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Le système solaire à l’échelle

Compétences visées :

Sciences : Astronomie

Savoir que la Terre, vue du Soleil, décrit une trajectoire qui est pratiquement un cercle

centré sur celui-ci et que, de même, les trajectoires des planètes autour du Soleil sont

assimilables à des cercles centrés sur le Soleil ;

Savoir que la Lune tourne autour de la Terre ;

Connaître le nom des planètes faisant partie du système solaire ;

Etre capable de réaliser une représentation à l’échelle :

– des dimensions des planètes ;

– des dimensions des orbites.

Résolution de problème

Résoudre des problèmes relevant de la proportionnalité, en utilisant des raisonnements

personnels appropriés (dont des problèmes relatifs, aux échelles, et aux conversions

d’unités) ;

Savoir résoudre un problème de la vie courante et des problèmes de reproduction ou de

construction de configurations géométriques diverses mobilisant la connaissance des

figures usuelles ;

Utiliser un tableau ou la « règle de trois » dans des situations très simples de

proportionnalité.

Géométrie

Connaître le vocabulaire spécifique : côté, sommet, diagonale, axe de symétrie, centre,

rayon, diamètre.

Savoir utiliser des instruments de géométrie : règle, compas, décamètre

Utiliser à bon escient le vocabulaire : sphère, diamètre, rayon ; Réaliser, dans des cas simples, des agrandissements ou des réductions.

Les nombres décimaux

Savoir utiliser et comparer des nombres décimaux dans une situation donnée ;

Savoir se repérer sur une droite graduée pour placer des nombres décimaux.

Géographie

Utiliser une carte ou un plan pour situer un objet, anticiper ou réaliser un déplacement,

évaluer une distance.

D’après une idée originale d’Alain Robert

http://www.ig45.fr/Enseignants/Ecole/portail/accueil_ecole.html

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Séquence d’apprentissage : Réalisation d’une maquette du système solaire à l’échelle.

PREREQUIS

Pour permettre aux élèves de mieux connaître le système solaire, prévoir un

temps de recherche documentaire pour la réalisation de cartes d’identité des

planètes.

SEANCE 1 : QU’EST-CE QU’UNE MAQUETTE DU SYSTEME SOLAIRE?

C’est une représentation du système solaire en plus petit.

« Qu’est-ce qu’il nous faut pour cela ? Comment peut-on faire, à votre avis,

pour représenter les planètes et le Soleil?

- on peut prendre des balles,

- on peut prendre du papier, faire des boules et peindre avec les couleurs

- on peut prendre des billes,

- on peut mettre des piques pour les faire tenir. ».

Collecter divers objets sphériques : des billes, des perles, les pois secs, des

balles, épingles à tête…… : préparer un stock d’objets sphériques.

Expliquer ce que veut dire à l’échelle.

« Il faut garder les proportions : c’est-à-dire, ce qui est petit doit rester petit

par rapport à ce qui est grand. »

Visionnage du document « C’est pas Sorcier : Le système solaire »

Travailler la prise de notes.

Remplir le questionnaire associé à la vidéo.

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SEANCE 2 : FABRICATION DES PLANETES, RECHERCHE SUR LA MESURE DES DIAMETRES.

Matériel : une photo du soleil mesurant 32,7 cm de diamètre (cf annexe)

1ère étape : Discussion collective

Rappel : la Terre est 100 fois plus petite que le Soleil.

« C’est-à-dire que si l’on prend la grande règle jaune qui fait un mètre, ou 100

cm, pour faire le Soleil, la Terre 100 fois plus petite mesure… 1 cm. Vous voyez

la différence de taille entre le Soleil et la Terre !

Nous allons prendre comme soleil celui affiché au tableau : Le soleil mesure

ici 327 mm de diamètre. (Échelle choisie : 1/4250000000)

Il faut quelque chose de 100 fois plus petit pour faire la Terre.

Calculez la taille de la sphère qu’il faut choisir pour représenter la Terre ».

Elle doit faire 3,2 mm de diamètre.

Diamètres des autres planètes à l’échelle choisie :

Mercure : 1,15 mm

Vénus : 2,85 mm

Terre : 3,2 mm

Mars : 1,6 mm

Jupiter : 33,7 mm

Saturne : 28,2 mm

Uranus : 12,3 mm

Neptune : 11,9 mm

2ème étape : Situation de recherche (travail en groupe)

Que peut-on prendre pour représenter le Soleil, la Terre, et les autres

planètes ?

- Trier les sphères collectées par taille,

- Trouver un moyen de mesurer le diamètre d’une sphère,

- Apparenter les sphères avec les planètes,

- Ranger les sphères choisies dans l’ordre par rapport au Soleil.

Cette étape permet aux élèves d’avoir une vision globale du système solaire

et de travailler sur les ordres de grandeur.

Il est difficile de trouver des objets qui aient le bon diamètre. Faire un

appariement approximatif dans un premier temps.

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3ème étape : Mise en commun

Les planètes peuvent être associées par paires, certaines ont

approximativement le même diamètre :

Vénus- la Terre

Mercure- Mars

Jupiter- Saturne

Uranus- Neptune

4ème étape : Comment fabriquer les planètes pour que les diamètres

soient respectés ?

Comment fabriquer Mercure sachant que son diamètre est de 1,15 mm ?

Matériel: pied à coulisse, pâte à modeler et un tableau de conversion.

Même question pour toutes les autres planètes.

(Les planètes peuvent être réalisées en fonction de

leur couleur réelle.)

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SEANCE 3 : FABRICATION DU SOLEIL

Matériel: un ballon de basket, du grillage à poule et du papier

mâché.

Comment fabriquer une sphère de 32,7 cm de diamètre ?

Engager une discussion sur la manière dont on pourrait mesurer le

diamètre d’une sphère.

« On pourrait utiliser le compas du tableau ?

Oui mais ce n’est pas tout à fait correcte comme mesure,

Et si on mettait le ballon entre deux livres ?

Ensuite on mesure la distance entre les deux livres !

… »

Mesurer le diamètre du ballon choisit, et calculer ce qui manque pour arriver

à un diamètre de 32,7 cm.

A l’aide de couches successive de papier mâché, agrandir le ballon jusqu’à

arriver au bon diamètre.

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SEANCE 4 : COMMENT POSITIONNER LES PLANETES PAR RAPPORT AU SOLEIL ?

Comment les placer par rapport au soleil, et les unes par rapport aux autres ?

Afficher les cartes d’identités des planètes ou afficher un tableau reprenant

les distances au soleil des planètes.

« Peut-on utiliser les vrais distances entre les planètes ?

- Non, c’est une maquette, ce sera plus petit !

- Alors il faut recalculer les distances,

- Oui : il faut aussi mettre à l’échelle les distances planètes/soleil. »

Lien avec une séance de mathématiques sur la règle de trois. Les élèves

calculent eux-mêmes les distances à l’échelle ou le tableau peut leur être

donné.

1ère étape : Situation de recherche (seul ou par 2)

Comment placer, à l’échelle, la première planète : Mercure ?

Distance calculée : 13 m 72

Matériel disponible : Règles, décimètres, mètres, décamètres, ficelle et

papier (ou bandes de papier prédécoupées)

2ème étape : Mise en commun

Comparaison des résultats trouvés dans les différents groupes puis vérification

en collectif à l’aide d’un décamètre.

Astre Diamètre à

l’échelle

Objet choisi

pour la

modélisation

Distance au soleil

à l’échelle choisie

Distance par

rapport à la

précédente

planète

Soleil 327 mm - -

Mercure 1,15 mm 13,72 m 13,72 m

Venus 2,85 mm 25,33 m 11,61 m

Terre 3,27 mm 35,19 m 9,86 m

Mars 1,6 mm 53,48 m 18,29 m

Jupiter 33,7 mm 182,95 m 129,47 m

Saturne 28,2 mm 335,65 m 152,7 m

Uranus 12,3 mm 674,82 m 339,17 m

Neptune 11,9 mm 1057,6 m 382,78 m

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3ème étape : Les trois autres planètes

Dans la cour de récréation, utiliser le décamètre pour placer les trois autres

planètes (Vénus, Terre, Mars)

4ème étape : Comment placer les 4 dernières planètes ?

Les 4 dernières planètes seront d’abord placées sur un plan (ville ou terrain de

foot…selon les possibilités).

Choisir le trajet sur lequel seront placées les planètes en essayant de les

aligner au maximum.

Lire l’échelle du plan et bien expliquer ce qu’elle signifie : 1cm = _______ m.

Rappel sur les orbites des planètes : elles sont circulaires avec le Soleil en son

centre.

Ensuite prendre un point de départ pour placer le soleil (l’école par exemple),

et demander aux élèves de placer les planètes par rapport au soleil en

respectant les distances qui ont été calculées.

Exemple de réalisation :

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« On sait que 2,5cm = 500m, comment placer les dernières planètes sachant

que :

- Jupiter est à 182, 95 m

- Saturne est à 335, 65 m

- Uranus est 674, 82 m

- Neptune à 1057, 6 m

…du Soleil ? »

SEANCE 5 : FABRICATION D’UN HECTOMETRE

Comment allons-nous faire pour placer des planètes qui sont à plus de 100

mètres du Soleil?

Matériel: Une bobine de ficelle et des décamètres, des étiquettes

autocollantes.

« - On va utiliser le décamètre

- Oui mais dans 182 mètres combien y a-t-il de décamètres ?

- Il y en a 18 ! Il faudrait reporter 18 fois le décamètre !!!!!

- Ca va être long !

- Savez-vous ce qu’est un Hectomètre ?

- Un hectomètre, c’est 100 mètres.

- … »

Le Soleil sert de point de départ.

SEANCE 6 : POSITIONNEMENT DES PLANETES SUR L’HECTOMETRE

Comment placer les quatre premières planètes sachant que ….

- Mercure est à 13,72 m

- Vénus est à 25,33 m

- La Terre est à 35, 19 m

- Mars est à 53,48 m

….du Soleil ?

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SEANCE 7 : MARQUAGE AU SOL DE L’EMPLACEMENT DES PLANETES

Les élèves utilisent le plan, l’hectomètre et un odomètre si possible afin de placer

en réel les positions des planètes. Ils se rendent ainsi compte des distances

gigantesques qui séparent les planètes les unes des autres et du Soleil.