Petits défis en physique chimie et socle commun Niveau 5ème

Sous la direction de Eric DONADEI Auteurs Audrey BECK Carine BEYL Caroline KARCHE Gratien LECHEVALLIER Cyril MOIGNIER Emilie ROY Baptiste VARGIN Remerciements M.DONADEI et les auteurs remercient Alain COURCELLE , Alain DELON, Jean Louis LESCASSE pour leur précieuse collaboration lors de l’évaluation des défis.

Principe Chaque année, les professeurs de physique chimie du collège Théodore Monod, repèrent, à l’aide du Test IMADU, 60 élèves de 5ème montrant de l’appétence pour les métiers scientifiques. Ces 60 élèves sont ensuite invités à confirmer leur goût pour les sciences en venant relever 20 défis scientifiques ludiques. Chaque défi dure 2 min et 30s.

Promotion des sciences 2009 Madame, monsieur, Suite au test IMADU, votre enfant a montré de l’intérêt pour les sciences. Dans le cadre de la promotion des sciences, votre enfant est invité, avec une soixantaine d’autres élèves à participer à une récréation scientifique au pôle sciences le mercredi 24 juin après midi.   Il devra relever des défis* scientifiques rigolos. Pour le bon déroulement de cette manifestation, veuillez s'il vous  plaît confirmer la présence de votre enfant en remplissant le coupon réponse ci-dessous que votre enfant remettra à son professeur de physique chimie avant le vendredi 19/06/09. * Votre enfant devra être muni d’un stylo et d’une blouse. 4

Défi N°1 : savoir que l’univers est structuré   Atelier N°1 : Les éclipses n'ont pas de secret pour toi ! Connaissance/Capacité : Savoir que l’univers est structuré.   Tu disposes d’une lampe représentant le Soleil, d’un globe terrestre et d’une balle de tennis représentant la Lune.  Réalise une éclipse de Lune puis réalise une éclipse de Soleil.

Défi N°1 : savoir que l’univers est structuré   Atelier N°1 : Les éclipses n'ont pas de secret pour toi ! Connaissance/Capacité : Savoir que l’univers est structuré.   L’élève place la balle dans le cône d’ombre du globe pour l’éclipse de Lune puis réalise une ombre portée de la balle sur le globe pour l’éclipse de Soleil.

Défi N°2 : savoir que notre environnement baigne dans des signaux   Atelier N°2 : La couleur du papier peint. Connaissance/Capacité : Savoir que notre environnement baigne dans des signaux lumineux qui se propagent.   Sans toucher aux objets de la boîte noire, place le papier noir, puis le papier blanc de façon à éclairer la petite boule blanche. Quel papier diffuse le plus de lumière ? □ noir □ blanc

Défi N°2 : savoir que notre environnement baigne dans des signaux   Atelier N°2 : La couleur du papier peint. Connaissance/Capacité : Savoir que notre environnement baigne dans des signaux lumineux qui se propagent.  Aider au besoin l’élève à placer les écrans et à regarder dans le trou d’observation. Quel papier diffuse le plus de lumière ? : blanc

Défi N°3 : savoir distinguer mélange et corps pur   Atelier N°3 : Il a fumé la moquette ? Connaissance/Capacité : Savoir distinguer mélanges et corps pur   Réalise la chromatographie du “sang” d’un individu sain et du “sang” de Bob la raquette. Observe attentivement. Le “sang” de Bob est un corps pur/ un mélange avec une substance dopante.

Défi N°3 : savoir distinguer mélange et corps pur   Atelier N°3 : Il a fumé la moquette ? Connaissance/Capacité : Savoir distinguer mélanges et corps pur Aider au besoin l’élève à réaliser la chromatographie. Le “sang” de Bob est un mélange avec une substance dopante.

Défi N°4 : connaître les principales propriétés des changements d’état   Atelier N° 4 : Panique dans le thermomètre. Connaissance/Capacité : Connaître les principales propriétés des changements d’état.  Plonge le thermomètre dans le récipient qui contient une substance en train de fondre. Observe l’évolution de la température. La valeur affichée par le thermomètre se stabilise car la substance est un corps pur/ un mélange.

Défi N°4 : connaître les principales propriétés des changements d’état   Atelier N° 4 : Panique dans le thermomètre. Connaissance/Capacité : Connaître les principales propriétés des changements d’état. S’assurer que le thermomètre est plongé dans la glace fondante et ne pas laisser l’élève regarder la glace.  La valeur affichée par le thermomètre se stabilise car la substance est un corps pur.

Défi N°5 : indiquer à quelle famillee appartient un matériau   Atelier N° 5 : Un dîner presque parfait… Connaissance/Capacité : Indiquer à quelle famille appartient un matériau.   Place chacun des objets de la table à ta disposition dans le circuit électrique comprenant un générateur et une lampe témoin. Pose ton stylo sur l’objet (conducteur) qui pourrait aider Oncle Fester.

Défi N°5 : indiquer à quelle famille appartient un matériau   Atelier N° 5 : Un dîner presque parfait… Connaissance/Capacité : Indiquer à quelle famille appartient un matériau. S’assurer que l’élève teste tous les objets à disposition puis désigne l’objet conducteur.

Défi N°6 : mesurer (lire une mesure, optimiser les conditions de mesure)   Atelier N° 6 : Perrier… l’eau minérale officielle du défit scientifique. Connaissance/Capacité : Mesurer (lire une mesure, estimer la précision d’une mesure, optimiser les conditions de mesure).   L’eau de la ville de Villerupt est d’une qualité exceptionnelle. M. Perrier veut remplir sa bouteille avec de 200 mL d’eau de Villerupt. Utilise le matériel le mieux adapté et prélève 200 mL d'eau.

Défi N°6 : mesurer (lire une mesure, optimiser les conditions de mesure)   Atelier N° 6 : Perrier… l’eau minérale officielle du défit scientifique. Connaissance/Capacité : Mesurer (lire une mesure, estimer la précision d’une mesure, optimiser les conditions de mesure).   L’élève utilise l’éprouvette graduée et la remplit correctement.

Défi N°7 : Observer, recenser des informations   Atelier N°7 : Çà coule de source ! Connaissance/Capacité : Observer, recenser des informations : extraire d’un document les informations relatives à un thème de travail.   Lis les informations sur les étiquettes d'eau minérales puis associe chaque vignette à la bonne eau minérale.

Défi N°7 : Observer, recenser des informations   Atelier N°7 : Çà coule de source ! Connaissance/Capacité : Observer, recenser des informations : extraire d’un document les informations relatives à un thème de travail.   L’élève associe la bonne étiquette à la bonne eau minérale.

Défi N°8 : savoir que l’énergie peut revêtir différents formes et se transformer d’une forme à l’autre   Atelier N°8 : Rendez moi ma noisette ! Connaissance/Capacité : Savoir que l’énergie peut être libérée ou absorbée. Pour que l’écureuil Scrat récupère sa noisette, il faut que la glace fonde ! Observe bien le bloc de glace à ta disposition : pour que la glace fonde, il faut qu’elle absorbe/libère de l’énergie.

Défi N°8 : savoir que l’énergie peut être libérée ou absorbée   Atelier N°8 : Rendez moi ma noisette ! Connaissance/Capacité : Savoir que l’énergie peut être libérée ou absorbée. Pour que la glace fonde, il faut qu’elle absorbe de l’énergie.

Défi N°9 : savoir que l’énergie peut revêtir différents formes et se transformer d’une forme à l’autre   Atelier N°9 : La maison du futur ! Connaissance/Capacité : Savoir que l’énergie peut revêtir différentes formes et se transformer d’une forme à l’autre.  Appuie sur l’interrupteur du générateur. Complète le texte suivant :  La lampe (Soleil) fournit de l’énergie ………………….. Le panneau solaire transforme cette énergie en énergie ………………….. utilisable dans la maison de Jimmy Neutron.

Défi N°9 : savoir que l’énergie peut revêtir différents formes et se transformer d’une forme à l’autre   Atelier N°9 : La maison du futur ! Connaissance/Capacité : Savoir que l’énergie peut revêtir différentes formes et se transformer d’une forme à l’autre.  La lampe (Soleil) fournit de l’énergie lumineuse. Le panneau solaire transforme cette énergie en énergie électrique utilisable dans la maison de Jimmy Neutron.

Défi N°10 : savoir effectuer une mesure   Atelier N°10 : Les chaussures les plus rapides au monde ? Connaissance/Capacité : Savoir effectuer une mesure.   Voici une ancienne chaussure portée par Cristiano Ronaldo. Maintenant il possède un nouveau modèle de chaussure qui pèse 185,0 g.  Mesure la masse m de son ancienne chaussure pour savoir si elle est plus lourde. m = ..................

Défi N°10 : savoir effectuer une mesure   Atelier N°10 : Les chaussures les plus rapides au monde ? Connaissance/Capacité : Savoir effectuer une mesure.  Vérifier que l’élève utilise correctement la balance et qu’il n’oublie pas l’unité.

Défi N°11 : utiliser une formule   Atelier N°11 : La bague de Peyton Sawyer ! Connaissance/Capacité : Utiliser une formule.  Voici la bague de mariage de Peyton offerte par Lucas Scott dans la saison 6 des Frères Scott, mais cette bague est-elle bien en or blanc ? Par déplacement d’eau dans une éprouvette graduée, mesurer le volume V et la masse m de cette bague exceptionnelle. V=…………. mL et m=………… g.  Calculer ensuite la masse volumique  du métal constituant la bague à l’aide de la formule ci-contre :  = ………… g/mL

Défi N°11 : utiliser une formule   Atelier N°11 : La bague de Peyton Sawyer ! Connaissance/Capacité : Utiliser une formule.  Corriger au besoin l’élève dans ses mesures de volume et de masse car seule l’utilisation de la formule est évaluée.

Défi N°12 : traduire des observations   Atelier N°12 : Les lampes jouent à cache cache. Connaissance/Capacité : Traduire des observations.  Dévisse comme que tu veux et dans l'ordre que tu veux les 3 lampes cachées dans une boîte et observe attentivement leur éclat.  Ces ampoules sont branchées □en série □en dérivation □ni en série, ni en dérivation

Défi N°12 : traduire des observations   Atelier N°12 : Les lampes jouent à cache cache. Connaissance/Capacité : Traduire des observations.  Ces ampoules sont branchées ni en série, ni en dérivation

Défi N°13 : construire un tableau en appliquant des consignes Volume d’eau (en mL) Masse d’eau (en g)   Atelier N°13 : Sauve Indiana Jones ! Connaissance/Capacité : Construire un tableau en appliquant des consignes.  Pose l’éprouvette graduée vide sur la balance. Fais la tare. Verse 50 mL d’eau dans l’éprouvette et détermine la masse de ces 50 mL d’eau. Remplis la première colonne vide du tableau. Termine de compléter le tableau afin de déterminer la masse de 1L d’eau. On rappelle que 1L=1000 mL.

Défi N°13 : construire un tableau en appliquant des consignes   Atelier N°13 : Sauve Indiana Jones ! Connaissance/Capacité : Construire un tableau en appliquant des consignes.  Vérifier que l’élève remplit correctement le tableau.

Défi N°14 : faire un schéma, un dessin scientifique en respectant des conventions   Atelier N°14 : 007 Connaissance/Capacité : Faire un schéma, un dessin scientifique en respectant des conventions.  Appuie sur l’interrupteur du circuit électrique puis trace le schéma normalisé du circuit quand l'interrupteur est fermé.

Défi N°14 : faire un schéma, un dessin scientifique en respectant des conventions   Atelier N°14 : 007 Connaissance/Capacité : Faire un schéma, un dessin scientifique en respectant des conventions. L’élève trace correctement le schéma normalisé du circuit fermé.

Défi N°15 : questionner, identifier un problème, formuler une hypothèse   Atelier N°15 : McQueen voit rouge ! Connaissance/Capacité : Questionner, identifier un problème, formuler une hypothèse.  Appuie sur l’interrupteur du circuit électrique comportant une pile, un interrupteur, une résistance et deux diodes électroluminescentes branchées en dérivation. Formule une hypothèse qui expliquerait pourquoi la diode électroluminescente verte ne s’allume pas, sachant qu’aucune des diodes n’est grillée.

Défi N°15 : questionner, identifier un problème, formuler une hypothèse   Atelier N°15 : McQueen voit rouge ! Connaissance/Capacité : Questionner, identifier un problème, formuler une hypothèse.  La DEL verte est branchée dans le sens non passant.

Défi N°16 : mettre en œuvre un protocole expérimental   Atelier N°16 : Mme Fleure Dujardin veut de l’eau claire. Connaissance/Capacité : Mettre en œuvre un protocole expérimental  Que peut mettre en œuvre Mme Fleure Dujardin comme expérience pour résoudre son problème ?  évaporation   distillation  filtration

Défi N°16 : mettre en œuvre un protocole expérimental   Atelier N°16 : Mme Fleure Dujardin veut de l’eau claire. Connaissance/Capacité : Mettre en œuvre un protocole expérimental  Filtration

Défi N°17 : confronter le résultat au résultat attendu   Atelier N°17 : Zorro et sa cape noire. Connaissance/Capacité : Confronter le résultat au résultat attendu. Selon Lucas, un habit noir éclairé s'échauffe plus qu'un habit clair.  Place les sondes thermométriques dans les petits cubes et lis les températures indiquées. D’après les valeurs des températures obtenues, Lucas a-t-il raison ? : oui/non

Défi N°17 : confronter le résultat au résultat attendu   Atelier N°17 : Zorro et sa cape noire. Connaissance/Capacité : Confronter le résultat au résultat attendu. La température du cube noir est la plus grande donc Lucas a raison.

Défi N°18 : valider ou invalider une hypothèse   Atelier N°18: C’est bientôt Noël ! Connaissance/Capacité : Valider ou invalider une hypothèse  Selon le papa de Lucas, si on ajoute une lampe en série alors les lampes brillent pareil. Ajoute une lampe en série dans le circuit déjà en série. Observe. L'hypothèse du papa de Lucas est juste/fausse.

Défi N°18 : valider ou invalider une hypothèse   Atelier N°18: C’est bientôt Noël ! Connaissance/Capacité : Valider ou invalider une hypothèse  Après ajout d’une lampe, les lampes brillent moins donc l’hypothèse du papa de Lucas est fausse.

Défi N°19 : exprimer une conclusion par une phrase correcte   Atelier N°19 : La potion magique des irréductibles gaulois Connaissance/Capacité : Exprimer une conclusion par une phrase correcte.  Réalise le test de l'eau sur la potion magique préparée par le druide Panoramix.  Fais une phrase correcte de conclusion pour dire si la potion contient de l'eau. Utilise impérativement la conjonction "donc". Coup de pouce : le sulfate de cuivre anhydre devient bleu au contact de l'eau.

Défi N°19 : exprimer une conclusion par une phrase correcte   Atelier N°19 : La potion magique des irréductibles gaulois Connaissance/Capacité : Exprimer une conclusion par une phrase correcte. Le sulfate de cuivre anhydre devient bleu donc la potion contient de l’eau.

Défi N°20 : présenter et expliquer l’enchaînement des idées   Atelier N°20 : Les experts Miami et le sucre Connaissance/Capacité : Présenter et expliquer l'enchaînement des idées.  Pour savoir si le liquide d'une seringue est de l'eau, Horatio Caine réalise un test de dissolution.   Réalise le test de dissolution du sucre dans le liquide inconnu et aide Horatio Caine à résoudre l'énigme. Remets les étiquettes dans l'ordre expliquant l'enchaînement des idées de la démarche scientifique.

Défi N°20 : présenter et expliquer l’enchaînement des idées   Atelier N°20 : Les experts Miami et le sucre Connaissance/Capacité : Présenter et expliquer l'enchaînement des idées.  L’élève place les étiquette de la démarche scientifique dans le bon ordre : hypothèse, expérience, résultat, interprétation, conclusion.