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Informer et accompagner
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les professionnels de l’éducation CYCLES 2 3 4
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PHYSIQUE-CHIMIE
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Mettre en œuvre son enseignement
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L’énergie et ses conversions
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Quelle bouilloire choisis-tu ? Pourquoi ?
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Le fichier source
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au format Word THÈME : L’ÉNERGIE ET SES CONVERSIONS
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disponible en
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téléchargement Attendus de fin de cycle : Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie – Utiliser
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la conservation de l’énergie.
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Registre d’enseignement : enseignement commun
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Descriptif :
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La situation d’apprentissage proposée a pour objectif de réinvestir la relation liant puissance, énergie et durée,
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dans le but de donner du sens à la notion de puissance.
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Plusieurs bouilloires sont proposées aux élèves, elles ont des contenances et des puissances différentes.
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L’objectif est que les élèves proposent un protocole et le mette en œuvre pour comparer ces bouilloires.
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Repère de progressivité : Cette séquence peut être proposée en cours de cycle avant que toutes les notions
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relatives à l’énergie soient acquises. Aucune connaissance en électricité n’est nécessaire.
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Objectifs d’apprentissage :
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• Relier les notions de puissance, énergie et durée.
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• Réaliser un bilan énergétique.
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Compétences travaillées
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Pratiquer des démarches scientifiques
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• Identifier des questions de nature scientifique.
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• Proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question scientifique. Concevoir une expérience pour la
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ou les tester.
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• Mesurer des grandeurs physiques de manière directe ou indirecte.
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• Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer des conclusions et les communiquer en argumentant.
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Pratiquer des langages
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• Lire et comprendre des documents scientifiques.
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• Passer d’une forme de langage scientifique à une autre.
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Connaissances et compétences associées
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• Identifier les différentes formes d’énergie
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• Identifier les sources, les transferts, et les conversions d’énergie
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• Établir un bilan énergétique pour un système simple
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• Utiliser la relation liant puissance, énergie et durée
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-- Notion de puissance
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Mots clefs : Énergie, puissance, relation puissance énergie durée, bilan énergétique.
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Retrouvez Éduscol sur
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Mars 2016 1
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Mettre en œuvre son enseignement
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L’énergie et ses conversions
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Situation proposée aux élèves
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Quelle bouilloire choisis-tu ? Pourquoi ?
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BOUILLOIRE DE CUISINE X BOUILLOIRE DE CUISINE Y BOUILLOIRE Z
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Y
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X
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Z
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X Y Z
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Mars 2016 2
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CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE I Mettre en œuvre son enseignement
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L’énergie et ses conversions
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Scénario possible
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Questionnement en lien avec la situation proposée
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Quelle bouilloire choisis-tu ? Pourquoi ?
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Les élèves indiquent leurs critères de choix : esthétique, puissance, volume d’eau pouvant être
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chauffé, etc.
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Nous allons nous intéresser uniquement aux caractéristiques électriques : puissance et énergie
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convertie.
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Quelle est la bouilloire que vous choisissez et pourquoi ?
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Les élèves formulent individuellement leurs idées, comme par exemple :
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• « je choisis la bouilloire X car c’est la plus puissante, c’est la plus performante » ;
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• « je choisis la bouilloire Z car c’est la moins puissante, c’est donc celle qui coûte le moins
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cher car elle utilise moins d’énergie ».
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Retour sur les propositions, questionnement oral et collectif
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• Lien entre puissance et durée de fonctionnement.
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• Lien entre énergie convertie et puissance.
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Formulation du problème à résoudre
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Je cherche à vérifier si, pour un besoin en énergie donné :
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• plus un appareil est puissant, plus sa durée de fonctionnement est courte ;
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• plus un appareil est puissant, plus il convertit d’énergie.
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Proposition d’un protocole expérimental
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• Je chauffe un même volume d’eau, pris à une même température (température ambiante),
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avec les 3 bouilloires.
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• Je mesure, avec un chronomètre, le temps mis pour que la température de l’eau atteigne
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100°C / pour que l’eau se mette à bouillir.
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Réalisation de l’expérience
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On peut envisager d’utiliser un thermomètre pour contrôler la température de l’eau ou arrêter
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le chauffage quand l’eau bout. Les mesures effectuées sont bien évidemment peu précises.
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Conclusion : la bouilloire la plus puissante est la plus rapide pour transférer l’énergie
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nécessaire.
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Exploitation des résultats expérimentaux
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Les élèves réinvestissent la relation qui lie énergie, puissance et durée. Ils calculent l’énergie
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convertie. Après calcul, ils découvrent que l’énergie convertie par chaque bouilloire est à peu
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près la même.
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Conclusion : l’énergie convertie pour une transformation donnée est la même, quelle que soit
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la puissance de l’appareil utilisé.
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Mars 2016 3
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