1 Chapitre 5 ● Introduction à la masse volumique Le livre du professeur • Physi
1 Chapitre 5 ● Introduction à la masse volumique Le livre du professeur • Physique-Chimie • 4e Sommaire Activité 1 ................................................................................... p. 2 Activité 2 ................................................................................... p. 3 Activité 3 ................................................................................... p. 5 Activité 4 ................................................................................... p. 7 Exercices ................................................................................... p. 8 Parcours de compétences ...................................................... p. 12 Accompagnement personnalisé ............................................ p. 13 La Physique-Chimie autrement .............................................. p. 15 Annexes imprimables prêtes à l'emploi : Présentation des différentes annexes .............................. p. 18 Corrigés des protocoles expérimentaux ........................... p. 19 Puzzles des protocoles ........................................................ p. 21 Aides à la résolution de la mission .................................... p. 23 Place dans la progression Ce chapitre propose une introduction formelle de la masse volumique. Cette dernière a été précédée, au début de cycle, d’un travail autour du lien de proportionnalité entre la masse et le volume des échantillons de matière. L’influence de la nature chimique de l’échantillon étudié a également été abordée. En milieu de cycle, ce coefficient est désormais nommé, assorti d’unités et trouve une utilité en tant que critère pour identifier un matériau ou déterminer s’il flotte ou coule dans un liquide. À l’approche de la fin du cycle, la masse volumique sera définie comme une grandeur quotient afin de permettre aux élèves de la calculer directement lorsqu’ils disposent de la masse et du volume d’un échantillon de matière. Présentation Ce chapitre présente pour la première fois aux élèves la grandeur masse volumique. Elle est tout d’abord introduite en tant que propriété d’une substance permettant de déterminer lequel de deux liquides non miscibles flotte sur l’autre. On tire ensuite parti de son caractère exclusif pour identifier des échantillons de liquides : la masse d’un volume donné d’échantillon doit être calculée après que la masse volumique elle-même a été définie comme le coefficient de proportionnalité entre les deux autres grandeurs. La problématique des unités est abordée dans une troisième activité, dans laquelle le critère de flottaison semble être pris en défaut. Les notions précédentes sont réinvesties pour mettre à jour l’importance de tenir compte du numérateur et du dénominateur de l’unité de la masse volumique avant d’utiliser sa valeur numérique. Enfin, la notion de masse volumique est ré-investie une qua- trième fois, dans un cadre plus large, afin de diversifier les exemples et d’inscrire la grandeur dans une problématique actuelle, à laquelle les élèves sont sensibles. Introduction à la masse volumique 5 La masse volumique fait l’objet d’une approche très progressive, répartie de la 5e à la 3e. À travers la récurrence des travaux menés et l’augmentation graduelle du formalisme, utilisé les élèves sont amenés à totalement maitriser cette notion à la fin du cycle. 5e La masse d’un échantillon de matière est proportionnelle à son volume. 4e Le coefficient de proportionnalité entre la masse et le volume d'un échantillon de substance s'appelle la masse volumique t. On a m = t × v. Masse volumique 3e La masse volumique d'une substance est le quotient de la masse et du volume de cet échantillon . t = m v 2 Chapitre 5 ● Introduction à la masse volumique Le livre du professeur • Physique-Chimie • 4e Le livre du professeur • Physique-Chimie • 4e Document(s) › Doc. 1 : Les éprouvettes contiennent, dans un premier temps, le même volume de liquide : la balance penche à droite. Elles contiennent, dans un second temps, la même masse de liquide : le volume d’eau est plus faible. Pour répondre à la problématique L’observation formulée autour de la réponse de Samia permet d’amorcer une réflexion sur la pertinence de la comparaison des masses. Il est possible que certains élèves perçoivent immédiatement que la phrase de Samia n’est pas correcte. En effet, elle ne précise ni le volume de pétrole ni le volume d’eau considérés. Comment expliquer que le pétrole flotte sur l'eau de mer ? ACTIVITÉ DOCUMENTAIRE 1 Liens avec le programme BO · Masse volumique : relation m = t × V. › Cette activité ne présente pas encore la masse volumique comme le coefficient de proportionnalité formel entre la masse et le volume d’un échantillon. Pour cette entrée en matière, la définition utilisée est directement liée à la substance considérée. Cela permet d’introduire dès le départ l’unité associée à cette grandeur. › L’activité permet de travailler la compétence suivante du domaine 1 : ■ COMPÉTENCE Écrire des phrases claires, sans faute, en utilisant le vocabulaire adapté Autres compétences possibles : ■ Émettre des hypothèses ■ Interpréter des résultats ■ Conclure, valider ou non l’hypothèse 4e p. 94 Présentation Cette activité permet d’aborder la notion de masse volumique avec les élèves. Elle les amène à faire, pré- alablement, le constat suivant : raisonner à partir des masses seules ne permet pas de comprendre que le pétrole flotte sur l’eau. Temps prévu › Temps total : 30 min · Présentation de la situation déclenchante : 5 min · Exploitation et analyse des documents : 10 min · Synthèse, mise en commun, discussion et institutionnalisation : 10 min 1. Dans l’expérience de gauche, la masse de pétrole sur la balance est inférieure à celle de l’eau, tandis que dans l’expérience de droite, les masses d’eau et de pétrole sont identiques. 2. Dans l’expérience de gauche, le volume de pétrole est identique à celui d’eau, tandis que dans l’expérience de droite, le volume d’eau est inférieur au volume de pétrole. 3. L’expérience de droite montre une situation dans laquelle l’échantillon d’eau et l’échantillon de pétrole ont la même masse. L’affirmation « le pétrole est plus léger que l’eau » n’a donc de sens que si l’on précise les volumes des échantillons que l’on compare. 4. L’eau possède une plus grande masse volumique que le pétrole puisque ce dernier flotte sur l’eau. À volume égal le pétrole a une masse inférieure à celle de l’eau ; on dit d’ordinaire que le pétrole est moins dense que l’eau. 5. La conclusion de Samia devrait être : « Le pétrole a une masse volumique plus petite que celle de l’eau, c’est pour cela qu’il ne coule pas » Synthèse Exploitation de documents ✔ Piste complémentaire Suite à la troisième question, vous pouvez vous assurer que les élèves ont bien compris le concept de masse volumique, en insistant sur le vocabulaire « plus dense » et « moins dense », avant de passer à la « masse volumique ». 3 Chapitre 5 ● Introduction à la masse volumique Le livre du professeur • Physique-Chimie • 4e Le livre du professeur • Physique-Chimie • 4e Les indicateurs de réussite ✔ Analyser d’une expérience ✔ Utiliser le vocabulaire approprié L’élève a : L’élève a : › identifié que les volumes d’eau et de pétrole sont différents lorsque leur masse est identique ; › corrigé l’affirmation de Samia en utilisant l'expression « masse volumique ». › identifié que la masse de l’eau est plus importante que celle du pétrole si l’on prend des volumes identiques de ces substances ; › conclu que raisonner sur la masse seule ne suffit pas. Présentation L’objectif de cette activité est d’amener les élèves à identifier deux liquides en utilisant les valeurs de leur masse volumique. Ils devront pour cela mesurer la masse d’un certain volume de liquide pour calculer, par un raisonnement de propor- tionnalité, la masse d’un litre (donc à la masse volumique) de ce liquide. Temps prévu › Temps total : 50 min · Lecture de la situation déclenchante et formulation d’une hypothèse : 5 min · Proposition d’un protocole : 15 min · Réalisation de l’expérience : 15 min · Analyse des résultats, conclusion, institutionnalisation : 15 min Liens avec le programme BO › Exploiter des mesures de masse volumique pour différencier des espèces chimiques. · Masse volumique : relation m = t × V. › Pour identifier les liquides, les élèves vont d’abord mesurer la masse des volumes qu’ils connaissent déjà. Ensuite, ils vont les comparer aux masses qui découlent de ces mêmes volumes et de la définition de la masse volumique d’un liquide. › Ce travail permet de s’approprier la relation m = t × V et de différencier des espèces chimiques, ce qui correspond à deux attendus du programme. › Cette activité permet de travailler la compétence suivante du domaine 4 : ■ COMPÉTENCE Interpréter des résultats Autres compétences possibles : ■ Concevoir une expérience pour tester une hypothèse ■ Mettre en œuvre un protocole ■ Effectuer une mesure ■ Pratiquer le calcul numérique et le calcul littéral ■ Conclure, valider ou non l’hypothèse Comment identifier un liquide ? ACTIVITÉ expérimentale 2 4e p. 95 Situation déclenchante La situation envisagée présente deux liquides de densités différentes. À l’aide de mesures et en exploitant la notion de masse volu- maique, les élèves sont amenés à retrouver l’identité de ces liquides. 1. Les élèves ayant bien assimilé l’activité précédente pourront, sans difficultés, formuler que Gabriel doit connaitre le volume uploads/Litterature/ livre-prof-spc4-chap05.pdf
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- Publié le Fev 22, 2021
- Catégorie Literature / Litté...
- Langue French
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