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Cours d’initiation scientifique Lycée Charles Plisnier
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Cours d’initiation scientifique Lycée Charles Plisnier
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Introduction
Ce petit livret reprend la matière qui a été étudiée en classe.
L’objectif est de te permettre de la revoir autrement et de t’améliorer.
Chaque livret commence par un petit résumé qui te réexplique la matière
contenue dans le thème.
Ces résumés contiennent des mots en gras qui sont les mots clés à maîtriser.
Maîtriser ne veut pas dire connaître par cœur, cela signifie que tu es capable
d’expliquer avec tes propres mots car tu as compris le sens et la signification.
Un lexique reprenant l’ensemble de ces mots clés se trouve à la fin du
résumé.
C’est ce vocabulaire scientifique que tu dois donc être capable d’utiliser pour
formuler tes réponses et tes raisonnements durant les évaluations.
Tu as ensuite des exercices en lien avec le thème pour t’entraîner après avoir
révisé la matière.
Si tu maîtrises ton thème tu dois être
capable de réaliser les exercices seul, pour
y arriver, le premier exercice est
accompagné d’une fiche de procédure qui
t’explique une démarche à appliquer pour
réussir plus facilement une question.
Enfin, chaque exercice possède une
correction dans les dernières pages pour te
permettre de t’auto-corriger et
éventuellement te donner quelques bons
conseils.
Cours d’initiation scientifique Lycée Charles Plisnier
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Résumé de la matière du thème 5 Les variables et les graphiques
Lorsque l’on fait une expérience, on travaille sur des éléments qui peuvent varier
(la température, le temps, la vitesse, la croissance d’une plante, etc.)
Ces données sont appelées des variables car leurs valeurs changent durant
l’expérience.
On travaille toujours avec deux variables : la variable sur laquelle on agit, celle
que l’on contrôle durant l’expérience qui s’appelle la variable contrôlée.
Et la variable que l’on découvre en faisant l’expérience, celle que l’on mesure et
que l’on ne contrôle pas car elle dépend du déroulement de l’expérience, on
l’appelle la variable dépendante.
On peut rédiger une relation qui unit les variables d’une expérience en
respectant la formulation suivante :
Si la variable contrôlée augmente,
alors la variable dépendante augmente ou diminue.
Dans notre exemple : si le temps augmente, alors la longueur de la tige
augmente.
Ces variables peuvent être portées en graphique en respectant des règles de
construction.
1) La variable contrôlée se situe toujours sur l’axe
horizontal
2) La variable dépendante se situe toujours sur l’axe
vertical
3) Chaque axe doit porter des valeurs et préciser
l’unité de ces valeurs
4) Le graphique doit commencer par un titre qui se
formule toujours comme ceci :
VARIATION DE la variable dépendante EN FONCTION DE la variable contrôlée.
Cours d’initiation scientifique Lycée Charles Plisnier
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Les changements d’états :
La matière peut se présenter sous
différents états : solide, liquide et
gazeux.
Pour passer d’un état de la matière à
un autre, il faut soit chauffer, soit
refroidir la matière. La chaleur porte
le nom d’énergie thermique.
Les différents changements d’état sont :
La fusion est le passage de l’état solide à l’état liquide
La solidification est le passage de l’état liquide à l’état solide
La vaporisation est le passage de l’état liquide à l’état gazeux
La sublimation est le passage de l’état solide à l’état gazeux
La condensation est le passage de l’état gazeux à l’état liquide ou solide.
Les phénomènes de dilatation
Quand on chauffe une matière, qu’elle soit solide, liquide ou gazeuse, elle se
dilate. Ce phénomène s’appelle la dilatation.
Concrètement, la masse de la matière reste la même, mais son volume
augmente : elle prend plus de place. Cela s’explique par le fait que les molécules
s’agitent, bougent plus rapidement et s’écartent les unes des autres. A l’inverse
quand la matière se refroidit, elle se contracte : elle prend moins de place.
Les phénomènes de propagation de la chaleur
Dans certaines matières, la chaleur ne peut pas se propager, on les appelle des
isolants thermiques.
Quand la chaleur peut se propager dans un solide, on dit qu’il est conducteur
thermique, on appelle ce phénomène la conduction.
Quand la chaleur peut se propager dans un fluide (liquide ou gaz), on dit qu’il est
convecteur thermique, on appelle ce phénomène la convection.
La chaleur peut aussi, dans tous les cas, se propager sans passer par la matière.
Ce dernier mode de propagation que l’on rencontre partout s’appelle le
rayonnement thermique.
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Lexique du thème 5 Variable
Paramètre qui n’est pas fixe, qui peut changer durant une expérience.
Variable contrôlée
Variable que l’on change volontairement durant une expérience.
Variable dépendante
Variable qui change indépendamment de nous durant une expérience, on la découvre et la mesure durant l’expérience.
Relation Formule qui permet de décrire l’évolution de deux variables liées entre elles.
Valeur Valeur numérique qui permet de quantifier une variable.
Unité Unité de mesure utilisée pour exprimer la valeur d’une variable.
Graphique Représentation scientifique qui montre l’évolution d’une variable dépendante en fonction d’une variable contrôlée.
Etat de la matière
Comportement des molécules qui composent une matière. Soit solide, soit liquide, soit gazeux.
Energie thermique
Terme scientifique qui désigne la quantité de chaleur.
Dilatation Phénomène durant lequel un corps augmente de volume quand on le chauffe.
Contraction Inverse de la dilatation, quand on refroidit la matière.
Isolant Matériaux ne laissant pas passer la chaleur efficacement.
Conducteur Matériaux solides laissant passer efficacement la chaleur.
Conduction Phénomène de propagation de la chaleur au travers d’un solide.
Convection Phénomène de propagation de la chaleur au travers d’un fluide (liquide ou gaz).
Convecteur Matériaux fluide (liquide ou gaz) laissant passer efficacement la chaleur.
Rayonnement Propagation de la chaleur n’ayant pas besoin de déplacer de la matière pour se réaliser.
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Comment réussir une question ?
1) Commence par lire attentivement toute la question et l’ensemble des
documents (schémas, graphiques, textes, …) qui l’accompagnent.
2) Assure-toi d’avoir bien compris ce qui t’es demandé de faire : quelle est
la consigne ? Porte ton attention sur le verbe par lequel commence toujours
la question.
3) Pense aux mots clés de ton lexique qui se rapportent à la question et que
tu devras utiliser pour formuler ta réponse.
4) Relis, plusieurs fois si c’est nécessaire, ta réponse pour t’assurer qu’elle
soit claire, qu’elle ait du sens et qu’elle réponde à la question posée en
employant le vocabulaire du cours.
Voici un exemple pour t’aider :
Les manchots empereurs Les Manchots empereurs ont le plumage le plus dense de tous les oiseaux. Ils possèdent aussi des filaments duveteux présents entre la peau et les plumes.
EXPLIQUE pourquoi ces oiseaux se
rassemblent en colonie comme sur la photo.
IDENTIFIE le mode de propagation de la chaleur utilisé.
EXPLIQUE clairement le rôle de leurs duvets et de leurs plumes.
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Première étape : analyse le document et lis les questions.
On présente des manchots qui se regroupent ensemble et on explique que
leurs plumes sont très denses.
Deuxième étape : que dois-tu faire ?
Il faut expliquer la raison scientifique de ce comportement et argumenter
avec les notions de propagation de chaleur vues en classe.
Troisième étape : réponds à la question avec les bons mots clés.
Le raisonnement est le suivant :
L’air est un très bon isolant, il permet au manchot de conserver la chaleur
de son corps. Malgré cela la chaleur rayonne de leurs corps (phénomène de
rayonnement) et le fait de rester collés en groupe permet de profiter de la
chaleur des autres individus. En plus de cela, le duvet et les plumes
permettent à chaque animal de garder au maximum sa propre chaleur pour
lui en emprisonnant de l’air contre sa peau.
Quatrième étape : relis-toi pour t’assurer que ta réponse est claire.
Il n’y a pas une bonne réponse type, toutes les phrases qui sont formulées
dans un français compréhensible et qui contiennent les bons mots clés ( air =
ISOLANT ) et qui expliquent le phénomène de rayonnement de la chaleur
sont correctes. Entraîne-toi à expliquer de différentes manières possibles le
phénomène en reformulant ta réponse.
A toi de jouer ! Tu trouveras dans les pages suivantes une série
d’exercices pour t’entraîner. La correction se trouve à la fin du livret
pour t’assurer que tu as bien compris et bien répondu !
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Question 1
Présentation d’un igloo
.
EXPLIQUE comment la température à l’intérieur d’un igloo peu
rester supérieure à celle de l’air extérieur.
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Question 2
DES ASSIETTES DE DONUTS
CITE deux variables dans ce document.
REDIGE la relation qui unit ces deux variables.
Graphique d’une expérience
CITE la variable dépendante
de ce graphique.
CITE la variable contrôlée
de ce graphique.
REDIGE un titre pour ce
graphique.
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5
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25
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35
40
45
50
0 2 4 6 8 10 12
Temps ( mois )
Lo
ng
ueu
r d
u r
am
eau
( c
m )
/2
X
/3
X
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Question 3
Une journée à la plage
-
-
MODELISE les molécules dans le matelas qui se trouve dans
l’eau.
EXPLIQUE pourquoi le matelas de Sacha n’est plus si gonflé
alors qu’il n’y a pas de trou et qu’il était très bien gonflé au
départ.
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Question 4 Un professeur demande à deux élèves de dessiner le schéma scientifique d’un thermoscope. Voici le dessin de Léon :
Emma pense que Léon a commis une erreur.
CITE le nom de l’élève qui a raison et justifie ton choix.
EXPLIQUE le principe de fonctionnement de cet appareil. UTILISE le terme scientifique qui désigne le phénomène dans ton texte.
Tube en verre avec
des graduations
Bouchon
Ballon contenant
du colorant
Tu t’es trompé Léon, ce que tu as
dessiné n’est pas un thermoscope mais
un thermomètre !
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Question 5 COMPLETE la légende de ce schéma.
COLORIE en rouge les flèches qui demandent un apport de
chaleur.
en bleu celles qui demandent un retrait de chaleur.
CITE le terme scientifique employé pour désigner la chaleur.
Etat solide
Etat Liquide Etat gazeux
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Correction des exercices QUESTION 1 :
La neige est composée en grande partie d’air qui est un excellent isolant. Si
l’igloo est habité (l’humain est une source de chaleur) cette chaleur va rester à
l’intérieur de l’igloo.
QUESTION 2 :
- La taille des donuts et le nombre de donuts
- Si la taille des donuts augmente alors le nombre de donuts diminue
- VD : longueur du rameau, VC : temps
- Variation de la longueur du rameau en fonction du temps
QUESTION 3 :
Lorsqu’il était au sol, l’air dans le matelas
s’est dilaté donnant l’impression qu’il était
bien gonflé. Une fois dans l’eau froide, l’air
s’est contracté, a pris moins de place et le
matelas semblait moins bien gonflé.
QUESTION 4 :
Emma a raison car un thermoscope ne porte pas de graduation.
Le thermoscope fonctionne grâce au principe de la dilatation, quand la
température augmente, le liquide dans le réservoir se dilate, il prend plus de
place et monte dans le tube en verre.
QUESTION 5 :
La chaleur est désignée par le terme
« Energie thermique ».
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