Diversité de la matière

Discipline
Sciences et technologie
Niveaux
CM2.
Auteur
T. DESCOURTIEUX
Objectif
- Identifier les différents états de la matière
- Connaitre quelques propriétés de la matière : conductivité thermique, densité, magnétisme
Relation avec les programmes

Cycle 3 - Programme 2016

  • Décrire les états et la constitution de la matière à l'échelle macroscopique.
  • Mettre en œuvre des observations et des expériences pour caractériser un échantillon de matière.
  • Appréhender la diversité de la matière : métaux, minéraux, verres, plastiques, matière organique sous différentes formes...

Socle commun de connaissances, de compétences et de culture

  •  travailler en équipe, partager des tâches, s'engager dans un dialogue constructif, accepter la contradiction tout en défendant son point de vue, faire preuve de diplomatie, négocier et rechercher un consensus.
  • Savoir mener une démarche d'investigation.
Dates
Créée le 23 juillet 2017
Modifiée le 02 janvier 2018
Statistiques
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Licence
CC-BY-NC-SALicence Creative Commons : Paternité - Pas d'utilisation commerciale - Partage des conditions initiales à l'identique ?.

Le domaine du tri et du recyclage des matériaux constitue le fil directeur de cette séquence et le support privilégié des activités.

Déroulement des séances

1

Qu'est ce que la matière ?

Dernière mise à jour le 29 août 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Définir à un niveau simple ce qu'est la matière
Durée
35 minutes (3 phases)
Matériel
L'environnement de la classe et/ou de l'école

1. Qu'il y a-t-il autour de nous ?

individuel | 5 min. | découverte

Note sur ton cahier 10 "objets" présents dans la classe pour décrire au mieux (le plus complétement) l'environnement de la classe.

2. Phase 2

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Mettre en commun les 10 "objets" trouvés pour n'en garder que 10 qui décrivent au mieux l'environnement de la classe.

Les élèves constatent qu'autour d'eux se trouve une grande quantité d'objets très divers.

La collection est écrite au tableau. Celle-ci doit contenir des objets naturels et des objets fabriqués par l'être humain ; des objets vivants et des objets non vivants ; des objets constitués de matière à l'état solide, liquide ou gazeux.

 

3. Phase 3

collectif | 20 min. | recherche

Dans la collection proposée par les élèves, repérer tous les objets qui sont constitués de matière. Les élèves effectuent d'abord la recherche de manière individuelle avec leurs objets puis ensemble de manière collectif avec la collection proposée par l'ensemble de la classe.

Mener un débat argumenté afin de faire émerger la notion de matière et en donner une définition.

Tout objet qui peut être touché, transvasé, pesé ou soupesé est composé de matière.

Demander aux élèves de donner des exemples d'objets qui ne sont pas composés de matière.

La lumière, les rayons du soleil ne peuvent être touchés, saisis, n'ont pas de masse ... ils ne sont pas composés de matière.

Rappeler que même si on ne voit pas l'air, celui-ci occupe le volume disponible, se déplace et peut mettre un objet en mouvement ; il peut être transvasé et pesé.

Trace écrite :

Qu'est ce que la matière ?

Tout ce qui nous entoure, y compris nous-mêmes, est constitué de matière. La matière est ce qui forme l'ensemble des objets et des êtres vivants que l'on peut toucher ou peser, c'est à dire tout ce qui a une masse.

La matière, quelle que soit sa nature, se trouve généralement sous trois états : l'état liquide, l'état solide et l'état gazeux. La matière peut être transformée.

 

2

La diversité de la matière

Dernière mise à jour le 02 janvier 2018
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Constater la diversité de la matière dans la vie courante
Identifier les "grandes catégories de matière"
Être capable de trier des objets par "grande catégories" de matière
Durée
45 minutes (3 phases)
Matériel
- feuilles d'arbres
- papier
- sable
- plastique
- verre
- metal
- laine
- cailloux
- coton
- eau
- bois
- carton

1. Retour sur la séance précédente

collectif | 5 min. | réinvestissement

Définition de la matière

2. Classement d'objets

groupes de 4 | 10 min. | recherche

Les élèves disposeront de différents objets, ils devront trouver un moyen de classer ces objets. Chaque catégorie devra porter un nom spécifique.
Les élèves seront organisés par groupe. Définir des rôles dans le groupe (médiateur, secrétaire, porte parole, maitre du temps)

Les différents groupes auront à leur disposition les mêmes objets.
Il s'agit d'un classement lié à la matière constitutive de l'objet et non à son utilisation. Plusieurs classement sont possibles.

- Matière organique

- Matière minérale

 

- Matière naturelle

- Matière fabriquée

 

3. Mise en commun

collectif | 30 min. | mise en commun / institutionnalisation

Chaque groupe présente son classement devant la classe.
L'enseignant devra poser des questions suffisamment précises pour que les élèves explicitent clairement leurs choix.
Cette phase de mise en commun permettra d'aboutir à une trace écrite :

Trace écrite : (texte à trous)

Notre monde est constitué de matière. La matière peut être non vivante comme les roches, l'eau et les métaux. C'est la matière minérale.

La matière peut aussi être vivante comme les végétaux et les animaux. C'est la matière organique. Les matières qui proviennent d'être vivants sont aussi de la matière organique comme le bois, la laine, le coton.

Certaines matières existent telles qu'elles sont dans la nature : coton, sable, l'eau. On parle de matières naturelles.

Enfin, certaines matières n'existent pas dans la nature. Elles sont fabriquées par l'homme comme le plastique, l'acier, le papier, le verre, le carton. On parle de matières fabriquées.

 

3

Les propriétés de la matière

Dernière mise à jour le 07 septembre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Identifier les propriétés physiques des matériaux
Observer la diversité des matériaux et leur utilisation par l'homme
Durée
65 minutes (5 phases)
Matériel
un fil nylon de débroussailleuse
un fil électrique
pochette plastique
gant de cuisine
casserole
pot de yaourt
trousse
bouteille plastique
verre
chemise en carton

1. Rappel de la séance précédente

collectif | 5 min. | réinvestissement

Rappel de la séance précédente : travail sur ardoise. L'enseignant annonce des objets, l'élève doit identifier sur son ardoise si l'objet est d'origine minérale ou organique, matière naturelle ou fabriquée par l'homme.

ex : verre : origine minérale fabriquée par l'homme

2. Je m'interroge

collectif | 10 min. | découverte

 Voici deux fils, un fil électrique dénudé et un fil en nylon pour débroussailleuse. 
De quels matériaux sont faits ces deux fils ? Pour quelles raisons, d'après vous ?

Une fois que les élèves se sont exprimés, donner les propriétés pour lesquelles ces matériaux sont utilisés :
-le fil de cuivre est un conducteur d'électricité, la gaine est isolante (non conductivité du plastique)
- le fil de nylon est flexible
La conductivité et la flexibilité sont des propriétés des matériaux, mais il y en a beaucoup d'autres.

 

3. Questionnement

collectif | 20 min. | découverte

Quelles autres propriétés des matériaux connaissez vous ?

Ecriture au tableau des propositions

conductibilité électrique :  capacité à laisser passer le courant
rigidité : capacité à résister à la déformation ou à la pénétration
flexibilité : capacité à être souple
dureté : capacité à résister à a pression
adhérence : capacité à coller à un support
densité :  masse d'un matériau par rapport à son volume
solubilité :  capacité à se dissoudre plus ou moins dans un autre
élasticité : capacité à s'étirer et à reprendre sa forme initiale
conductivité thermique : capacité à laisser passer la chaleur plus ou moins rapidement
magnétisme : capacité à attirer des matériaux métalliques
miscibilité : capacité de deux liquides à se mélanger de façon homogène
combustibilité :  capacité à s'enflammer

 

4. Je recherche

groupes de 3 | 15 min. | recherche

Donner des objets aux élèves et leur demander de :
- préciser la matière qui a été utilisée
- pourquoi il s'agit de cette matière qui a été utilisée

Les élèves réalisent l'activité sur le cahier :
Je recherche
objet étudié : ................
Propriété des matériaux composants l'objet : ................

Etayage : l'enseignant propose un exemple avec une règle en bois : elle sert à tracer une ligne droite et prendre des mesures. On a besoin d'une matière solide et résistante
L'enseignant circule de groupe en groupe pour étayer grâce à des questions intermédiaires.

pochette plastique : transparence, maniabilité, résistance aux chocs
gant de cuisine : résistant à la chaleur
casserole : conductivité thermique
pot de yaourt : maniabilité,
trousse : maniabilité, résistance
bouteille plastique : transparence, résistance aux chocs,
verre : transparent, solidité,

Correction collective

5. Trace écrite

collectif | 15 min. | mise en commun / institutionnalisation

Quand on utilise des matières pour fabriquer des objets, on parle de matériaux.
Les matériaux possèdent différentes propriétés physiques. Elles sont importantes à connaitre lorsqu'on choisit un matériau.

4

Les propriétés de la matière (magnétisme, densité)

Dernière mise à jour le 07 septembre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Identifier les propriétés physique de la matière : magnétisme et densité
Durée
55 minutes (4 phases)
Matériel
des sacs de déchets (canette métallique en acier donc contenant du fer, bouteille d'eau, bouchons de bouteille
des aimants
des gobelets
fiche doc 1
de l'eau
des petites cuillères

1. Rappel (lien avec les déchets)

collectif | 10 min. | découverte

Pourquoi disposons-nous de plusieurs types de poubelles à la maison ?
Quel est l'intérêt aujourd'hui de trier nos déchets ?

Parce que certains déchets vont être recyclés, c'est à dire qu'ils vont servir à fabriquer de nouveaux objets. Cela va permettre d'économiser nos ressources, pour éviter le gaspillage, limiter les pollutions ...

Quelles sont les grandes catégories d'objets présents dans chaque poubelle ?

bac des verres - bac des plastiques - bac des papiers et cartons - compost

Sur quels critères sépare-t-on les emballages ?

Les emballages sont séparés selon leur matériau, non selon leur fonction.

2. Comment trier les matériaux sans l'intervention d'une personne

groupes de 4 | 25 min. | recherche

Préparer les déchets : découper quelques morceaux dans une bouteille d'eau et une canette en acier. Découper des bouchons et des bouteilles plastiques de couleurs différentes permet de montrer que le matériau est indépendant de la couleur.

Chaque groupe reçoit un ensemble de déchets découpés par une déchiqueteuse, un aimant, de l'eau et un gobelet.

Grace au matériel à votre disposition, vous devez trouver comment séparer ces déchets pour les recycler sans les toucher ! Il y a trois matériaux différents. Il faut imaginer deux expériences permettant de les séparer.

Projeter deux photos au tableau pour guider les élèves dans leurs expériences.
L'enseignant circule et aiguille les groupes en difficulté à partir de remarques.

Dans un premier temps, il faut enlever les morceaux de canettes en acier avec l'aimant. Puis mettre le reste des déchets plastiques dans un verre. Pour accélérer le processus, on peut mélanger avec une cuillère. Le plastique transparent coule, le plastique opaque reste en surface.

Les élèves complètent une fiche individuelle pour expliquer ce qu'ils ont pu déduire de l'expérience.

3. Exploitation de l'expérience

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Les élèves prennent la parole pour expliquer l'expérience réalisée.

L'aimant attire les déchets contenant du fer.
Les matériaux en plastique opaque flottent, ils sont moins denses que l'eau. Ceux en plastiques transparent coulent, ils sont plus denses que l'eau.

Les élèves répondront probablement que les morceaux "lourds" coulent et les "légers" flottent.

L'enseignant peut expliquer qu'a taille/volume égal si le matériau est plus léger que l'eau il flotte, sinon il coule. C'est ce que l'on appelle la densité.

4. Trace écrite

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Trace écrite :

Le tri sélectif sépare les objets en fonction des matériaux qui les constituent.
Les morceaux de cannette en fer ont pu être triés grâce à un aimant car le fer est magnétisable et non les plastiques.
Les morceaux de plastiques opaques et transparents ont pu être séparés car certains flottent d'autres coulent : ils n'ont pas la même densité.
Le magnétisme et la densité sont deux propriétés des matériaux.

5

Les propriétés conductrices de la matière

Dernière mise à jour le 30 août 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Identifier les propriétés de la matière : conductivité thermique
Durée
55 minutes (4 phases)
Matériel
un bouchon en liège
2 tiges de métal
une bougie
du beurre
doc2. fiche élève

1. Rappel

collectif | 5 min. | réinvestissement

Rappel de la séance précédente. Les élèves sont interrogés à tour de rôle afin de reconstituer un résumé de la leçon des séances précédentes.

2. Amorce

collectif | 10 min. | découverte

Proposer aux élèves une plaque de fer et une planche de bois.

Que ressens tu ? Dans quel cas as-tu l'impression de froid ?

En touchant une plaque de fer, on a une sensation de froid.

Comment peut tu expliquer cela alors que les deux matières sont à la même température.

Le fer laisse passer la chaleur de la main. Il y transfert de chaleur du corps vers le fer. 

Fer : la chaleur de la main passe dans le fer, on ressent du froid. On perd donc de la chaleur et on ressent du froid.
Bois : la chaleur reste dans la main, elle ne passe pas dans le bois
 

3. Expériences pour identifier des isolants et des conducteurs

individuel | 30 min. | recherche

fiche élève
L'enseignant réalise l'expérience devant le groupe classe.
Laisser un temps individuel aux élèves pour répondre aux questions. Correction collective.

Conclusion 1 (à faire écrire aux élèves sur la fiche élève) : La chaleur est absorbée par le bouchon. Le bouchon en liège est un isolant thermique.

Conclusion 2 (à faire écrire aux élèves sur la fiche élève) : La chaleur n'est plus arrêtée par le bouchon. Elle est conduite par les tiges en métal. Le métal est un conducteur thermique. 

4. Trace écrite

collectif | 10 min. | mise en commun / institutionnalisation

Les matières isolantes ne conduisent ni la chaleur ni l'électricité (bois, laine de verre, verre).
Les matières conductrices métalliques conduisent la chaleur et l'électricité (cuivre, fer).

6

Evaluation

Dernière mise à jour le 19 novembre 2017
Discipline / domaine
Sciences et technologie
Objectif
Connaitre la définition et les différents types de matières
Décrire une expérience réalisée en classe
Connaitre quelques propriétés de la matière : densité, magnétisme, conductivité
Durée
30 minutes (1 phase)
Matériel
Evaluation

1. Evaluation

individuel | 30 min. | évaluation

Evaluation qui est composée de 5 exercices :

  • Exercice 1 : connaitre la définition de la matière
  • Exercice 2 : identifier les différents types de matières
  • Exercice 3 et 4 : connaitre les propriétés de quelques matériaux
  • Exercice 5 : Décrire une expérience réalisée en classe et expliquer ce que cette dernière a permis de démontrer.