Fiche d'activités
Cette page reproduit les travaux que j'ai pu réaliser avec mes élèves de collège. Elles sont libres de droit et vous pouvez les utiliser comme bon vous semble. Par contre , je serai heureux, ami visiteur, si vous m'adressez un petit bonjour par mail et si vous me faîtes connaître vos commentaires et vos idées.
Problème 1: De quoi est constituée la matière?
Problème 2: Pourquoi les métaux sont-ils conducteurs d'électricité?
Problème 3: Les liquides peuvent-ils conduire le courant électrique? (bientôt)
Contact: vos remarques ou suggestions.
Programme
Réactions de quelques matériaux avec l'air.
Que se passe-t-il quand le fer rouille? -Observer des faits courants associés à la rouille - Etudier expérimentalement les conditions les conditions de formation de la rouille. - Observer l'oxydation complète et à l'air humide d'un échantillon de laine de fer
Que se passe-t-il quand le fer rouille?
-Observer des faits courants associés à la rouille
- Etudier expérimentalement les conditions les conditions de formation de la rouille.
- Observer l'oxydation complète et à l'air humide d'un échantillon de laine de fer
Oxydation du fer dans l'air humide . Facteurs de formation de la rouille. L'apparition de taches de rouille correspond à une réaction chimisue: l'oxydation du fer par le dioxygène de l'air. Composition de l'air.
Oxydation du fer dans l'air humide .
Facteurs de formation de la rouille.
L'apparition de taches de rouille correspond à une réaction chimisue: l'oxydation du fer par le dioxygène de l'air.
Composition de l'air.
Identifierl'oxydation du fer dans l'air humide comme une réaction chimique lente. Comprendre pourquoi le fer pur nom protégé ne convient pas un emballage: l'oxydation du fer par le dioxygène de l'air en présence d'eau conduit à la formation de rouille. Il y a corrosion. Connaître la composition en volume de l'air en dioxygène et diazote.
Identifierl'oxydation du fer dans l'air humide comme une réaction chimique lente.
Comprendre pourquoi le fer pur nom protégé ne convient pas un emballage: l'oxydation du fer par le dioxygène de l'air en présence d'eau conduit à la formation de rouille. Il y a corrosion.
Connaître la composition en volume de l'air en dioxygène et diazote.
Quel autre type d'emballage?
Un exemple : l'aluminium.
- Observations courantes
- Etude documentaire sur l'aluminium.
L'aluminium s'oxyde à l'air, il se forme une couche quperficielle d'oxyde imperméable qui protège l'intérieur du métal.
Comprendre le rôle protecteur de l'oxydation superficielle de l'aluminium.
Activité 1:Recherche documentaire
Travail individuel
Travail à réaliser à la maison: Rechercher à quel moment ont vécu les scientifiques suivants, ainsi que les découvertes qu'ils ont effectuées sur l'ATOME: John Dalton, Niels Bohr, Louis de Broglie, Aristote, Jean Perrin, Joseph John Thomson, Démocrite, Ernest Rutherford
Commentaire et méthode: J'ai fait effectuer cette recherche aux élèves à la maison, mais il est possible de la faire réaliser aussi en classe , au CDI ou en salle informatique avec une encyclopédie multimédia. Beaucoup d'élèves avaient trouvé des éléments de réponse, certains s'étaient passionnés pour la recherche. Le but était d'alimenter une mise en commun dans le but de constituer une frise reprenant les grandes étapes de la découverte de l'atome.
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Activité 2:Réaliser une frise sur l'histoire de l'atome.
Travail collectif
Travail interactif animé par le professeur en deux temps.
- Placer les scientifiques sur la frise en fonction de la date de leurs découvertes ou de leur dates de naissance et de décès.
- A côté du nom, placer le nom de la découverte effectuée par ce scientifique.
Résultat obtenu:
La frise est un simple trait partant de -500 av JC jusqu'à l'an 2000, graduée par tranches de 500 années. Au tout début, on y trouve très près l'un de l'autre Démocrite et Aristote. Au-dessus du trait, Démocrite commence une série de scientifiques soutenant la théoris atomique, Aristote, placé au-dessous, réfute cette hypothèse, parlant plutôt de quatre éléments: terre, air, eau et feu.
Le prochain nom est celui de Dalton que les observations sur l'azote et l'oxygène conduisent à développer la théorie atomique de la matière.
JJ Thomson amène la notion d'électrons répartis dans une sphère chargée positivement, Jean Perrin pencant plutôt pour la présence au centre de l'atome d'un noyau positif, ce que prouve Quelques années plus trad Rutherford. Niels Bohr amène alors la notion d'orbites circulaires. Louis de Broglie introduit un peu plus tard le modèle quantique.
Ce travail, bien qu'incomplet, montre bien à l'élève le difficile cheminement de la science, avce parfois des théories contradictoires, mais aussi avec une précision de plus en plus grande. L'élève comprend sans difficultés que le modèle peut encore évoluer.
Activité 3: Illustrer la frise sur l'histoire de l'atome.
Travail individuel.
Pour ce travail sur l'histoire de l'atome, je me suis appuyé sur l'encyclopédie en ligne Webencyclo. Les recherches sur le mot "atome" de Webencyclo (5 pages de texte), permet d'obtenir sans difficulté la frise historique. La page atome: modèles de cette encyclopédie présente des schémas d'atomes et un texte d'une quinzaine de lignes. J'ai fourni ce document à chaque élève de la classe.
Travail demandé:
Découper chaque modèle d'atome et le coller sur la frise près de celui qui l'a déterminé.
Dans le texte qui suit souligner les personnes nommées et leur contribution à la découverte de l'atome.
A faire à la maison:
Nous allons utiliser pour la suite de notre programme le modèle de Bohr simplifié. Rechercher des informations concernant ce modèle que nous décrirons pendant la prochaine séance.
Activité 4: Etude d'un modèle de l'atome.
Travail collectif. Mise en commun de la recherche.
Résultats à obtenir:
- Un atome est constitué d'une masse centrale, le noyau, autour duquel gravitent des électrons.
- Les électrons sont des charges électriques élémentaires négatives.
- Le noyau contient des charges élémentaires électriques positives.
- A l'état normal, l'atome est électriquement neutre: il contient autant d'électrons que de charges électriques positives dans son noyau.
- Il existe une centaine de sortes d'atomes qui diffèrent par le nombre de charges électriques qu'ils portent.
Activité 5: Quelques chiffres sur l'atome.
Travail par petit groupes
Matériel: Manuel de la classe(Belin 3ème) - Calculatrice.
Travail à réaliser:
Répondre sur le cahier aux questions suivantes
- Dessiner le modèle de l'atome de Sodium.
Réponse: 11 électrons
- Quelle est la taille moyenne d'un atome?
Réponse: (environ 0.1nm)
- Combien d'atomes pourrait-on aligner sur 1mm?
Réponse: 1mm= 106nm= 1000000nm/0.1nm= 1000000nm/0.1nm= 10 000 000 atomes.
Réponse: 1mm= 106nm= 1000000nm/0.1nm=
1000000nm/0.1nm= 10 000 000 atomes.
- Quel rapport y a-t-il entre la dimension de l'atome et celle du noyau?
Réponse: Le noyau est 100 000 fois plus petit que l'atome
- En supposant que le noyau d'un atome ait la taille d'une balle de ping pong (environ 3cm), calculer en km la dimension de l'atome correspondant.
Réponse: 3cm x 100 000 = 300 000 cm = 3km: une grande partie de l'atome est vide.
- Quelle est approximativemnt la masse d'un atome d'hydrogène?
Réponse : il y a 6X1023 atomes d'hydrogène dans un gramme. 1g/6X1023= 1,66X10-24g soit 0.00000000000000000000000166g. L'atome est très léger.
- Quel rapport y a-t-il entre la masse du noyau et celle des électrons?
Réponse: Le noyau est environ 2000 fois plus lourd que le l'électron.
- En supposant que le noyau d'un atome ait une masse de 1000g, calculer la masse d'un électron.
Réponse: 1000: 2000 = 0.2g. La masse de l'électron est négligeable devant celle du noyau.
Bilan:
- Les dimensions de l'atome sont de l'ordre du dixième de nanomètre.
- Les dimensions du noyau sont environ 100 000 fois inférieures.
- La masse de l'atome est pratiquement égale à celle du noyau, la masse des électrons peut être négligée.
Problème 2 :Pourquoi les métaux sont-ils conducteurs d'électricité?
Activité 1: Etude d'un document sur la structure du métal cuivre
Lire le texte suivant tiré du manuel des élèves (Belin 3ème - page 31):
Coller le texte sur le cahier.
Répondre aux questions suivantes:
- Donner une définition d'un "électron libre". Réponse: électron peu lié à son noyau, donc libre de se déplacer d'un atome à l'autre.
- Deux charges électriques de signe opposées s'attirent-elles ou se repoussent-elles? Réponse: les électrons négatifs étant solidement retenus par le noyau positif, on peut dire qu'ils s'attirent.
- Que peut-on en déduire pour deux charges électriques de même signe? Réponse: Ces deux charges se repousseront.
Activité 2: Etude d'un modèle de circuit électrique simple.
- Observer le schéma ci-contre
-Attribuer à chaque numéro une des légendes suivantes: conducteur métallique, électron libre, noyau d'atome fixe, pile, lampe
- Quelles actions produisent les bornes + et - de la pile sur les électrons libres du circuit?
- Que feront alors les électrons libres quand le circuit sera fermé?
- Indiquer sur le schéma par une flèche le sens du mouvement des électrons.
- Quel nom peut-on donner à ce déplacement d'électrons?
- Dessiner le shéma de ce circuit électrique en utilisant les symboles normalisés. Indiquer le sens du mouvement des électrons? Que constatez-vous par rapport à vos connaissances?
-Attribuer à chaque numéro une des légendes suivantes: conducteur métallique (4), électron libre (3), noyau d'atome fixe (2), pile (5), lampe (1)
- Quelles actions produisent les bornes + et - de la pile sur les électrons libres du circuit? Le + attire les électrons libres, le - de la pile les repousse.
- Que feront alors les électrons libres quand le circuit sera fermé? Les électrons libres se déplacent du + de la pile vers le -
- Indiquer sur le schéma par une flèche le sens du mouvement des électrons. La lampe est traversée de gauche à droite
- Quel nom peut-on donner à ce déplacement d'électrons? Courant électrique
- Dessiner le schéma de ce circuit électrique en utilisant les symboles normalisés. Indiquer le sens du mouvement des électrons? Que constatez-vous par rapport à vos connaissances? Les électrons se déplacent dans le sens contraire du courant électrique.
- Quel rôle joue la lampe? Elle ralentit le mouvement des électrons
Bilan: Dans un métal le courant électrique est dû à un déplacement d'électrons libres dans le sens contyarire du courant électrique.