Les masses

PE demande aux élèves s'ils se rappellent comment fonctionnent la balance.

Si les élèves ne le savent plus, il la représente.

Que voyez-vous ? 

Les élèves décrivent l'instrument : il y a "deux plateaux, une flèche, quand ça monte d'un côtéça baisse de l'autre".

Le PE précise que le résultat peut être donné quand plus rien ne bouge. Il propose aux élèves de découvrir le fonctionnement de la balance avec une paire d'objets de la séance précédente (boite de céréales, boule de pétanque).

Il est important d'établir le parallèle entre le geste de soupeser et l'utilisation de ma balance. La masse de l'objet entraîne le plateau ou la main vers le bas. A noter une différence : les mains sont indépendantes l'une de l'autre : si une main descend, l'autre ne monte pas, contrairement aux plateaux de la balance.

Les élèves échangent les objets de chaque plateau : le résultat est identique.

Ils se rendent compte que l'ordre dans lequel on pose les objets amène un effet différent mais un résultat identique.

Quelles feuilles ont la même masse que la feuille rouge ?

Formulations d'élèves améliorées par le PE : on a posé chaque feuille sur un plateau et on a comparé la hauteur des plateaux.

La feuille A4 en boule est aussi lourde / a la même masse que la feuille rouge.

La feuille A4 pliée en 2 est aussi lourde que la feuille rouge.

La feuille A4 pliée en 4 est aussi lourde que la feuille rouge.

La feuille A4 pliée en cocotte est aussi lourde que la feuille rouge.

La feuille A3 pliée en 2 est plus lourde que la feuille rouge.

Le PE institutionnalise le résultat trouvé : Des objets qui n'ont pas la même forme peuvent avoir la même masse.

PE fait rappeler le résultat trouvé à la première séance : Des objets qui n'ont pas la même forme peuvent avoir la même masse.

Ranger les bouteilles de la plus légère à la plus lourde.

Formulations d'élèves améliorées par le PE :

- on a posé les bouteilles deux par deux sur les plateaux de la balance

- on a cherché la plus légère

- on l'a mise sur le côté

- parmi celles qui restaient, on a cherché la plus légère

Les bouteilles de la plus légère à la plus lourde sont : le coton - les graines - l'eau - les billes.

Le PE institutionnalise le résultat trouvé : On pourra conclure que le coton, c'est léger.

Ranger les cylindres du plus léger au plus lourd.

Les cylindres sont de volumes identiques et de masses différentes.

PE présente la feuille de groupe et pose la question suivante :

Pour chaque couple d'objet, quel est l'objet le plus lourd ?

PE donne les contraintes à respecter :

- les élèves ne peuvent pas comparer deux objets en même temps sur la balance

- ils ont des graines à disposition

Les élèves doivent comparer les masses des objets en utilisant plusieurs objets intermédiaires (qu'ils vont construire).

Procédure attendue : comparaison indirecte. Utilisation de masses intermédiaires + comparaison directe des masses des objets intermédiaires.

Les élèves peuvent choisir deux propositions possibles :

Première procédure : les élèves réalisent une barquette de graines par objet pour équilibrer successivement chacun des objets. Puis ils comparent la masse des barquettes de graines entre elles. Il faut repérer à quel objet correspond chaque barquette.

Cette procédure est efficace pour comparer les masses de deux objets ou plus.

Deuxième procédure : les élèves équilibrent un premier objet avec une barquette de graines. Ils laissent la barquette de graines en place et comparent sa masse avec celle d'un autre objet.

Cette procédure n'est pas efficace pour comparer les masses de plus de deux objets. 

Pour induire la première procédure, le choix a été fait de proposer deux barquettes.

Le PE fournit la trace écrite individuelle.

Les élèves doivent réaliser le croquis de la comparaison des masses des barquettes de graines intermédiaires correspondant à la dernière paire (balle/colle).

PE présente l'objet A de référence.

Quels sont les cylindres qui ont la même masse que le cylindre A ?

PE donne les contraintes à respecter :

- les élèves ne peuvent pas comparer deux cylindres en même temps sur la balance

- ils ont de la pâte à modeler à disposition comme objet intermédiaire

- une fois l'objet intermédiaire construit, ils ne peuvent utiliser que celui-là

Les élèves doivent comparer les masses des objets en utilisant un objet intermédiaire (la pâte à modeler).

Procédure attendue : comparaison indirecte : utilisation d'une masse intermédiaire et comparaison directe de la masse de l'objet intermédiaire avec celle des autres objets.

Les élèves peuvent choisir cette procédure :

Ils équilibrent le cylindre A avec une boule de pâte à modeler.

Si le plateau avec la pâte à modeler est plus haut que l'autre, on ajoute de la pâte à modeler.

Si le plateau avec la pâte à modeler est plus bas que l'autre, on enlève de la pâte à modeler.

Il faut que les deux plateaux soient à la même hauteur.

Une fois l'équilibre réalisé, la boule de pâte à modeler reste en place. Les élèves vont placer chacun leur tour les autres cylindres. Ils choisissent un cylindre. Ils comparent sa masse avec celle de l'objet intermédiaire : la boule de pâte à modeler. Chaque fois que la balance est à l'équilibre, cela signifie que le cylindre choisi est de même masse que la boule de pâte à modeler et donc que le cylindre A.  Un élève entoure alors la photographie correspondante sur la feuille de groupe. Si l'objet est de masse différente, il le barre.

Le PE fournit la trace écrite individuelle.

Les élèves doivent réaliser le croquis de la manipulation avec le couple d'objets (cylindre A / boule de pâte à modeler, cylindre B/boule de pâte à modeler, cylindre E/boule de pâte à modeler.

PE présente les deux objets : la bouteille A et la bouteille B et pose le problème de la séance.

Quelle est la bouteille la plus lourde ?

PE donne les contraintes à respecter :

- les élèves n'ont pas les deux objets à comparer : un groupe a la bouteille A, l'autre groupe à la bouteille B. Ces deux objets ne peuvent pas être déplacés.

- les élèves ont des cubes à disposition.

Les élèves doivent comparer la masse de ces deux objets sans avoir les objets en même temps sur la balance.

Simultanément, chaque groupe réalise la manipulation avec sa bouteille et les cubes.

Ils doivent proposer d'équilibrer la balance avec les cubes. Une seule masse-étalon ne suffit pas, il faut en mettre plusieurs.

Chaque élève du groupe pose un cube à la fois, de manière à ce que l'équilibre se fasse progressivement. Les élèves comptent le nombre de cubes qu'il a fallu utiliser pour équilibrer la balance.

Le PE intervient your à tour dans chaque groupe pour guider et contrôler la précision de la manipulation.

Il veille à ne pas employer le mot "combien" pour ne pas induire le comptage.

Procédure attendue : comptage du nombre d'unités.

La bouteille A a la même masse que 22 cubes. La bouteille A pèse 22 cubes.

La bouteille B a la même masse que 14 cubes. La bouteille B pèse 14 cubes.

Les élèves des deux groupes mettent en commun leur résultat.

A la fin de la manipulation, les élèves oublient parfois la question de départ et estime avoir terminé l'activité. Le PE peut rappeler la question "Quelle est la bouteille la plus lourde ?" pour permettre de relancer la recherche.

Réponses possibles :

- les élèves donnent la masse de leur bouteille comme réponse, sans prendre en compte le résultat de l'autre groupe. Ils n'interprètent pas le résultat.

De nouveau, le PE rappelle la question "Quelle est la bouteille la plus lourde ?" pour amener les élèves à comparer les résultats des deux groupes.

- d'autres élèves donnent la réponse sans justifier.

Le PE demande alors "Comment savez-vous que c'est la bouteille A la plus lourde ?

22 est plus grand que 14, donc la bouteille A est plus lourde que la bouteille B.

On peut vérifier avec la balance à plateaux par comparaison directe.

Le PE fournit la trace écrite individuelle.

Les élèves doivent réaliser le croquis des deux bouteilles A et B et compléter la réponse.

PE présente les bouteilles C et D. Il les pose sur les plateaux de la balance pour montrer qu'elles ont la même masse. Puis PE pose la question suivante :

Combien de cubes pèsent les bouteilles ?

On veille à ce que les groupes soient suffisamment éloignés pour qu'ils ne voient pas l'étalon.

Le PE divise le groupe en 4 groupes de 3 : 2 groupes de 6. Chaque groupe de 6 ont des masses-étalons différentes mais ne le savent pas.

Les élèves de chaque groupe doivent mesurer la masse de leur bouteille avec leur masse-étalon

Procédure attendue : comptage du nombre d'unités.

Les élèves comptent combien d'étalons il faut pour équilibrer la balance. Le résultat est écrit au tableau.

La bouteille C a la même masse que 13 cubes.

La bouteille D a la même masse que 46 cubes.

PE reformule : La bouteille C pèse 13 cubes. La bouteille D pèse 46 cubes.

Le PE fournit la trace écrite individuelle.

Les élèves doivent réaliser le croquis des deux groupes et compléter la réponse.

Evaluer avec le fichier balance : MHM

Devant un petit groupe d'élèves, le PE montre deux bouteilles A et B et deux balances. Il réalise la manipulation en verbalisant : "Je pose la bouteille A dans un bac de la balance et je verse des graines dans l'autre bac jusqu'à ce que la balance soit à l'équilibre. Je pose la bouteille B dans un bac de la balance, je verse des graines dans l'autre bac jusqu'à ce que la balance soit à l'équilibre. Je compare la masse des deux bacs de graines sur la même balance."

Quelle est la bouteille la plus lourde, A ou B ?

Les élèves entourent la bonne réponse.

Les élèves pèsent ensuite deux objets en prenant comme étalons des cubes identiques pour trouver l'objet le plus lourd.