Propagation rectiligne de la lumière

Fiche d'activités

Cette page reproduit les travaux que j'ai pu réaliser avec mes élèves de 5ème. 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.


Rappel du programme à étudier

Problème n°1: comment se propage la lumière?

Déroulement de cette partie

Activité 1: Le trajet de la lumière.

Activité 2: Le faisceau lumineux

Activité 3: Le système solaire

Activité 4: La chambre noire

Activité 5: La vitesse de la lumière

Bilan

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Rappel du programme à étudier

Exemples d'activités

Contenus-notions

Compétences

Limitation d'un faisceau lumineux avec des écrans ou avec des "peignes".

Visées à travers des écrans troués: vérification de l'alignement des trous.

Chambre noire.

Observer des ombres avec des sources ponctuelles ou étendues.

Retour sur la pénombre: observer la source en vision directe en mettant l'oeil dans la zone de pénombre.

 

 

 

Réaliser un modèle de système solaire.

 

Construire et utiliser un cadran solaire.

 

 

 

 

 

Modèle du rayon lumineux.

Sens de propagation de la lumière

 

Ombres propres, ombres portées: interprétation en terme de rayons de lumière.

Pénombres.

 

 

 

 

Structure du système solaire. Phases de la lune.

Eclipses

[ Géographie: le calendrier, les saisons]

Vitesse de la lumière dans l'espace.

[ Mathématiques: puissance de 10. Ordres de grandeur]

 

 

 

 

Faire un schéma représentant un faisceau lumineux.

Représenter un rayon de lumière par un trait repéré par une flèche indiquant le sens de la propagation.

Interpréter des ombres propres et portées en fogurant des tracés rectilignes de lumière.

Prévoir la forme d'ombres dans les cas suivants: source petite devant l'objet, source grande devant l'objet.

Prévoir ce que l'on verra, en vision directe , dans diverses situations, en fonction des positions relatives des objets, des sources et de l'oeil.

 

Décrire simplement la structure du système solaire ainsi que celle du système Terre-Lune.

Analyser de façon élémentaire les phases de la Lune ainsi que les éclipses.

Savoir que la lumière peut se propager sans le support d'un milieu matériel.

Connaître la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide (3.108 m/s)

Connaître à une puissance de 10 près quelques ordres de grandeurs de distance dans l'univers ou des durées de propagation de la lumière qui leur correspondent.

 

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Problème n°1: Comment se propage la lumière?

 

Déroulement de cette partie:

La classe est partagée en 5 groupes qui réalisent chacune des 5 activités à tour de rôle. Chaque atelier fonctionne pendant environ 20 minutes. Il y avait environ 5 élèves par groupe. cette méthode oblige le groupe constitué pour l'occasion à s'organiser dans le travail et dans la durée. Je suis peu intervenu dans le groupes, seulement pour vérifier si l'activité avait été à peu près comprise. A la fin de cette séquence, chaque élève devait avoir le compte-rendu de chacun des ateliers. Le travail se termine par une mise en commun puis par un bilan.

 

Activité n°1 : Le trajet de la lumière

 

Matériel: pile, lampe, fils conducteurs, 3 écrans aavec une fente verticale, crayon de bois, grande règle de tableau.

 

Manipulation:

- Faire un circuit électrique comprenant une petite lampe.

- Vous avez à votre disposition 3 écrans opaques présentant en milieu une fente verticale.

- Disposez les écrans entre votre œil et la lampe de manière à ce que la lumière de la lampe soit reçue par votre œil, marquez au crayon sur la table la position de votre œil, de la source et des trois fentes.

- Que remarquez-vous ?

- Vérifiez votre réponse en faisant une autre mesure, l’œil et la source ayant changé de position.

- Que peut-on dire du trajet de la lumière ?

 

Travail individuel à produire sur une feuille de classeur au stylo-plume :

- Résumé de la manipulation (3 ou 4 lignes)

- Résultat obtenu

- Schéma au crayon du montage réalisé.

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Activité n°2 : Qu’est-ce qu’un faisceau lumineux?

 

Matériel : projecteur, une diapo transparente, de la poudre de craie (2 brosses de tableau).

 

Manipulation :

- Allumer le projecteur , y glisser la diapo transparente.

- Voyez-vous

- la lumière qui sort du projecteur

- le mur

- Tapez une fois l’une contre l’autre les deux brosses une dizaine de cm devant et au-dessus de la source de lumière. Que constatez-vous ? Comment l’expliquez-vous ?

- Recommencer en éloignant les brosses du projecteur ? Qu’est-ce qui change ?

L’ensemble des rayons lumineux émis par une source de lumière est un faisceau.

 

Travail individuel à produire sur une feuille de classeur au stylo-plume :

- Résumé de la manipulation (3 ou 4 lignes)

- Résultat obtenu son interprétation

- Tracé au crayon de bois du faisceau de lumière (rechercher dans le livre comment dessiner un rayon lumineux)

- Sur ce schéma, dessiner un rayon partant de la source jusqu’au mur puis vers l’œil.

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Activité 3: Le système solaire

 

Matériel : votre manuel - le livre Sciences Physiques 4° Hachette - Dictionnaire - Cédérom: la conquête de l'espace

 

Activité individuelle à réaliser :

- Lecture individuelle manuel page 116-117

- En utilisant votre manuel, le livre hachette page 160 et 161 ainsi que le dictionnaire répondez au brouillon aux questions du livre page 117. Chacun traite une question, la question 4 sera partagée entre deux élèves

- Rédigez la réponse en soignant l’expression

 

Travail collectif à produire sur une feuille de classeur au stylo-plume :

- Mise en commun des réponses

- Chaque réponse est écrite sur la feuille en soignant la rédaction sans oublier les numéros.

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Activité 4 : La chambre noire

Matériel : une ou polusieurs chambres noires - une bougie - un briquet - une lampe individuelle (si la bougie n’éclaire pas assez)

 

Manipulation :

- Placez la chambre noire à quelques cm de la bougie allumée, le trou du côté de la bougie, l’écran de l’autre côté

- Faites une description détaillée de l’image observée

- Déplacez légèrement la chambre noire horizontalement ou verticalement. Que fait l’image ?

- Comment expliquer le résultat observé ?

- Rapprochez la chambre noire Que voyez-vous ?

- Eloignez la chambre noire. Que voyez-vous ?

 

Travail individuel à produire sur une feuille de classeur au stylo-plume :

- Description de la chambre noire (3 ou 4 lignes)

- Description de l’image obtenue

- Explication sur son fonctionnement

- Tracé au crayon de bois de la chambre noire, de la flamme de la bougie, de l’image obtenue et du faisceau de lumière.

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Activité 5 : La vitesse de la lumière

Matériel : votre manuel - le livre Physique - Chimie 4° Belin - Calculatrice

 

Activité à réaliser :

- Lecture par l’un des élèves des documents 1 et 2 de la page 125 du livre Belin.

- En utilisant votre manuel page 118 et les documents lus précédemment, répondre au brouillon aux questions page 125 livre Belin.

 

Travail individuel à produire sur une feuille de classeur au stylo-plume :

- Recopiez les réponses en soignant la rédaction sans oublier les numéros.

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Bilan

La lumière ne se voit pas, mais elle permet de voir les objets.

L'ensemble des rayons émis par une source est un faisceau lumineux.

La lumière se propage en ligne droite de la source vers l'oeil.

Elle se propage à la vitesse de 300 000 km/s. L'oeil voit la source avec retard, surtout quand celle-ci est éloignée.

Le soleil est une étoile et la Terre est une planète. L'ensemble, constitué par le soleil et les 9 planètes qui tournent autour de lui, forme le système solaire.


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