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Les engrenages Etude d’un manège musical Séance 1 Objectif : Emettre des hypothèses et confronter ses idées Questionnement et observation du mouvement. Apporter une boîte à manège et observer les différents mouvements (de départ et de sortie) Réponse attendue : il y a des mouvements de rotation. Qu'est-ce qui fait tourner la petite fille (le plateau avec la petite fille) ? Qu'est-ce qui crée le mouvement ? Emission individuelle d'hypothèses par un dessin annoté ou un texte Mise en commun L'enseignant note les hypothèses sur feuille blanche, qui restera affiché. Questionnement: Comment vérifier les hypothèses ? Les enfants proposent de démonter la boîte à manège, mais on ne peut pas alors on a besoin d'une autre solution. (Insister sur le fait que tout le monde ne peut pas voir en même temps) Proposition des élèves d'apporter des objets qui ont le même mécanisme : L'objet apporté doit tourner à au moins deux endroits. L'enseignant et les élèves apportent des objets pour la séance suivante. Séance 2 Objectif : Comprendre le mécanisme d’un engrenage Les objets cherchés et apportés par les enfants sont posés sur une table et seront validés ou non à la séance suivante par les enfants eux-mêmes. Les enfants pendant des moments d'autonomie pourront essayer les différents objets. Objets d'étude apportés par l'enseignante 2 essoreuses à salade 2 chignoles 2 batteurs manuels Observation et manipulation des objets (par petits groupes) Les élèves mettent en mouvement, observent et complètent la fiche de recherche. Distribuer une fiche et les objets : Consigne : mettre l'objet en mouvement et observer où ça tourne et comment ça tourne. Sur chaque dessin, colorier les endroits où ça tourne et mettre une flèche pour la direction du mouvement. Questionnement : Quels éléments permettent de faire tourner ? Les élèves démontent si nécessaire. Mise en commun Les élèves devraient découvrir les roues dentées Elaborer la définition d'un engrenage par les enfants. Les élèves doivent compléter la phrase : Pour créer un mouvement qui tourne, c'est à dire une rotation, il faut ……………………………….. Trace écrite L'enseignante précise que c'est un engrenage. Pour créer un mouvement qui tourne, c'est à dire une rotation, il faut un engrenage. Un engrenage est un mécanisme composé de deux ou plusieurs roues dentées. Sur chaque dessin, colorie les endroits où ça tourne et mets une flèche pour indiquer le sens du mouvement. Séance 3 Prévoir des photos d'objets avec et sans engrenages au cas où les enfants n'ont pas apporté assez d'objets. Objectif : Comparer différents types d’engrenages Evaluation formative : selon le nombre d'objets amenés, le travail se fera en collectif ou par petit groupe. Tri des objets avec ou sans engrenages, l'élève l'ayant mis de côté doit justifier le retrait. Remarque : les objets écartés sont tout de même gardés en classe. Observation et questionnement : Avec les objets qui ont un engrenage ( avoir absolument une essoreuse à salade, un vélo, un tirebouchon, une chignole) Comment sont placées les roues les unes par rapport aux autres ? Dessiner votre réponse à l'aide d'un petit croquis par petits groupes : un dessin par groupe en grand format. Faire tourner les objets. Mise en commun Les enfants découvrent qu'il existe différents engrenages. Structuration Fiche de structuration : Relier l'objet au type d'engrenage mis en jeu Trace écrite : à compléter Il existe des engrenages différents : - deux roues dentées qui se touchent (+ schéma) - crémaillère (+ schéma) - deux roues reliées par une chaîne (+schéma) Exercice Exercice Consigne : Relie les objets au type d’engrenage qu’ils utilisent. Consigne : Relie les objets au type d’engrenage qu’ils utilisent. Séance 4 Objectif : Comprendre le sens de rotation et la vitesse des roues. Aujourd'hui, nous allons étudier comment fonctionne un engrenage. Objectif 1 : sens de rotation : trouver le sens de rotation selon le nombre de roues Questionnement : Que se passe-t-il si je fais varier le nombre de roues ? Manipulation et observation : Fiche de recherche avec manipulation d'engrenages. Les élèves doivent dans chaque situation indiquer le sens de rotation des différentes roues. Mise en commun Que remarquez-vous par rapport au sens de rotation des roues. Trace écrite : La roue qui tourne en premier est appelée roue d'entrée, la roue qui tourne en dernier roue de sortie. Lorsqu'il y a un nombre de roues pair, la roue d'entrée et la roue de sortie ne tournent pas dans le même sens. Lorsqu'il y a un nombre de roues impair, la roue d'entrée et la roue de sortie tournent dans le même sens. Question bonus Est-ce vrai pour l'essoreuse à salade et le vélo ? Si non, pourquoi ? Réponses orales. Objectif 2 : comprendre le rapport taille des roues et vitesse de rotation Questionnement : Que se passe-t-il quand je fais varier la taille des roues ? Manipulation et observation Fiche de recherche avec manipulation. Les élèves doivent dans chaque situation, indiquer le nombre de tours fait par les 2 roues. Mise en commun Que remarquez-vous ? Trace écrite : Lorsqu'il y a deux roues de même taille, elles font le même nombre de tours. Sinon, c'est la plus petite roue qui fait le plus de tours. Si la roue d'entrée est plus petite, elle tourne plus vite que la roue de sortie. Donc la roue de sortie tourne lentement et la vitesse de l'engrenage est lente. Si la roue d'entrée est plus grande, elle tourne plus lentement que la roue de sortie. Donc la roue de sortie tourne plus vite et la vitesse de l'engrenage est plus rapide. Fiche de recherche n° Réalise les différents montages et indique dans quel sens tourne les autres roues. Montage 1 Nombre de roues: Complète: a Si la roue d’entrée tourne vers la droite alors la roue de sortie tourne vers………………………………………… b car…………………………………………………………………… …………………………………………………………….. Montage 2 Nombre de roues: Complète: a b Si la roue d’entrée tourne vers la droite alors la roue de sortie tourne vers………………………………………… c car…………………………………………………………………… …………………………………………………………………. Montage 3 Nombre de roues: Complète: a b c d Si la roue d’entrée tourne vers la droite alors la roue de sortie tourne vers………………………………………… car…………………………………………………………………… …………………………………………………………………. Montage 4 Nombre de roues: Complète: a Si la roue d’entrée tourne vers la droite alors la roue de sortie tourne vers………………………………………… b car…………………………………………………………………… …………………………………………………………………. Montage 5 Nombre de roues: a b c Complète: Si la roue d’entrée tourne vers la droite alors la roue de sortie tourne vers………………………………………… car…………………………………………………………………… …………………………………………………………………. Ce que j’ai appris: Ce que j’ai appris: ……………………………………………………………………………………………………………………………………….. ............................................................................................................................... …………………………………………………………………………………………………………………………………………. ............................................................................................................................... Fiche de recherche n° Consigne : Réponds aux questions suivantes. Montage 1 La roue a tourne plus vite aussi vite moins vite que la roue b. Montage 2 La roue a tourne plus vite aussi vite moins vite que la roue b. Montage 3 La roue a tourne Ce que j’ai appris plus vite aussi vite moins vite que la roue b. Séance 5 Evaluation sur feuille et avec manipulation Nom :………………………… Date :………………………. Sciences : Évaluation sur les engrenages Compétences évaluées : 1) Donne la définition d’un engrenage : ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2) Indique par des flèches sur le schéma le sens de rotation des roues dentées. Quelles sont les roues qui tournent : -dans le même sens que A ?…………… -dans le sens inverse de A ?…………… a b c d 3) Fais un schéma avec 2 roues dentées A et B telles que la roue A tourne plus vite que la roue B : Explications : ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………… 4) Fais le schéma correspondant à la réalisation du défi et écris un petit texte pour expliquer . Défi : Comment faire tourner 3 roues dentées jaunes dans le même sens que le mouvement de la main ? Démarche technologique Objectif : Répondre à notre questionnement initial en fabriquant une boîte à manège. Séance 6 Expression du besoin L’enseignant remontre le manège à musique et propose aux enfants d’utiliser leurs connaissances pour en construire un. Mise en place du cahier des charges : « A quoi notre objet doit ressembler ? » Les enfants énumèrent des conditions et l’enseignant les note sur une affiche (la décoration tourne grâce à une manivelle, pas cher, beau, on doit pouvoir manipuler la boîte lorsqu’elle est posée cf. manivelle sur le côté, pas au-dessous, décoration qui permette que le mécanisme puisse tourner cf. pas trop lourd, etc…) RQ : Un mois avant, demander aux enfants de ramener du matériel (boîtes de différentes formes et taille) sans leur dire la raison. Prototype et avant projet Par deux, dessin de l’objet à construire et élaboration du matériel nécessaire à la construction. Puis, les élèves essaient avec le matériel rapporté. L’enseignant interrompt la séance à une ou deux reprises pour faire le point sur les avancées des élèves (réussites et échecs). Séance 7 Les élèves continuent leurs recherches et affinent leur construction. A la fin de cette séance, les enfants devront avoir compris qu’il faut utiliser des engrenages perpendiculaires et qu’il faut les fixer. En classe : Faire émerger le besoin, pour continuer notre travail, d’avoir des engrenages en carton. Les élèves tracent le contour des engrenages (à l’aide du matériel de classe). Devoirs maison : découper les engrenages nécessaires dans du carton. Séances 8 Mise en commun en vue de l’élaboration de la fiche de fabrication (dans le cahier de sciences, partie recherche, en binômes mais chacun écrit dans son cahier) (RQ : Ce type d’écrit aura été vu en français lors d’une séance précédente) Matériel : - 2 supports (1 petit et 1 grand) piques à brochettes 2 roues dentées 1 figurine en papier Les étapes : (…) La fiche de fabrication sera complétée et/ou modifiée au fur et à mesure des séances (cf. notion de pattes nécessaires pour que l’engrenage tourne bien) Séances 9 et 10 Fabrication et décoration Compléter la fiche de fabrication Séance 11 Evaluation et utilisation : « Est-ce que cela répond au cahier des charges ? » Séance 12 (Transversal avec le français) Rédaction de la fiche de fabrication qui sera distribuée lors de la semaine des sciences.