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la pièce magique

mis à jour le 05/09/2014


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Une situation problème où l'élève se questionne sur le trajet suivi par un rayon lumineux traversant deux milieux d'indices différents. Cette situation permet d'aborder la réfraction (SL 1) de manière originale. La "mise en scène" ludique change un peu de la traditionnelle paille "cassée" plongée dans un verre d'eau.

mots clés : sciences, investigation,


Description de l'activité :

« C'est magique ? »

- Fixez, à l'aide du scotch, une pièce de 5 centimes d'euro au centre de chacun des gobelets.
- Placez les gobelets sur une même ligne horizontale de votre paillasse (joints de carrelage par exemple) et rapprochez-les l'un de l'autre le plus possible.

- Versez de l'eau dans le gobelet de gauche.

- Placez-vous dans l'axe séparant les deux gobelets et reculez-vous de sorte à ne plus voir la pièce dans le gobelet de droite.

Comment se fait-il que l'on voit encore la pièce dans le gobelet de gauche ?

Pour l'expliquer, vous pouvez faire des schémas de la situation (gobelet vide puis gobelet rempli). Vous n'oublierez pas le sens des trajets des rayons lumineux : ils partent de l'objet pour arriver à l'œil !

Vous pourrez ensuite utiliser le matériel mis à votre disposition (par binôme) pour reproduire la situation et donner une explication plus précise.

Déroulement de la séquence :

Organisation du travail en classe :

Les élèves sont installés en binôme sur des paillasses avec pour matériel : deux gobelets, de l'adhésif et une pièce de monnaie. Ils réalisent l'expérience ludique et se confrontent à la problématique posée après avoir été étonnés : 10'.

Un travail de recherche (appropriation et raisonnement) est exigé à l'aide de schémas : 20'.

Une hypothèse ou un élément de réponse doit être donné à l'issue de cette recherche : le trajet des rayons provenant de la pièce est cassé ou courbé.

Les élèves ont alors à leur disposition une cuve hémicylindrique remplie d'eau et un laser. Ils vérifient leur hypothèse en expérimentant : 10' (compétence ''valider'' évaluée).

Le rayon est bien "cassé".

Je leur fournis un rapporteur papier et leur demande de remplir un tableau de valeurs pour différents angles d'incidence (protocole fourni) jusqu'à la fin du cours.

Ce qui a été fait après :

On reprend le tableau de valeurs de la séance précédente et on établit la loi sur la réfraction. Puis deux exercices sont effectués avec tracés de rayons et calculs d'angles.

Objectif de l'activité :


Faire raisonner l'élève sur la nécessité que le chemin des rayons provenant de la pièce dans l'eau ne peut être que cassé ou courbé.

Démarche de résolution.

Vérifier expérimentalement la loi de la réfraction.

Connaissances et savoir-faire préalables :


L'activité a été proposée suite à une réflexion sur la visibilité d'un objet : les rayons lumineux provenant de l'objet doivent arriver à l'œil pour que cet objet puisse être vu. (cf. document joint).

Compétences visées :


 3 Compétences de la grille nationale étaient visées :

S'approprier ;

Raisonner ;


Valider.
 
 
auteur(s) :

Frédéric Reboux, enseignant

information(s) pédagogique(s)

niveau :

type pédagogique : scénario, séquence

public visé : élève

contexte d'usage : classe, laboratoire

référence aux programmes : SL 1.1

fichier joint

information(s) technique(s) : document au format odt

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