Utilisation des metaux dans la vie quotidienne

e à résoudre (feuille d'activité) (Investigation expérimentale)

"Parmi tous les solides se trouvant sur votre table retrouver ceux qui conduisent le courant électrique ?"(cuivre, plastique, aluminium, carbone, acier, bois, verre, morceau de sucre, chlorure de sodium, sulfate de cuivre, carton)

3- Phase de réflexion avant de faire des expériences

Formulation individuelle du problème, hypothèses, mise au point d'un protocole, débat collectif (les élèves ont tous proposé un circuit avec une lampe témoin)

Je veux amener les élèves à utiliser un ampèremètre et non une lampe témoin.

Je demande à un élève de schématiser au tableau un circuit série avec un générateur 6V, un morceau d'aluminium, une résistance de 100Ω et une lampe témoin (6V-350mA).

En même temps un autre élève le réalise au bureau.

Prévisions (par écrit) avant de mettre en route le générateur : "La lampe témoin va-t-elle briller ?"

Réalisation de l'expérience : la lampe témoin ne s'allume pas.

Recherche d'explications (par écrit, individuel).

Débat collectif ("la lampe est grillée" donc vérification – "l'aluminium n'est pas conducteur" alors essai avec du cuivre qui est utilisé pour réaliser des fils électriques "c'est à cause de la résistance" donc réactivation d'une connaissance de 4ème : le rôle d'une résistance dans un circuit – "le courant est trop faible pour faire briller la lampe").

Recherche d'une autre expérience (par écrit, individuel).

Diaporama évaluation diagnostique "utilisation du multimètre"

http://missiontice.ac-besancon.fr/sciences_physiques/eleves/animations.php?niveau=3&serie=0&theme1=5

Schématisation individuelle de l'expérience sur la feuille d'activités puis au tableau.

Aide à la construction d'une image de l'intensité du courant électrique.

Diaporama : "Représentation du courant électrique en 5ème" :

http://missiontice.ac-besancon.fr/sciences_physiques/ressources/fiches.php?etab=1&niveau=1&serie=0&theme=9

4- Elaboration d'une trace écrite (feuille de cours)

Schéma du circuit à réaliser

L'ampèremètre mesure l'intensité du courant qui passe dans ce circuit.

Si l'intensité du courant qui traverse le circuit est différente de 0A alors le solide testé est conducteur.

5- Réalisation de l'expérience et mesures (feuille d'activité)

Compte-rendu : tableau à 4 colonnes (nom du matériau, intensité du courant, conducteur ou isolant, comparaison avec les hypothèses)

6- Réflexion collective et élaboration d'une trace écrite (feuille de cours)

Pourquoi avez-vous fait ces expériences ? Qu'avez-vous appris ? Que se passe-t-il dans les conducteurs quand ils sont traversés par du courant électrique ?

* Tous les métaux (aluminium, cuivre, fer…) et le carbone conduisent le courant électrique.

* Tous les solides ne conduisent pas le courant électrique (verre, bois, plastique, sucre, sel, sulfate de cuivre…

Les métaux conduisent le courant électrique car ils possèdent des électrons libres capables de se déplacer sous l'action d'une tension électrique (générateur).

Les solides isolants possèdent aussi des électrons mais, dans les isolants les électrons ne peuvent pas se déplacer sous l'action d'une tension électrique.

Toutes les solutions aqueuses conduisent-elles le courant électrique ?

Connaissances BO : Toutes les solutions aqueuses ne conduisent pas le courant électrique.

La conduction du courant électrique dans les solutions aqueuses s'interprète par un déplacement d'ions

Durée : 2h30

1- La situation de départ (feuille d'activité) (Investigation expérimentale)

Les élèves ont à leur disposition 7 bouteilles (eau déminéralisée; eau du robinet; eau Contrex; eau sucrée, eau salée, eau + éthanol; solution de sulfate de cuivre) et doivent répondre à la question :

"Est-ce que toutes les solutions aqueuses conduisent le courant électrique ?"

2- Phase de réflexion avant de faire des expériences

Questions, formulation individuelle du problème, hypothèses, mise au point d'un protocole, débat collectif (lampe témoin ? fils dans la solution ? schématisation, rinçage des électrodes, volume de solution à utiliser …), schématisation au tableau de l'expérience à réaliser.

3- Elaboration d'une trace écrite (feuille de cours)

Schéma du circuit à réaliser.

Si l'intensité du courant qui traverse le circuit est différente de 0A alors la solution testée est conductrice.

4- Réalisation de l'expérience et mesures (feuille d'activité)

Tableau à 4 colonnes (nom de la solution testée, intensité du courant, conductrice ou non, comparaison avec les hypothèses)

5- Un nouveau problème à résoudre (feuille d'activité) (Investigation documentaire)

"Pourquoi certaines solutions conduisent le courant électrique alors que d'autres ne sont pas conductrices ?"

Je veux que les élèves trouvent pas eux-mêmes que toutes les solutions conductrices testées contiennent des particules avec des + et des "-" en exposant. Distribution de 3 "aides" : une étiquette d'eau Contrex (avec les formules des ions) + une copie d'une analyse d'eau du robinet du village (les formules des ions sont données) + le tableau suivant.

|nom de la solution obtenue |nom chimique de la substance mélangée à l'eau |formules chimiques des particules rajoutées à l'eau |

|eau salée |chlorure de sodium |Na+ et Cl- |

|eau sucrée |saccharose |C12H22O11 |

|eau alcoolisée |éthanol |C2H6O |

|solution de sulfate de cuivre |sulfate de cuivre |Cu2+ et SO42- |

Recherche individuelle puis par groupe de 2 d'une explication puis débat collectif et institutionnalisation d'une nouvelle connaissance. Retour sur le caractère isolant des solutés (activité précédente).

6- Réflexion collective et élaboration d'une trace écrite (feuille de cours)

Les solutions aqueuses conductrices contiennent toutes des particules électrisées positivement et des particules électrisées négativement appelées IONS.

Dans les solutions aqueuses les ions sont libres et peuvent se mettre en mouvement sous l'action d'une tension électrique. Ceci explique que les solutions de chlorure de sodium et de sulfate de cuivre sont conductrices.

Dans les solides les ions sont liés entre eux ce qui explique que les cristaux de chlorure de sodium ou de sulfate de cuivre sont isolants.

Connaissances BO : Constituants de l'atome : noyau et électrons. Structure lacunaire de la matière.

Les atomes et les molécules sont électriquement neutres; l'électron et les ions sont chargés électriquement.

Durée : 2h

1- La situation de départ (Investigation documentaire)

Texte de Charpak relatif à la structure de l'atome : "Voyage au cœur de la matière" (voir annexes)

2- Activité préalable A la maison les élèves ont répondu à des questions relatives à ce texte.

Il s'agit d'un texte de Charpak et de questions (voir annexe 2)

3- Phase de réactivation de connaissances (évaluation