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


                                            Pistes pour la construction d’une progression sur le thème
                                                          « Mouvement et interactions »

                           PRÉREQUIS (PROGRAMME DU CYCLE 3) : « OBSERVER ET DÉCRIRE DIFFÉRENTS TYPES DE MOUVEMENTS »

                           Décrire un mouvement et identifier les différences entre mouvements circulaire ou rectiligne.
                           • Mouvement d’un objet (trajectoire et vitesse : unités et ordres de grandeur).
                           • Exemples de mouvements simples : rectiligne, circulaire.
                           Élaborer et mettre en œuvre un protocole pour appréhender la notion de mouvement et de mesure de la valeur de la vitesse d’un objet.
                           • Mouvements dont la valeur de la vitesse (module) est constante ou variable (accélération, décélération) dans un mouvement rectiligne.

                           ATTENDUS DE FIN DE CYCLE 4

                           • Caractériser un mouvement.
                           • Modéliser une interaction par une force caractérisée par une direction, un sens et une valeur.




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 CYCLE    4   I PHYSIQUE-CHIMIE I Mettre en œuvre son enseignement

 Mouvement et interactions


                      Explicitation de la progression
                      Cet exemple de progression n’a pas vocation à être modélisant. D’autres choix sont possibles. D’autres progressions sont ainsi proposées dans la ressource
                      Aide à la construction d’une progression en physique chimie au cycle 4.
    Les ressources    Description de la proposition de progression des apprentissages
       « Évaluation
                      Un point de départ de cette progression peut être une évaluation diagnostique. Une évaluation diagnostique n’est pas une simple évaluation des acquis du
     diagnostique -
    Caractérisation
                      cycle 3 : une évaluation diagnostique permet d’évaluer les connaissances et les compétences des élèves avant les apprentissages. L’évaluation diagnostique
 d’un mouvement »     proposée ici dépasse les attendus de la fin du cycle 3, elle pourra donc être réutilisée après apprentissage pour identifier les progrès des élèves.
   sont disponibles   • Si les éléments essentiels à la description des mouvements sont abordés en classe de 5e, ils sont régulièrement réinvestis en 4e et 3e.
en téléchargement.
                      • L’appropriation de la relation entre vitesse, durée et distance est progressive et elle n’est pas un préalable aux calculs de vitesse, de temps de parcours ou
                         distance parcourue. Les valeurs de ces grandeurs peuvent, dans un premier temps, être calculées à partir de valeurs numériques données sans chercher
                         à « appliquer une formule », mais en analysant les grandeurs données. On accepte la coexistence de lettres et de nombres, ce qui exige l’identification des
                         grandeurs et le choix de bonnes unités. La formalisation mathématique par une relation littérale qui permet calculer une des trois grandeurs à partir des
                         deux autres n’étant travaillée qu’en troisième : la maîtrise de la relation d=v.Δt n’est attendue qu’en fin de cycle.
                      • En fin de cycle 3, les élèves ne connaissent que la dimension scalaire de la vitesse. En cinquième, ces acquis sont confortés par des mesures et calculs de
                         valeur de vitesse, et complétés par l’ajout des caractéristiques direction et sens de cette grandeur, la notion de vecteur vitesse étant hors programme.
                      • Dans cette progression, la classe de 4ème centre les apprentissages sur les mesures et calculs de distances à partir de durée de parcours en lien avec le
                         thème « des signaux pour observer communiquer » notamment.
                      L’intérêt des programmes de cycle ou programmes curriculaires est d’augmenter la durée d’exposition aux notions : ils permettent d’aborder les notions
                      plus tôt et de construire la démarche experte de manière progressive. C’est pourquoi cette proposition de progression aborde la notion d’interaction de
                      contact ou à distance dès la classe de quatrième, la modélisation par une force étant traitée en 3e.
                      Le tableau, page suivante, présente de façon plus détaillée cette proposition de progression.
                      Supports d’apprentissage et scénarios pédagogiques
                      Liens avec les autres thèmes du programme
                      Le thème « des signaux pour observer et communiquer » et la partie « Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers » peuvent être traités
                      simultanément à ce thème et fournissent des supports d’enseignement concrets.

                      Choix des supports d’apprentissage et des scénarios d’apprentissage
                      Ils conditionnent aussi les compétences qui seront travaillées. Si le travail sur le mouvement des planètes conduit à des études documentaires ou
                      l’utilisation de logiciels de simulation, il est essentiel de prévoir des situations expérimentales qui permettent aux élèves de mesurer des vitesses,
                      des forces mais aussi d’expérimenter pour confronter leurs représentations à la réalité.

                      Liens avec les autres disciplines
                      L’étude du thème « Mouvement et interactions » est particulièrement propice à des échanges interdisciplinaires avec les mathématiques et l’EPS. La ressource
                      Comment optimiser une performance en lancer de Vortex® ? propose par exemple la mise en œuvre d’une séquence bidisciplinaire en lien avec l’EPS.

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CYCLE   4   I PHYSIQUE-CHIMIE I Mettre en œuvre son enseignement

Mouvement et interactions


                      Exemple de progression sur le thème « Mouvement et interactions »
                              NIVEAU 5E                                                                     NIVEAU 4E                                                                  NIVEAU 3E

                                                                                              CARACTÉRISER UN MOUVEMENT

Evaluation diagnostique afin d’évaluer les connaissances et les               • Utiliser la relation liant vitesse, distance et durée dans le cas         Cet attendu de fin de cycle est entretenu en classe de 3e, en parti-
compétences des élèves avant les apprentissages (voir un exemple                 d’un mouvement uniforme ou d’une propagation à vitesse                    culier dans la partie « Modéliser une interaction ».
d’évaluation diagnostique : « caractérisation d’un mouvement »).                 constante.                                                                En mécanique, la caractérisation du mouvement d’un objet peut
• Mouvements rectilignes et circulaires.                                      Calculer une distance à connaissant le temps de parcours et la               être complétée par une étude énergétique.
Distinguer le mouvement du repos. Introduire la notion de réfé-               vitesse et inversement.                                                      • Utiliser la relation liant vitesse, distance et durée dans le cas
rentiel pour comprendre la relativité des mouvements dans des                 Cette notion est réinvestie en prenant appui sur la partie « Des                d’un mouvement uniforme.
cas simples (train qui démarre le long d’un quai) et appréhender la           signaux pour observer et communiquer ».                                      Maîtrise de la relation d=v.Δt
notion d’observateur immobile ou en mouvement.                                Exploiter expérimentalement la propagation rectiligne de la lu-
Caractériser la trajectoire d’un objet et identifier des trajectoires         mière.
rectilignes ou circulaires.                                                   L’année lumière.
Décrire la structure du système solaire (Thème Organisation et                Relier la distance parcourue par un son à la durée de propagation.
transformation de la matière), le travail sur les trajectoires permet
de construire les connaissances et compétences liée à cette partie            Activités possibles : travail en lien avec l’Histoire des Sciences concer-
du programme.                                                                 nant les expériences faites pour prouver que la propagation lumière
                                                                              n’est pas instantanée, la détermination de sa vitesse et ses applications
Activités possibles à partir de diverses situations (utilisation d’une web-   pour mesurer des distances.
cam, vidéo, expériences simples, animations, activité documentaires).
                                                                              Utilisation de signaux lumineux ou sonores pour calculer des distances
• Utiliser la relation liant vitesse, distance et durée dans le cas          avec : calcul de la distance Terre – Lune, détermination de la profon-
   d’un mouvement uniforme.                                                   deur des fonds marins, échographie…
Mesurer ou calculer de vitesses à partir du repérage de positions             • Relativité du mouvement
en fonction du temps, d’une distance parcourue pendant une durée
donnée                                                                        Réinvestissement de la notion vue en 5e (dans des situations
                                                                              simples de la vie quotidienne), avec application à l’observation du
Estimer quelques ordres de grandeur de vitesses usuelles.                     ciel : planètes, Lune et Soleil, visualisation de trajectoires de pla-
Les calculs de conversion systématiques sont à éviter : ils n’ont de          nètes vues de la Terre…
sens que si l’on cherche à comparer des vitesses (celle d’Usain Bolt
et celle d’un cycliste randonneur par exemple).
• Vitesse : direction, sens et valeur.
Caractériser la vitesse d’un objet : valeur, direction et sens.
Repérer les mouvements au cours desquels la direction de la
vitesse est modifiée.
Travail sur la structure du système solaire
• Mouvements uniformes et mouvements dont la vitesse varie au
   cours du temps en direction ou en valeur.
Caractériser un mouvement uniforme.
Identifier des mouvements uniformes et non uniformes.
Activités possibles : en lien avec l’EPS (courses de régularité,
course d’élan…) ; vitesse d’une planète ou d’un satellite sur son
orbite, travail sur vidéos, chronophotographie (voir séquence
« Comment optimiser une performance en lancer de Vortex® »).


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CYCLE   4   I PHYSIQUE-CHIMIE I Mettre en œuvre son enseignement

Mouvement et interactions




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                                                MODÉLISER UNE INTERACTION PAR UNE FORCE CARACTÉRISÉE PAR UNE DIRECTION, UN SENS ET UNE VALEUR

                                                • Identifier des interactions mises en jeu (de contact ou à dis-         • Modéliser une interaction par une force.
                                                   tance).                                                                Associer la notion d’interaction à la notion de force (valeur, direction
                                                Réinvestir les trajectoires des planètes pour introduire la notion        et sens)
                                                d’interaction et présenter l’existence l’interaction gravitationnelle     Mesurer une force à l’aide d’un dynamomètre.
                                                sans en donner obligatoirement l’expression de la force mais en
                                                indiquant qu’elle dépend des masses et de la distance.                    • Force de pesanteur et son expression P = mg.
                                                Identifier les actions sur un objet en mouvement ou au repos dans         Détermination de la relation de proportionnalité entre poids et
                                                des cas simples en distinguant les interactions de contact et les         masse P = mg.
                                                interactions à distance.                                                  Pesanteur sur la Terre et sur la Lune, différence entre poids et
                                                Activités possibles : bille métallique avec ou sans aimant, pendule,      masse (unités).
                                                situations statiques…                                                     • Exploiter l’expression littérale scalaire de la loi de gravitation
                                                Cette identification de l’interaction peut se faire par une description      universelle, la loi étant fournie.
                                                ou par l’utilisation du diagramme objet interaction.                      Retrouver P = mg en analysant l’expression de la force de gravi-
                                                Même si les notions suivantes ne sont pas explicitement au pro-           tation universelle, avec la masse de la Terre, la distance entre le
                                                gramme, elles peuvent être introduites de manière expérimentale           centre de la Terre et le sol et la constante gravitationnelle G pour
                                                sans chercher à les formaliser :                                          retrouver l’intensité de la pesanteur sur Terre g.
                                                • persistance du mouvement rectiligne uniforme en l’absence              Même si ce n’est pas exigible à ce niveau il est possible de justifier
                                                   d’interaction (frottement) ;                                           la différence de pesanteur sur la Lune et sur la Terre.
                                                • actions produisant ou modifiant un mouvement.                           C’est l’occasion de travailler sur les relations et les calculs (lien
                                                                                                                          mathématique avec la vitesse pour comparer l’utilisation des deux
                                                                                                                          relations).
                                                                                                                          Même si cette notion n’est pas explicitement au programme, elle
                                                                                                                          peut être introduite de manière expérimentale sans chercher à la
                                                                                                                          formaliser :
                                                                                                                          • situation d’équilibre statique (balance, ressort, force musculaire).




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