion en cours de physique-chimie....................................... 14

                              Repères pour l’évaluation (correction possible)........................................... 17

                              Annexe. ........................................................................................................ 19

                              Bibliographie / Sitographie. ......................................................................... 19




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  Mouvement et interactions




                              Introduction
                              Transversalité
                              L’activité proposée s’intègre aussi bien dans les attendus de fin de cycle de la physique-chimie
                              que de l’EPS.
                              Pour l’EPS :
                              Champ d’apprentissage ciblé : Produire une performance optimale, mesurable à une
                              échéance donnée.
                              Compétence travaillée 1 : Développer sa motricité et construire un langage du corps
                              • Acquérir des techniques spécifiques pour améliorer son efficience
                              Compétence travaillée 2 : S’approprier seul ou à plusieurs par la pratique, les méthodes
                              et outils pour apprendre
                              • Préparer-planifier-se représenter une action avant de la réaliser
                              • Répéter un geste sportif ou artistique pour le stabiliser et le rendre plus efficace
                              • Utiliser des outils numériques pour analyser et évaluer ses actions et celles des autres
                              Compétence travaillée 3 : S’approprier une culture physique sportive et artistique pour
                              construire progressivement un regard lucide sur le monde contemporain
                              • S’approprier, exploiter et savoir expliquer les principes d’efficacité d’un geste technique

                              Progressivité des apprentissages
                              Le lancer est une activité qui se réalise plutôt sur les niveaux 6e et 5e dans les cycles d’EPS.
                              De ce fait, le niveau préconisé pour mener cette activité est le niveau 5e au cycle 4.
                              D’après les repères de progressivité du programme, l’étude d’un mouvement a commencé
                              au cycle 3 et les élèves ont appris à caractériser la vitesse d’un objet par une valeur. Le
                              concept de vitesse est réinvesti et approfondi dès le début du cycle 4 en introduisant les
                              caractéristiques : direction et sens.
                              On se permet ici d’introduire l’utilisation de l’expression de la vitesse pour faire calculer la
                              vitesse d’élan de l’élève (considérée à peu près constante), d’un logiciel de pointage pour
                              exploiter une trajectoire et repérer les différents types de mouvements rencontrés lors du
                              lancer, et d’un outil de simulation pour déterminer les paramètres pour un lancer optimal,
                              tout cela adapté au niveau 5e.
                              Toutefois, si un cycle lancer est organisé en 3e en EPS, d’autres notions pourront être
                              abordées ou ajoutées dans l’activité comme un travail sur l’énergie de position et l’énergie
                              cinétique, pour comprendre le compromis entre lancer haut et lancer loin.
                              De même, cette activité est adaptable à peu de frais, à l’étude d’un sprint (niveau 4e ou 3e),
                              à ceci près que la simulation de trajectoire n’est alors plus exploitable.
                              Enfin, en incluant la discipline des mathématiques à l’étude, cette activité peut se prêter
                              au développement d’un EPI mathématiques, sciences physiques, EPS, les mathématiques
                              pouvant traiter l’abord des grandeurs composées comme la vitesse (THÈME C : Grandeurs et
                              mesures), les mesures d’angles (THÈME D : Espace et géométrie), la proportionnalité pour les
                              changements d’échelle (THÈME B : Organisation et gestion de données).

                              Modalités de mise en œuvre
                              Une concertation entre les équipes d’EPS et de physique-chimie est nécessaire pour élaborer
                              le calendrier des séances décrites ci-dessous, ainsi que pour l’harmonisation du vocabulaire
                              employé par chaque discipline et la transmission des résultats, conclusions, mesures issues
                              des différentes séances.
                              Cette séquence est à conduire tel un fil rouge qui va s’égrener sur plusieurs séances, sans
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  CYCLE   4    I PHYSIQUE-CHIMIE I Mettre en œuvre son enseignement
  Mouvement et interactions




                              forcément occuper les élèves sur la totalité de ces séances Cela dépendra notamment de
                              l’organisation horaire retenue dans l’établissement (1h30 chaque semaine ou alternance
                              1h/2h). Il faut donc prévoir des activités de temporisation : exercices, remédiations sur des
                              points méthodologiques, autre leçon ou notion en cours d’étude, … Cette remarque concerne
                              notamment la séance d’EPS de l’étape 2.

                                                                                                    SUPPORTS UTILISÉS/
                                 ÉTAPE          DESCRIPTION
                                                                                                    LIENS/MATÉRIEL


                                    1           Introduction en salle de physique chimie
                                                Présentation de la séquence EPS-PC et
                                                                                                    Logiciel pour carte mentale (Freeplane ou
                                                                                                    Freeplane portable par exemple).
                                                réflexion collective pour mener à bien les
                                                prises de vidéos. Il y a nécessité d’un protocole
                                                reproductible pour bien comparer les films :
                                                présence d’un étalon de longueur, position
                                                (distance et stabilité) de l’appareil photo nu-
                                                mérique (APN), de la tablette ou de la webcam
                                                qui filme, cadrage, ...



                                    2           Diagnostic en EPS
                                                Phase qui ne constitue qu’une partie d’une
                                                                                                    Relevé des performances sur le terrain pour
                                                                                                    confronter les mesures réelles à celles qui
                                                                                                    pourront se faire indirectement sur l’exploita-
                                                séance d’EPS qui est à compléter par une acti-
                                                vité autre que le lancer. Les élèves réalisent le   tion des vidéos.
                                                lancer sans consigne particulière.                  Décamètre, étalon de longueur (distance fixée
                                                Il y a relevé des performances et réalisation de    entre 2 plots).
                                                quelques vidéos (avec et sans course d’élan)        Appareil photo numérique (APN) ou tablette +
                                                montrant un lancer moyen puis bon.                  trépied ou table avec cales.
                                                Phase de discussion sur les paramètres qui
                                                peuvent impacter la portée du lancer : élan,
                                                vitesse, amplitude, tenue du projectile, angle
                                                de lancement, vitesse de la courses d’élan,
                                                orientation et vitesse du vent, …



                                    3           Analyses en physique-chimie
                                                Étude des vidéos avec un logiciel de traitement
                                                                                                    4 fichiers vidéo de secours préparés à l’avance.
                                                                                                    Exemples de logiciels utiles à l’analyse de
                                                de trajectoires. Vocabulaire introduit ou pré-      vidéos
                                                cisé sur mouvements et vitesse. Travail sur les     • Avistep v2.1 (version gratuite) : logiciel de
                                                mouvements uniformes (course d’élan, calcul            pointage et d’analyse de trajectoires
                                                de vitesse) et mouvements dont la vitesse           • Trousse géo tracé : outils géométriques
                                                varie au cours du temps en direction ou en             numériques
                                                valeur (phase montante et descendante de la         • Quick Media Converter : convertisseur
                                                trajectoire du projectile).                            multi-format de vidéos, notamment vers
                                                2ème discussion réflexive sur les paramètres           le format avi.
                                                qui peuvent varier. Utilisation d’un simulateur     Simulations utilisables
                                                de lancer de projectile pour rechercher les
                                                paramètres optimaux. Si le temps le permet,         • Chute parabolique - EDUMEDIA
                                                recherche d’un dispositif d’aide au repérage de     • Tir parabolique -
                                                l’angle à 45° pour l’EPS.                              physiquecollege.free.fr
                                                                                                    • Mouvement d’un projectile - Université du
                                                Il est possible de sensibiliser oralement à la         Colorado
                                                conversion Eposition – Ecinétique, en sans entrer
                                                dans le détail.



                                    4           Expérimentation en EPS
                                                Mise en pratique des analyses réalisées.
                                                                                                    Matériel de l’étape 2

                                                Nouvelles vidéos et constat de progrès ou non
                                                dans les performances.



                                    5           Conclusion en physique-chimie
                                                Analyse visuelle de la dernière vidéo et de
                                                                                                    Matériel de l’étape 3
                                                                                                    Logiciel de traitement de texte
                                                l’évolution des performances. Elaboration           (LibreOffice writer par exemple).
                                                d’une fiche technique de méthodologie pour
                                                un lancer optimal.



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  CYCLE   4    I PHYSIQUE-CHIMIE I Mettre en œuvre son enseignement
  Mouvement et interactions




                              Étape 1 : Introduction
                              Précisions pour l’enseignant de physique-chimie
                              Il s’agit d’une phase essentiellement orale au cours des laquelle sont mises en place, de
                              manière collective, les différentes étapes du protocole de prise de vue vidéo, en respectant un
                              cahier des charges imposé par le logiciel d’analyse vidéo utilisé. Les élèves lancent des idées
                              et discutent de l’organisation chronologique des étapes citées. Cette discussion peut donner
                              lieu à la construction d’un schéma ou d’une carte mentale permettant à la fois de guider la
                              discussion et de recueillir les propositions des élèves.
                              Compétences travaillées
                              Pratiquer des langages à l’oral (domaine 1) : Communication et argumentation claire,
                              organisée et logique.
                              Concevoir, créer, réaliser (domaine 4 et 5) : Concevoir un dispositif de mesure ou d’observation.

                                                                                             CRITÈRES DE RÉUSSITE PERMETTANT
                                 DOMAINE DE COMPÉTENCES ÉVALUÉES                             L’ATTRIBUTION D’UN NIVEAU DE MAÎTRISE,
                                                                                             DE A A D.

                                 Pratiquer des langages (Communiquer)                        L’élève construit une phrase complète à l’oral.
                                                                                             L’élève argumente logiquement en fonction du cahier
                                                                                             des charges si cela s’y prête.
                                                                                             L’élève s’exprime à voix haute.
                                                                                             L’élève s’exprime en articulant correctement.


                              Niveau A : les indicateurs choisis apparaissent dans leur (quasi)totalité.

                              Niveau B : les indicateurs choisis apparaissent partiellement.

                              Niveau C : les indicateurs choisis apparaissent de manière insuffisante.

                              Niveau D : les indicateurs choisis ne sont pas présents.

                              Consignes données à l’élève oralement
                              « Vous allez bientôt débuter un cycle « lancer » en EPS.
                              Les objectifs seront variés : respecter des règles de sécurité, s’impliquer à son maximum,
                              exécuter un beau geste technique et enfin, réaliser la meilleure performance possible. Pour
                              ce dernier point, dans le cadre des prochains cours d’EPS et de physique-chimie nous allons
                              réaliser l’étude des paramètres qui vous permettront d’atteindre les meilleurs résultats
                              possibles.
                              Pour cela, nous devrons filmer un ou des élèves dans différentes situations. Les vidéos
                              obtenues permettront une étude du mouvement de l’élève lanceur et du projectile lancé.
                              Pour analyser ces vidéos et les comparer, il est nécessaire de mettre au point un protocole
                              unique et reproductible pour chaque lancer, car nous utiliserons, entre autre, un logiciel
                              d’analyse de vidéos qui nous aidera dans l’analyse des mouvements. »




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  Mouvement et interactions




                                Consignes données à l’élève par écrit
           1. ce cahier des
 charges est conçu pour             Cahier des charges1 à respecter pour l’exploitation de la vidéo sur le logiciel d’analyse utilisé
    l’utlisation d’Avistep.         • La prise de vidéo devra être fixe (pas de mouvement de l’appareil).
      Il pourra nécessiter
                                    • La scène devra montrer le lanceur depuis le début de son mouvement jusqu’au point de chute
  quelques ajustements
                                       du projectile.
        si un autre logiciel
                 est utilisé.
                                    • Le lanceur devra être placé sur le côté gauche de la scène.
                                    • Un étalon de longueur connu devra être situé sur la scène, dans le plan du lancer. Il permettra
                                       de déterminer l’échelle des distances sur la vidéo.
                                    • Le fichier vidéo devra être au format .avi



                                Nous allons établir ensemble le protocole à suivre pour mener à bien la prise de vidéo,
                                en tenant compte des contraintes imposées par le cahier des charges ci-dessus.
                                Proposez des idées oralement en respectant les critères suivants :
                                • Ma proposition est faite sous forme d’une phase, énoncée à voix haute et en articulant.
                                • Ma proposition est argumentée en citant une phrase du cahier des charges, si c’est possible.
                                Modèle : Je propose … … car… …




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  Mouvement et interactions




                              Étape 2 : Diagnostic en EPS
                              Précisions pour l’enseignant d’EPS
                              Cette étape ne constitue qu’une partie d’une séance d’EPS et se positionne plutôt à la fin de
                              cette séance.

                              Mise en place de la scène de tournage
                              La carte mentale élaborée à l’étape 1 en cours de physique-chimie, fruit des réflexions de
                              la classe sur le protocole à suivre pour filmer, aura été communiquée à l’enseignant d’EPS
                              qui sera chargé avec les élèves de mettre en place la scène de tournage. Ce travail peut être
                              réalisé par des équipes d’élèves.
                              Il convient de tenir compte de la distance de course d’élan dans la largeur de scène et de
                              placer le « stand de tir » sur la gauche. La course d’élan ne doit pas être trop longue (environ
                              3 mètres). De même, il est préférable de se trouver assez loin du plan du lancer pour avoir la
                              trajectoire dans sa totalité (en hauteur et en largeur). Enfin, les vidéos gagent à ne pas durer
                              trop longtemps et à commencer juste au début du mouvement de l’élève pour éviter un travail
                              de retouche supplémentaire.

                              Matériel à prévoir
                              • Un décamètre pour la mesure de l’étalon de longueur et pour placer des plots à distances
                                 régulières pour le relevé des performances atteintes.
                              • Un APN ou une tablette numérique pour filmer.
                              • Un trépied pour l’APN ou une petite table pour la tablette (cales à prévoir).

                              Phase collective de lancers – phase diagnostique (pas de tournage)
                              Une fois le dispositif en place, les élèves réalisent des lancers, à la demande du professeur,
                              sans conseil technique particulier, mais avec le plus de force possible et dans le respect des
                              consignes de sécurité. Un relevé des performances peut-être réalisé par l’enseignant ou un
                              élève, selon les objectifs pédagogiques visés. Il servira de base à une comparaison ultérieure.

                              Phase de tournage
                              Un élève est choisi et doit réaliser 4 lancers qui vont être filmés.
                              • Lancer n°1 : sans élan, sous un angle assez faible (trajectoire presque horizontale).
                              • Lancer n°2 : sans élan, sous un angle assez grand (> 50°, trajectoire en cloche).
                              • Lancer n°3 : sans élan, sous l’angle voulu par l’élève.
                              • Lancer n°4 : avec course d’élan, sous l’angle voulu par l’élève.

                              Phase d’analyse et discussion des paramètres à mettre en œuvre à la pro-
                              chaine séance
                              Pour clore la séance ou du moins cette partie de séance, l’enseignant discute avec les élèves
                              des paramètres qui peuvent impacter la portée du lancer. Les paramètres dont l’étude peut
                              relever de la physique-chimie et qui seront exploitables sont mis en gras. L’enseignant d’EPS
                              devra veiller à les faire évoquer aux élèves.
                              • Bras : bras cassé, explosivité (vitesse du bras, donc du projectile), angle de lancer...
                              • Corps : poids du corps sur la jambe arrière, rotation du buste, poussée des jambes, finir
                                 grand et équilibré…
                              • Course d’élan : vitesse maximale, course d’élan réduite, pas de temps d’arrêt entre course
                                 et lancer, …
                              • Le mental : L’implication, la volonté de se dépasser, …

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  Mouvement et interactions




                              Étape 3 : Analyse en cours de physique-chimie
                              Précisions pour l’enseignant de physique-chimie
                              • Un rapide rappel sur ce qui a été fait en EPS à la séance précédente peut être fait en début
                                 de séance.
                              • Les fichiers vidéos ont été enregistrés dans un répertoire accessible aux élèves depuis le
                                 réseau.
                              • Les élèves vont exploiter 2 des 4 vidéos en salle informatique avec un logiciel de pointage de
                                 position comme Avistep.
                              • Dans la fiche d’activité sera introduit le vocabulaire sur mouvements (mouvement uniforme,
                                 mouvement dont la vitesse varie au cours du temps ou en direction, phase montante, phase
                                 descendante) et la formule de la vitesse.
                              • Une réflexion est menée en 2 temps sur les paramètres qui peuvent varier, en tenant compte
                                 de ce qui a été vu en EPS.
                              • L’utilisation d’une simulation de lancer de projectile est proposée pour rechercher l’optimi-
                                 sation d’un paramètre.
                              • La conception d’un dispositif d’aide au repérage de l’angle à 45° pour l’EPS est envisageable.
                              • Les élèves pourront être sensibilisés oralement à la conversion Eposition – Ecinétique, sans trop
                                 insister.

                              Compétences travaillées
                              Pratiquer des démarches scientifiques (domaine 4) : Proposer une ou des hypothèses pour
                              répondre à une question scientifique. Mesurer des grandeurs physiques de manière directe ou
                              indirecte.
                              Pratiquer des langages (domaine 1) : Lire et comprendre des documents scientifiques. Utiliser
                              la langue française à l’écrit en cultivant précision, richesse de vocabulaire et syntaxe pour
                              rendre compte des observations, expériences, hypothèses, conclusions.
                              Mobiliser des outils numériques (domaine 2) : Utiliser des outils d’acquisition et de traitement
                              de données, des simulations numériques. Produire un document scientifique grâce à des
                              outils numériques.

                                                                                             CRITÈRES DE RÉUSSITE PERMETTANT
                                 DOMAINE DE COMPÉTENCES ÉVALUÉES                             L’ATTRIBUTION D’UN NIVEAU DE MAITRISE,
                                                                                             DE A A D.

                                 Parties A et B                                              L’analyse de l’évolution de la vitesse du projectile est
                                 Pratiquer des démarches scientifiques                       correcte.
                                 (Analyser : interpréter des résultats, en tirer des         Les paramètres pertinents pour améliorer la perfor-
                                 conclusions)                                                mance du lancer ont été identifiés.
                                                                                             La valeur de l’angle optimal pour un lancer de portée
                                                                                             théorique maximale a été trouvée.

                                 Parties A et B                                              La valeur de vitesse moyenne de la course d’élan a
                                 Pratiquer des démarches scientifiques                       été critiquée si aberrante.
                                 (Valider : faire preuve d’esprit critique, confronter       La valeur de l’angle optimal trouvé a été commentée
                                 des résultats à un modèle                                   par rapport aux dires du cours d’EPS.
                                                                                             Les frottements de l’air sont cités pour expliquer
                                                                                             l’écart par rapport au simulateur.




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  CYCLE   4    I PHYSIQUE-CHIMIE I Mettre en œuvre son enseignement
  Mouvement et interactions




                                                                                             CRITÈRES DE RÉUSSITE PERMETTANT
                                 DOMAINE DE COMPÉTENCES ÉVALUÉES                             L’ATTRIBUTION D’UN NIVEAU DE MAITRISE,
                                                                                             DE A A D.

                                 Concevoir, créer, réaliser                                  L’élève s’est servi en assez grande autonomie de la
                                 (suivre un protocole)                                       fiche-notice d’Avistep (ou de tout autre logiciel utilisé).
                                                                                             Le fichier d’exploitation de la vidéo a été créé sans
                                                                                             erreur grossière.
                                                                                             Le calcul de la vitesse moyenne de la course d’élan du
                                                                                             lanceur a été clairement écrit.
                                                                                             Le simulateur de trajectoire a été utilisé de manière
                                                                                             cohérente.
                                                                                             Le fichier de capture d’image du simulateur a été
                                                                                             correctement réalisé.

                                 Pratiquer des langages (S’approprier, comprendre            L’élève construit des réponses sous forme de phrases
                                 les documents)                                              complètes à l’écrit.
                                                                                             L’élève apporte un développement mathématique
                                                                                             suffisant pour le calcul de vitesse.
                                                                                             L’élève rédige une argumentation convenable en
                                                                                             employant un connecteur logique.

                                 Mobiliser des outils numériques                             L’élève a su trouver seul les vidéos au chemin infor-
                                                                                             matique mentionnés.
                                                                                             L’élève a enregistré au bon endroit le fichier d’exploi-
                                                                                             tation de la vidéo.
                                                                                             L’élève a su exploiter le rapporteur numérique du
                                                                                             logiciel TGT.
                                                                                             L’élève a su trouver seul le chemin du simulateur
                                                                                             numérique.
                                                                                             L’élève sait faire une capture d’écran, la nommer et
                                                                                             l’enregistrer au bon endroit.


                              Niveau A : les indicateurs choisis apparaissent dans leur (quasi)totalité

                              Niveau B : les indicateurs choisis apparaissent partiellement

                              Niveau C : les indicateurs choisis apparaissent de manière insuffisante

                              Niveau D : les indicateurs choisis ne sont pas présents




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  Mouvement et interactions




    2. Énoncé à adapter       Support d’activité : Comment optimiser sa performance en lancer de Vortex© ?
     en cas d’utilisation
       d’autres logiciels
                              PARTIE A2 : Exploitation des vidéos réalisées en EPS - Identification des paramètres phy-
       qu’Avistep ou TGT
                              siques pertinents
                              Les 4 fichiers vidéos réalisés en EPS sont stockés dans le répertoire suivant : xxxxx .Ils sont
                              nommés lancer1.avi, lancer2.avi, lancer3.avi et lancer4.avi et correspondent à quatre lancers
                              exécutés dans des conditions différentes.
                              1. Visionner les 4 vidéos. Compte-tenu des discussions que vous avez eues en cours d’EPS,
                                  quels sont, d’après-vous, les 3 paramètres de la physique sur lesquels on peut agir pour
                                  améliorer la performance du lancer ?

                                    •
                                    •
                                    •



                              2. À l’aide de la fiche Savoir se servir du logiciel Avistep située à la fin de l’énoncé, traiter le
                                  fichier vidéo lancer2.avi. Pensez à enregistrer régulièrement votre travail.
                              3. En observant le traitement effectué, comment évoluent les écarts entre les points quand
                                  le Vortex© monte ? Même question quand le Vortex© chute ? On attend une réponse bien
                                  construite. Si vous voyez mal les points sur l’image, faire «Affichage/Cacher l’image».
                              4. Compléter alors les deux phrases suivantes et parmi les mots en italiques, rayer la
                                  proposition inutile :

                                    «La même durée s’écoule entre chaque pointage. Si les distances entre les points diminuent,
                                    alors la vitesse du projectile__________________: le projectile est dans sa phase montante –
                                    descendante.
                                    De même, si les distances entre les points augmentent, alors la vitesse du projectile
                                    ______________ : le projectile est dans sa phase montante – descendante.



                              5. Vous pouvez vous autocorriger en cliquant sur «Résultats / Représentation des vecteurs».
                                  Agrandir la fenêtre qui s’est ouverte. Cliquer sur «Affichage / valeurs». Modifier en haut
                                  l’échelle si nécessaire pour mieux voir. Les vitesses sont exprimées en mètre par seconde
                                  (m/s).
                              6. Utiliser maintenant le document Savoir se servir de TGT, située aussi à la fin de l’énoncé.
                                  Déterminer au degré près, l’angle du lancer dans le fichier lancer2.avi par rapport à
                                  l’horizontale. Répondre en rédigeant.
                              7. On va considérer la vitesse du lanceur comme à peu près constante pendant sa course
                                  d’élan : on dit que le lanceur a un mouvement uniforme. Sa vitesse moyenne peut alors se
                                  calculer par la formule mathématique suivante :
                                                                                d
                                                                             v=
                                                                                t
                              • v est la vitesse moyenne en mètre par seconde (m/s).
                              •  d est la distance en mètre (m) parcourue pendant la course d’élan par le lanceur (fixée à 3 m
                                en EPS).
                              • t est la durée en seconde (s) mise par le lanceur pour parcourir cette distance d.
                              À l’aide d’Avistep1 dans le fichier lancer4.avi, déterminer la durée de sa course d’élan en
                              comptant le nombre d’images qui se succèdent à l’aide du bouton          , du début de la course
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  Mouvement et interactions




                              jusqu’au départ du projectile de la main du lanceur. Puis, sachant que chaque image est
                              séparée par une durée de 0,033 seconde, calculer t.
                              Connaissant d et t, déterminer alors la vitesse moyenne du lanceur. Détailler vos calculs et
                              commentez votre résultat si nécessaire :




                              8. Suite aux différentes études menées et en comparant à votre réponse de la question 1°),
                                  lister à nouveau les 3 paramètres de la physique sur lesquels on peut influer pour améliorer
                                  la performance du lancer. Visionner à nouveau les 4 vidéos si nécessaire :

                                    •
                                    •
                                    •


 3. Énoncé à adapter en       PARTIE B2 : Exploitation d’un simulateur de trajectoire - Optimisation de l’un
    cas d’utilisation d’un
                              des paramètres physiques
   autre simulateur que
       celuid’Edumedia.                                     À l’aide du simulateur de chute libre parabolique, fixer une vitesse
                                                            initiale du projectile à 50 m/s et l’angle à une valeur de 70°. Lancer le
                                                            projectile      . La courbe obtenue s’appelle une parabole. Ce logiciel
                                                            permet ainsi d’imiter artificiellement la réalité d’un lancer. C’est ce
                                                            qu’on appelle une simulation


                              1. En conservant une vitesse initiale de 50 m/s, quelle est la valeur de l’angle pour laquelle le
                                  lancer sera optimal en théorie ? Construire une phrase complète pour répondre.




                              2. Une fois le bon angle trouvé, faire une capture d’écran et l’enregistrer dans le répertoire
                                  XXXXXX en nommant le fichier «capture-simulateur».3
                              3. En réalité, le boulet de canon devrait aller beaucoup moins loin. Pourquoi ?




                              4. Pour aller plus loin
                                  Imagine un dispositif utilisable en EPS lors de l’exécution d’un lancer et qui pourrait aider
                                  au repérage de l’angle optimal trouvé précédemment.




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                              4. La procédure pour réaliser un tel enregistrement dépend des ressources disponibles et gagne à être explicitée dans
                                  cette fiche. Il est par exemple possible d’utiliser la touche « impr écran » du clavier et de coller dans l’image dans
                                  un autre document (texte ou image par exemple).

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  Mouvement et interactions




                                 SAVOIR SE SERVIR DU LOGICIEL AVISTEP




                                 a. Exécuter Avistep (chemin à préciser).
                                 b. Ouvrir un fichier vidéo : Fichier / Ouvrir et naviguer dans l’arborescence pour sélectionner le fichier vidéo
                                     à exploiter, dont le chemin sera fourni par le professeur.
                                 c. Respect des proportions de la vidéo : Menu affichage / Options
                                 -->
                                 d. Adapter la couleur du curseur : Menu Affichage --> Prendre blanc si fond noir et inversement.
                                 e. Étalonner les dimensions de l’image : Cliquer sur l’icône          puis sélectionner, à l’aide la souris, les deux ex-
                                     trémités de l’étalon de longueur. Entrer, à l’aide du clavier, la distance en mètre séparant ces deux points, puis
                                     valider en appuyant sur la touche « Entrée ».
                                 f. C
                                     hoisir un repère : Cliquer sur l’icône  puis cliquer dans l’image sur l’origine choisie. Les coordonnées des
                                    marques seront calculées à partir de cette origine.
                                 g. Pointage des positions : Cliquer sur l’icône   puis pointer les positions successives du projectile Vortex© à
                                     l’aide de la souris. Chaque clic pose une marque et fait avancer l’animation d’une image, soit tous les 0,033 s.
                                 h. E
                                     nregistrement du fichier : Faire «Fichier/Enregistrer un travail» et naviguer dans l’arborescence pour l’enre-
                                    gistrer dans votre perso AS2015-2016/SPC (à adapter) sous le même nom que celui proposé (lancer2.avs).

                                 Astuce 1 : chaque action peut être annulée par un clic du bouton droit de la souris.
                                 Astuce 2 : les couleurs des marques, repère, échelle peuvent être changées par un appui sur la barre d’espace.

                                 SAVOIR SE SERVIR DE TGT (INS HEA)




                                 1. Exécuter TGT 3.0.
                                 2. Menu Instruments → Cliquer sur « Rapporteur » et sur « Règle ».
                                 3. Replier la fenêtre du logiciel, dont vous ne vous servirez pas.
                                 4. On peut déplacer le rapporteur et la règle là où c’est nécessaire pour prendre une mesure d’angle.




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  Mouvement et interactions




                              Étape 4 : Expérimentation en EPS
                              Précisions pour l’enseignant d’EPS
                              Cette expérimentation peut faire l’objet d’une séance complète d’EPS.

                              Mise en place de la scène de tournage – Matériel à prévoir
                              Il s’agit du même protocole et du même matériel qu’à l’étape 2.

                              Phase collective de lancers
                              Les élèves réalisent des lancers, en mettant cette fois en pratique cette fois des conseils
                              techniques du professeur d’EPS, qui peut s’appuyer en partie sur les résultats des recherches
                              réalisées en physique-chimie (angle de lancer, présence d’une course d’élan, vitesse du bras
                              maximale).
                              Bien sûr, il n’y a pas que les paramètres de la physique sur lesquels jouer pour obtenir la
                              meilleure performance. Le professeur d’EPS revient sur les paramètres supplémentaires dont
                              il faut tenir compte :
                              • les paramètres biologiques, biochimiques (être en forme, avoir une alimentation saine, pra-
                                 tiquer une activité physique régulière, avoir un sommeil suffisant, …) ;
                              • les paramètres de techniques sportives qui conditionnent la bonne mis en place des para-
                                 mètres «physiques» étudiés en SPC (bras, corps, course d’élan, …). À ce sujet, il faudrait que
                                 le professeur d’EPS précise aux élèves qu’en théorie, l’angle optimal pour un lancer est plus
                                 proche de 41° que de 45°. Ce serait 45° si le projectile quittait la main au ras du sol, ce qui
                                 n’est pas le cas (plutôt à 2 m du sol) ;
                              • les paramètres mentaux, l’état d’esprit, volonté de se donner au maximum, de se dépasser ;
                              • etc.
                              Un nouveau relevé des performances est effectué pour permettre une analyse comparative en
                              EPS comme en physique-chimie avec les premiers relevés effectués en étape 2. L’objectif est
                              d’observer des progrès dans les performances.

                              Phase de tournage
                              Le même élève qu’à l’étape 2 est sollicité et doit réaliser un lancer dans le meilleur respect
                              possible des conseils de l’enseignant d’EPS. Le lancer sera filmé avec course d’élan, un bon
                              engagement dans la vitesse de bras et sous un angle d’environ 40°.
                              Rappel : La vidéo ne doit pas durer trop longtemps et commencer si possible juste au début du
                              mouvement de l’élève pour éviter un travail de retouche supplémentaire.
                              Rien n’empêche le professeur d’EPS de filmer plus particulièrement le lanceur pour
                              commenter sa technique auprès de la classe.


                              Préparation de l’étape suivante
                              Il est annoncé aux élèves qu’une fiche technique EPS sera rédigée en cours de physique-
                              chimie. Les élèves doivent donc mémoriser au maximum ce qui est dit au cours d’EPS.




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  Mouvement et interactions




                              Étape 5 : Conclusion en cours de physique-chimie
                              Précisions pour l’enseignant de physique-chimie
                              Les élèves doivent rédiger un paragraphe de synthèse sur les séances vécues en EPS et
                              physique-chimie. Ce travail gagne à être réalisé à la maison et servira de base à la confection
                              de la fiche technique. La fiche de consigne peut être distribuée par le professeur d’EPS à la fin
                              de l’étape 4.
                              • Analyse visuelle de la dernière vidéo en salle informatique ou à l’aide de portables en salle
                                 de physique-chimie par les élèves, ou visualisation globale en classe entière pour faire le
                                 bilan.
                              • Évolution des performances
                                 Il s’agit de confronter les résultats des premiers lancers diagnostiques avec les derniers
                                 résultats, une fois que davantage de techniques et de connaissances ont été acquises.
                                 Les élèves entrent les performances du groupe dans un fichier tableur-grapheur préconfi-
                                 guré avec la liste des noms des élèves de la classe.
                                 Ils construisent ensuite un diagramme circulaire pour présenter ces résultats de manière
                                 plus visuelle.
                                 L’évolution globale des performances est enfin commentée en classe entière.
                              • Élaboration d’une fiche technique de méthodologie sportive pour un lancer optimal
                                 Il convient de s’appuyer sur le travail fait à la maison. La production demandée est numé-
                                 rique, il faut donc prévoir de travailler en salle informatique.

                              Compétences travaillées
                              Pratiquer des langages (domaine 1) : Utiliser la langue française à l’écrit en cultivant
                              précision, richesse de vocabulaire et syntaxe pour résumer l’étude réalisée.
                              Mobiliser des outils numériques (domaine 2) : Utiliser des outils de traitement de données.
                              Produire un document scientifique grâce à des outils numériques.

                                                                                             CRITÈRES DE RÉUSSITE PERMETTANT
                                 DOMAINE DE COMPÉTENCES ÉVALUÉES                             L’ATTRIBUTION D’UN NIVEAU DE MAITRISE,
                                                                                             DE A A D.

                                 Synthèse                                                    La synthèse respecte le nombre de lignes indiqué.
                                 Pratiquer des langages (Communiquer)                        La synthèse contient les paramètres principaux de
                                                                                             progression en lancer (vocabulaire EPS).
                                                                                             La synthèse contient les paramètres principaux de
                                                                                             progression en lancer (vocabulaire SPC).
                                                                                             Le balisage des paramètres avec (EPS) et (SPC) est
                                                                                             présent.
                                                                                             La synthèse présente peu ou pas d’erreurs orthogra-
                                                                                             phiques ou grammaticales.
                                                                                             La synthèse est rédigée avec soin.

                                 Fiche technique de méthodologie pour un lancer optimal      La fiche mentionne dans le coin supérieur gauche
                                 Pratiquer des langages (Communiquer)                        l’identité et la classe de l’élève.
                                                                                             La fiche contient les paramètres «EPS» principaux.
                                                                                             La fiche contient les paramètres «SPC» principaux.
                                                                                             La fiche est organisée de manière logique et métho-
                                                                                             dique.
                                                                                             La fiche est claire, agréable à lire, avec illustrations
                                                                                             notamment.




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  Mouvement et interactions




                                                                                             CRITÈRES DE RÉUSSITE PERMETTANT
                                 DOMAINE DE COMPÉTENCES ÉVALUÉES                             L’ATTRIBUTION D’UN NIVEAU DE MAITRISE,
                                                                                             DE A A D.

                                 Mobiliser des outils numériques                             L’élève a su ouvrir LibreOffice Texte.
                                 Fiche technique de méthodologie pour un lancer              La fiche présente un titre adapté et de taille de police
                                 optimal                                                     plus importante.
                                                                                             Un tableau a été créé avec un nombre de cases et
                                                                                             lignes opportun.
                                                                                             Les entêtes de lignes ou colonnes ont été remplis
                                                                                             judicieusement.


                              Niveau A : les indicateurs choisis apparaissent dans leur (quasi)totalité

                              Niveau B : les indicateurs choisis apparaissent partiellement

                              Niveau C : les indicateurs choisis apparaissent de manière insuffisante

                              Niveau D : les indicateurs choisis ne sont pas présents




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  Mouvement et interactions




                              Support d’activité : Une fiche technique pour un lancer optimal

                              PARTIE A : Rédaction d’une synthèse
                              En consultant l’activité précédente (Comment optimiser sa performance en lancer de Vortex© ?)
                              et en te souvenant du dernier cours d’EPS, rédige un paragraphe répondant au problème
                              suivant :
                              « Un camarade a été absent aux 2 dernières séances d’EPS et de physique-chimie. Tu dois le
                              conseiller efficacement pour qu’il réalise le meilleur lancer de Vortex© possible. Rédige un
                              paragraphe racontant ce que tu lui dis, en citant les paramètres vus en EPS et en physique-
                              chimie. »
                              Consignes
                              • Le paragraphe sera préparé sur un brouillon puis rédigé au propre sur cette feuille dans la
                                 zone ci-dessous.
                              • Le paragraphe devra faire 10 lignes maximum.
                              • La rédaction sera soignée et correctement ponctuée.
                              • Les erreurs d’orthographe et de grammaire seront limitées.
                              • Les paramètres spécifiques EPS seront balisés avec «(EPS)» entre parenthèses.
                              • Les paramètres spécifiques à la physique-chimie seront balisés avec «(PC)» entre paren-
                                 thèses.

                                    Paragraphe




                              PARTIE B : Confection de la fiche technique par informatique
                              En consultant le paragraphe que tu as rédigé ci-dessus, construis avec un logiciel de
                              traitement de texte une fiche technique répondant au cahier des charges suivant.
                              Cahier des charges :
                              • la fiche doit être faite dans le logiciel de traitement de texte xxxxx ;
                              • l’identité et la classe de l’élève sont mentionnées en haut à gauche du document ;
                              • la fiche présente un titre adapté et de taille de police plus grande ;
                              • un tableau est demandé avec des entêtes de lignes ou colonnes remplis judicieusement ;
                              • dans le tableau seront classés les différents conseils à suivre pour réaliser un lancer de
                                 performance optimale ;
                              • les paramètres plutôt étudiés en EPS seront balisés avec «(EPS)» entre parenthèses et écrit
                                 en vert ;
                              • les paramètres plutôt étudiés en physique-chimie seront balisés avec «(PC)» entre paren-
                                 thèse et écrit en rouge ;




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  Mouvement et interactions




                              Repères pour l’évaluation (correction possible)
                              Étape 1




                              Étape 2 : EPS

                              Étape 3

                              Partie A
                              1. Il est possible que les élèves évoquent au
                                  début les paramètres suivants :
                                  La force du bras, la puissance du bras, la vitesse
                                   du bras, la vitesse d’élan, la longueur de l’élan,
                                   l’angle de lancer, la poussée des jambes, la
                                   rotation du buste, le poids du corps sur la jambe
                                   arrière…
                              2. Ci-contre un exemple de production
                                   avec Avistep :
                              3. Quand le Vortex monte, les écarts entre les
                                   points diminuent de plus en plus, alors qu’ils
                                   augmentent de plus en plus quand il chute.
                              4. La même durée s’écoule entre chaque pointage.
                                   Si les distances entre les points diminuent, alors
                                   la vitesse du projectile diminue : le projectile est
                                   donc dans sa phase montante – descendante.
                                   De même, si les distances entre les points
                                    augmentent, alors la vitesse du projectile
                                    augmente : le projectile est donc dans sa phase
                                    montante – descendante.
                              5. Autocorrection avec l’observation des valeurs
                              des vitesses.
                              6. L’angle du lancer dans le fichier lancer2.avi est
                                    d’environ 57°.
                              7. J’ai compté 50 images soit une durée de 50 x
                                    0,033 s ≈ 1,65 s
                                    v ≈ 3 ÷ 1,65 = 1,8 m/s
                                    La vitesse de la course d’élan est en moyenne
                                    de ≈ 1,8 m/s.
                              8. L’élève doit parvenir aux paramètres suivant :
                                --la vitesse du bras.
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                                --l’angle du lancer.
                                --la vitesse de la course d’élan.


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  Mouvement et interactions




                              Partie B
                              1. L’angle pour lequel le lancer sera optimal est de 45°.
                              2. Voir la capture ci-contre.
                              3. Le boulet de canon devrait aller moins loin peut-être
                                  à cause des frottements dus à l’air.
                              4. Élément de réponse : Dresser un élastique entre 2
                                  poteaux de saut en hauteur à environ 2,5 m du sol.
                                  Le lanceur doit se tenir à une distance environ égale
                                  à la différence entre 2,5 m et H, avec H la hauteur à
                                  laquelle se trouve le projectile quand le lanceur est
                                  bras tendu vers le haut.
                                  L’élève doit alors viser juste au-dessus de l’élastique
                                  à la fin de la course d’élan.
                                  On peut aussi se servir de la barre transversale de
                                  buts de football (2,44 m de hauteur).
                                  Avec des élèves de 150 cm en moyenne, on a H ≈ 180
                                  cm, soit une distance d’environ 70 cm à 100 cm.


                              Étape 4 : EPS

                              Étape 5

                              Partie A
                              Paragraphe :
                              Pour réaliser le meilleur lancer de Vortex possible, voilà ce que je te conseille de faire. Recule de la
                              ligne de lancer d’environ 3 mètres (3 grands pas) pour préparer une course d’élan réduit (PC). Arme
                              ton bras pour un lancer bras cassé (au-dessus de l’épaule) et positionne-toi de profil (EPS). Tu peux
                              utiliser ton bras gauche libre pointé vers l’avant et regarder ta montre pour guider ton élan pendant
                              la course (EPS). Assure-toi de la sécurité du pas de tir. Démarre ta course d’élan pour courir le plus
                              vite possible jusqu’à la ligne de tir (PC), toujours de profil et le bras armé bien en arrière (EPS) et ne
                              marque pas de temps d’arrêt entre la course et le lancer (EPS-PC). Au moment de lancer, mets tout
                              ton poids sur la jambe arrière (PC) puis donne le maximum de vitesse à ton bras (PC) en visant selon
                              un angle d’environ 40 à 45° (PC) pour que la trajectoire soit une parabole (PC). Oriente ton regard vers
                              la zone de chute (EPS). En phase finale, finir grand et équilibré face à la zone de chute (EPS).

                              Partie B : Exemples de fiche technique pour un lancer optimal

                                 PHASES DU LANCER                   DÉTAILS DES ACTIONS

                                 Préparation du lancer                -- Reculer de la ligne de lancer d’environ 3 mètres.
                                                                      -- Armer le bras bien en arrière pour un lacer bras cassé.
                                                                      -- Se positionner de profil.
                                                                      -- Pointer le bras libre vers l’avant et regarder sa montre.

                                 La course d’élan                     -- S’assurer de la sécurité du pas de tir.
                                                                      -- Démarrer la course d’élan, toujours de profil et bras cassé.
                                                                      -- Courir le plus vite possible sans marquer de temps d’arrêt jusqu’au lancer.

                                 Le lancer                            -- Mettre tout son poids sur la jambe arrière.
                                                                      -- Donner le maximum de vitesse au bras.
                                                                      -- Viser un angle d’environ 40 à 45° pour faire une parabole.
                                                                      -- Regarder la zone de chute.

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                              Évaluation
                              Voir les grilles intermédiaires placées dans les parties : «Précisions pour l’enseignant»

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  Mouvement et interactions




                              Annexe
                                    Fiche d’utilisation de quick media converter
                                    Le logiciel s’ouvre en mode facile.
                                    Changer la langue si nécessaire (menu langue).
                                    1. Ajouter la vidéo à convertir (vignette «bande vidéo» avec un « + » au centre).
                                    2. Choisir le dossier de destination de la vidéo convertie (Vignette en bas d’un dossier rouge avec
                                        un point d’interrogation au centre).
                                    3. Choisir le format de conversion. Cliquer sur la vignette «Format pour Windows Media Player»
                                        (la 5ème), puis sélectionner MS compatible DivX (.avi) 4:3.
                                    4. Enfin, cliquer sur la vignette « double flèche circulaire orange et verte », la conversion
                                        s’effectue en quelques secondes si le fichier n’est pas trop volumineux.



                              Bibliographie / Sitographie
                              • Exemples de logiciels pour carte mentale : Freeplane ou Freeplane portable
                              • Exemple de logiciel de conversion de format de fichier vidéo : Quick Media Converter
                              • Exemple de logiciel de pointage sur vidéo → Avistep de Michel DELABAERE
                              • Exemple de d’outils géométriques numériques → TGT de l’lNS HEA
                              • Exemples de simulateurs de tirs paraboliques :
                                 --Chute parabolique EDUMEDIA (nécessite un abonnement de l’établissement)
                                 --Site physiquecollege.free.fr
                                 --Simulateur de tir parabolique de l’Université du Colorado
                              • L’enseignement de l’athlétisme en milieu scolaire (page 153) – Didacthlétisme - Patrick
                                 SENERS
                              • Ediction VIGOT
                              • Lettre d’information de l’Observatoire du mouvement – Juin 2002 – N°6 (1ère page)




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