Exemple d’une séquence d’investigation. La lumière : sources et propagation rectiligne. Exemple d’une séquence d’investigation. Connaissances du primaire ou pré-requis. Primaire Fiche 17 (cycle 3) : Lumière et ombres. Secondaire Modèle du rayon de lumière. Compétences visées. Prévoir la position et la forme des ombres dans le cas d’une source ponctuelle

Démarche d’investigation. Situation déclenchante. Les ombres chinoises sont utilisées depuis des siècles pour illustrer des contes au théâtre. Des figurines ou des mains peuvent alors donner naissance à divers animaux ou personnages. Peut-on observer l'ombre d’un objet dont la forme serait différente de celle de l’objet ?

Démarche d’investigation. Appropriation. - Demander à un élève de venir au tableau pour faire une ombre chinoise avec sa main et un rétroprojecteur : on observe une ombre floue. - Puis avec une lampe de poche : on observe une ombre plus nette et contrastée. Une ombre nette n’est obtenue qu’avec une petite source de lumière.

Démarche d’investigation. Formulation des hypothèses. À la question posée, on peut envisager les réponses suivantes : Le choix de l’objet influence la forme de l’ombre : selon les matériaux utilisés, la forme ... La forme de l’ombre dépend de la position des objets par rapport à la source de lumière ou par rapport à l’écran. - L’ombre a toujours la même forme que le contour de l’objet, car elle est dans son prolongement. Ces hypothèses peuvent être notées au tableau ou écrites sur feuille.

Démarche d’investigation. Échange argumenté. Mise en commun des résultats Élaboration d’un protocole expérimental. Choix du matériel. L’enseignant pourra mettre à la disposition des élèves le matériel suivant : divers objets de différentes formes et en différentes matières, sources de lumière ponctuelle (lampe de poche), écran blanc, feuilles blanches , fil de coton pour matérialiser les rayons de lumière . Les hypothèses sont reprises une à une, et on montre que la forme de l’ombre ne dépend uniquement que du contour de l’objet éclairé.

Institutionnalisation / structuration des connaissances. Lorsqu’un objet opaque est éclairé par une petite source de lumière : _ La partie de l’objet, qui se trouve à l’opposé de la source, n’est jamais éclairée : c’est son ombre propre. _ L’ombre projetée sur un écran est son ombre portée. _ La forme de l’ombre portée est délimitée par les rayons de lumière issus de la source qui passent par les bords de l’objet. _ La zone qui est comprise entre l’ombre propre et l’ombre portée constitue le cône d’ombre.

Exercices de tracés d’ombres. Réinvestissement Exercices de tracés d’ombres. Pour apprendre à faire quelques ombres chinoises : http://www.cite-sciences.fr/francais/ala_cite/expositions/ombres_lumieres/mains-ombres-chinoises.htm