Les Cahiers de La Luciole CE2 - La Matiere Corriges [PDF]

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 Les Cahiers de la Luciole CE2 - Corrigés

LA MATIÈRE 5 Quels sont les différents états de la matière ? CAHIER DE LA LUCIOLE P. 19

OBJECTIFS : – mettre en évidence les caractéristiques de différents états physiques observés ; – savoir que des matières peuvent changer d’état.

MATÉRIEL : – deux verres par groupe de quatre ou cinq élèves ; – un bouchon plat, une gomme ou autre par groupe de quatre ou cinq élèves (pour incliner le verre) ; – une bouteille en plastique par groupe de quatre ou cinq élèves ; – un ballon de baudruche par groupe de quatre ou cinq élèves ; – une seringue par groupe de quatre ou cinq élèves.

JE ME DEMANDE ET JE CHERCHE Dans ce thème, les obstacles à la compréhension peuvent être nombreux, liés au vocabulaire et aux représentations des élèves. Ainsi dans le langage courant « solide » est le contraire de « fragile » ou de « mou » ; « eau gazeuse » désigne de l’eau liquide et non un « gaz » ; « fondre » est souvent employé à la place de « dissoudre » et ne désigne pas toujours un changement d’état. Enfin, la différence perceptible entre les trois états de l’eau (liquide, solide, gazeux) et les noms différents qu’ils portent (eau, glace, vapeur) fait obstacle à la perception d’une seule et même matière.

 À quoi peut-on reconnaître un liquide ? un solide ? Il s’agit pour l’élève d’identifier les caractéristiques des états à partir d’observations simples (que l’enseignant peut très facilement mettre en œuvre en classe afin de les rendre plus concrètes). Les observations se font en collectif ou en groupes. Il est important que leur résultat soit partagé par le groupe classe.

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1. Observe le DOC. 1. Relie ce qui est vrai.

2. Fais l’expérience du DOC. 2 avec ton maître. Observe la surface du liquide. Que se passe-t-il ? Quand on penche le verre, la surface du liquide reste plate et horizontale.

 Un gaz peut-il changer de forme ? Pour s’assurer qu’il y a un gaz dans la bouteille, on peut commencer par mettre une bouteille « vide » dans un seau d’eau : les bulles qui s’en échappent sont des bulles d’air dont l’état est gazeux. 3. Reproduis l’expérience du DOC. 3. Complète les phrases suivantes.  Au début de l’expérience, l’air a la forme de la bouteille.  À la fin de l’expérience, l’air a la forme de la bouteille écrasée et du ballon de baudruche gonflé. 4. Qu’en déduis-tu ? Un gaz a-t-il toujours la même forme ? Un gaz peut changer de forme, il prend la forme du récipient qui le contient.

 Un gaz occupe-t-il toujours le même volume ? La manipulation proposée est simple et peut être réalisée rapidement par les élèves, en groupes, pour qu’ils puissent sentir la résistance qu’oppose l’air : c’est une preuve de sa présence. On répond aux questions de l’activité 5 avec la seringue bouchée par le doigt. 5. Réalise l’expérience du DOC. 4. Coche VRAI ou FAUX pour chaque affirmation.

x x x x Les deux affirmations sur le volume de l’air sont difficiles à rendre concrètes pour les élèves, à ce stade. Elles seront reprises au CM2. 2

 Comment un solide peut-il devenir liquide ? Les exemples choisis dans le document correspondent à des matières du quotidien (beurre, verre). Cela rend concret le fait qu’une matière peut exister dans différents états, selon les conditions. Les dispositifs présentés sont difficiles à mettre en œuvre en classe. En revanche, lorsqu’il fait chaud, on peut faire fondre du beurre à température ambiante. 6. Pour les trois matières du DOC. 5, qu’est-ce qui permet le passage du solide au liquide ? C’est l’augmentation de la température qui permet le passage du solide au liquide.  La température de cette transformation est-elle toujours la même ? Non, la température de passage du solide au liquide n’est pas la même pour toutes les matières.

JE COMPRENDS QUE… La matière peut exister sous trois états physiques différents : solide, liquide ou gazeux. Un solide garde sa forme, quel que soit le récipient qui l’accueille. Un liquide prend la forme du récipient qui le contient et a toujours une surface horizontale. Un gaz change de forme en fonction du récipient qui le contient et n’occupe pas toujours le même volume (il est compressible).  La …………………………………… peut exister sous trois …………………………………… différents : solide, liquide ou gazeux. Un …………………………………… garde sa forme, quel que soit le récipient qui l’accueille. Un …………………………………… prend la forme du récipient qui le contient et a toujours une …………………………………… . Un …………………………………… change de …………………………………… en fonction du récipient qui le contient et n’occupe pas toujours le même volume (il est compressible).

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6 Quand l’eau change-t-elle d’état ? CAHIER DE LA LUCIOLE P. 22

OBJECTIFS : – connaître les trois états physiques de l’eau ; – isoler des paramètres intervenant dans l’évaporation (température, surface libre, ventilation...).

MATÉRIEL : Pour les activités 1 et 2 : – de la glace pilée (environ 500 grammes) ; – deux à trois poignées de gros sel ; – un grand verre ; – un tube à essai contenant de l’eau ; – un thermomètre (par exemple, thermomètre – 20 à – 110° C à immersion partielle). Pour les activités 3 et 4 : – un tube à essai contenant de la glace ; – un thermomètre (par exemple, thermomètre – 20 à – 110° C à immersion partielle). Pour l’activité 7 : – trois assiettes ; – cinq verres ; – un petit morceau de papier d’aluminium (pour couvrir le verre) ; – de l’eau.

JE ME DEMANDE ET JE CHERCHE  Quand l’eau devient-elle solide ? La manipulation permet de constater la variation de température au cours des changements d’état de l’eau. Attention : pour réussir cette observation, il faut impérativement utiliser de la glace pilée (500 g) et du gros sel (2 à 3 poignées) qui retarde le réchauffement et donc la fonte de la glace. À ce stade, l’important pour les élèves est de repérer l’effet de la température dans les changements d’état de l’eau et le phénomène du palier. L’exactitude des températures de solidification et de fusion n’est pas l’objet de ces manipulations car ces températures dépendent beaucoup des conditions de l’expérience.

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1. Réalise l’expérience du DOC. 1 et note tes résultats dans le tableau cidessous. Temps

Au départ

1 min

2 min

3 min

4 min

5 min

6 min

7 min

8 min

Température

20 °C

4 °C

1 °C

0 °C

0 °C

0 °C

- 3 °C

- 7 °C

- 11 °C

Ces résultats sont donnés à titre indicatif. Il se peut que selon la qualité de l’eau ou la pression atmosphérique, l’eau ne se solidifie pas à 0 °C. 2. Réponds aux questions suivantes.  Quelle est la température du tube à essai : – au début de l’expérience ? 20 °C (plus ou moins selon la température ambiante). – à la fin de l’expérience ? – 11 °C (plus ou moins selon la température ambiante).  Que fait la température du contenu du tube à essai pendant les premières minutes de l’expérience ? Pendant les premières minutes, la température du contenu du tube à essai baisse beaucoup.  Quelle température as-tu notée plusieurs fois dans le tableau ? La réponse dépend des conditions de l’expérience. Lors de la solidification la température reste la même (ici : 0 °C).  Que contient le tube à essai au bout de 8 minutes ? Au bout de 8 minutes, le tube à essai contient de la glace.

 Quand la glace devient-elle liquide ? 3. Réalise l’expérience du DOC. 2 et note tes résultats dans le tableau cidessous. Les températures ci-dessous ne sont qu’indicatives et dépendent des conditions de l’expérience (le temps entre la sortie du tube du congélateur et le début de l’expérience, en classe notamment, le type d’eau utilisée, etc.). Temps

Au départ

2 min

4 min

6 min

8 min

10 min

12 min

14 min

16 min

18 min

Température

- 20 °C

- 10 °C

- 4 °C

- 1 °C

0 °C

0 °C

0 °C

0 °C

5 °C

15 °C

4. Réponds aux questions suivantes.  Quelle est la température du tube à essai : – au début de l’expérience ? – 20 °C – à la fin de l’expérience ? 15 °C  Que fait la température du contenu du tube à essai pendant les premières minutes de l’expérience ? Pendant les premières minutes, la température monte rapidement. 5

 Quelle température as-tu notée plusieurs fois dans le tableau ? La température dépend des conditions de l’expérience. Lors de la fusion la température reste la même (ici : 0 °C).  Que contient le tube à essai au bout de 18 minutes ? Au bout de 18 minutes, le tube à essai contient de l’eau liquide.

 Que se passe-t-il lorsque l’eau bout ? Le compte rendu d’expérience permet d’interpréter les résultats. 5. À l’aide des DOC. 3 à 5, réponds aux questions suivantes.  Quelle température affiche le thermomètre lorsque l’eau commence à bouillir ? Lorsque l’eau commence à bouillir le thermomètre affiche 100 °C.  La température augmente-t-elle encore à partir de ce moment ? Non, la température n’augmente plus quand l’eau se met à bouillir. Elle reste la même.  Qu’a fait le niveau de l’eau dans la casserole (DOC. 5) ? À ton avis, pourquoi ? Le niveau de l’eau dans la casserole a baissé. L’eau liquide s’est transformée en vapeur d’eau.  Entoure ce qui est vrai.

Bien expliquer aux élèves que la vapeur d’eau est un gaz invisible. Le brouillard qu’ils peuvent observer lorsque l’eau bout n’est pas de la vapeur, il est constitué de fines gouttelettes d’eau (conséquence de la condensation de la vapeur d’eau dans l’air froid).

 L’eau peut-elle se transformer en vapeur d’eau à moins de 100 °C ? 6. À ton avis, que devient l’eau de la flaque (DOC. 6) ? L’eau de la flaque s’est évaporée : elle est passée d’un état liquide à un état gazeux. Elle s’est transformée en vapeur d’eau sans avoir atteint une température de 100 °C. Cela s’appelle l’évaporation. 7. Réalise chaque expérience. Dessine le résultat que tu as observé après quelques jours. L’enseignant insiste bien sur le fait qu’il faut utiliser chaque fois la même quantité d’eau.

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– La ventilation de la surface : un liquide dont la surface n’est pas exposée à l’air s’évapore moins vite (expérience 3). – La chaleur : le radiateur est une source de chaleur. La chaleur favorise l’évaporation (expérience 2). – La surface d’exposition : pour une même quantité d’eau, si l’eau est étalée sur une plus grande surface, elle s’évaporera plus vite (expérience 1). – La lumière n’a pas été cochée : l’enseignant demande aux élèves quelle expérience il faudrait faire pour vérifier que la lumière ne joue aucun rôle.

 La vapeur d’eau peut-elle redevenir de l’eau ? 8. Réponds aux questions suivantes.  Que voit-on apparaître sur le miroir ? On voit apparaître des gouttes d’eau.  D’où vient cette eau ? Elle vient de l’eau qui bout dans la casserole. En bouillant, elle se transforme en gaz et s’échappe de la casserole. 9. Complète ces phrases. Pendant l’ébullition, l’eau liquide devient de la vapeur d’eau : cela s’appelle la vaporisation. Quand sa température diminue, elle redevient liquide : cela s’appelle la liquéfaction. 7

JE COMPRENDS QUE… L’eau liquide devient de la vapeur d’eau au cours de l’ébullition, à 100 °C, ou lentement, à température ambiante, par évaporation : c’est la vaporisation. La vapeur d’eau redevient liquide lors de la liquéfaction. L’eau liquide devient de la glace lors de la solidification. La glace devient liquide lors de la fusion. 

L’eau liquide devient de la ……………………………………… au cours de l’ ……………………………………… , à 100 °C, ou lentement, à température ambiante, par ……………………………………… : c’est la ……………………………………… . La vapeur d’eau redevient liquide lors de la ……………………………………… . L’ …………………………………… devient de la glace lors de la …………………………………… . La ……………………………………… devient liquide lors de la ……………………………………… . 

On peut proposer aux élèves de faire leur synthèse sous forme de schéma.

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7 D’où vient la pluie ? Où va-t-elle ? CAHIER DE LA LUCIOLE P. 27

OBJECTIFS : – connaître et représenter le trajet de l’eau dans la nature (cycle de l’eau) ; – identifier les changements d’état de l’eau et leurs conséquences dans le cycle ; – mobiliser ses connaissances sur le cycle de l’eau pour faire le lien avec la prévention des risques majeurs, ici les inondations.

JE ME DEMANDE ET JE CHERCHE  Quel est le trajet de l’eau dans la nature ? Il s’agit de replacer les différents états de l’eau à partir de paysages que peuvent rencontrer les élèves. On peut prendre appui sur des photos que les élèves apportent (« Apportez des photos de paysage où on voit l’eau sous ses différents états »). 1. Lis le texte. Complète le schéma du cycle de l’eau avec les mots en gras dans le texte.

Condensation

Précipitations

Évaporation Ruissellement Infiltration Nappes phréatiques

 À quoi sont dues les inondations ? Nous n’abordons pas ici la question des causes profondes des inondations (imperméabilisation des sols, réchauffement climatique, etc.). Il s’agit à ce stade de faire connaître aux élèves le phénomène : ce qui le provoque, et les dégâts qu’il cause.

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2. Observe les DOC. 2 et 3. Décris ce que tu vois puis réponds aux questions. Les élèves décrivent oralement les photos. S’ils ne perçoivent pas le fleuve sur le DOC. 2, leur faire lire le titre du document.  Qu’est-ce qui a pu provoquer de telles inondations ? Utilise tes connaissances sur le cycle de l’eau pour faire tes hypothèses. De grosses pluies (orages) sont sans doute à l’origine de ces inondations. Il y a eu d’un seul coup trop d’eau pour que le ruissellement et l’infiltration s’effectuent normalement. Les cours d’eau ont alors débordé.  Quels sont les problèmes causés par une inondation ? Les cultures inondées risquent de pourrir, les piétons et les voitures peuvent être emportés par le courant, l’eau entre dans les habitations, causant d’importants dégâts matériels, les rues ne sont plus praticables…

JE COMPRENDS QUE… Le cycle de l’eau : – l’eau de la mer se transforme en vapeur d’eau (évaporation) ; – la vapeur d’eau se liquéfie et forme les nuages (condensation) ; – l’eau des nuages se déverse (précipitations) ; – l’eau de pluie ruisselle sur un sol imperméable pour aller grossir les cours d’eau (ruissellement) ou pénètre dans un sol perméable pour rejoindre les nappes phréatiques (infiltration) ; – les cours d’eau se jettent dans la mer ; – l’eau de mer s’évapore, et le cycle recommence. En cas de fortes pluies, il arrive qu’un cours d’eau déborde, provoquant une inondation.  Le ………………………………………. : – l’eau de la mer se transforme en vapeur d’eau (……………………………………….) ; – la vapeur d’eau se liquéfie et forme les nuages (……………………………………….) ; – l’eau des nuages se déverse (……………………………………….) ; – l’eau de pluie ruisselle sur un sol ………………………………………. pour aller grossir les cours d’eau (……………………………………….) ou pénètre dans un sol ……………………………………….

pour

rejoindre

les

……………………………………….

(……………………………………….) ; – les cours d’eau se jettent dans la mer ; – l’eau de mer s’évapore, et le cycle recommence. En cas de fortes pluies, il arrive qu’un ………………………………………. déborde, provoquant une ………………………………………. . 10