Les états de l`eau - IEN Saint

Sciences et technologies à l'école
Les états de l’eau
Projet scientifique au C.P.
Patricia CHAMAND, Martine CAHOUR, Véronique GITTON
Circonscription de Saint Louis
Fiche connaissances pour l’enseignant
Ce qu'il faut savoir.
Programme :
Solides et liquides
- Manipuler des solides et des liquides et repérer ce qui permet de les distinguer.
Changements d’états de la matière
- Observer la fusion et la solidification de l’eau.
- Savoir que l’eau, sous forme liquide et sous forme de glace, est une même substance.
- Utiliser des thermomètres pour mesurer la température de l’eau placée dans diverses
conditions.
Connaissances :
La glace et l’eau sont deux états physiques de l’eau.
Lorsqu’on travaille sur l’eau, on met en évidence les caractéristiques des états de la matière:
les solides ont une forme propre, les liquides s’écoulent ou adoptent la forme des récipients qui
les contiennent, leur surface libre est alors horizontale.
L’eau gèle (ou reste solide) lorsqu’elle est portée à une température inférieure à 0°C et
réciproquement, la glace fond (ou reste solide) lorsqu’elle est portée à une température
supérieure à 0°C.
Le mélange intime de glace et d’eau est à zéro degré. La masse se conserve au cours de
cette transformation.
La mise en évidence de la température de fusion-solidification de l’eau pure nécessite un
mélange intime de glace et d’eau en équilibre. Si la quantité de glace est trop faible, la
température n’atteindra pas l’équilibre. Si la glace n’est pas pilée (par exemple lorsqu’on utilise
un glaçon), la température risque de ne pas être homogène dans tout le récipient.
Difficultés provenant des idées préalables des enfants :
-
-
Pour les élèves, la glace, l’eau et la vapeur d’eau sont trois substances différentes. Cette
représentation est renforcée par le vocabulaire usuel (sous chacun de ses trois états,
l’eau porte un nom différent) et par certaines habitudes pédagogiques qui consistent à
présenter l’eau comme le prototype de l’état liquide.
Le mot « fondre » est souvent employé à la place de « se dissoudre » : on dit « le sucre
fond dans l’eau » au lieu de « se dissout dans l’eau ». Il ne s’agit pas ici d’un
changement d’état mais de dissolution
Pour en savoir plus :
- Le sable coule, mais la surface libre obtenue n’est pas forcément horizontale ; ce n’est
donc pas un liquide.
- Le caractère constant de la température tout au long de la fusion de l’eau est une
propriété générale des changements d’état d’un corps pur ; il en est de même pour la
conservation de la masse.
« Résumé-type »du cahier de l’élève
Ce que l’élève doit retenir.
Exemple de traces écrites pour les cahiers d’élèves :
Laisse un glaçon dans un gobelet et dessine ce que tu vois
comme dans l’exemple :
Qu’a fait le glaçon?...................................................
A ton avis, pourquoi ?................................................
Comment la glace devient-elle de l’eau ?....................
Mes conclusions :
Programmation des séances
Proposition de
programmation
Programme :
L’élève est capable de :
Compétences:
- Percevoir les changements d'états de la matière.
- Mettre en place une expérimentation permettant le passage de l’eau de l’état
liquide à l’état solide
- Anticiper le résultat d’une expérience
Attitudes : Développer :
* Compétence 3 :- le sens de l’observation ;
- la curiosité pour la découverte des causes des phénomènes
naturels, l’imagination raisonnée, l’ouverture d’esprit ;
- l’esprit critique : distinction entre le prouvé, le probable ou
l’incertain, la prédiction et la prévision, situation d’un résultat ou d’une information dans
son contexte.ans.
- l’intérêt pour les progrès scientifiques et techniques.
- la conscience des implications éthiques de ces changements.
- l’observation des règles élémentaires de sécurité dans les
domaines de la biologie, de la chimie et dans l’usage de l’électricité.
- la responsabilité face à l’environnement, au monde vivant, à la
santé
1ère Niveau
séance: CP ( cycle2 niveau2)
Objectif : évaluation diagnostique :
Nombre
de séances
:4
- mettre
en évidence
les représentations
des enfants sur l’eau (eau liquide et eau solide)
- savoir où l’on peut rencontrer de l’eau dans notre vie quotidienne
1ère séance :
Objectif : évaluation diagnostique :
- mettre en évidence les représentations des enfants sur l’eau (eau liquide et eau solide)
- savoir où l’on peut rencontrer de l’eau dans notre vie quotidienne
2nde séance
Objectif :
- Observer la fusion et la solidification de l’eau : mettre en évidence un changement d’état
de l’eau (fusion) : causes et conséquences
- Savoir que l’eau, sous forme liquide et sous forme de glace est une même substance
3ème séance :
Objectif : - utiliser des thermomètres pour mesurer la température de l’eau placée dans
diverses conditions.
- utiliser des objets techniques simples.
4ème séance :
Objectif : - Observer la solidification de l’eau :
- Savoir que l’eau, sous forme liquide et sous forme de glace est une même substance
- Fabriquer des glaçons et rédiger la recette de fabrication.
1ère séance
Objectifs: évaluation diagnostique:
- mettre en évidence les représentations des enfants sur l’eau (eau liquide et eau solide)
- savoir où l’on peut rencontrer de l’eau dans notre vie quotidienne
Matériel:
- une feuille A3
- une feuille photocopiée avec les différentes images
DEROULEMENT DE LA SEANCE
Durée
Déroulement
Nous allons travailler sur l’eau. Nous allons voir où l’on peut trouver
10min de l’eau et ce que l’on peut en faire.
Observations
Représentations collectives des élèves sur l’eau :
Avant de commencer ce travail sur l’eau, vous allez me dire ce
que vous savez sur l’eau.
Noter ce que les élèves disent sur une feuille A3 (on y reviendra à
la fin de la séquence pour voir l’évolution de leurs représentations :
les valider, les invalider, les modifier, les compléter). Faire le récapitulatif
avec eux pour valider ce qu’ils ont dit et pour voir s’ils ont tout dit.
Représentations individuelles des élèves sur l’eau :
10min
Je vais maintenant vous donner une feuille sur laquelle il y a En binôme et il y
plusieurs dessins : lorsque vous pensez que ce qui est représenté aura
un
est de l’eau, vous l’entourez. Sinon, vous le barrez.
rapporteur
Je veux juste savoir ce que vous savez sur l’eau et je sais que vous
savez tout plein de choses.
S’assurer que les élèves ont bien compris la consigne et identifient
bien chaque dessin (parapluie, pluie, fumée d’un feu ; glaçons ; igloo,
robinet ; bouteille d’eau, rivière, nuage ; fleur ; cire de bougie, lave
volcanique, bateau, mer; fer à repasser, marmite à riz).
Maintenant vous allez ranger vos crayons et vos gommes et
vous allez me donner vos réponses pour chaque image en justifiant Groupe classe
votre réponse.
On va expliquer le mot justifier, ce mot est un mot qu’ils vont devoir
20min
apprendre.
On commence par la première image, on en interroge quelques uns
qui doivent répondre aux questions :
- est ce de l’eau ?
- pourquoi ?
- comment peux-tu faire pour le vérifier, quelle expérience peux-tu
faire pour cela ? Est-ce possible de le vérifier ?
Et avec leurs réponses, on remplit le tableau qui sert de récapitulatif
et qu’on ressortira à chaque fois pour valider les réponses ou non.
On recommence cette démarche avec chaque image.
IMAGES SEANCE 1
2ème séance
Objectifs:
Observer la fusion et la solidification de l’eau :
Savoir que l’eau, sous forme liquide et sous forme de glace est une même substance
- mettre en évidence un changement d’état de l’eau (fusion) : causes et conséquences
Matériel:
- 12 gobelets et des glaçons
- des petits objets : tissus, lampes, …
Durée
10min
DEROULEMENT DE LA SEANCE
Déroulement
Observations
Consigne
L’autre jour vous m’avez dit que le glaçon c’est de l’eau et pour
le prouver il faut le faire fondre. Donc maintenant, je vais vous
proposer un défi : vous devez essayer de faire fondre ce glaçon le
plus rapidement possible. Vous devez faire 2 expériences et noter
celle qui va le plus vite.
Vous disposerez de 2 gobelets avec un glaçon par groupe.
Groupes de 4 ou
PS : Vous n’avez pas le droit de le mettre dans la bouche.
5
Anticipation :
- Vous devez, dans un premier temps, réfléchir avec votre groupe à la
15min manière dont vous allez relever le défi.
- Mise en commun rapide des hypothèses, avec toute la classe.
Ainsi, les élèves prennent conscience que certaines expériences ne sont
pas réalisables en classe (ex. mettre dans un four)
Manipulation :
- Les élèves utilisent le matériel à disposition pour vérifier leurs
propositions d’expériences: vous disposez de glaçons et de 2 gobelets
pour tester vos hypothèses. Faire entrer les enfants en activité.
10min
Confrontation des résultats :
Mise en commun des expériences réalisées et des résultats obtenus.
Les enfants doivent essayer d’expliquer pourquoi une expérience a
mieux marché qu’une autre.
5min
Structuration: pour faire fondre un glaçon, il faut de la chaleur.
Un glaçon fondu donne de l’eau liquide. Un glaçon est donc de l’eau
mais à l’état solide.
Dessine les différentes étapes de l’expérience que tu as faite:
Mon glaçon au départ, ce que j’ai fait pour qu’il fonde rapidement, mon
glaçon à l’arrivée.
3ème séance
Objectifs:
- utiliser des thermomètres pour mesurer la température de l’eau placée dans diverses
conditions.
- utiliser des objets techniques simples.
Matériel:
- 6 thermomètres
- 6 gobelets avec de la glace pilée
- cahier d’expériences, crayons de couleurs et crayons à
papier
Durée
5min
DEROULEMENT DE LA SEANCE
Déroulement
Rappel de la séance précédente :
Qu’avons-nous fait la fois précédente ? Nous avons fait fondre des
glaçons le plus vite possible de différentes manières.
Qu’avons-nous appris ? Pour faire fondre un glaçon, il faut de la
chaleur. Un glaçon fondu donne de l’eau liquide.
Phases de recherche et d’expérimentation
10min
Consigne
Comment peut-on savoir à quelle température le glaçon se
liquéfie (devient de l’eau liquide) ?
On va utiliser le thermomètre.
Leur expliquer comment on lit la température (leur montrer un
thermomètre réel et le schéma d’un thermomètre).
Leur demander de lire la température de la classe (thermomètres
dans la classe) et la température extérieure à la classe (thermomètres
dehors). La PE note les températures sur le schéma du thermomètre
intérieur et du thermomètre extérieur (température chiffrée + mercure).
Quelle est la température qui indique qu’il fait le plus chaud? Chaque
élève devra lire la température indiquée par le thermomètre de son
groupe.
Manipulation :
Je vais vous donner un gobelet de glace pilée (c’est la même
20min chose que le glaçon (eau à l’état solide) mais c’est plus facile pour
prendre la température.
Vous allez prendre la température de la glace pilée.
Comment ? En mettant le thermomètre dans le gobelet.
Vous dessinerez dans votre cahier d’expériences le gobelet avec
la glace pilée, vous collerez le schéma d’un thermomètre colorié
avec la température que vous avez mesurée et vous écrirez la
température relevée.
Vous allez devoir recommencer la même chose toutes les 5min. A
votre avis pourquoi la glace fond-elle dans la classe? A quelle
température n’aurons nous que de l’eau?
Chaque groupe aura en charge de prendre d’autres températures :
- l’eau de l’aquarium,
- l’eau du seau,
- l’eau des plantes,
Observations
- l’eau du robinet,
- l’eau qui est dans le frigo
- l’eau chaude du robinet.
Confrontation des résultats :
Bilan des expériences réalisées et des résultats obtenus. Trace
écrite, les élèves complètent les schémas durant l’expérience
10min
On fait une mise en commun des résultats :
Glace pilée :…..°C ; Au bout de 5 min : ………..°C ; 5 min
après :……..°C ; …… ; Plus que de l’eau :……°C.
Structuration :
La glace (eau à l’état solide) est à une température de …….. . La
glace fond avec la chaleur et devient de l’eau à l’état liquide. La glace
fondue est à une température de 0°C
4ème séance
Objectifs:
- Observer la solidification de l’eau :
- Savoir que l’eau, sous forme liquide et sous forme de glace est une même substance
- Fabriquer des glaçons et rédiger la recette de fabrication
Matériel:
- des bouteilles (plastique et verre), des sachets (plastique
et papier), des boites en carton, de la pate à modeler.
- bouteille d’eau, plateau
Durée
10min
DEROULEMENT DE LA SEANCE
Déroulement
Rappel de la séance précédente :
Observations
Collectif
- Qu’est-ce que nous avons fait les fois précédentes ? Nous avons
fait fondre les glaçons le plus vite possible. Comment ? Nous avons pris
la température de la glace.
- Qu’est-ce que nous avons appris ? Le glaçon fond à une
température supérieure à 0° environ ; plus la température est élevée,
plus le glaçon fond rapidement ; le glaçon lorsqu’il fond devient de l’eau
liquide. L’eau du glaçon et l’eau liquide représentent donc la même eau
mais dans une forme différente : une fois on la retrouve sous forme
liquide (eau liquide) et une autre fois on la retrouve sous forme solide
(glaçon)
15min
Expérimentation : comment fabriquer un glaçon ?
Consigne
- 1ère étape: La dernière fois nous avons transformé nos glaçons
Par
groupe
(eau à l’état solide) en eau à l’état liquide. Cette fois, votre mission est de
de
4
ou
5
transformer l’eau liquide en eau solide ? Comment allons-nous pouvoir
refaire nos glaçons ?
Anticipation :
Les enfants soumettent à l’ensemble de la classe leurs idées pour y
parvenir ; conclusion : il faut de l’eau, un moule, un congélateur.
Je n’ai pas les moules à glaçons. Comment va t-on pouvoir faire?
Les enfants émettent des hypothèses en fonction du matériel dans la
classe, il y aura dans la classe des bouteilles (plastique et verre), des
sachets (plastique et papier), des boites en carton, de la pâte à modeler.
Manipulation :
- 2ème étape: expérimentation des élèves : Et bien, avec ce
matériel vous devez trouver un moyen de fabriquer un glaçon et un
morceau de glace par groupe. Ne pas donner d’indication
supplémentaire.
Confrontation des résultats :
- 3ème étape: mise en commun: Chaque groupe présente aux
10min
autres groupes son expérimentation : comment il a fait ? pourquoi ?
qu’est-ce que ça va devenir ? Les moules en pâte à modeler remplis
10min
d’eau sont ensuite mis dans un plateau ainsi que tout ce qui doit être mis
au congélateur. Le plateau est ensuite placé dans le freezer ou au
congélateur.
Combien de temps à votre avis va-t-il falloir laisser nos récipients au
freezer?
Un groupe va voir ce qui ce passe tous les ¾ d’heure et l’on dessine
ce qui ce passe. On notera l’heure de début ainsi que l’heure à laquelle
le glaçon était totalement formé.
On regardera si le temps est le même quelque soit le récipient.
Structuration :
Synthèse écrite collective
La recette sera rédigée collectivement par les élèves en vue d’une
réalisation par une autre classe.
Annexe 1
PROLONGEMENTS TRANSDISCIPLINAIRES
- Comment économiser l’eau dans notre quotidien ?
- La pollution de l’eau : que faire pour l’éviter ?
Les
Annexe 2
PREMIER PALIER POUR LA MAÎTRISE DU SOCLE COMMUN
Compétences attendues à la fin du CE1
Compétence 1 : La maîtrise de la langue française
L'élève est capable de : S’exprimer clairement à l’oral en utilisant un vocabulaire approprié.
Compétence 3 : Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique
et technologique
A)
Les principaux éléments de mathématiques
L'élève est capable de : lire, nommer des nombres entiers naturels inférieurs à 1000
B)
La culture scientifique et technologique
L'élève est capable de :
- Observer et décrire pour mener des investigations.
- Attitudes : Développer :
- le sens de l’observation ;
- la curiosité pour la découverte des causes des phénomènes naturels,
l’imagination raisonnée, l’ouverture d’esprit ;
- l’esprit critique : distinction entre le prouvé, le probable ou l’incertain, la
prédiction et la prévision, situation d’un résultat ou d’une information dans son contexte.
- l’intérêt pour les progrès scientifiques et techniques
- la conscience des implications éthiques de ces changements
- la responsabilité face à l’environnement, au monde vivant, à la santé
Compétence 5 : La culture humaniste
L'élève est capable de : S’exprimer par le dessin, le volume.
Compétence 6 : Les compétences sociales et civiques
L'élève est capable de : Participer à un échange verbal en respectant les règles de la
communication
Compétence 7 : L'autonomie et l'initiative
L'élève est capable de : - échanger, questionner, justifier un point de vue.
- travailler en groupe dans un projet.
- écouter pour comprendre, interroger, répéter, réaliser un travail ou
une activité.
ÉLÉMENTS DE BIBLIOGRAPHIE ET DE SITOGRAPHIE
SITES INTERNET :
– http://www.inrp.fr/lamap
– http://www.e.n/lozere.free/prest
– http://www.eduscol.education.fr
– http://www.ccsti-grenoble.org