Sciences et compétences au quotidien 2e année

L'ouvrage se divise en 6 chapitres : • Chapitre I L’électricité • Chapitre II La reproduction humaine • Chapitre III La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique • Chapitre IV La respiration dans le milieu aquatique • Chapitre V L’énergie thermique • Chapitre VI Les changements d’état • Chapitre VII La propagation de la chaleur • Chapitre VIII Les forces et le poids • Chapitre IX La pression • Chapitre X La pression atmosphérique

u sein d’une mise en pages entièrement repensée et en couleur, cette nouvelle édition met en place, au départ de situations-problèmes proches du quotidien des élèves, l'acquisition de compétences et de savoir-faire.

A

La combinaison des matières biologiques et physiques permet de porter un regard pluridisciplinaire tout en suscitant la curiosité et la recherche. La démarche est basée sur des expériences et des documents originaux (photos, textes, graphiques, tableaux de données…). Elle permet également aux élèves de confronter leurs pré-conceptions à la réalité. Tous les chapitres débutent par une introduction qui explique à l'élève ce qu'il va étudier. Chaque Flash spécial est l'occasion de prolonger ou d'accentuer la formation scientifique de l'élève qui le souhaite. Les rubriques Extension et Utilise tes apprentissages ont été intégrées afin de vérifier et d'améliorer la maîtrise des compétences et savoir-faire. Les contenus fondamentaux font l'objet d'une synthèse dans les Savoirs à intégrer.

ISBN : 978-2-8041-7701-0

SCI2

www.deboeck.com

SCIENCES ET COMPÉTENCES AU QUOTIDIEN 2e année

DENIS SCULIER DOMINIQUE WATERLOO

SCI2_Mise en page 1 30/04/13 15:16 Page1

 

Couverture : Primo&Primo Mise en pages : Communications Illustrations : Softwin

Pour toute information sur notre fonds, consultez notre site web : www.deboeck.com

© De Boeck éducation s.a., 2013 Rue des Minimes 39, B-1000 Bruxelles

5e édition

Même si la loi autorise, moyennant le paiement de redevances (via la société Reprobel, créée à cet effet), la photocopie de courts extraits dans certains contextes bien déterminés, il reste totalement interdit de reproduire, sous quelque forme que ce soit, en tout ou en partie, le présent ouvrage. (Loi du 30 juin 1994 relative au droit d’auteur et aux droits voisins, modifiée par la loi du 3 avril 1995, parue au Moniteur du 27 juillet 1994 et mise à jour au 30 août 2000.) La reprographie sauvage cause un préjudice grave aux auteurs et aux éditeurs. Le «photocopillage» tue le livre ! Imprimé en Belgique Dépôt légal : 2013/0074/191

ISBN 978-2-8041-7701-0

Préliminaires

Les programmes et livret d’accompagnement indiquent les démarches à suivre et notamment :

1. Les tâches comme stratégie pour l’apprentissage et pour l’évaluation 1.1. Rôle des tâches proposées aux élèves « Parmi les nombreuses fonctions qu’un enseignant mène de front (gestion de la classe, enseignement, préparation et réalisation d’expériences, évaluation …), il y a la conception d’activités pour l’apprentissage et l’évaluation des élèves. Ces activités peuvent prendre la forme de tâches proposées aux élèves … ». Etc.

1.2. Place des savoirs dans la résolution de tâches « Dans l’enseignement des sciences, il s’agit de privilégier la réflexion plutôt que le savoir qui s’accumule. Chaque professeur opère des choix au niveau des tâches qu’il propose à ses élèves. Ces choix dépendent par exemple du contexte particulier de l’école ou de la classe, du matériel disponible ou de la motivation des élèves ». Etc. Mais pour réaliser ces tâches, on procèdera en trois étapes (point 2, 3, 4) :

2. Acquérir et structurer des connaissances Les moyens d’acquérir des savoirs sont variés : mises en situation, travail en équipes, expériences réalisées par les élèves ou par le professeur, utilisations des nouvelles technologies et/ou de manuels, …

3. Exercer et maîtriser des savoir-faire Un savoir-faire est une procédure qui s’applique de manière automatisée. C’est alors une ressource qui peut être mobilisée sans encombrer le raisonnement.

4. Développer des compétences et réaliser des tâches L’élève développe ses compétences et réalise une tâche qui est une activité globale dans laquelle il est « contraint à utiliser des ressources qui nécessitent la réalisation d’une production clairement identifiée ». Pour la résoudre, l’élève passera par trois étapes-clés : la problématisation, le recueil et traitement des informations, la communication.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Préliminaires

3

L’identification de famille de tâches est également utile dans le cadre de l’étape-clé « Recueil et traitement des informations ». Ces familles de tâches sont les suivantes :

Familles de tâches (FT)

FT2 : Mener à bien une démarche expérimentale

FT0 : Déterminer des critères pour classer

FT1 : Décrire, expliquer un phénomène ou le fonctionnement d’un objet, prévoir l’évolution d’un phénomène

FT3 : Résoudre une application concrète

FT4 : Présenter sous une autre forme une information, un concept, un processus ou un phénomène naturel

Au premier degré, toutes ne sont pas certificatives.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4

Préliminaires

Chapitre 2

1 L’électricité

3 4 5 6 7 8 9 10

Ce chapitre te propose de découvrir l’électricité : du fonctionnement de l’ampoule à celui des circuits. Après une première distinction des différents types d’ampoules existants actuellement, tu étudieras les circuits. À l’aide d’une série d’expériences, tu pourras ensuite différencier les isolants et les conducteurs électriques. Tu réaliseras enfin des exercices pour tester tes nouvelles connaissances.

I

Situation-problème

Décode les documents suivants

Chapitre

1

2 3 4 5 6 7 8

Ce jeu de maîtrise, appelé « queue de cochon », consiste à passer une boucle métallique le long d’un fil de fer rigide et à le suivre d’une extrémité à l’autre sans le toucher. Formule des énigmes ou des problèmes à résoudre à partir de ce document. Note-les dans la farde. La réalisation de ce dispositif te permettra de mieux découvrir les problèmes soulevés.

9 10

6

L’électricité

II

Ampoules et LED

A. Documents 1. L’ampoule à incandescence ampoule de verre gaz inerte

ampoule de verre gaz inerte

le filament

le filament

soudure

soudure

le culot

le culot

le verre noir le plot

le verre noir le plot

Une ampoule à incandescence est constituée d’une ampoule de verre et d’un culot formant un pas de vis. La partie inférieure de la lampe est composée d’un anneau de verre noir. À l’intérieur même de l’ampoule, un filament en tungstène baigne dans un gaz inerte. Ce filament est relié par deux fils au plot central et au culot. Le courant circule dans le filament qui est porté à haute température (≈ 2500°C). En s’échauffant, le filament émet de la lumière, mais aussi beaucoup de chaleur. Remarque : ce type d’ampoule n’est plus disponible dans le commerce. On en trouve encore dans certains luminaires et dans des lampes de poche (voir l’historique p. 28).

2. L’ampoule à basse consommation

2 8

3

4

1. Tube de verre 2. Argon (gaz inerte) et vapeur de mercure 3. Électrodes 4. Circuit électronique 5. Culot 6. Verre noir 7. Plot 8. Couche luminescente

1

Chapitre

1

2 3

5

4 5

6

6

7

7

L’ampoule basse consommation est constituée d’un tube luminescent en verre contenant un gaz inerte et des vapeurs de mercure. Le circuit électronique alimente les électrodes, ce qui provoque une décharge électrique à travers le gaz. Celui-ci émet alors un rayonnement invisible absorbé par la couche luminescente qui le transforme en lumière. II. Ampoules et LED

8 9 10

7

3. La LED Capsule en résine époxy Fil de liaison

Point de contact Cavité réfléchissante Dé de la LED

La lumière est produite par un semi-conducteur placé dans une cavité réfléchissante qui canalise la lumière. L’ensemble est noyé dans une capsule de résine en époxy. La couleur de la lumière émise par la LED dépend de la capsule dans laquelle elle est installée. Remarque : • LED = Light Emitting Diode • DEL = Diode Électro Luminescence

Cathode (–) Anode (+)

B. Comparaison Compare ces deux types d’ampoule et la LED ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

Chapitre

1

2 3

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� .................................................................................

4 5 6 7 8 9 10

8

L’électricité

III

Circuits électriques

A. Un premier circuit À l’aide des photos suivantes, décris le fonctionnement du circuit comprenant une pile et une ampoule à incandescence. Cette petite ampoule provient d’une lampe de poche.

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

B. Autres circuits 1. Circuit sans interrupteur Une pile plate (4,5V), une ampoule vissée dans un support, des fils de connexion, connexes.

b) Mode opératoire Relier les lamelles de la pile, grâce au fil de connexion et aux connexes, aux bornes du support de l’ampoule.

1

Chapitre

a) Matériel

2 3 4 5 6 7 8 9 10

III. Circuits électriques

9

c) Photographie de l’expérience

Support

Ampoule

Connexe

Fil de connexion

Pile

d) Schématisation Réalise ci-dessous un schéma dessiné à main levée de ce circuit.

Chapitre

1

2 3 4 5 6

2. Circuit avec interrupteur a) Matériel Même matériel que précédemment plus un interrupteur.

7

b) Mode opératoire

8

Insérer un interrupteur dans le circuit précédent et actionne-le.

9 10

10

L’électricité

c) Schématisation ou photographies Schématise à main levée ces nouveaux circuits lorsque l’ampoule est allumée ou éteinte. (Tu peux aussi joindre les photos de ce montage). Ampoule éteinte

Ampoule allumée

C. Schématisation normalisée Comme tu viens de le constater, un circuit électrique simple peut être réalisé avec des dispositifs différents. Il convient dès lors d’utiliser un système commun où chaque élément du circuit est représenté par un symbole normalisé. Réalise les schémas normalisés des circuits repris aux points B.1.d) et B.2.c) en t’aidant du tableau suivant : Fil de connexion Fils qui se croisent sans contact Fils qui se croisent avec contact Interrupteur ouvert 1

Chapitre

Interrupteur fermé Lampe Pile

+

−

2

Remarque importante : tous les fils doivent être dessinés horizontalement ou verticalement.

3 4 5 6 7 8 9 10

III. Circuits électriques

11

D. Sens du courant 1. Circuit simple avec une ampoule a) Mode opératoire Chapitre

1

Reprendre le montage du circuit comprenant une pile de 4,5V, des fils de connexion et une ampoule. Permuter les fils aux bornes de la pile.

b) Conclusion

2 3 4 5

.............................................................................. ..............................................................................

6 7 8 9 10

12

L’électricité

2. Circuit simple avec une LED a) Mode opératoire Réaliser le circuit comprenant une pile, des fils de connexion et une LED.

b) Photographies

c) Observations ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

d) Interprétation

1

Chapitre

Dans le premier montage, l’ampoule brille. Après la permutation des fils aux bornes de la pile, elle continue de briller. Le sens du courant électrique n’a pas d’influence sur le fonctionnement de l’ampoule. Par contre, le fonctionnement de la LED dépend du sens du courant qui la traverse : la LED est POLARISÉE. Il faut donc tenir compte de cette caractéristique quand on place une LED dans un circuit. À l’extérieur de la pile (appelée aussi générateur) dans le circuit, le courant circule par convention de la borne positive vers la borne négative.

2 3 4 5 6 7 8 9 10 III. Circuits électriques

13

e) Schématisation normalisée En tenant compte de ce qui suit, réalise le schéma normalisé du circuit où la LED est allumée. Pile

+

−

Lampe LED

3. Circuit simple avec un moteur Réalise un circuit simple avec un moteur électrique, permute les branchements aux bornes de la pile. Rédige un rapport complet (matériel, mode opératoire, schémas à main levée, schémas normalisés, photographies, observations, conclusion). N.B. : Le symbole normalisé d’un moteur est M

4. Résumé

Chapitre

1

2 3 4

L’ampoule, l’interrupteur, la pile, la diode électroluminescente, le moteur possèdent deux bornes ou pôles : on les nomme « DIPÔLES ÉLECTRIQUES ». Un circuit électrique comporte des dipôles reliés en boucle par des fils de connexion. La pile est le générateur de courant qui circule de la borne positive (+) vers la borne négative (−) (par convention). Dans un circuit électrique, si l’interrupteur est fermé, le courant circule : on dit que le circuit est fermé, et inversement. Sur un schéma électrique, chaque élément est représenté par un symbole normalisé. La LED et le moteur sont polarisés. Leur fonctionnement dépend du sens du courant.

5 6 7 8 9 10

14

L’électricité

IV

Conducteurs et isolants électriques

A. Expérience Décode les photographies et complète le tableau (tu peux aussi tester d’autres objets en réalisant toi-même un autre type de circuit).

1. Photographies Lame de verre

Fil de connexion

Ampoule éteinte

Clou en acier

Fil de connexion

Lame en plastique

Fil de connexion

Ampoule éteinte

Mine de crayon en graphite

Ampoule allumée

Fil de connexion

Clou en cuivre

Fil de connexion

Ampoule allumée

Lame en cahier

Ampoule allumée

Fil de connexion

Ampoule éteinte

2. Résultats expérimentaux

Lame en verre Clou en acier Mine de crayon en graphite Lame en plastique Lame en cuivre Feuille de papier

AMPOULE

CIRCUIT

CONCLUSION

Allumée / Éteinte Allumée / Éteinte Allumée / Éteinte Allumée / Éteinte Allumée / Éteinte Allumée / Éteinte Allumée / Éteinte Allumée / Éteinte Allumée / Éteinte Allumée / Éteinte

Fermé / Ouvert Fermé / Ouvert Fermé / Ouvert Fermé / Ouvert Fermé / Ouvert Fermé / Ouvert Fermé / Ouvert Fermé / Ouvert Fermé / Ouvert Fermé / Ouvert

Conducteur / Isolant Conducteur / Isolant Conducteur / Isolant Conducteur / Isolant Conducteur / Isolant Conducteur / Isolant Conducteur / Isolant Conducteur / Isolant Conducteur / Isolant Conducteur / Isolant

1

Chapitre

OBJET OU MATIÈRE

2 3 4 5 6 7 8 9 10

IV. Conducteurs et isolants électriques

15

B. Généralisation ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ................................................................................. .................................................................................

V

Montage en série et en parallèle

A. Situation-problème Alors que certaines guirlandes décoratives s’éteignent lorsqu’une ampoule est « grillée », la rampe de spots reste allumée si l’un d’eux est « brûlé ». Quelle différence peut-il exister entre l’association des lampes de la guirlande et celle des spots du luminaire ?

Chapitre

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10

16

L’électricité

B. Vérification expérimentale Imagine et réalise deux circuits adaptés aux deux cas de la situation-problème. Ils comprendront une pile, deux ampoules et les fils de connexion nécessaires. Réalise les schémas normalisés de ces deux circuits et décris-les.

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

Dans un circuit en série, tous les dipôles sont branchés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ils forment une boucle simple. Si l’un des dipôles tombe en panne, les autres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Dans un circuit en parallèle, si l’un des dipôles tombe en panne, les autres . . . . . . . . . . ...............................

Chapitre

1

C. Généralisation

2 3 4 5 6 7 8 9 10

V. Montage en série et en parallèle

17

VI

Savoirs à intégrer

L’ampoule, l’interrupteur, la pile, la diode électroluminescente, le moteur possèdent deux bornes ou pôles : on les nomme « DIPÔLES ÉLECTRIQUES ». Un circuit électrique comporte des dipôles reliés en boucle par des fils de connexion. La pile est le générateur de courant qui circule de la borne positive (+) vers la borne négative (−) (par convention). Dans un circuit électrique, si l’interrupteur est fermé, le courant circule : on dit que le circuit fermé, et inversement. Sur un schéma électrique, chaque élément est représenté par un symbole normalisé. Certaines matières permettent le passage du courant : ce sont des conducteurs électriques (métaux, graphite …). L’air, les matières plastiques, le verre, le papier… ne permettent pas le passage du courant : ce sont des isolants électriques. Dans un circuit en série, tous les dipôles sont branchés les uns à la suite des autres. Ils forment une boucle simple. Si l’un des dipôles tombe en panne, les autres ne fonctionnent plus. Dans un circuit en parallèle, si l’un des dipôles tombe en panne, les autres continuent de fonctionner. Pour que le courant circule, le circuit doit être constitué d’une chaîne ininterrompue de conducteurs et doit comporter un générateur. La LED et le moteur sont polarisés : leur fonctionnement dépend du sens du courant.

Chapitre

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10

18

L’électricité

VII

Sources d’énergie électrique

A. Situation-problème Décode l’expérience que représentent les photographies suivantes. (Tu peux réaliser cette expérience avec de la laine d’acier fine et une pile plate de 4,5V).

................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

B. Sources d’énergie Tu viens de constater que l’énergie électrique pouvait se transformer en d’autres types d’énergie. Réalise un panneau qui présente les sources d’énergie capables de se transformer en énergie électrique (sources d’énergie : photovoltaïque, éolienne, nucléaire …).

1

Chapitre

.................................................................................

2 3 4

C. Extension

5

Imagine la vie SANS électricité. Rédige un texte dans ta farde. Si l’imagination te manque, tu peux aussi lire le roman de Science-fiction « Ravage ». Écrit par René Barjavel, il traite ce sujet avec discernement. Documente-toi sur la récupération de l’énergie de la marche grâce à des dalles PODOÉLECTRIQUES, la valorisation des boues d’épuration ou du jus de choucroute pour produire de l’énergie électrique.

6 7 8 9 10

VII. Sources d’énergie électrique

19

VIII

Court-circuit

A. Mise en situation On entend souvent dire qu’un court-circuit est à l’origine d’un incendie : qu’est-ce qu’un court-circuit ?

B. Expérience 1 1. Matériel Une ampoule sur support, des fils de connexions et une pile de 4,5 V.

2. Mode opératoire • Réaliser un circuit simple • Brancher un fil de connexion reliant les deux bornes de l’ampoule.

3. Photographies

Chapitre

1

2 3 4 5

4. Observations ................................................................................. .................................................................................

5. Conclusion Un dipôle dont les bornes sont reliées par un fil de connexion est mis en court-circuit.

6 7 8 9 10

20

L’électricité

C. Expérience 2 1. Schématisation normalisée

Paille de fer

+

−

La paille de fer brûle

+

−

2. Expérimentation Tu peux réaliser l’expérience dont la schématisation normalisée se trouve ci-dessus.

3. Observations et interprétation Dans la première situation, les deux ampoules s’éclairent et la paille de fer reste intacte. Dans la deuxième situation, les deux ampoules s’éteignent et la paille de fer brûle. Tout se passe comme si les bornes de la pile n’étaient reliées à la paille de fer que par des fils de connexion. La pile est en court-circuit et le courant devient suffisamment intense pour que la paille brûle.

D. Réponse à la mise en situation Dans une installation domestique, le courant est beaucoup plus intense. Lors d’un court-circuit, les gaines isolantes des fils électriques peuvent fondre et s’enflammer, ce qui peut déclencher un incendie.

Chapitre

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 VIII. Court-circuit

21

IX

Utilise tes apprentissages

A. Questionnement ■■ Coche les propositions correctes. 1

1

A

2

B

La pile A est usée La pile B est usée L’ampoule 1 est grillée L’ampoule 2 est grillée

B

o o o o

■■ Quels sont les dessins qui correspondent à un circuit électrique fermé ? Justifie ta réponse.

B

A

acier

cuivre

acier

cuivre

allumette

Chapitre

1

C

cuivre

D

cuivre

acier fil de nylon

2 3 4 5

.................................................................................

6

.................................................................................

7

.................................................................................

8 9

.................................................................................

10

22

L’électricité

■■ Le circuit ci-contre a été réalisé. – Est-ce un montage en série ou en parallèle ?

M M M

������������������������������������������������������������������������������� – La lampe et le moteur fonctionnent-ils : ++ +

lorsque l’interrupteur est ouvert ? . . . .

−− −

lorsque l’interrupteur est fermé ? . . . . . ■■ Le schéma ci-contre représente le circuit lumineux de la tête d’un robot à trois yeux – Comment sont branchées les lampes de ces yeux ?

œil œil 11 œil 1 œil œil 22 œil 2

������������������������������������������������������������������������������� – La lampe de l’œil 2 grille : que se passe-t-il pour les autres yeux ?

++ +

������������������������������������������������������������������������������� – L’œil 1 est brisé et la lampe de l’œil 3 est dévissée : l’œil 2 est-il encore allumé ?

−− − œil œil 33 œil 3

������������������������������������������������������������������������������� LL22 L2

LL11 L1

■■ Quand un poteau d’éclairage ne fonctionne plus le long d’une route, les autres lampes continuent de briller : que peuxtu en déduire au sujet de leur montage ?

RR R

SS S

TT T

U U U

���������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������

PP P

O O O

������������������������������������������������������������������������������� – Où placer l’interrupteur pour allumer ou éteindre en même temps les 2 lampes ?

VV W V W W

1

4,5 4,5 VV 4,5 V

������������������������������������������������������������������������������� Lampe de chevet

M

■■ Le circuit ci-contre permet l’éclairage de la tête de lit et d’une lampe de chevet. – La personne souhaite lire dans son lit : le commutateur O est-il positionné+ correctement ? −

Chapitre

■■ Le circuit ci-contre a été réalisé. – Où placer un interrupteur pour allumer ou éteindre uniquement la lampe L2 ?

2

A

3

O

4 5

B

������������������������������������������������������������������������������� – Les 2 lampes peuvent-elles fonctionner en même temps ? œil 1

+

�������������������������������������������������������������������������������

Tête de lit

−

6 7 8 9 10

œil 2 G

−

+

IX. Utilise tes apprentissages

23

+

− B

œil 1 M

Tête de lit

+

− Lampe de chevet

■■ Le circuit électrique ci-après est celui du plafonnier d’une voiture. Comme tu le sais, les boutons interœil rupteurs 2 (G et D) sont placés dans les montants des portières et la lampe s’allume lorsqu’une porte s’ouvre. A GO −

+

+

−

+

− B

D

Tête de lit

œil 3

Réponds œil 1 aux questions suivantes : + − – Le bouton interrupteur est-il ouvert ou fermé lorsqu’une portière est ouverte ? œil L2

2 �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

0

S

A

G

T ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� U

+

−

+

−

– Sur le schéma électrique, quelle est la portière Pourquoi ? E qui D est C ouverte ? B D

œil 3 ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� L 1 ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� V

O L1

R

S

W

L2 L0 2

T

A

B. PassageU d’un langage à un A autre

4,5 V

■■ Dans une voiture E D C B L B 3 On peut représenter le circuit électrique des feux lumineux d’une voiture par le schéma ci-dessous. P

L1 : feux de stationnement L2 : feuxVde croisement O W L3 : feux de route

L

C

+

K

− L

2

A

4,5 V

1

L

Chapitre

B

3

C

2 K

3 4 5 6 7 8 9 10

24

1

L’électricité

+

−

Complète le tableau et indique les lampes allumées ou éteintes lorsque l’on actionne l’interrupteur et le commutateur. K

A

B

C

Ouvert

fermé

ouvert

ouvert

Ouvert

L2

L3

fermé

Ouvert Fermé

L1

fermé fermé

Fermé Fermé

fermé fermé

■■ Schématisation normalisée – À l’aide des symboles normalisés, schématise les 2 circuits photographiés.

interrupteur fermé

Chapitre

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 IX. Utilise tes apprentissages

25

■■ Décode le circuit ci-dessous.

L1

A

L3

L2 B

M

C E

D

Indique sur le schéma du circuit la borne positive et la borne négative du générateur. Relève les lampes disposées en série : �������������������������������������������������������������������������������������������������������� Indique ce que représente le symbole normalisé contenant un M : ������������������������������������������������������������ Où placer un interrupteur pour allumer ou éteindre la lampe L3 ? �������������������������������������������������������������� Si L1 ne fonctionne pas, M fonctionne-t-il ? ���������������������������������������������������������������������������������������������� Si L2 ne fonctionne pas, L1 et M fonctionnent-ils ?�������������������������������������������������������������������������������������� ■■ Voici un montage comportant 4 lampes. Observe-le bien et réponds aux questions suivantes : L3

L4

L2

3

2

1

Chapitre

L1

2 3

1

4 5 6 7 8 9 10

26

L’électricité

• Quelles lampes sont montées en série ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Quelles lampes sont montées en parallèle ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Si on coupe le circuit en 1, que se passe-t-il ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Si on coupe le circuit en 2, que se passe-t-il ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Si on coupe le circuit en 3, que se passe-t-il ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Si la lampe 4 est cassée, que se passe-t-il ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ Le commutateur O a deux positions possibles : A ou B. +

−

A

M

O

−

B

+

• Que fait le moteur quand on passe de la position A à la position B ?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • Quel est l’intérêt d’un tel montage ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

Chapitre

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 3 4 5 6 7 8 9 10

IX. Utilise tes apprentissages

27

FLASH SPECIAL Histoire de la lampe à incandescence En 1802, Humphrey DAVY, un Britannique, découvrit que le passage du courant dans un fil élève sa température et le porte à incandescence (état d’un corps que la température élevée rend lumineux). En enfermant une spirale de platine dans un tube en verre, le Français LA RUE réalisa quelques années plus tard une lampe : elle ne fonctionna que très peu de temps. Vers 1879, l’Américain ÉDISON trouva la solution à ce problème : l’air entourant cette spirale était responsable de la combustion de celle-ci. Pour ce faire, il plaça un fin fil de carbone (du bambou calciné) dans une ampoule en verre. Il fit le vide à l’intérieur et la scella. Le filament, soumis au passage du courant, commença à émettre une lumière vive. La lampe fonctionna presque deux jours complets avant que le filament ne soit détruit. Pour améliorer la durée de vie des lampes, on a ensuite remplacé le carbone par le tungstène et on a introduit des gaz inertes dans l’ampoule (argon, krypton, néon) ou des halogènes come l’iode. Réalisation d’une lampe de poche De fabrication rudimentaire mais efficace, la réalisation de cette lampe de poche « maison » est une bonne application des concepts étudiés. Le matériel utile est constitué de : une boîte de sardine, une pile plate, une ampoule (1,5V), un pot de Petit Suisse, du papier aluminium, des élastiques, des bouchons. Avant de commencer la réalisation de cette lampe de poche, assure-toi que la pile rentre dans la boîte de sardine. Place la pile dans la boîte de sardine et cale le tout avec des bouchons et des élastiques. Fais ensuite un trou en face des bornes du générateur électrique dans la boîte ainsi qu’au fond du pot de Petit Suisse. Tapisse alors l’intérieur du pot avec de l’aluminium de telle sorte que la lumière s’y réfléchisse et fais en sorte qu’une languette en aluminium relie la borne positive de la pile au rebord de la boîte métallique. Visse enfin l’ampoule dans le trou du pot, puis dans celui de la boîte de sardine afin que le plot de l’ampoule rentre en contact avec la borne négative de la pile.

Chapitre

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10

28

L’électricité

1

Chapitre 3 4

2 La reproduction humaine

5 6 7 8 9 10

Dans ce chapitre, tu étudieras en détail la reproduction des êtres humains. Tu commenceras par voir la puberté et la description des organes génitaux féminins et masculins pour ensuite te concentrer sur la reproduction proprement dite : du rapport sexuel à l’accouchement. Une fois, ces différents savoirs acquis,  tu les mettras en pratique en étudiant quelques cas particuliers : de l’étude du cycle menstruel à celle de la masse du fœtus par exemple.

PRÉREQUIS

I

En première année, tu as eu l’occasion de découvrir certains modes de reproduction. Réalise, dans la farde, une synthèse ayant trait à : • la reproduction asexuée : – par SCISSIPARITÉ – par BULBILLES – par BOUTURAGE – par GREFFON • la reproduction sexuée chez : – les animaux – les plantes à fleurs – la fougère.

SITUATION-PROBLÈME

II

Décode la ligne du temps représentant la durée de vie de l’homme et de la femme pour déterminer les périodes pendant lesquelles ils peuvent concevoir un enfant. Note tes découvertes dans la farde. Ligne du temps Début de la puberté Cinq

Quatre-vingts

Femme

(années) Début de la puberté Légende

Trente

Quarante

Production de gamètes mâles (spermatozoïdes) Production de gamètes femelles (ovules) Ménopause (période durant laquelle on observe l'arrêt permanent des règles)

3 4 5 6 7 8 9 10

30

Cinquante

(années)

Chapitre

2

Vingt

Homme

Zéro

1

Dix

La reproduction humaine

Soixante

Septante

III

LA PUBERTÉ

A. Préconception Exprime en quelques lignes ce qu’évoque, pour toi, le mot « puberté ». Rédige-les dans la farde.

B. Comparaison Confronte tes préconceptions au document suivant afin d’exprimer ta perception de la puberté. Si tu le désires, tu peux souligner ce qui correspond actuellement à ce que tu vis. Le mot puberté est dérivé du latin pubertas qui signifie maturité sexuelle. Vers 13-14 ans pour les garçons et vers 12-13 ans pour les filles, commence cette période transitoire entre l’enfance et l’âge adulte. La puberté est également une période de maturité intellectuelle. Elle est notamment caractérisée par une grande curiosité pour les choses inconnues. C’est aussi le moment où l’individu, à la recherche de lui-même, commence à marquer son indépendance, sa liberté. Il traverse une crise qui se traduit par de nombreuses incertitudes, un sentiment de solitude, une remise en question du monde des adultes, une révolte, des pulsions sexuelles nouvelles, un caractère bravache qui sert parfois à cacher les incertitudes…

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ................................................................................. .................................................................................

1 2

Chapitre

.................................................................................

3 4 5 6 7 8 9 10 III. La puberté

31

C. Mise en place des caractères sexuels Lis, décode et exploite les textes ci-après pour relever les transformations physiques liées à la maturation sexuelle. Réalises-en la synthèse dans les tableaux. Chez le garçon

Chez la fille

À l’adolescence, le garçon se met à grandir de façon phénoménale. Sa stature et sa corpulence – les épaules sont plus larges et plus carrées – deviennent supérieures à celles des filles. Par contre, les hanches de l’adolescent sont plus étroites. Sa voix mue et devient plus grave. Au niveau du cou, la pomme d’Adam – cartilage thyroïdien du larynx – est saillante. En général, les hommes présentent une pilosité plus développée sur le visage, sur le thorax, les jambes, les bras… De l’acné peut apparaître et, sous l’action de la testostérone (hormone fabriquée par les testicules), les caractères sexuels primaires se développent : le pénis grandit, la masse des testicules augmente (ils commencent à fabriquer des spermatozoïdes) et la prostate sécrète le liquide séminal.

La fille grandit plus harmonieusement et on remarque le développement progressif des seins ainsi que l’apparition de la pilosité pubienne et axillaire (qui a rapport à l’aisselle). La silhouette s’affine et se précise ; les formes s’arrondissent grâce à la constitution du dépôt adipeux (de graisse) aux hanches et aux cuisses. Le bassin s’élargit. Comme chez le garçon, l’acné peut apparaître. Tous ces changements sont provoqués par des hormones (œstrogène et progestérone). Cellesci sont également à l’origine des caractères sexuels primaires à savoir l’activité des glandes sexuelles et les premières menstruations (ou règles) qui, au début, peuvent être irrégulières et peu fréquentes.

En synthèse, conclus : CHEZ LE GARÇON Les caractères sexuels primaires sont :

...........................................................

Les caractères sexuels

...........................................................

secondaires sont :

...........................................................

1

Chapitre

2

...........................................................

........................................................... CHEZ LA FILLE Les caractères sexuels primaires sont :

...........................................................

5

Les caractères sexuels

...........................................................

6

secondaires sont :

...........................................................

3

...........................................................

4

7

...........................................................

8 9 10

32

La reproduction humaine

IV

ANATOMIE DES APPAREILS GÉNITAUX

A. L’homme 1. Description Lis le texte ci-après dans le but de compléter la légende de la coupe sagittale de l’appareil reproducteur de l’homme. Dès la puberté, les glandes sexuelles mâles ou testicules, logées dans un « sac » appelé scrotum ou bourse, fabriquent des milliards de cellules reproductrices (gamètes mâles) ou spermatozoïdes. Chaque testicule est coiffé d’un petit organe appelé l’épididyme. C’est un long tube (6 à 6,5 m) pelotonné qui se prolonge par le spermiducte ou canal déférent (35 cm). Ce canal se déverse dans l’urètre juste au-dessous de la vessie. Il est accompagné d’un petit sac glandulaire : la vésicule séminale. Là, les spermatozoïdes se mélangent aux sécrétions issues d’une masse glandulaire située à ce confluent (lieu de rencontre de deux canaux) : la prostate. Le liquide visqueux obtenu est appelé le sperme. Plus loin, l’urètre est enveloppé de tissus érectiles : les corps spongieux et caverneux. L’ensemble forme un organe externe : la verge ou pénis, qui sert à l’évacuation de l’urine ou du sperme lors de l’accouplement. Flasque et de petite taille, il devient rigide et se dilate suite à l’afflux de sang dans les tissus spongieux et caverneux. C’est ce que l’on appelle une érection. Rectum Pubis (os)

Fin de la colonne vertébrale

Légende 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Uretère

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 4

6 7

3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Canal éjaculateur

9 8

6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Anus

2

Corps caverneux Corps spongieux

7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Rôles des principaux organes et glandes Relis le texte ci-avant dans le but de retrouver les rôles de différents organes et glandes.

1 2

Chapitre

3 1

5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Les testicules : ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

3

�����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

4 5

La prostate : �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

6 7 8 9 10

IV. Anatomie des appareils génitaux

33

Le corps spongieux et les corps caverneux : ���������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� L’urètre : �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

B. La femme 1. Description Lis le texte ci-après dans le but de compléter la légende de la coupe sagittale de l’appareil reproducteur de la femme. Dans la vue de face en coupe, indique dans les pastilles le numéro de l’organe désigné. Dès la puberté, les glandes sexuelles femelles ou ovaires, expulsent, alternativement tous les 28  jours environ, une cellule reproductrice (gamète femelle) ou ovule. Il s’agit de l’ovulation. L’ovule expulsé est capté par un large pavillon qui coiffe l’ovaire. Celui-ci se prolonge en un tube appelé oviducte ou trompe (10 à  14 cm) qui aboutit dans l’utérus. Cet organe a des parois musculaires très épaisses. C’est là (dans cette cavité interne) que se développe l’enfant pendant la grossesse. En outre, lorsqu’un ovule s’engage dans la trompe à la rencontre d’un éventuel spermatozoïde, l’utérus se prépare à recevoir l’ovule fécondé – l’œuf – et se tapisse d’une muqueuse d’accueil : l’endomètre. Si l’ovule n’est pas fécondé, cette muqueuse s’effondre et est progressivement éliminée (≈ 3 à 5 j.). Ce sont les menstruations ou règles. Vers le bas, le col de l’utérus s’ouvre dans le vagin, canal à parois minces qui relie les organes reproducteurs à l’extérieur du corps. Toujours humides, les parois, pratiquement l’une contre l’autre en temps normal, peuvent s’écarter pour dégager un espace lors de l’accouplement. L’orifice externe de cet organe s’ouvre au niveau de la vulve qui est bordée par deux replis membraneux : les petites lèvres et les grandes lèvres. À la commissure de celles-ci, un petit organe érectile, le clitoris. Fin de la colonne vertébrale 1

3 2

1

4

2

4

1

Chapitre

2

Vessie Pubis (os) Urètre

Col de l’utérus

3

Rectum

5

10

6

8

Légende

a.

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9

4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10

5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

34

La reproduction humaine

Vagin

Vue de face en coupe

5 7

Col

6

9

7

3 4

Oviducte

b.

2. Rôles des principaux organes et glandes Relis le texte ci-avant dans le but de retrouver les rôles des différents organes. Ovaire : ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Oviducte : ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Utérus : ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

3. Définitions Ovulation : ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� Menstruations ou règles : ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

V

Du rapport sexuel À L’ACCOUCHEMENT

A. Le rapport sexuel Décode les documents suivants.

Sous l’effet du désir sexuel, le pénis entre en érection, c’est à dire qu’il devient rigide en augmentant de taille et de volume.

Document 2. Sécrétions vaginales Sous l’effet du même désir, le vagin et la vulve se modifient pour mieux accueillir le pénis.

1 2

Chapitre

Document 1. L’érection

3 4 5 6 7 8 9 10 V. Du rapport sexuel à l’accouchement

35

Document 3. Accouplement et éjaculation L’accouplement lui-même consiste en l’introduction du pénis (ou verge) dans le vagin os pubien

clitoris petites lèvres grandes lèvres

vessie cavité utérine vagin

pénis replis du vagin anus

utérus sperme

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

1

Chapitre

2

3 4 5 6 7 8 9 10

36

La reproduction humaine

B. La fécondation ■■ D  écode les documents suivants afin d’indiquer dans les pastilles le numéro des différentes étapes de la fécondation et de rechercher les autres informations demandées.

Document 1. Ovule et spermatozoïde

Document 2

Un gamète femelle (ovule) + Un gamète mâle (spermatozoïde) = Un œuf (ou zygote)

Document 3

Document 4 1) Les gamètes mâles sont déposés dans le vagin.

Ovaire

Utérus

Ovaire

2) Les gamètes mâles remontent en direction du gamète femelle (ovule). 3) Le gamète femelle est recueilli par la trompe et commence sa descente vers l’utérus.

Trompe Ovule Vagin

4) La rencontre entre le gamète mâle et le gamète femelle a lieu dans la trompe. Un seul gamète mâle pénètre dans l’ovule : c’est la fécondation. 5) L’ovule fécondé (œuf) descend vers l’utérus où il va se fixer dans l’endomètre : c’est la nidation.

■■ Traduis le document 2 en rédigeant un texte concis. .................................................................................

................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

1 2

Chapitre

.................................................................................

3

■■ Définis :

4

fécondation : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

................................................................................. nidation : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 7 8 9

.................................................................................

10

V. Du rapport sexuel à l’accouchement

37

C. La grossesse 1. Développement de l’œuf (ou du zygote) Au départ, un œuf minuscule se fixe dans l’utérus ...et se transforme pour donner l’embryon et toutes ses annexes. placenta

embryon

embryon 1

1 œuf 2

cordon ombilical

3 6 45

poche des eaux

Légende 1. utérus - 2. vessie - 3. intestin 4. vulve - 5. orifice urinaire 6. anus.

3 6

4 52

■■ P endant 9 mois, le futur bébé se développe dans l’utérus maternel bien à l’abri dans une poche remplie de liquide. D’autres organes assurent la « liaison » entre la mère et son enfant. Repère-les sur le document ci-dessus et cite-les. ................................................................................. .................................................................................

2. Une croissance surprenante 1

Chapitre

2

3 4 5 6 7 8

Décode le document de la page suivante et réponds aux questions. ■■ À partir de quel âge l’embryon a-t-il une forme humaine ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ Quelle taille possède-t-il alors ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ Quelles différences peux-tu relever entre embryon et fœtus ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 10

38

La reproduction humaine

6 mois

4 mois

2 mois 1 mois

À l’âge de 3 semaines, la taille de l’embryon est à peu près celle d’un grain de blé. Il ressemble plus à un têtard qu’à un bébé humain. À l’âge de 8  semaines, l’embryon (qui mesure alors environ 3 cm) ressemble déjà à un être humain en réduction et presque tous les organes sont en place. ■■ Imagine deux nouvelles questions en rapport avec ce document. Note-les, ainsi que les réponses dans la farde.

1

Chapitre

2

3 4 5 6 7 8 9 10 V. Du rapport sexuel à l’accouchement

39

3. Un graphique ■■ R  éalise le graphique de la croissance en taille du futur bébé. Tu colorieras en bleu la période embryonnaire et en vert la période fœtale. ■■ Dans la farde (ou sur papier millimétré), tu feras de même pour l’évolution de sa masse corporelle.

1

Chapitre

2

3 4 5 6 7 8 9 10

40

La reproduction humaine

Âge (mois)

Taille (cm)

Masse (g)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 3 11 15 30 36 40 45 50

0,02 1 70 200 500 1200 1700 2400 3300

4. Rôle du placenta Décode le document suivant, applique les consignes et réponds aux questions. AVANT LA NAISSANCE

oxygène

poumon de la maman

aliments

cœur du bébé placenta

intestin de la maman

déchets

cœur de la maman

rein de la maman

Les flèches indiquent le sens de circulation du sang.

■■ L orsque la maman a mangé, le « bébé » reçoit une partie de la nourriture. À l’aide d’une flèche de couleur noire indique comment elle lui parvient. ■■ F ais la même chose pour l’oxygène à l’aide d’une flèche verte, et pour le dioxyde de carbone à l’aide d’une flèche bleue. ■■ Le sang de la mère et celui du bébé sont-ils en contact direct ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ Quels sont les rôles du placenta ? 1

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Chapitre

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 4 5 6 7 8 9 10

V. Du rapport sexuel à l’accouchement

41

D. L’accouchement et la naissance Décode les documents et réponds aux questions.

Document 1 Des fortes contractions de l’utérus entraînent la rupture de la poche des eaux et poussent le bébé dehors

1

Le col de l’utérus se dilate et le bébé sort, la tête la première

3

Dix minutes après la sortie du bébé, de nouvelles contractions de l’utérus expulsent le placenta.

2

■■ Que provoquent les contractions ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ Q  uelle partie du corps du bébé est expulsée la première ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ À quoi correspond le nombril ? 1

Chapitre

2

3 4 5 6

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ Qu’est-ce qu’un accouchement ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ En quoi consiste la délivrance ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 8 9 10

42

La reproduction humaine

Document 2 Au terme de la grossesse, des contractions surviennent, de plus en plus régulières et toniques. Elles vont agir à deux niveaux en effaçant et en dilatant le col de l’utérus d’une part, et d’autre part, en poussant le bébé vers l’extérieur. La poche des eaux (ou amnios) se rompt (ou cette rupture est provoquée par le médecin). Après un certain temps, le bébé n’a plus qu’à franchir l’ouverture de la vulve, la tête la première. Le reste du corps suit et dès l’expulsion, les poumons du bébé se remplissent d’air. Il pousse son premier cri. À présent, on place deux pinces sur le cordon ombilical, on le coupe au milieu et on le ligature. Ce qui en reste se desséchera et, après quelques jours, tombera en laissant une cicatrice : le nombril. Pendant que le pédiatre et les infirmières donnent les premiers soins au bébé, les contractions continuent provoquant l’expulsion du placenta. C’est la délivrance.

Pavillon Fin de la colonne vertébrale

Trompe Ovaire

Utérus Vessie

Col de l’utérus

Pubis Urètre

Rectum

Clitoris Vagin

Petite lèvre

Grande lèvre Coupe sagittale

Ovidu

Ovaire Pavillon

Utérus

Ovaire

Oviducte

Oviducte

Cornes utérines Vagin latéral

Oviducte

Col de l’utérus Vagin

Col Vagin

Vagi

Vue de face en coupe a.

b.

c.

Fin de la colonne vertébrale

Pubis Canal déférent

1 2

Uretère Vésicule séminale

Chapitre

VI

SAVOIRS À INTÉGRER

Rectum

3

Vessie

Prostate Corps caverneux Pénis Urètre Épididyme

Canal éjaculateur

Corps spongieux

4 5

Anus

6

Testicule Scrotum

7 8

Coupe sagittale

9 10 VI. Savoirs à intégrer

43

■■ Puberté : période de la vie qui correspond au passage de l’enfant à l’adulte. Elle se caractérise par une maturation sexuelle accompagnée de transformations physique, intellectuelle et psychologique. ■■ Testicules : glandes qui fabriquent les gamètes mâles (spermatozoïdes) par millions chaque jour de la puberté à la mort. ■■ Ovaires : glandes qui produisent alternativement un gamète femelle (ovule) tous les 28 jours, de la puberté à la ménopause. ■■ Fécondation  : rencontre et fusion d’un spermatozoïde et d’un ovule ; le résultat obtenu est un œuf (= zygote ou ovule fécondé). Lors de la fécondation, les spermatozoïdes mobiles traversent le col de l’utérus et remontent vers les trompes.

■■ Grossesse : période durant laquelle l’œuf se divise rapidement pour aboutir aux 60 trillions de cellules constituant un être humain. Après fixation dans l’utérus, le placenta permet les échanges nutritifs, respiratoires et excréteurs entre l’embryon et sa mère. Elle dure en moyenne 40 semaines. Au 3e mois de grossesse, l’embryon devient un fœtus (forme humaine reconnaissable). ■■ Accouchement  : mécanisme par lequel le bébé est mis au monde. ■■ Menstruations ou règles : l’endomètre qui tapisse l’utérus s’effondre et est éliminé. Cette période se caractérise par un écoulement sanguinolent qui se renouvelle tous les 28 jours. Elle persiste de 3 à 5 jours. C’est la preuve qu’une grossesse n’est pas en cours.

■■ Le rapport sexuel : les préliminaires de l’acte sexuel (caresses) permettent l’érection du pénis (il s’allonge, grossit et durcit sous l’effet d’un afflux de sang) et la lubrification du vagin. Ces deux circonstances facilitent l’introduction du pénis dans le vagin. Lors de l’éjaculation, les canaux déférents de l’homme se contractent brusquement et expulsent le sperme dans l’urètre et finalement dans le vagin de la femme.

1

Chapitre

2

3 4 5 6 7 8 9 10

44

La reproduction humaine

VII

UTILISE TES APPRENTISSAGES

A. Phases du cycle féminin Les femmes non enceintes, à l’âge de la reproduction, connaissent une succession de modifications périodiques dans leurs ovaires et leur utérus. Ces cycles impliquent la production des ovules et la préparation de l’utérus à la réception de l’ovule fécondé (zygote). Décode le document afin de décrire les phases du cycle féminin. Épaisseur de l'endomètre

Menstruation Couche fonctionnelle Couche basale

1 Phase menstruelle

5

10 Phase proliférative

15

20

25

28

Jours

Phase sécrétoire

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1 2

Chapitre

.................................................................................

3 4 5 6 7 8 9 10 VII. Utilise tes apprentissages

45

B. Ligne du temps L’ovule est viable pendant 12 à 24 heures après son expulsion de l’ovaire tandis que les spermatozoïdes conservent leur pouvoir de fécondation 12 à 48 heures après l’éjaculation. Néanmoins, certains demeurent viables pendant 72 heures. Quant à l’ovulation, elle se situe toujours 14 jours avant la fin du cycle.

Lis le texte ci-contre et établis ensuite une ligne du temps en rouge pour un cycle reproducteur moyen de 28  jours. Visualise la période durant laquelle le bébé peut être conçu. Sur cette ligne du temps, représente cette même période en bleu pour un cycle reproducteur de 24 jours, et en vert pour un autre cycle de 34 jours.

1

Chapitre

2

3 4 5 6 7

C. Parenté responsable : méthodes de régulation des naissances Les êtres humains choisissent souvent de pratiquer la régulation des naissances. Aussi, ils utilisent diverses méthodes. Utilise tes connaissances sur l’anatomie humaine et réfléchis aux moyens qui peuvent être utilisés pour empêcher le spermatozoïde de rencontrer l’ovule. Ensuite, recherche d’autres méthodes connues. Le recours à une personne-ressources (infirmier, médecin…) est souhaitable. Tu pourras noter, si tu le souhaites, le fruit de tes recherches dans la farde.

8 9 10

46

La reproduction humaine

D. Accouchement assisté Le déroulement d’un accouchement implique parfois l’usage de techniques particulières. Lis les documents proposés afin : – de relever ces techniques et de réaliser un résumé succinct, – d’émettre des idées, des questions ou des affirmations sur ces sujets.

Document 4

La péridurale est l’anesthésie la plus utilisée en maternité. Elle est locale et a pour but d’insensibiliser les nerfs présents dans la partie inférieure du corps et de bloquer la douleur mais pas les fonctions motrices. Sans effet sur le bébé, elle donne à la future mère la possibilité de vivre son accouchement sans douleur. Le médecin-anesthésiste mettra un antiseptique sur le bas du dos de la femme qui est assise en position dos rond. Après une anesthésie locale, il va chercher la 3e et la 4e vertèbre lombaire et va injecter entre ces deux vertèbres une dose d’anesthésiant.

Jusqu’à un certain moment, l’accouchement se déroule bien. Puis, il devient un peu plus difficile que prévu : le bébé n’arrive plus à descendre ou les contractions ne sont plus assez fortes. Deux solutions existent qui vont faciliter la fin de l’accouchement et réduire la souffrance de l’enfant et de la mère : les forceps et les spatules. Les forceps sont un instrument en forme de pinces à branches séparables aussi appelées « cuillères » qui sert à saisir la tête du bébé. Le médecin attend la contraction pour tracter l’enfant vers l’extérieur et faciliter l’expulsion. Cet instrument ne fait absolument pas souffrir le nouveau-né même si des traces peuvent rester durant quelques jours. Les spatules, contrairement aux forceps, n’aident pas le bébé à descendre en le tenant. Cet instrument pousse sur les parois du vagin parfois résistantes afin de faciliter l’expulsion. Ces instruments sont utilisés sous péridurale et nécessitent la plupart du temps une épisiotomie.

Document 2 La césarienne est une opération chirurgicale réalisée le plus souvent sous anesthésie locale. Elle s’impose lorsque le bassin de la mère est trop étroit pour faire descendre l’enfant et est souhaitable lorsque le bébé est trop gros, trop petit ou dans une mauvaise position. Elle consiste à inciser la partie inférieure de l’abdomen au-dessus du pubis et à faire naître un enfant sans emprunter les voies naturelles. Le médecin sort ensuite le placenta et recoud tous les tissus coupés.

Document 3 L’épisiotomie est réalisée pour éviter un déchirement des tissus se situant entre le sexe et l’anus (le périnée). Il s’agit d’une incision qui est faite au moment d’une contraction qui écrase les nerfs et bloque toute douleur. Le risque d’avoir une épisiotomie dépend de plusieurs critères : la masse corporelle du bébé d’abord, un périnée trop court ou trop tonique, les tissus trop fragiles et trop sensibles ainsi que la souffrance du bébé.

1 2

Chapitre

Document 1

3

.................................................................................

4

.................................................................................

5

................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

6 7 8 9 10

VII. Utilise tes apprentissages

47

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E. Graphiques 1. Les dix premiers jours Décode le graphique suivant. De la naissance au dixième jour 4150 4100 4050 4000

Légendes

3950 3900

Thomas

3850 3800

Aurélie

3750

Masse (g)

3700

Marie

3650 3600

Maxence

3550 3500 3450 3400 3350 3300 3250 3200 3150 3100 3050 3000 2950 2900 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Temps (jours)

■■ Qui est le plus lourd à la naissance ? ������������������������������������������������������������������������������������������ 1

Chapitre

2

3 4 5 6 7 8 9 10

48

■■ Combien pèse-t-il ? ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ ■■ Qui perd le plus de masse ? ������������������������������������������������������������������������������������������������������ Que vaut cette diminution ? ���������������������������������������������������������������������������������������������������� En combien de jours ? �������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ■■ Qui grossit le plus ? De combien ? �������������������������������������������������������������������������������������������� ■■ Parmi les filles, laquelle retrouve le plus rapidement la masse de sa naissance ?  �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� La reproduction humaine

■■ Invente deux nouvelles questions et réponds-y. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

2. Traduire un graphique en texte Écris un texte succinct qui explique l’évolution de la température corporelle d’une femme lors de son cycle menstruel. Températures corporelles à jeun 37,4 37,2

Températures (°C)

37 36,8 36,6 36,4 36,2

Ponte ovulaire

36 35,8

REGLES

1

3

5

7

9

11

13

15

17

19

21

23

25

27

Jours du cycle (Jour)

............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... ...............................................................................

1

Consulte des personnes-ressources (médecin, infirmier…) à propos de problèmes liés : – aux effets de la grossesse chez la mère, – aux maladies sexuellement transmissibles (MST), SIDA, – aux jumeaux monozygotes et dizygotes (vrais et faux jumeaux), – à la stérilité, – aux maladies qui peuvent être à l’origine de fausses couches. Compare les informations obtenues à celles trouvées sur INTERNET à propos d’un de ces thèmes.

Chapitre

2

FLASH SPÉCIAL

3 4 5 6 7 8 9 10

VII. Utilise tes apprentissages

49

1 2

Chapitre 4 5 6 7

3 La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

8 9 10

Après avoir étudié la reproduction humaine, ce chapitre te propose de découvrir la reproduction en milieu aquatique, ainsi que les chaînes alimentaires présentes dans ce milieu. La reproduction du poisson, de la grenouille, de l’écrevisse ou encore du moustique n’aura plus de secrets pour toi. À ces différents savoirs s’ajoutent la découverte des réseaux alimentaires de la mare, de la forêt ou encore des abysses (fonds marins).

I

SITUATION – PROBLÈME

À partir du document suivant, formule une hypothèse qui explique : – le faible nombre d’œufs formés chez la truite – le nombre restreint d’adultes obtenus. Note dans la farde toutes les suppositions émises. À la fin du chapitre, tu seras capable de mettre en évidence les suppositions les plus pertinentes.

Document Truite Ovules libérés Œufs (zygotes) formés Jeunes Adultes

II

Hirondelle

1000 à  2000 500 à  1000 200 à  300 5 à  10

6 5 4 3

à  8 à  6 à  5 à  4

LA REPRODUCTION DU POISSON

Décode les documents suivants afin de dégager les caractéristiques essentielles de la reproduction du poisson.

A. Analyse de documents Document 1

Schéma de la situation des organes génitaux des poissons.

1 2

Chapitre

3

4 5 6

1. Opercule 2. Œsophage 3. Estomac 4. Canal pneumatique 5. Vessie natatoire 6. Intestin 7. Canal urinaire 8. Cloaque 1 9. L’un des ovaires 10. L’un des oviductes 11. Testicules 12. L’un des spermiductes

4

5

4

7

7

1 2

8

3 6

9

10

Femelle

7 8 9 10

52

5

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

2

8

3 6 Mâle

11

12

Document 2

Extraction de la laitance par un éleveur

Document 3

Œufs ou zygotes de poisson

Document 4

Alevin

Document 5 Les mâles possèdent deux testicules internes qui produisent un liquide laiteux, la laitance, riche en spermatozoïdes (voir Document 2). La femelle pond ses ovules souvent près du fond de l’eau ; le mâle les arrose de la laitance. Dans l’eau, les spermatozoïdes nagent à la rencontre des ovules : on parlera donc de fécondation externe. Tout ovule fécondé devient un œuf capable de se développer et de donner naissance à un alevin. Le poisson est ovipare. Celui-ci possède sous le ventre une poche pleine de réserves de nourriture qu’il va utiliser jusqu’au moment où il pourra se nourrir seul. Le nombre élevé d’ovules compense les pertes très importantes. En effet, d’une part, tous les ovules ne sont pas fécondés ; et d’autre part, beaucoup d’œufs meurent ou sont détruits avant d’avoir terminé leur développement. De plus, les alevins, ou jeunes poissons, sont des proies faciles pour tous les prédateurs.

B. Synthèse ..............................................................................

1

..............................................................................

2

.............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

3

Chapitre

..............................................................................

4 5

..............................................................................

6

..............................................................................

7 8 9 10

II. La reproduction du poisson

53

III

LA REPRODUCTION DE LA GRENOUILLE

Décode les documents afin de classer les photographies de 1 à 7 dans l’ordre chronologique. Indique ces numéros dans les pastilles. Précise en une phrase concise chacune de ces étapes.

A. Analyse de documents Document 1 C’est au printemps que l’on peut observer des grenouilles femelles à l’abdomen dilaté ; elles ont les ovaires et oviductes bourrés d’ovules. Les mâles grimpent sur le dos des femelles qu’ils enlacent à l’aide des pattes antérieures. Ils peuvent ainsi rester accouplés plusieurs jours, nageant l’un contre l’autre. Les ovules entourés d’une couche de gélatine sont pondus et aussitôt fécondés par le mâle qui les arrose de son sperme appelé laitance. Bien qu’il y ait accouplement, la fécondation est externe.

Document 2

1 2

Chapitre

3

Chaque œuf dont la couche gélatineuse gonfle au contact de l’eau donne naissance à une masse parsemée de petits points noirs. Au bout de quelques jours, un petit être en forme de virgule s’y agite : c’est l’embryon. Sortie de l’œuf, une larve pisciforme se fixe sur une plante aquatique au moyen d’une ventouse ; elle se nourrit uniquement de ses réserves alimentaires. Bientôt se développent sur le côté de la tête des petits filaments parcourus par des vaisseaux sanguins : ce sont des branchies externes. La larve est alors appelée têtard. Ensuite, une bouche et un anus se percent ; le têtard s’alimente indifféremment de végétaux et de chair animale. Les branchies externes ne tardent pas à disparaître et l’animal dispose d’un orifice sur le côté de la tête : le spiracle. L’eau qui entre par la bouche, ressort par cet orifice après avoir traversé une cavité qui contient des branchies : c’est le stade des branchies internes. Ensuite, le têtard subit de profondes transformations : les pattes postérieures apparaissent puis les pattes antérieures tandis que la queue se résorbe. Les branchies internes se flétrissent, les poumons se développent et le têtard ressemble de plus en plus à une petite grenouille qui vient respirer à la surface de l’eau, indice de la respiration pulmonaire. Le passage de la vie aquatique à la vie aérienne est caractérisé par une suite de transformations appelées métamorphoses.

4 5 6 7 8 9 10

54

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

B. Métamorphoses

spiracle

branchies

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 3

Chapitre

7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

4 5 6 7 8 9 10 III. La reproduction de la grenouille

55

IV

LA REPRODUCTION DE L’ÉCREVISSE

A. Documents Relève dans les documents suivants les indices qui te permettront de rédiger une synthèse sur la reproduction de l’écrevisse, sa croissance et ses mues.

Document 1 En automne, le mâle immobilise la femelle avec ses pinces. Cet accouplement permet au mâle de déposer son sperme, qui prend l’aspect d’une masse gélatineuse compacte, près de l’orifice génital de la femelle. Celui-ci se situe à la base de la troisième paire de pattes locomotrices. La ponte des gamètes femelles (ovules) n’est pas immédiate. Aussi, la fécondation des ovules par les gamètes mâles (spermatozoïdes) ne se produit parfois que plusieurs semaines après. Pour permettre cette fécondation, la femelle se place sur le dos et replie l’abdomen (appelé communément « queue d’écrevisse ») sur le thorax. Cette position met en contact les gamètes mâles avec les gamètes femelles dès leur sortie. Cette fécondation est donc externe. Les zygotes (ovules fécondés ou œufs) ainsi obtenus adhèrent aux pattes de l’abdomen et éclosent au printemps. L’écrevisse est donc ovipare. Les minuscules écrevisses, déjà semblables à l’adulte, sont d’abord nourries par la mère. Puis, elles s’éloignent progressivement de cette dernière pour trouver leur indépendance. Les écrevisses mâles et femelles se ressemblent étrangement sauf en ce qui concerne les 1re et 2e paires d’appendices (« pattes ») abdominaux ainsi que l’emplacement des orifices génitaux.

Document 2. Œufs accrochés aux pattes

Document 3. Jeune écrevisse

1 2

Document 4. La mue

Chapitre

3

4 5 6

carapace abandonnée

7 8 9 10

56

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

Document 5. Croissance de l’écrevisse nombre de mues effectuées

Taille (cm) 15

18

17

16 13

8 5

0,7 0

JEUNE

0

1

2

3

4

5

6

7 8 9 10 Temps (année)

11

12

13

14

15

16 etc.

Document 6

(Tiré de « L’écrevisse » de Huxley, adaptation d’un texte de Réaumur. Bibliothèque scientifique nationale)

1 2 3

Chapitre

« Quelques heures avant que l’exuviation (action de changer de carapace) commence, l’écrevisse frotte ses membres les uns contre les autres, et, sans changer de place, les remue chacun à leur tour ; elle se jette sur le dos, replie sa queue, l’étend brusquement, et pendant ce temps, ses antennes sont animées d’un mouvement de vibration. Ces mouvements donnent aux diverses parties du corps un peu de jeu dans leurs fourreaux. Après ces préparatifs, elle gonfle son corps plus qu’à l’ordinaire. On a remarqué que si l’on brise à ce moment l’extrémité d’une des grandes pinces, on la retrouve vide, les parties molles qu’elle renfermait s’étant rétractées jusqu’à la seconde articulation. La carapace entre le thorax et le premier anneau de l’abdomen cède alors, et le corps fait saillie, couvert du nouveau revêtement mou. Arrivée à ce point, l’écrevisse se repose un certain temps, puis l’agitation des membres et du corps recommence. La carapace est forcée en haut et en avant, par la sortie du corps, et ne demeure plus attachée que dans la région buccale. La tête est ensuite tirée en arrière, et les yeux et les autres appendices sont extraits de leur ancien revêtement. Les pattes sont ensuite retirées, soit une à une, soit toutes celles d’un côté, ou encore des deux côtés à la fois. Une fente qui se produit dans l’ancien tégument (ensemble des tissus qui recouvrent le corps), le long du membre, facilite l’opération ; mais parfois, un membre cède et demeure dans le fourreau. Lorsque les pattes sont dégagées, l’animal retire complètement sa tête de son revêtement primitif, puis, faisant un brusque saut en avant pendant qu’il étend son abdomen. Il dégage ce dernier et abandonne ainsi son ancien squelette. Fatigué par les violents efforts qui lui sont souvent funestes, l’animal demeure abattu après l’exuviation. Toutes les pattes sont si molles que mises à l’air, elles se plient, surtout aux endroits des articulations, comme un papier mouillé. La longueur du temps employé, depuis que les téguments commencent à céder jusqu’à la sortie définitive de l’animal, varie, avec la vigueur de ce dernier et les circonstances où il se trouve, de dix minutes à plusieurs heures. Les nouveaux téguments de l’écrevisse demeurent mous pendant une période qui varie de un à trois jours ».

4 5 6 7 8 9 10

IV. La reproduction de l’écrevisse

57

B. Synthèse .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

1 2

Chapitre

3

4 5 6 7 8 9 10

58

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

V

Le moustique

A. Analyse de documents À l’aide des documents suivants, établis les étapes de la reproduction du moustique.

Document 1. Fiche d’identité Classe : Insecte

Ordre : Diptère

Dimension : De 3 à 9 mm

Développement de la larve : Aquatique

Habitat : Zone humide, mare, marécage, étang

Alimentation adulte : Sang pour la femelle et nectar de fleur pour le mâle

Vol : Toute l’année dans le sud de l’Europe, de mars à octobre dans nos régions.

Distribution : Europe

Document 2 Sa vie Deux périodes : – une aquatique, qui est celle des développements larvaires et nymphaux, – une aérienne, pendant laquelle l’adulte vole et s’accouple. Ainsi pour que les moustiques se plaisent et puissent proliférer, deux facteurs sont indispensables : une eau stagnante et une température minimum.

1 2 3

Chapitre

Sa reproduction Avant l’accouplement, les mâles se rassemblent dans des aires appropriées (généralement une clairière) et, à l’aube ou au crépuscule, ils partent en essaim à la recherche d’une femelle. Les femelles non fécondées sont également attirées par ces clairières, et le bourdonnement produit par leurs battements d’ailes est décelé par les longs poils dressés sur les antennes des mâles (d’une certaine manière le moustique mâle a des facultés auditives). Dès que sa présence est repérée, la femelle est immédiatement interceptée par un ou plusieurs mâles ; le vainqueur la capture en plein vol et l’accouplement commence immédiatement (fécondation interne). Après l’accouplement, il est probable (ce fait n’est pas encore totalement prouvé) que le mâle rejoigne l’essaim tandis que la femelle quitte les lieux à la recherche d’un hôte approprié pour son repas. Au menu de la femelle, pas de nectar mais du sang. Seule la femelle pique (homme ou animal à sang chaud) et récupère ainsi le précieux liquide, élément indispensable à la maturation des œufs. Environ une semaine plus tard, selon la température, les œufs se sont développés et la femelle cherche une aire de ponte propice (eau stagnante) pour les y déposer. Collés les uns aux autres, les œufs vont former une sorte de petit radeau. L’éventuel assèchement de ces zones, en été, n’a aucun effet, une fois la femelle partie, les œufs peuvent survivre en absence d’humidité ; seul leur développement est ralenti. Le moustique est ovipare.

4 5 6 7 8 9 10

V. Le moustique

59

Son développement La période, pour passer de l’œuf à l’imago est 100% aquatique et dure environ six semaines, suivant la température extérieure. Après éclosion, les larves sont suspendues légèrement inclinées, têtes en bas. Elles sont reliées à la surface de l’eau par un siphon traversé par deux petits orifices qui leur permettent de respirer (les stigmates). Dépourvues de pattes, elles peuvent nager pour se réfugier au fond en cas de danger, en ondulant leur corps, un peu à la façon d’un serpent mais en plus saccadé. Elles se nourrissent des particules végétales flottant dans l’eau (algues, planctons, pollens). L’étape suivante est la transformation de la larve en pupe. Contrairement à la larve qui ne songe qu’à manger, la pupe ne vit que pour se transformer en adulte et durant cette phase aucune alimentation n’a lieu. La pupe, bien que protégée du monde extérieur par un puparium (comme la chrysalide protège la nymphe chez les papillons) peut comme la larve, se déplacer au fond de l’eau. Les pupes ressemblent à de minuscules têtards avec la queue repliée sous le corps. Bien que restant normalement immobiles à la surface de l’eau, elles peuvent nager rapidement jusqu’au fond de l’eau et s’y dissimuler. Leur respiration est assurée par deux petites trompes, situées juste derrière la tête. Pour terminer, les adultes sortent au grand air en se libérant de leur enveloppe à la surface de l’eau. Ils vont alors rester à la surface jusqu’à ce que leurs ailes durcissent pour leur permettre de prendre leur premier envol.

B. Étapes de la reproduction ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1

................................................................................. .................................................................................

3

.................................................................................

Chapitre

2

.................................................................................

4 5 6 7 8 9 10

60

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

VI

SAVOIRS À INTÉGRER

– Chez le poisson, la femelle pond ses ovules près du fond de l’eau. Le mâle les arrose de sa laitance contenant les spermatozoïdes. Le taux de rencontre de ces gamètes est faible, ce qui nécessite la mise en œuvre d’un grand nombre d’ovules. Les œufs, obtenus par fécondation externe, se développeront pour donner naissance à des alevins autonomes, car munis d’une poche de nourriture. Le poisson est ovipare. – Chez la grenouille, la fécondation des ovules est plus efficace car le mâle les arrose de son sperme dès leur expulsion (fécondation externe). Les œufs obtenus restent groupés grâce à une couche gélatineuse qui les entoure. L’embryon va se transformer en un têtard omnivore à respiration branchiale. Ce dernier deviendra, au fur et à mesure des métamorphoses, une grenouille insectivore à respiration pulmonaire et cutanée. La grenouille est ovipare. – Chez l’écrevisse, la rencontre entre spermatozoïdes et ovules est encore améliorée : après que le mâle a déposé son sperme près de l’orifice génital de la femelle, celle-ci se charge de mettre en contact, dès leur sortie, les ovules avec ces spermatozoïdes (fécondation externe). Les œufs donneront naissance à de jeunes écrevisses qui subiront plusieurs exuviations ou mues (changement de carapace) durant toute leur vie. Il ne s’agit donc pas de métamorphoses. L’écrevisse est ovipare. – Le moustique, grâce à un accouplement en vol, réalise une fécondation interne. La femelle pond les œufs dans de l’eau stagnante. La femelle pique l’homme ou un animal à température constante (on dit aussi à sang « chaud ») dont le sang contient une substance indispensable à la maturation des œufs. Ceux-ci subiront dans leur milieu aquatique des métamorphoses qui transformeront la larve en pupe (nymphe) puis en insecte adulte. Le moustique a donc une vie adulte aérienne, mais une vie larvaire suivie d’une vie nymphale toutes deux aquatiques. Le moustique est ovipare.

VII

UTILISE TES APPRENTISSAGES

A. Comparaison

Document 1 Chez l’oursin, les sexes sont séparés sans dimorphisme sexuel externe. Cinq glandes génitales, granuleuses et jaune orangé chez la femelle, plus fines et d’un jaune plus pâle chez le mâle, sont situées dans l’hémisphère supérieur de l’oursin. Les gamètes mâles et femelles, parvenus à maturité, sortent dans l’eau, par les pores génitaux. La fécondation externe produit alors un zygote (ou œuf). Le développement de cet œuf aboutit à l’obtention d’une larve pluteus, à partir de laquelle se formera l’oursin.

1 2 3

Chapitre

L’oursin et l’écrevisse ont une reproduction analogue. Néanmoins, elle diffère par certains aspects. Aussi, compare la reproduction de ces deux vivants dans un tableau que tu réaliseras dans le quadrillage prévu page suivante.

4 5 6 7 8 9 10

VII. Utilise tes apprentissages

61

Document 2

Document 3 pore génital

piquants articulés

plaque madréporique

anus

glande génitale

canal hydrophore canal ambulacraire ampoule ambulacraire

bouche tube digestif

tube digestif

anus

nerf

spicules

branchie dent bouche

anneau nerveux

Coupe transversale d’un oursin Animaux

Oursin

.........................

......................... ......................... ......................... .........................

......................... ......................... ......................... .........................

.........................

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......................... ......................... ......................... .........................

......................... ......................... ......................... .........................

1 2

Chapitre 4 5 6 7 8 9 10

62

Larve d’oursin            Jeune oursin Écrevisse

Critères

3

pieds ambulacraires

pied ambulacraire anneau ambulacraire pédicellaire

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

B. Graphique Construis le graphique évolutif de la croissance de la libellule à l’aide du tableau suivant (sur papier millimétré). Relève une particularité de la courbe. Taille (mm)

De 0 à 8 (0 à 8) 9 10

2,5 2,7 2,8 3,0 3,1 3,4 3,9 4,2 4,7 5,4 6,2

11 à 14 15 à 19 20 21 à 24 25 à 27 28 à 29 30 à 36 37

Durée (jours) 38 à 45 46 47 à 53 54 55 à 64 65 66 à 76 77 78 à 87 88 89

Taille (mm) 7,3 8,5 9,6 11,3 13,2 14,9 18,0 20,7 23,2 25,7 28,2

1 2 3

Chapitre

Durée (jours)

4 5 6 7 8 9 10 VII. Utilise tes apprentissages

63

VIII

Rappel de la situation problème

Parmi les suppositions émises en début de chapitre (point I), relève celles qui ont trait aux chaînes alimentaires, et note-les. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

IX

LES CHAÎNES ALIMENTAIRES

A. Section transversale théorique d’une mare, d’un étang À l’aide du document du point E. Section transversale d’une mare, d’un étang, indique le (ou les) numéro(s) du (ou des) lieu(x) de vie de chaque ensemble de vivants repris au point B ci-dessous.

B. Lieux de vie LENTILLE D’EAU

JONC DES TONNELIERS

UTRICULAIRE

NÉNUPHAR

DYTIQUE

PRÊLE

PHYTOPLANCTON

JONC DES FLEURISTES

ZOOPLANCTON

RUBANIER

NÈPE

LIEUX DE VIE

NYMPHE DE COUSIN

MASSETTE

1 2

Chapitre

3

POPULAGE

MARTINPÊCHEUR

SAULE

LIBELLULE

EUPATOIRE

GRENOUILLE ÉPHÉMÈRE

4 5 6 7 8 9

C. Nourriture consommée Ce tableau va te permettre de réaliser des chaînes alimentaires de la mare. Inventes-en 4 ou 5 et note-les ci-après (toujours commencer par les végétaux). Ensuite à l’aide de flèches de couleur, tu en illustreras une ou deux sur la coupe transversale théorique.

10

64

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

1. Tableau de nourriture consommée Vivants

Nourritures consommées

Bactéries

Cadavres, excréments… Cadavres, phytoplancton (algues microscopiques), zooplancton (animaux microscopiques) Tritons, larves d’éphémères, pisidies, têtards, jeunes grenouilles Insectes (dytiques, nèpes, larves d’insectes…)

Gammares Dytiques Grenouilles Plantes vertes (roseaux, massettes, etc.) Hydrophiles Larves de dytiques Larves d’éphémère Larves de phrygane Martins-pêcheurs Planorbes, limnées Nèpes Zooplancton Poissons

Sels minéraux, dioxyde de carbone Plantes vertes, larves de cousins Limnées, planorbes, larves d’éphémère, gammares, aselles, dytiques Débris de végétaux, phytoplancton Débris de végétaux, phytoplancton Épinoche et autres poissons de petites tailles Plantes vertes aquatiques Larves d’éphémère, aselles, gammares, zooplancton, alevins Phytoplancton Larves de phryganes et de dytiques, nèpes, tritons, limnées, gammares…

2. Quelques chaînes alimentaires ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

1 2

.................................................................................

3

................................................................................. .................................................................................

Chapitre

.................................................................................

4

D. Réseau alimentaire

5

Dans les différentes chaînes alimentaires réalisées, tu as pu constater que certains vivants peuvent être intégrés dans des chaînes alimentaires différentes. Celles-ci s’imbriquent dès lors les unes dans les autres : c’est ce que l’on appelle des RÉSEAUX ALIMENTAIRES. Ceci rend l’étude des chaînes alimentaires particulièrement complexe.

6 7 8 9 10

IX. Les chaînes alimentaires

65

E. Section transversale théorique d’une mare, d’un étang

Martin- Libellule Éphémère pêcheur

Larve de cousin

Gerris

Têtard Nèpe Notonecte

Phytoplancton

Saule Populage Eupatoire Salicaire Consoude Laîche Jonc des fleuristes Iris Roseau jaune Planorbe Limnée Massette Rubanier Sangsue Sagittaire

1 2

Chapitre

3

4 5

Prairie humide

Prairie Humide LIEU DE VIE 1 LIEU DE VIE 1

Dytique Larve de Prêle Phrygane Grammare Renoncule Nénuphar (vase) aquatique Tubifex Moule Hydrachne Jonc des d’eau douce (vase) tonneliers

Zone des roseaux Zone des LIEU DE roseaux VIE 2 LIEU DE VIE 2

6 7 8 9 10

66

Hydre

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

Zone des nénuphars Zone des LIEU nénuphars DE VIE 3 LIEU DE VIE 3

3

Lentille à 3 lobes

Nénuphar Larve Larve Chara Cératophylle Aselle Hydrophile Élodée Cératophylle Hydrophile Élodée Aselle Chara Potamot d’Aeschne d’Aeschne Larve Alevin ArgyronèteMyriophylleFontinale Épinochette Vallisnérie Épinochette Argyronète Vallisnérie Fontinale d’Agrion

Zone des potamotsZone des potamots LIEU DE VIE 4

Zone LIEU des potamots DE VIE 4 LIEU DE VIE 4

1 2 3

Chapitre

uphars

Hydrocharis Petite Hydrocharis Petite ZooplanctonHydromètre Zooplancton Lentille lentille Crustacés du Hydromètre lentille à 3 lobes zooplancton d’eau d’eau Ranâtre Utriculaire Cératophylle Nymphe Cératophylle Nymphe Ranâtre Utriculaire de de cousin cousin

4 5 6 7 8 9 10 IX. Les chaînes alimentaires

67

F. Biomasse 1. Graphiques À l’aide du document suivant, réalise deux graphiques circulaires : le premier reprendra les producteurs, les consommateurs regroupés et les décomposeurs. Le second comprendra uniquement les différents consommateurs. Réalise-les dans la farde La masse totale des vivants d’une mare est de 863,1 g par m2 et se répartit comme suit : – 809 g de producteurs (végétaux) – 37 g de consommateurs de premier ordre (herbivores) – 11 g de consommateurs de deuxième ordre (carnivores) – 1,5 g de consommateurs de troisième ordre (grands carnivores) – 4,6 g de décomposeurs.

2. Analyse Exprime l’évolution de la biomasse à chaque niveau de la chaîne alimentaire ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

1

X

SAVOIRS À INTÉGRER

2

Chapitre

3

4 5 6 7

« Manger ou être mangé » est aussi d’application dans le milieu aquatique. Les chaînes alimentaires ont la même structure que dans le milieu terrestre : – des producteurs (phytoplancton, plantes aquatiques) qui utilisent les matières minérales ; – des consommateurs de premier ordre (herbivores) qui mangent les producteurs ; – des consommateurs de deuxième et de troisième ordre (carnivores) qui se nourrissent des précédents ; – des consommateurs principaux (grands carnivores sans prédateurs) ; – des décomposeurs qui transforment les déchets et les cadavres en sels minéraux disponibles pour les producteurs.

8 9 10

68

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

La notion de « cycle de vie » prend à nouveau tout son sens. À chaque niveau de consommation, la biomasse diminue fortement. Enfin, les chaînes alimentaires ne sont pas isolées, elles interfèrent les unes avec les autres pour former des réseaux alimentaires qui permettent la survie des vivants qui ont la capacité de s’adapter à des changements de nourriture.  Un exemple de cycle alimentaire

Consommateurs  1er ordre

Consommateurs  2e ordre

Consommateurs 3e ordre

Producteurs

Matières minérales Décomposeurs

XI

UTILISE TES APPRENTISSAGES

A. Toxicité et chaînes alimentaires Dans les documents suivants, relève les éléments qui justifient ce titre et qui permettront d’initier un débat.

Document 1

Herbe --> Vache --> Homme Farines animales --> Poulet --> Homme

1 2 3

Chapitre

Les fumées d’incinération relâchent de la dioxine qui retombe dans les champs. Les végétaux fixent cette substance. Les vaches en broutant l’herbe absorbent la dioxine qui se fixe également dans leurs tissus. L’homme en consommant de la viande bovine se contamine une première fois. Les morceaux de la vache non consommés par l’homme (graisse par exemple) sont transformés en farines animales qui permettent de nourrir volailles, porcs, vaches… Or, ces morceaux contiennent aussi de la dioxine donc, vaches, porcs et volailles sont à leur tour contaminés. L’homme a alors un deuxième risque d’être contaminé en se nourrissant de ces derniers. La dioxine est cancérigène si elle est abondante dans les tissus. Combien de dioxine les belges ont-ils dans leur corps ? En outre, il semblerait que les producteurs de farines animales aient rajouté dans leur mixture de l’huile de vidange, ce qui pourrait expliquer la si grande concentration en dioxine…

4 5 6 7 8 9 10

XI. Utilise tes apprentissages

69

Document 2 Une patiente qui vit au grand air dans la région vinicole de la Californie, surveille son alimentation de près et semble en pleine forme. Pourtant, elle souffre d’un nombre impressionnant de maux divers : douleurs musculaires et articulaires, nausées, étourdissements, trous de mémoire. Elle perd également ses cheveux par poignées entières. Étrange coïncidence : la fille de la patiente ainsi que la secrétaire de sa ferme perdent aussi leurs cheveux. Après analyse, la patiente présente un taux de mercure dans le sang trois fois supérieur au seuil maximal. D’où vient-il ? Les experts d’un centre antipoison conseillent au médecin de faire examiner le puits et les sols de la ferme familiale, les châssis des fenêtres, les cadres des photos, les armoires… Aucune trace de produits toxiques. Le médecin se rappelle que le centre antipoison lui a parlé du mercure dans le poisson. Il dresse alors le bilan alimentaire des trois femmes. L’espadon, le flétan et le thon comptent parmi leurs plats favoris ! Ils ont une durée de vie très longue, et ils contiennent des quantités effarantes de mercure.

Document 3 Les poissons et les fruits de mer, surtout les consommateurs de troisième ordre et principaux présentent des taux de mercure beaucoup plus élevés. Le thon en boîte et l’espadon sont les plus contaminés. Les poissons d’eau douce prédateurs, comme le brochet, peuvent également contenir des niveaux élevés de mercure.

Document 4 Le mercure, présent dans l’écorce terrestre, est expulsé naturellement dans l’atmosphère par les volcans. On en trouve aussi dans les thermomètres, les résidus miniers, les tubes fluorescents, les vaccins contre la grippe, les amalgames dentaires, les interrupteurs électriques et les chaussures à semelles clignotantes qui font la joie des enfants. Tout ce mercure finit dans les dépotoirs et les égouts, puis dans le réseau d’approvisionnement en eau. Il serait incriminé dans beaucoup de pathologies d’adulte : syndrome de fatigue chronique, fibromyalgie, sclérose en plaques, maladies d’Alzheimer et Parkinson.

1 2

Chapitre

3

4 5 6 7 8 9 10

70

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

B. Réseau alimentaire de la forêt Afin d’établir le réseau alimentaire simplifié d’une forêt, utilise le tableau des nourritures consommées : indique par des flèches sur le schéma les relations trophiques. Animaux présents

Nourriture consommée

Chevreuil Écureuil Musaraigne Chouette Épervier Pic Chenille (larve d’insecte) Larve Fourmi

Feuilles, fruits Graines, fruits, champignons Insectes, vers, araignées, limaces, mille-pattes Campagnols, musaraigne Oiseaux Larves d’insectes Feuilles Bois Sève, graines, insectes

Chenille

Écureuil

Pic

Épervier

Chouette

Larve

Musaraigne

Fourmi

Sève de plantes Légende : vertes “ est mangé par ”“

1 2 3

Chapitre

Chevreuil

C. Le restaurant des abysses À l’aide du document suivant :

4

■■ Écris deux chaînes alimentaires en précisant chaque étape. ■■ Décris 3 procédés différents développés par les animaux des grands fonds pour se nourrir. ■■ Résume le « Cycle de la vie ».

5 6 7

■■ Note les réponses à ces demandes à la page 74.

8 9 10 XI. Utilise tes apprentissages

71

0m

Zone où la lumière du jour peut pénétrer : on peut y trouver des végétaux.

Baleine

Requin

– 300 m

Zone d’obscurité totale permanente : aucun végétal ne peut donc y vivre.

Myxine

Dèchets venus de la surface 7

Ophiure 5

6 Fonds marins

Cadavre de baleine

1

5 Bathynome

2

Chapitre

3

4 5 6 7 8

Légende : 1 Le phytoplancton (algues microscopiques) fabrique la matière organique à partir de dioxyde de carbone, d’eau en présence de lumière (il a aussi besoin de sels minéraux pour y parvenir) : ce sont donc les PRODUCTEURS de la chaîne alimentaire dans les océans. Le zooplancton (animaux microscopiques) s’en nourrit, de même que les sardines ou les baleines. Les sardines sont consommées par les thons qui, à leur tour, font le bonheur de l’estomac des requins. 2 Le poisson-hachette peut vivre jusqu’à 1000 m de profondeur. Pour se nourrir, il remonte la nuit jusqu’à ce qu’il rencontre le zooplancton dont il est consommateur. 3 Le poisson-vipère, aux dents redoutables, attend le retour du poisson-hachette vers – 600 m et le dévore. 4 À peine a-t-il englouti son repas, qu’il redescend à 2000 m où la baudroie n’en fait qu’une bouchée.

9 10

72

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

Zooplancton 1 Sardine

Thon

Phytoplancton 2

Poisson-hachette 3 Baudroie 4

Poisson-vipère

Légende mouvement - est mangé par -

1 2

5 Le système-relais décrit ci-dessus ne permet pas de nourrir tout le monde. Ceux qui ne peuvent migrer ou être prédateurs doivent attendre que les déchets les atteignent : excréments, cadavres de plancton et autres détritus organiques chutent vers les grands fonds à la vitesse de 300 m/jour. L’ophiure capture ces déchets qui se collent sur ses bras poilus. Le bathynome, sorte de cloporte géant, ingère ces détritus avec la boue des fonds marins. 6 Quand le cadavre d’un grand animal atterrit sur le fond, la myxine, sorte d’anguille, y creuse des tunnels en laissant les voies ainsi ouvertes à tous les autres charognards qui le réduisent à l’état de squelette en quelques mois. 7 Finalement, tous ces déchets sont décomposés par des milliards de bactéries qui transforment ces détritus organiques en sels minéraux que les courants redistribuent dans tout l’océan. Ils serviront en partie à la nutrition du phytoplancton en surface et le cycle de la vie sera à nouveau bouclé !

Chapitre

3

4 5 6 7 8 9 10

XI. Utilise tes apprentissages

73

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1 2

Chapitre

3

................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

4 5 6 7 8 9 10

74

La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique

1 2 3

Chapitre 5 6 7

4 La respiration dans le milieu aquatique

8 9 10

Conservant le milieu aquatique comme lieu d’étude, ce chapitre se concentre sur le phénomène de la respiration. Tu auras l’occasion de découvrir le système et le fonctionnement respiratoires des poissons, de l’écrevisse, de la grenouille ou encore de certains insectes aquatiques.

I

SITUATION-PROBLÈME

Le périophtalme est un poisson très particulier : il possède des facultés qui lui permettent de vivre dans l’eau et dans l’air. Quelles suppositions peux-tu émettre au sujet de sa respiration ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

Periophthalmodan septemradiatus

1 2 3

Chapitre

4

5 6 7 8 9

II

PRÉSENCE D’OXYGÈNE DANS L’EAU

A. Expérience 1. Matériel Un récipient, une grande cuillère (ou un agitateur), de l’eau et une source de chaleur (bec bunsen, taque électrique…).

2. Mode opératoire – Remplir le récipient environ aux trois-quarts. – Y déposer la cuillère. – Chauffer modérément. – Observer ce qui se passe avant l’ébullition.

10

76

Periophthalmus barbarus

La respiration dans le milieu aquatique

3. Schéma et observations Schéma

Observations ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1

4. Conclusion

2 3 4

..............................................................................

Chapitre

..............................................................................

..............................................................................

5

..............................................................................

6 7 8 9 10 II. Présence d’oxygène dans l’eau

77

B. Composition de l’air dissous 1. Document Quelle conclusion peux-tu tirer des indices apportés par l’expérience décrite ci-dessous.

Cloche de 1/2 litre

Ballon de 5 litres

Ce dispositif permet de récupérer les bulles de gaz formées et de les analyser. Nous chauffons les deux ballons jusqu’au moment où le dégagement gazeux cesse. Par la même analyse que pour l’air atmosphérique, on obtient un volume d’azote double de celui d’oxygène. En réalité, pour un litre d’eau, on obtient, par dégazage, 7 cm3 d’oxygène et 14 cm3 d’azote.

2. Conclusion 1 2 3

Chapitre

4

.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

5 6 7 8 9 10

78

La respiration dans le milieu aquatique

C. Graphique Décode le graphique suivant et mets-le en rapport avec l’expérience du point IIA. Teneur en oxygène dissous

............................................

Oxygène (cm3/l d'eau)

12 10

............................................

8

............................................

6 4

............................................

2 0

0

5

10

15

20

25

30

............................................

Température de l'eau (°C)

............................................

D. Synthèse Écris dans le cadre ci-dessous les éléments essentiels

.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

III



LE POISSON

A. Analyse de documents

1

Document 1

2 3 4

Chapitre

À l’aide d’un fin tube, libère un peu de colorant alimentaire (sans danger pour lui) devant la bouche d’un poisson (poisson rouge ou autre poisson d’aquarium) chez toi, à l’école. Regarde le trajet emprunté par l’eau colorée, schématise la situation et réponds.

5 6 7 8 9 10 III. Le poisson

79

Un peu de colorant est déposé devant la bouche ouverte du poisson

Même poisson 1 ou 2 secondes plus tard

■■ Quel trajet l’eau emprunte-t-elle ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ Compare les moments d’ouverture de la bouche et de l’opercule : que constates-tu ? ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

Document 2 Mesure de la quantité d’oxygène dissous dans l’eau 1 2 3

Chapitre

4

5 6

Entrant par la bouche du poisson : 5cm3/litre ■■ Compare les deux mesures :

................................................................................. ................................................................................. ■■ À quoi servent alors les mouvements de la bouche et des opercules ? .................................................................................

7 8 9 10

80

Sortant par les ouïes : 1cm3/litre

La respiration dans le milieu aquatique

Document 4. Caractéristiques des branchies de la truite

Document 3

Opercule

La truite possède 4 branchies de chaque côté de la tête. Chacune des branchies porte 250  filaments branchiaux. Un filament branchial mesure 1 cm de long et 1 mm de large ; chacune de ses faces est baignée par le courant d’eau. De très nombreux vaisseaux sanguins irriguent les filaments branchiaux.

Branchies

Flux aqueux

Arc branchial

Arc osseux

Flux aqueux

Peigne branchial Sang riche en oxygène

Vaisseaux sanguins Filaments branchiaux

Sang pauvre en oxygène

Filament branchial EAU Shéma d’une coupe transversale d’une branchie

■■ Calcule la surface totale des branchies en contact avec l’eau. ................................................................................. ................................................................................. ■■ Quel est le rôle d’une surface de contact aussi grande ? ................................................................................. .................................................................................

1 2 3

Chapitre

4

5 6 7 8 9 10 III. Le poisson

81

B. Synthèse .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

IV

L’ÉCREVISSE

A. Description Lis le texte ci-après et complète la légende des schémas

1 2 3

Chapitre

4

5 6

L’écrevisse est très commune dans les cours d’eau des régions calcaires. Elle vit au fond de l’eau sur les cailloux. Pour faire sortir une écrevisse de son abri, il suffit de placer un bout de viande à proximité : elle sort par des mouvements lents, mais s’enfuit à reculons à la moindre alerte. Elle peut mesurer 15 cm de long et est généralement de couleur verte foncée. Son corps est constitué d’une partie en une seule pièce non segmentée, le céphalothorax, et d’un abdomen plus étroit et segmenté. Il est porteur d’appendices divers. Un segment terminal, élargi en palette natatoire, est appelé telson. Il porte sur la face ventrale un anus. Le céphalothorax se termine en avant par une pointe : le rostre. De part et d’autre de celui-ci, on découvre des antennules, puis une paire d’antennes très longues. Deux yeux pédonculés les suivent immédiatement. Au voisinage de la bouche, on observe les pièces buccales parmi lesquelles on distingue les pattes mâchoires. Quant aux deux grandes pinces, elles correspondent à la première des cinq paires de pattes locomotrices appartenant au céphalothorax. Elles sont suivies de deux autres paires aux pinces beaucoup plus petites. Enfin, les pattes abdominales ne sont visibles que sur le schéma en face ventrale. Cette partie du corps, bien flexible, peut se rabattre sous le céphalothorax.

7 8 9 10

82

La respiration dans le milieu aquatique

1 1 2 3 4 5

10 11

2 3

10 11

4 5 6

6

7 7

12 12

8 8

13 9

13

9

Écrevisse, face dorsale

Écrevisse, face ventrale

Légende 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 3

Chapitre

4

5 6 7 8 9 10 IV. L’écrevisse

83

B. Respiration Analyse les schémas ci-dessous, réponds aux questions et conclus. cœur cœur pince pince

muscles muscles

glande glande génitale génitale foiefoie intestin intestin branchies branchies chambre chambre branchiale branchiale

articles articles

chaîne chaîne nerveuse nerveuse artère artère ventrale ventrale

patte patte

Coupe Coupe transversale transversale dudu céphalothorax céphalothorax

branchies branchies branchie branchie

fouet fouet

branchie branchie Patte Patte locomotrice locomotrice

Pattes-mâchoires Pattes-mâchoires

Les fouets sont en mouvement continuel : cela permet une rapide circulation de l’eau dans les chambres branchiales. ■■ Sur quels organes sont fixées les branchies ? ................................................................................. 1 2 3

Chapitre

4

................................................................................. ■■ Comment appelle-t-on la loge qui les abrite ? ................................................................................. .................................................................................

5

■■ Les petites pattes munies de branchies possèdent aussi un fouet en mouvement continuel : imagine le rôle de ce fouet.

6

.................................................................................

7 8

.................................................................................

9 10

84

La respiration dans le milieu aquatique

C. Synthèse .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

V

LA GRENOUILLE

A. Particularité du tronc Relève, à l’aide des documents suivants, une particularité du tronc de la grenouille (tu peux comparer avec ton propre squelette). 6.6. Pouce Pouceavec aveccallosité callosité 7. Main à 4 doigts 6. Pouce avec callosité 7. Main à 4postérieur doigts 8. Membre 7. Main à 4 doigts Membre postérieur 9.8. Palmure 8. Membre postérieur 10. PiedPalmure à 5 doigts 9. 9. Palmure

5. Membre antérieur Piedà à5 5doigts doigts 5. Membre antérieur 10.10. Pied 1 21 3

8 10 Grenouille verte mâle

8 9 10

6 5 7 6

Iliaque Iliaque

Urostyle

Sternum

Omoplate

Sternum

OmoplateTête Tête

2 3

4 5

Urostyle

4

7

1

9

2 3

Grenouilleverte verte mâle Grenouille mâle

4

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

Chapitre

Légende Légende 1. Œil 1. Œil Légende 2. Narine 1. Œil 2. Narine 3. Tympan 2. Narine 3. Tympan 4. Sac vocal 3. Tympan 5. Membre antérieur 4. Sac vocal 4. Sac vocal

5 6 7

.................................................................................

8

.................................................................................

9

V. La grenouille

10

85

B. Les expériences d’Edwards Relève les informations essentielles dans les documents qui relatent ces expériences. Interprète-les.

Document 1 George Edwards (1693-1773), naturaliste anglais, a réalisé les expériences décrites ci-après à une époque où les grenouilles n’étaient pas protégées par la loi. Actuellement, ce type d’expérimentation est bien entendu strictement interdit. • Conditions expérimentales Six grenouilles sont placées sous une cloche A. Elle barbottent dans 0,2 l d’eau non bouillie à 13 °C. Six autres grenouilles sont placées dans la même situation sous une cloche B. Néanmoins, l’eau dans laquelle elles se trouvent, a été bouillie. • Résultat Les grenouilles du lot A vécurent en moyenne 8h30 min. Les grenouilles du lot B vécurent en moyenne 4h30 min.

Document 2 • Conditions expérimentales Une grenouille est immergée dans 10 litres d’eau à 6 °C. L’eau est renouvelée tous les jours. • Résultat La grenouille vécut ainsi pendant 2 mois et demi. Lorsqu’elle mourut, on avait oublié de renouveler l’eau.

Document 3 • Conditions expérimentales Trois grenouilles sont opérées pour ôter leurs poumons. Après l’opération, Edwards les plaça sur du sable humide. • Résultat Deux grenouilles vécurent ainsi 33 jours. La dernière mourut au bout de 40 jours.

................................................................................. 1

................................................................................. .................................................................................

3

.................................................................................

4

.................................................................................

Chapitre

2

5 6 7 8

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

9 10

86

La respiration dans le milieu aquatique

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

C. Modèle de respiration Élabore un modèle de respiration pour cet amphibien ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

VI

INSECTES AQUATIQUES

A. Le dytique Décode les documents suivants et rédige un résumé.

Documents AIR bulle d’air

EAU

Le dytique, comme tous les insectes, a une respiration trachéenne et consomme de l’oxygène sous forme de gaz. Pour y parvenir, il remonte en surface, ouvre ses élytres et l’air entre. Il referme ses élytres et peut plonger avec sa réserve d’oxygène. Celui-ci entre par les stigmates vers le système trachéen et de là, atteint chaque organe. Résumé

1 2 3 4

Chapitre

élytres ailes membraneuses stigmate trachées

.................................................................................

5

.................................................................................

6

................................................................................. .................................................................................

7 8 9 10

VI. Insectes aquatiques

87

B. La nèpe Décode le document et rédige un texte qui explique la particularité de la respiration chez cet insecte.

..............................................

AIR EAU

.............................................. .............................................. .............................................. .............................................. ..............................................

C. Larves de dytique et de cousin Réalise le même travail pour les larves de dytique (ou de moustique) et le spiracle trachéen Poils hydrofuges AIR

...................................... ......................................

EAU

b

...................................... ...................................... ......................................

a

1 2 3

Chapitre

4

a) Larve de dytique en surface : 30-70 mm b) Larve de cousin : 10 mm c) Détail de l’extrémité du corps montrant les troncs trachéens (t.t.) et le spiracle terminal (s.t.) Poils hydrofuges

s.t.

......................................

...................................... ......................................

7 C

10

88

......................................

t.t.

6

9

......................................

......................................

5

8

......................................

La respiration dans le milieu aquatique

......................................

VII

TABLEAU COMPARATIF

Réalise dans la farde un tableau comparatif reprenant les types de respiration et les particularités des vivants repris dans ce chapitre.

VIII

SAVOIRS À INTÉGRER

Le poisson a une respiration branchiale. La circulation de l’eau amenant l’oxygène dissous aux branchies est assurée par les mouvements alternés de la bouche et des opercules. L’oxygène passe dans le sang qui le conduit aux organes. L’écrevisse possède également une respiration branchiale. L’apport en oxygène est assuré par un courant d’eau produit par les battements d’un fouet situé à la base de chaque patte. La grenouille développe essentiellement une respiration cutanée : l’oxygène dissous passe directement dans le sang au travers de la peau. Elle possède aussi une respiration pulmonaire peu performante car l’absence de cage thoracique rend pratiquement impossible les mouvements respiratoires. C’est en déglutissant qu’un peu d’air arrive dans ses poumons. Les insectes aquatiques, qui consomment de l’oxygène sous forme de gaz, ont développé des adaptations étonnantes leur permettant de capter l’air sans quitter le milieu aquatique (élytres mobiles du dytique, tube abdominal de la nèpe, poils hydrofuges des larves de dytiques ou de cousins). Ensuite, le système de trachées conduit l’oxygène directement aux organes. L’oxygène présent dans l’eau est en concentration beaucoup plus faible que dans l’air.

FLASH SPÉCIAL – Des observateurs du milieu marin ont constaté que les requins nageaient en permanence ou s’immobilisaient uniquement le long d’un puissant courant : quelles hypothèses te suggère cette observation ? – Les adaptations des animaux marins à la respiration pulmonaire sont diversifiées. Documente-toi sur les baleines, dauphins, lions de mer, phoques… – Recherche d’autres adaptations respiratoires chez les insectes aquatiques.

1 2 3

Chapitre

4

5 6 7 8 9 10 VIII. Savoirs à intégrer

89

1 2 3 4

Chapitre 6

5 L’énergie thermique

7 8 9 10

Après avoir étudié l’électricité au chapitre  1, tu verras une autre forme d’énergie dans ce chapitre : l’énergie thermique. Tu découvriras le lien qui existe entre énergie électrique et énergie thermique. Tu devras ensuite noter quelles sources d’énergie existent sur terre à l’aide de différents documents et d’une recherche personnelle.

I

Situation-problème

Décode les photographies qui suivent afin de réaliser une expérience semblable. Rédige un rapport comprenant la liste du matériel utilisé, le mode opératoire mis en œuvre, les observations réalisées et les questions que tu te poses.

laine de fer

Combustion

2 piles 4,5 v

A. Matériel ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

B. Mode opératoire ................................................................................. ................................................................................. 1 2

.................................................................................

3 4

Chapitre

5

6 7 8 9 10

92

L’énergie thermique

C. Observation ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

D. Questions posées ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

II

Transformation d’énergie

Répertorie dans ton environnement immédiat (maison, école…) les différentes sources d’énergie thermique (chaleur). Tu souligneras celles qui proviennent de l’énergie électrique. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

1

.................................................................................

2

.................................................................................

3 4 5

Chapitre

.................................................................................

6 7 8 9 10 II. Transformation d’énergie

93

III

Source principale d’énergie sur terre

A. Analyse de documents À l’aide des documents suivants, relève les indices qui te permettent de préciser l’origine de l’énergie sur Terre.

Document 1 Les barrages fonctionnent-ils à l’énergie solaire ? Un barrage conserve l’eau en altitude. Mais comment l’eau est-t-elle arrivée en haut du relief ? Elle est venue par les nuages. Et d’où viennent les nuages ? Les nuages contiennent de l’eau et cette eau vient de l’évaporation de l’eau des océans, en particulier. Celle-ci est chauffée en permanence par le Soleil. L’énergie qu’il fournit est utilisée pour vaporiser l’eau, qui va former des nuages. Finalement, l’énergie détenue dans le nuage, et donc l’énergie de l’eau qui s’écoule après dans les torrents et les rivières, vient du Soleil ! On peut en conclure que les barrages fonctionnent à l’énergie solaire !

Document 2 Le pétrole, le charbon… se sont formés à partir de plantes qui ont été fossilisées voici très longtemps. Mais si ces plantes ont pu se développer, c’est grâce à l’énergie solaire. Donc le pétrole, le charbon sont aussi des réserves d’énergie solaire finalement. D’une certaine manière, nos voitures marchent déjà à l’énergie solaire !

Document 3 La circulation des masses d’air autour de la Terre est matérialisée par des vents qui circulent entre les hautes et basses pressions. Les facteurs principaux qui expliquent ces déplacements sont liés à la température et à l’humidité de l’air. Donc, la circulation de ces masses d’air est le résultat de l’action du Soleil.

................................................................................. 1

.................................................................................

2

.................................................................................

3

.................................................................................

4

Chapitre

5

6

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

7

.................................................................................

8

.................................................................................

9 10

94

L’énergie thermique

IV

Autres sources d’énergie

Recherche d’autres sources d’énergie que celles évoquées au point III. Note-les dans la farde.

V

Savoirs à intégrer

Dans la vie courante, l’énergie thermique (chaleur) provient de diverses sources. Parmi ces sources, l’électricité occupe une place importante. Une grande partie de l’énergie que nous utilisons vient indirectement du Soleil qui est donc la principale source d’énergie sur Terre.

1 2 3 4

Chapitre

5

6 7 8 9 10 V. Savoirs à intégrer

95

1 2 3 4 5

Chapitre

6 7 Les changements d’état 8 9

10

L’année dernière, tu as étudié les différents états de la matière. Cette année, grâce à ce chapitre, tu étudieras les changements d’états de la matière : du solide au liquide, du liquide au gazeux, du gazeux au solide, et inversement.

I

SITUATION-PROBLÈME

Un groupe réalise l’expérience décrite ci-dessous. Tu rédiges dans la farde un rapport reprenant les schémas de l’expérience, un tableau de mesures, le graphique qui y correspond, les observations réalisées ainsi que les questions que tu te poses.

A. Matériel Un thermomètre (de laboratoire), de l’ouate, de l’éther, de la ficelle (ou un élastique), un support, un chronomètre.

B. Mode opératoire 1) Réalise le montage suivant : attache à la base du thermomètre (autour du réservoir) l’ouate que tu fixes à l’aide de la ficelle (il faut que tu puisses encore voir les graduations jusque –10°C ou davantage si ton thermomètre est gradué plus bas). Quand ce montage est fait, note la température indiquée : ce sera la température au temps 0 minute. 2) Tu travailleras sous la hotte ou en extérieur ou encore près d’une fenêtre largement ouverte afin de ne pas respirer d’éther. 3) Tu déclencheras le chronomètre après avoir copieusement arrosé l’ouate d’éther (il faut que tu arrêtes de verser l’éther quand l’ouate commence à dégouliner). La température de départ est déjà connue : il faudra maintenant prendre la température toutes les minutes et la noter dans un tableau (à toi de trouver un système pour être certain de relever la température exactement toutes les minutes et pas avec quelques secondes de retard).Un graphique sera réalisé avec ces mesures (sur papier ou par informatique).

C. Photographies de l’expérience Éther

Thermomètre

1 Ouate fixée avec de la ficelle

2 3 4 5

Chapitre

6

7 8 9 10

98

Les changements d’état

II

FUSION

A. Rappel Note dans la farde les caractéristiques des trois états de la matière vus en première année ainsi que le modèle moléculaire s’y rapportant.

B. Expérimentation Réalise l’expérience sur la fusion de la glace à partir du matériel que tu découvres sur les photos suivantes. Dessine les schémas expérimentaux, réalise un rapport de l’expérience reprenant un tableau de mesures, un graphique, tes observations et interprétation. Rédige une synthèse.

1. Matériel Erlenmeyer

Eau Glace pilée

Glace pilée

Eau

2. Tableau de mesures Temps (s)

Températures (°C)

Temps (s) 600

60

660

120

720

180

780

240

840

300

900

1 2 3 4 5 6

420

Chapitre

0

Températures (°C)

480

7

540

8

360

9 10 II. Fusion

99

3. Graphique

4. Schémas expérimentaux 1 2

Début de l’expérience

3 4 5

Chapitre

6

7 8 9 10

100

Les changements d’état

Pendant l’expérience

Fin de l’expérience

5. Observations et interprétation ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

6. Synthèse

.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

1 2 3 4 5

Chapitre

6

7 8 9 10 II. Fusion

101

III

SOLIDIFICATION

A. Expérimentation À partir des photographies suivantes, réalise l’expérience puis rédige dans la farde un rapport reprenant : le matériel utilisé, le mode opératoire, les schémas expérimentaux, le graphique, l’interprétation des résultats et une synthèse. Tu transcris cette dernière dans ton livre. Tu pourras à nouveau comparer avec une expérience faite en classe.

1. Analyse de documents

Cyclohexane

1

Cyclohexane en train de se solidifier

2

Cyclohexane solidifié complètement

3

Glace fondante

4 5

2. Synthèse

Chapitre

6

7 8 9 10

102

.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. Les changements d’état

IV

VAPORISATION

A. Expérimentation À partir des documents suivants, rédige à nouveau un rapport complet. Écris la synthèse dans ton livre.

1. Documents

Petites bulles d’air

Grosses bulles de vapeur d’eau

2. Synthèse

.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

1 2 3

A. Expérimentation

4 5

1. Matériel Une boîte métallique, de l’acide benzoïque en poudre, un épi séché, un berlin et une source de chaleur (taque électrique ou, à défaut, un bec bunsen).

2. Mode opératoire

6

Chapitre

V

SUBLIMATION

7

■■ Fixer à l’intérieur de la boîte l’épi de blé séché. ■■ Mettre trois cuillères à soupe d’acide benzoïque dans la boîte métallique.

8 9 10 V. Sublimation

103

■■ Poser la boîte sur la source de chaleur (à feu doux !). ■■ Recouvrir du berlin ■■ Travailler sous la hotte aspirante.

3. Photographies Vase de Berlin

Cristaux d’acide benzoïque

Épis séché Acide benzoïque en poudre

Boîte métalique

Source de chaleur

4. Observations et interprétation Note ci-après les observations et l’interprétation que tu peux en faire. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1 2 3

5. Conclusion Écris une conclusion.

4 5

Chapitre

6

7 8

.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

9 10

104

Les changements d’état

VI

TEMPÉRATURE ET CHALEUR

A. Rappel Dans les expériences réalisées, relève : ■■ les cas où la température augmente suite à un apport de chaleur : ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ les cas où un apport de chaleur n’engendre pas d’augmentation de température : ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

B. Définitions Chaleur : Un apport de chaleur (énergie thermique) permet soit l’augmentation de température d’un corps, soit engendre son changement d’état. Température : Grandeur qui exprime le degré de chaud ou de froid d’un corps.

1

A. Analyse de documents

2

À l’aide des documents, explique les étapes de la réalisation de l’échelle Celsius.

3 4

1. Anders Celsius

5

Le Suédois Anders Celsius (1701-1744) a inventé l’échelle thermométrique qui porte son nom. Cette échelle, que nous utilisons, était aussi qualifiée de centigrade jusqu’en 1948.

6

Chapitre

VII

ÉCHELLE THERMOMÉTRIQUE

7 8 9 10 VII. Échelle thermométrique

105

2. Réalisation de l’échelle Repérage du Repérage du Graduations Repérage Repérage du zérozéro du Repérage zéro Repérage du Repérage zéroRepérage du cent du zéro du Repérage centcent Graduations du Repérage cent Graduations en dix du cent Graduations en dix Sous-graduations Graduations enen Sous-graduations dix dixen Sous-graduations dixSous-graduations Sous-graduations 100

Tube capillaire

Tube capillaire

vide

Tube capillaire

vide

0 Glace fondante

Glace fondante

0 Glace fondante

100

Mercure Tube capillaire

vide

00

Mercure

100

Mercure

vide

00

0

100

100 100

100 100

100 100

100

100

90

90

90

90

9090

90

90

80

Mercure80

80

80

8080

80

80

70

70

70

70

7070

70

70

60

60

60

60

6060

60

60

50

50

50

50

5050

50

50

40

40

40

40

4040

40

40

30

30

30

30

3030

30

30

20

20

20

20

2020

20

20

10

10

10

10

1010

10

10

0

0

0

0 0

0

0

0

0

Glace fondante Eau bouillante

Eau bouillante

Eau bouillante

Eau bouillante

B. Synthèse .............................................................................. .............................................................................. 1

..............................................................................

2

..............................................................................

3 4

.............................................................................. ..............................................................................

6

..............................................................................

Chapitre

5

7 8 9

.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

10

106

Les changements d’état

C. Thermomètre d’intérieur Complète la légende du schéma. Schéma du thermomètre Schéma du thermomètre

2

°C

1

3 4

6

40

40

30

30

20

20

10

10

0

–10

Légende

Légende

• Graduation : • Support : • Graduation : • Espace vide : • Support : • Fixations : • Espace vide : • Réservoir : • Fixations : • Tube capillaire : • Réservoir • : Unité de mesure : • Tube capillaire :

7

• Unité de mesure :

0 –10

3 5

FLASH SPÉCIAL Les documents suivants te présentent d’autres types de thermomètres. Recherche leur utilité et leur mode de fonctionnement Thermomètre à bilame Thermomètre à bilame 10

20 30

Thermomètre Thermomètre médical au mercure Thermomètres médicaux médical au mercure électroniques

Thermomètre de Galillée Thermomètre à minima et maxima

2

0

3

40

ºC

4 41

Chapitre

39

38 36

6

37

40

42

5

35

10

1

7 8 9 10 VII. Échelle thermométrique

107

VIII

SAVOIRS À INTÉGRER

Diagramme des changements d’états physiques de la matière

Fu sio n

n

io at

So lid ifi

im bl Su

ca tio n

Solide

Vaporisation Liquide

Gaz Liquéfaction

1 2 3

La fusion est le passage de l’état solide à l’état liquide. Ce changement d’état nécessite un apport de chaleur, mais la température reste constante durant ce phénomène : cela se traduit par un palier sur le graphique de l’évolution de la température en fonction du temps. Le passage de l’état liquide à l’état solide s’appelle la solidification. Durant ce changement d’état, le corps perd de la chaleur mais la température reste la même : on observe aussi un palier sur le graphique. La vaporisation est le passage de l’état liquide à l’état gazeux (gaz = vapeur). Un apport de chaleur à un liquide produit d’abord une évaporation suivie d’une ébullition à température constante (--> palier sur le graphique). La sublimation est le passage de l’état solide directement à l’état gazeux sans passer par l’état liquide. Un apport de chaleur (énergie thermique) permet soit l’augmentation de température d’un corps, soit son changement d’état. La température est une grandeur qui exprime le degré de chaud ou de froid d’un corps. Nous mesurons la température à l’aide de thermomètres gradués en degrés Celsius (°C). Cette échelle thermométrique est basée sur la température de fusion de la glace et celle de l’ébullition de l’eau. Ces repères faciles (températures constantes) ont délimité un espace qui a été divisé en cent parties égales ; une graduation valant dès lors 1°C. Remarque : définis les autres changements d’états, en te servant du diagramme, et note-les dans la farde.

4 5

Chapitre

6

7 8

IX

UTILISE TES APPRENTISSAGES

A. Solidification de l’eau salée À partir du tableau de mesures, réalise le graphique et interprète-le.

9 10

108

Les changements d’état

1. Tableau de mesures On a mélangé de l’eau (100 g) avec du sel (20 g). On refroidit le tout dans un surgélateur. Temps (s)

Températures (°C)

0 60 120 180 240 300 360 420 480 540 600

21 13 5 –1 –6 (début de solidification) –7 –8 –9 –10 (fin solidification) –12 –15

2. Graphique

1 2 3 4 5

Chapitre

6

7 8 9 10 IX. Utilise tes apprentissages

109

3. Interprétation ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

4. Extension Mets ces découvertes en rapport avec le tableau suivant afin d’expliquer le salage des routes Masse de sel (g/l d’eau)

Température début solidification (°C)

100 200 250

–3 –6 –20

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

B. Vocabulaire scientifique ■■ Vapeur d’eau : eau à l’état gazeux, elle est invisible. ■■ Buée : ensemble de fines gouttelettes d’eau liquide qui se condensent sur des parois froides. ■■ Brouillard, nuage : ensemble de gouttelettes d’eau en suspension dans l’air, soit au niveau du sol, soit en altitude. ■■ Panache blanc sortant des cheminées de refroidissement : à nouveau des gouttelettes d’eau en suspension dans l’air. 1 2 3 4 5

Chapitre

6

Pour t’y retrouver complète la légende du dessin ci-contre : – Bulles de vapeur d’eau : ���������������������������������������������������������������

2

– Vapeur d’eau invisible : �����������������������������������������������������������������

3

–

Brouillard :�������������������������������������������������������������������������������������

4

–

Buée : �������������������������������������������������������������������������������������������

7 8 9 10

110

1

Les changements d’état

C. Comètes Quel lien peux-tu faire entre la queue d’une comète et les changements d’état ? Utilise le document suivant. Les comètes font partie des objets les plus beaux du système solaire. La tête d’une comète est une énorme boule constituée de roches, de glace. Lorsqu’elle s’approche du soleil, elle s’échauffe et la glace se sublime et passe directement à l’état gazeux, sans passer par l’état liquide. C’est ce gaz qui constitue la queue de la comète et qui s’étend sur des millions de kilomètres.

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

D. Masse et volume À partir des schémas expérimentaux, note tes observations et rédige une conclusion.

1. Schémas expérimentaux 155 ml Pétrole

150 ml Pétrole

100 ml Pétrole Glace

240 g

290 g

Eau

290 g

1 2 3 4

Balance électronique

5

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

Chapitre

6

2. Observations

7 8 9 10

IX. Utilise tes apprentissages

111

3. Conclusions

.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

E. Modèle moléculaire 1. Analyse de documents Décode les documents suivants et rédige l’interprétation des modèles proposés. Couvercle

Pétrole

Glaçon

Molécule d'éther

Molécule de pétrole Molécule d'eau

Pétrole + glace

Pétrole + eau

Éther dans un récipient fermé

................................................................................. 1

.................................................................................

2

.................................................................................

3

.................................................................................

4 5

................................................................................. .................................................................................

Chapitre

6

.................................................................................

7

.................................................................................

8

.................................................................................

.................................................................................

9 10

112

Les changements d’état

2. Ébullition et évaporation Propose un modèle moléculaire pour l’ébullition de l’eau et l’évaporation : schématise-les ci-dessous.

F. Refroidissement 1. Transpiration Quand un joueur de football quitte le terrain pour être remplacé, on lui fournit une veste pour éviter un refroidissement. Justifie ce comportement. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

1 2 3 4 5

2. Climatiseur à eau Fournis une explication au fonctionnement du climatiseur à eau schématisé ci après et envisage les améliorations à y apporter pour un meilleur rendement.

Chapitre

6

.................................................................................

7

.................................................................................

8 9 10

IX. Utilise tes apprentissages

113

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Rouleau ................... d’entraînement

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. Air sortant

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Ventilateur ............ ................................................................................. Toile

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. Bac

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Air . . entrant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .d’eau ........ froide

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

G. Facteurs influençant l’évaporation 1 2

Imagine et réalise des expériences qui permettent de mettre en évidence les facteurs qui influencent l’évaporation d’un liquide. Rédige un rapport dans la farde. Compare l’ébullition et l’évaporation dans un tableau.

3 4

FLASH SPÉCIAL

5

– Renseigne-toi sur les techniques utilisées dans le fonctionnement des climatiseurs, des réfrigérateurs…

Chapitre

6

– Pour quelle raison scientifique faut-il remplacer régulièrement les désodorisants solides ?

7 8 9 10

114

Les changements d’état

1 2 3 4 5 6

Chapitre 8 9

7

La propagation de la chaleur

10

En partant d’un conte bien connu des enfants, « les trois petits cochons », tu seras amené à réfléchir sur la propagation de la chaleur. Par la suite, différentes expériences te montreront comment la chaleur se diffuse, se propage. Enfin, grâce aux savoirs acquis dans ce chapitre, tu devras expliquer des exemples provenant de la vie quotidienne.

I

SITUATION-PROBLÈME

Dans l’histoire « Des trois petits cochons », le loup utilise toutes sortes de stratagèmes pour les dévorer. Ce n’est pas sous cet angle que tu dois envisager la situation dans le cadre de ce chapitre. Par contre, exploite cette situation afin d’imaginer quelle maison conserverait le mieux la chaleur. Justifie ta réponse dans la farde.

II

Conduction

A. Situation-problème Les premiers châssis en aluminium présentaient certains problèmes : condensation importante sur la structure métallique, givre à l’intérieur en hiver… Relève sur les photographies les améliorations apportées actuellement pour y remédier.

Matériau isolant

1 2 3

Matériau isolant

4

Profil de châssis en aluminium

5 6

.................................................................................

Chapitre

7

.................................................................................

8

.................................................................................

9

.................................................................................

.................................................................................

10

116

La propagation de la chaleur

B. Expérimentation En classe, avec ton professeur, réalise l’expérience suivante et note tes observations. Interprète-les et conclus.

1. Matériel Un statif, une pince, une noix de fixation, un tuyau en cuivre, un bec bunsen, quelques petits clous.

2. Mode opératoire – – – – – –

Fixer la pince au statif à l’aide de la noix. Allumer la bougie. Coller un clou sur le tuyau en cuivre à l’aide de la cire liquide de la bougie. Répéter cette manipulation pour d’autres clous à équidistance. Maintenir le tuyau dans la pince par une extrémité. Placer le bec bunsen allumé sous l’autre extrémité du tuyau.

3. Photographies Tube en cuivre

Clous fixés à la cire de bougie Source de chaleur

1er clou tombé

2e clou tombé

4. Observations et interprétation ................................................................................. .................................................................................

1

.................................................................................

2

................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

3 4 5 6 7

..............................................................................

Chapitre

5. Conclusion

..............................................................................

8

.............................................................................. II. Conduction

9 10

117

CONVECTION

III

A. Situation-problème Quand on monte à l’échelle pour changer une ampoule à un luminaire, on constate qu’il fait plus chaud près du plafond qu’au niveau du sol. Formule une hypothèse qui explique ce phénomène. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

B. Expérimentation dans l’air 1. Matériel Un ballon de baudruche gonflé à l’hélium, un bloc-glaçon, de la ficelle, une source de chaleur (radiateur, bec bunsen…).

2. Mode opératoire – – – –

Lester le ballon de baudruche de telle sorte qu’il reste en équilibre dans l’air. Placer la source de chaleur sous ce ballon. Retirer la source de chaleur, replacer le ballon en équilibre. Maintenir le bloc-glaçon au-dessus du ballon de baudruche.

3. Photographies

1 2 3 4

Repères

5 6

Lest

Chapitre

7

8 9 10

118

La propagation de la chaleur

Bougie

Glaçon sorti du congélateur

4. Observations et interprétation Note ci-après les observations réalisées et l’interprétation que tu peux en faire. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

5. Conclusion

.............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

1 2 3 4

C. Expérimentation dans l’eau

5

En classe, avec ton professeur, réalise l’expérience suivante et note tes observations. Interprète-les et conclus.

7

1. Matériel Une petite bouteille de verre avec un bouchon, un grand récipient, de l’eau froide, de l’eau chaude colorée.

Chapitre

6

8 9 10

III. Convection

119

2. Mode opératoire – – – –

Remplir le grand récipient d’eau froide. Verser l’eau chaude colorée dans la petite bouteille et replacer le bouchon. Placer cette bouteille verticalement au fond du grand récipient. Retirer le bouchon en faisant le moins de remous possible.

3. Photographies Eau froide Eau chaude colorée

4. Observations et interprétation Note ci-après les observations réalisées et l’interprétation que tu peux en faire. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1

5. Conclusion

2 3 4

..............................................................................

5

..............................................................................

6

..............................................................................

Chapitre

7

8 9 10

120

La propagation de la chaleur

IV

RAYONNEMENT

A. Situation problème À la terrasse d’un restaurant d’altitude, des skieurs prennent le repas de midi. Ceux qui mangent à l’ombre ont gardé gants et bonnets. Par contre, les personnes installées au soleil ont retiré leur anorak. Émets des suppositions, à écrire dans la farde, qui permettent d’expliquer ces différents comportements

B. Expérimentation 1. Matériel Un radiateur à infrarouge, un thermomètre ou une sonde thermométrique.

2. Mode opératoire – Allumer le radiateur. – Prendre la température de l’air à côté du radiateur (après 1 min.) – Faire de même devant le radiateur.

3. Photographies

Température

1

Sonde

2 3 4 5

4. Observations et interprétation

6

................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

7

Chapitre

.................................................................................

8 9 10

IV. Rayonnement

121

5. Conclusion

.............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

C. Réponse à la situation problème À l’aide des informations dont tu disposes, fournis une explication à la situation problème ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

V

CONDUCTEURS ET ISOLANTS THERMIQUES

A. Expérimentation 1 À l’aide des illustrations suivantes, rédige un rapport dans la farde. Celui-ci reprendra le matériel utilisé, le mode opératoire, les observations et une conclusion. Tu peux réaliser cette expérience toi-même.

1 2 3 4 5

Plaque de frigolite

Plaque en métal

6

Glaçon qui fond 5 minutes plus tard

Chapitre

7

8 9 10

122

Glaçon

La propagation de la chaleur

B. Expérimentation 2 À l’aide du matériel suivant, imagine et réalise une expérience qui montre qu’une vitre épaisse arrête le rayonnement : rédige un rapport reprenant le mode opératoire, les observations et une conclusion.

1. Matériel Une bougie, une vitre épaisse (plaque en verre ± 30 cm sur 30), des allumettes.

2. Mode opératoire ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

3. Observations et conclusion ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1

C. Expérimentation 3 Imagine des situations ou des expériences qui montrent que la suppression des mouvements de convection empêche la propagation de la chaleur dans l’air ou dans l’eau. Note-les dans la farde.

2 3 4 5 6

Chapitre

7

8 9 10 V. Conducteurs et isolants thermiques

123

VI

SAVOIRS À INTÉGRER

La chaleur peut se propager de trois façons différentes : la conduction, la convection et le rayonnement. La conduction est la propagation de la chaleur de proche en proche au sein de la matière sans déplacement de la matière. La convection est la propagation de la chaleur dans les liquides et les gaz avec déplacement de matière : les mouvements de convection. Le rayonnement est la propagation de la chaleur par rayons. Il peut se produire dans le vide. Certains matériaux conduisent bien la chaleur : ce sont des conducteurs thermiques (métaux, béton…). D’autres matériaux ne conduisent pas ou conduisent difficilement la chaleur : ce sont des isolants thermiques (frigolite, polyuréthane, bois, caoutchouc, verre, air immobilisé…).

VII

UTILISE TES APPRENTISSAGES

A. Questionnement ■■ E xplique pourquoi il est préférable, pour ne pas avoir froid, de s’asseoir ou de dormir sur un coussin ou un matelas en caoutchouc mousse posé sur un lit de camp ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1 2 3 4 5

■■ Explique pourquoi, – l’hypothermie se produit très rapidement dans l’eau froide ? – les vêtements mouillés par la neige fondue ou la pluie froide favorisent la perte de chaleur corporelle ? ................................................................................. .................................................................................

7

.................................................................................

Chapitre

6

................................................................................. .................................................................................

8 9 10

124

La propagation de la chaleur

■■ C  omment expliquer que 30 % des pertes de chaleur se produisent par le cou et la tête pour une personne habillée ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ Pourquoi le vide est-il le meilleur isolant ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ Explique pourquoi les isolants courants sont tous à base d’air immobile ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ D  ans les igloos, il fait chaud aussi longtemps que la neige n’est pas transformée en glace. Explique ce fait. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 4 5 6

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

Chapitre

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8 9 10 VII. Utilise tes apprentissages

125

■■ É mets une hypothèse quant au fait qu’en hiver la partie gauche de la toiture reste plus enneigée que celle de droite ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ Que recherchent les parapentistes et les planeurs pour rester en l’air aussi longtemps ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

■■ Pourquoi les tuyaux du chauffage sont-ils entourés de manchons isolants dans les caves ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Manchon isolant

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Chapitre

7

8 9 10

126

La propagation de la chaleur

B. Analyse de documents 1. Chauffage à air chaud Le schéma ci-dessous représente le principe du chauffage à l’air chaud. Montre à l’aide de flèches les mouvements d’air dans cette maison (y compris près de la chaudière).

Air chaud

Air refroidi

Air chaud

Air refroidi

Air frais

2. Géothermie domestique À partir des documents ci-dessous, imagine comment cette habitation est chauffée

Chaleur captée

Vers la maison Chaleur restituée

Vue de détail

Vue générale

.................................................................................

1 2 3 4 5 6

.................................................................................

7

................................................................................. .................................................................................

Chapitre

.................................................................................

8 9 10 VII. Utilise tes apprentissages

127

3. Graphique Les déperditions moyennes de chaleur d’un logement se répartissent de la manière suivante. Réalise le graphique circulaire de ces pertes de chaleur. Renouvelement d’air 15% Toiture 15% Pont thermique 10%

Fenêtres et portes extérieures 15%

Murs 25% Plancher 20%

4. Sac isotherme Relève dans les photographies ci-après les indices qui montrent que ce sac isotherme est un bon moyen de transport des surgelés. Feuille intérieure en plastique Feuille isolante

1 2

Feuille brillante

3 4

Structure du sac

5 6

Chapitre

7

8

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

9 10

128

La propagation de la chaleur

................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

FLASH SPÉCIAL Documente-toi sur les tenues vestimentaires des pompiers (pour lutter contre les incendies), des explorateurs qui organisent des expéditions aux pôles. Relève les moyens mis en œuvre pour éviter de se brûler en cuisine, au laboratoire, en entreprise… Recherche des applications de la vie courante où l’on favorise la propagation de la chaleur. Les animaux sont dotés de mécanismes leur permettant de faire face au froid (selon les saisons ou le biotope) : effectue une recherche pour découvrir ces moyens et explique-les en utilisant les savoirs et savoir-faire que tu as maîtrisés dans ce chapitre.

1 2 3 4 5 6

Chapitre

7

8 9 10 VII. Utilise tes apprentissages

129

1 2 3 4 5 6 7

Chapitre 9

8 Les forces et le poids

10

Après avoir évoqué ce que le terme « force » signifie pour toi, tu étudieras leurs causes et effets, tu distingueras les forces de contact des forces à distances, tu apprendras à les représenter symboliquement et à les mesurer. Cette étude des forces te permettra de mieux appréhender la notion de « poids » et d’expliquer certains phénomènes de la vie courante.

I

PRÉCONCEPTIONS

Note dans la farde ce que le mot “force” évoque pour toi.

II

SITUATION-PROBLÈME

Décode les photographies suivantes dans le but de déterminer la (ou les) cause(s) et l’effet mis en évidence. Avant de commencer cette tâche, recherche dans le dictionnaire la signification de cause et d’effet. ■■ Cause : ................................................................................. ................................................................................. ■■ Effet : ................................................................................. .................................................................................

Bouteille en plastique

1 2 3 Bouchon

4 5 6 7

Chapitre

8 Bouchon

9 10

132

Les forces et le poids

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

III

CAUSES ET EFFETS

A. Analyse de documents Recherche dans les situations proposées les causes (qui agit ?) et les effets produits

Aimants

Cause : . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cause : . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cause : . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

........................

........................

........................

........................

........................

........................

Effet : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Effet : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Effet : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

........................

........................

........................

........................

........................

........................

1 2 3 4 5 6 7

Chapitre

8

9 10 III. Causes et effets

133

Peigne en plastique préalablement frotté sur un chiffon en laine

Cause : . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cause : . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cause : . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

........................

........................

........................

........................

........................

........................

Effet : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Effet : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Effet : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

........................

........................

........................

........................

........................

........................

Mouchoir en papier

Cause : . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cause : . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cause : . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

........................

........................

........................

........................

........................

........................

4

Effet : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Effet : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Effet : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5

........................

........................

........................

........................

........................

........................

1 2 3

6 7

Chapitre

8

9 10

134

Les forces et le poids

B. Classement des effets Généralise et classe les effets relevés précédemment dans le tableau suivant.

C. Notion de force 1. Introduction Les physiciens ont appelé FORCE toute cause à l’origine des effets classés au point B.

2. Proposition Supprime la proposition qui ne convient pas : − Tu vois les forces. − Tu ne vois pas les forces, mais tu perçois leurs effets.

3. Synthèse 1 2

..............................................................................

3

..............................................................................

4

..............................................................................

5 6 7

Chapitre

8

9 10 III. Causes et effets

135

D. Types de forces À partir des documents du point III A, donne un nom à chaque type de force rencontrée et note-les dans le cadre ci-après. Pour t’aider, voici la manière de procéder dans une nouvelle situation. Boussole

Aimant

− L’effet produit est la rotation de l’aiguille de la boussole. − La cause de cette rotation est l’aimant. − Cette force est appelée force MAGNÉTIQUE. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

IV

GÉNÉRALISATION

A. Définition En t’inspirant des deux effets principaux observables des forces (v. point III B), définis le concept de force en complétant l’encadré ci-après. Une force est toute cause capable de : 1 2 3

............................................................................... ...............................................................................

4 5 6

B. Synthèse en arbre

7

Reprends à nouveau les situations proposées au point III A afin de : − découvrir les deux principales sortes de déformations ; − dégager les deux types d’effets relatifs au mouvement.

Chapitre

8

9 10

136

Les forces et le poids

Complète le tableau qui suit avec tes découvertes. Les déformations sont : Les forces ont des effets observables

............. ............. .............

........................ ........................ ........................ ........................ ........................

Elles mettent en mouvement ou le modifient

........................ ........................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................

V

FORCE DE CONTACT ET FORCE À DISTANCE

A. Force de contact 1. Notion

1

Marteau

2 3

2 planches en bois

4

Clous

5 6 7

Il s’agit d’une force de contact car le marteau qui exerce la force permettant d’enfoncer le clou est en contact direct avec celui-ci.

Chapitre

8

9 10 V. Force de contact et force à distance

137

2. Applications Montre que tu as compris en relevant dans les documents qui précèdent d’autres forces de contact. Noteles dans la farde.

B. Force à distance 1. Notion

Bille

Plan incliné

Aimant

Trajectoire de la bille

L’aimant modifie la trajectoire de la bille sans être en contact direct avec celle-ci. Il s’agit d’une force à distance.

2. Applications Montre que tu as compris en notant dans la farde les exemples de forces à distance déjà évoqués dans ce chapitre.

VI

REPRÉSENTATION SYMBOLIQUE D’UNE FORCE

A. Mise en situation 1 2 3 4 5

Comment représenter (modéliser) la force exercée par l’élève qui pousse son condisciple lors d’un échauffement préparatoire à une activité d’escalade ?

6 7

Chapitre

8

9 10

138

Les forces et le poids

B. Appropriation de concepts 1. Caractéristiques d’une force a) Le point d’application

b) La droite d’action

L’endroit où la force est exercée, que l’on peut considérer comme un point, est le point d’application de la force (A), c’est-à-dire le point origine où s’applique la force.

La droite selon laquelle la force agit est la droite d’action (d). Dans le cas présent, cette droite d’action est horizontale.

d A

A

c) L’intensité

d) Le sens

La valeur de la force exercée est appelée l’intensité de la force. Elle a été mesurée et vaut 75 N. Pour la représenter, on utilise une échelle.

Comme cette force agit vers la gauche, on indique le sens par la pointe d’un flèche ( 25N) On peut aussi noter 25N

9 10 VI. Représentation symbolique d’une force

139

2. Extension a) Exemple 1 →

FM/S

A d

→

FM/S : force exercée par la main sur le sac. Dans ce cas, la force représentée possède d’autres caractéristiques : – la droite d’action est verticale ; – le sens est vers le haut ; – l’intensité est de 60N (échelle : 1cm -> 20N) ; – le point d’application est situé sur la poignée du sac. Il existe donc une multitude de forces dont les caractéristiques sont différentes.

b) Exemple 2 →

FM/E

A 1 2 3 4

d

5 6 7

Chapitre

8

9 10

140

→

FM/E : force exercée par la main sur l’élastique. Dans ce cas, la force avec laquelle le sportif tire sur l’élastique a les caractéristiques suivantes : – la droite d’action est oblique ; – le sens est vers le haut ; – l’intensité est estimée à 250 N (1cm -> 100N) ; – le point d’application est situé sur la poignée. Les forces et le poids

3. Représentation vectorielle d’une force

→

FM/D A

Echelle : 1cm -> 25 N

Afin de représenter simultanément et avec précision l’ensemble des caractéristiques d’une force par un → objet X sur un objet Y, on dessine un vecteur que l’on note FX/Y. Ce vecteur : – a pour support la droite d’action de la force d ; – a pour origine le point d’application de la force (A) ; – se termine par la pointe d’une flèche qui indique le sens de la force (>) ; – a une longueur proportionnelle à l’intensité F de la force (utilisation d’une échelle). →

Une lettre surmontée d’une flèche (F ) désigne le vecteur qui représente toutes les caractéristiques de la force ; la même lettre sans la flèche (F) en désigne l’intensité.

VII

APPAREIL DE MESURE ET UNITÉ D’UNE FORCE

A. Résous une situation-problème Les physiciens utilisent un des effets des forces pour en concevoir l’appareil de mesure. Pour mesurer si une force est plus ou moins grande, ils vont privilégier les déformations. Quelles doivent être les caractéristiques de ces déformations ? 1

.................................................................................

2

.................................................................................

3

.................................................................................

4 5

.................................................................................

6

.................................................................................

7

................................................................................. .................................................................................

8

Chapitre

.................................................................................

9 10 VII. Appareil de mesure et unité d’une force

141

B. Objets se déformant Imagine des objets, des corps… qui probablement répondent aux caractéristiques précédentes et pour lesquelles il est possible de mesurer les déformations ................................................................................. .................................................................................

C. Expérience(s) Réalise une (des) expérience(s) avec ces objets, afin de déterminer s’ils peuvent être utilisés comme instrument de mesure des forces. Réalise ensuite une synthèse concise. Sur la page suivante, tu disposes de papier millimétré pour réaliser d’éventuel(s) graphique(s). Déformations subies par �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1

.................................................................................

2

.................................................................................

3

.................................................................................

4

.................................................................................

5 6

................................................................................. .................................................................................

8

.................................................................................

Chapitre

7

................................................................................. .................................................................................

9 10

142

Les forces et le poids

1 2 3 4 5 6 7

Chapitre

8

9 10 VII. Appareil de mesure et unité d’une force

143

D. Le dynamomètre : l’appareil de mesure d’une force Les qualités du ressort seront donc utilisées pour fabriquer l’instrument de mesure de l’intensité d’une force. Observe l’instrument qui t’est présenté afin de le schématiser et de le décrire. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

E. Unité d’intensité d’une force et utilisation correcte d’un dynamomètre 1. Unité d’intensité d’une force et symbole de cette unité Découvre le symbole sur un dynamomètre ................................................................................. 1

.................................................................................

2 3 4 5 6 7

Chapitre

8

2. Mise à zéro d’un dynamomètre Comment réaliser cette mise à zéro ? ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

9 10

144

Les forces et le poids

3. Bonne position pour lire Interprète le document puis indique à quel niveau placer les yeux. Justifie ta réponse. position incorrecte bonne position

position incorrecte

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

VIII

LE POIDS

A. Situation-problème Imagine des situations de la vie courante (3 à 5) dans lesquelles le poids agit sur un corps. Détermine les effets produits sur ce corps. Conclus en répondant à la question suivante : le poids est-il une force ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

1 2

.................................................................................

3

.................................................................................

4

.................................................................................

5 6 7

.................................................................................

8

................................................................................. .................................................................................

Chapitre

.................................................................................

.................................................................................

9 10

VIII. Le poids

145

B. Unité et appareil de mesure du poids Fais appel à tes connaissances et imagine l’instrument de mesure du poids ainsi que son unité internationale. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

C. Ne confonds plus poids et masse 1. Rappel : la masse Fais appel à tes connaissances pour compléter. La masse (symbole : m) se définit comme la������������������������������������������������������������������������������������������������ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  : son unité est le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . et l’instrument de mesure de la masse est la . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Le poids d’un corps en différents lieux Décode les documents qui suivent afin de prendre conscience de certaines caractéristiques de la masse et du poids. « Vous l’avez compris : un kilogramme, c’est un kilogramme. La masse d’un objet est constante. En revanche, son poids sur Terre ou sur Jupiter dépend de la gravité propre à l’astre, … Mais, ô surprise, en gambadant sur Terre avec un gravimètre (appareil de mesure à 0,000 000 000 1 N près la force d’attraction) : la force d’attraction bouge ! … Imaginons un touriste d’une masse de 70 kg. Son poids à Londres ? 726 N. à HongKong ? 724 N. Le voyageur a perdu du poids… »

1

Sciences et Vie Junior, décembre 1996.

2 3

Planètes

4

Terre Mercure Vénus Lune Mars Jupiter Soleil Neptune Saturne Pluton

5 6 7

Chapitre

8

9 10

146

Poids (N) Masse (kg) 9,8 3,5 8,5 1,6 3,7 25,5 274,0 14,0 11,0 8,0

Les forces et le poids

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

.............................................. .............................................. .............................................. .............................................. .............................................. .............................................. .............................................. ..............................................

3. Montre que tu as compris a) Expérience 1 Imagine une expérience qui montre que la masse d’un objet qui ne flotte pas sur l’eau est identique dans l’eau et dans l’air. Réalise-la et établis un rapport concis. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

1 2 3 4 5 6 7

Chapitre

8

9 10 VIII. Le poids

147

b) Expérience 2 Imagine une expérience qui montre que les valeurs mesurées du poids d’un objet dans l’air et dans l’eau sont différentes. Réalise-la et établis un rapport concis. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

1 2 3 4 5 6 7

Chapitre

8

9 10

148

Les forces et le poids

c) Extension Pose-toi des questions au sujet de cette dernière expérience. Puis, imagine une expérience qui montre que, en réalité, le poids de cet objet dans l’eau et dans l’air ne change pas mais qu’une autre force agit pour donner cette illusion. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

1 2 3 4 5 6 7

Chapitre

8

9 10 VIII. Le poids

149

d) Hypothèse Émets une hypothèse qui permette d’expliquer cette perte de poids apparente d’un objet dans l’eau. Pour t’aider à trouver une réponse décode les documents 1 et 2.

Document 1

Document 2

Balle de ping-pong

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

4. Le poids : définition 1

Complète.

2 3

...............................................................................

4

...............................................................................

5 6 7

Chapitre

8

9 10

150

Les forces et le poids

5. Synthèse Écris une synthèse sur le poids d’un corps.

.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

IX

SAVOIRS À INTÉGRER

LES FORCES ONT DES EFFETS OBSERVABLES

Les forces sont invisibles, mais on perçoit leurs effets. Une force est toute cause capable de : – déformer, – mettre en mouvement, – modifier ce mouvement. Les déformations sont temporaires. 1

Elles déforment la matière. Les déformations sont permanentes. Elles mettent en mouvement ou le modifient.

Le corps ralenti, accélère ou s’arrête. Le corps change de direction.

2 3 4 5 6 7 8

Chapitre

Il existe différents types de forces : magnétique, musculaire, électrique, éolienne, de frottement, la pesanteur, etc. L’instrument de mesure d’une force est le dynamomètre.

9 10 IX. Savoirs à intégrer

151

L’unité internationale de mesure d’une force est le NEWTON, dont le symbole est N. Le poids est une force résultant de l’attraction terrestre : il se mesure donc à l’aide d’un dynamomètre et son unité est le NEWTON. Sur terre, un Newton est la force d’attraction subie par une masse d’environ 100 g. Pour rappel, la masse se définit comme la quantité de matière constituant un corps. Son unité est le kilogramme (symbole : kg) et l’instrument de mesure est la balance. Lorsqu’un corps se situe sur différentes planètes ou en différents endroits de la Terre, il a une masse qui NE VARIE PAS, mais son poids VARIE. Lorsqu’un objet est immergé dans un liquide, nous avons l’illusion qu’il est plus léger à cause de la poussée d’Archimède. En réalité, le poids et la masse de ce corps ne changent pas.

X

UTILISE TES APPRENTISSAGES

A. La ceinture de sécurité Décode le document ci-contre et explique le rôle de la ceinture de sécurité. Lors d’un arrêt brutal, →

FC/H : force exercée par la ceinture sur le conducteur. FH/C

A

FC/H

→

FH/C : force exercée par le conducteur sur la ceinture.

B

1 2 3

.................................................................................

4

.................................................................................

5 6

................................................................................. .................................................................................

8

.................................................................................

Chapitre

7

.................................................................................

9 10

152

Les forces et le poids

B. La ligne des forces La force appliquée par un pied sur une pédale de vélo est voisine de 10 daN (décanewton). Situe l’intensité de cette force sur une ligne des forces si : – la force exercée par un doigt sur un stylo est de 1 N ; – la force exercée par la raquette de tennis sur une balle est de 1 000 N.

C. Les fractures Décode le document puis réponds à la question : quelles relations peux-tu établir entre fractures et forces ? Des fractures

Schémas

Descriptions

Observations

Fermée

L’os présente une cassure nette, mais ne pénètre pas la peau.

Ouverte

Plus grave qu’une fracture Les bouts d’os cassés percent fermée, il peut s’ensuivre les tissus mous et la peau. une infection de l’os et des muscles.

En spirale

Cassure irrégulière qui se produit lorsqu’un couple de forces (2) tend à faire tourner l’os sur lui-même.

La majorité des fractures sont de ce type.

1

Fracture courante chez les sportifs.

2 3 4 5 6 7

.................................................................................

8

.................................................................................

Chapitre

.................................................................................

9 10 X. Utilise tes apprentissages

153

D. Les autos tamponneuses Parmi les manèges de la foire, celui des autos tamponneuses illustre les notions liées aux forces. Répertorie-les sous forme de synthèse. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

E. Les forces dans ton quotidien Imagine et décris des situations vécues au quotidien (à la maison, dans la rue, à l’école…) dans lesquelles des forces (au minimum 5) interviennent. Justifie ces choix en précisant les verbes d’action. Rédige ce travail dans la farde.

F. Un classement Classe dans l’ordre croissant le poids des objets. 1 2 3 4 5 6

Objet Balle de ping-pong Ballon de football VTT Moto de 500 cc Voiture

Masse (kg)

Planète où il se trouve

0,0023 0,4 13 166 1035

Terre Soleil Lune Jupiter Mars

7

Chapitre

8

................................................................................. .................................................................................

9 10

154

Les forces et le poids

G. Une comparaison À partir de ce que tu connais, compare poids et masse en indiquant les critères retenus. Critères

Masse

Poids

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

.........................

H. Un texte lacunaire Complète le texte lacunaire en utilisant les propositions ci-après. Attention, certaines propositions peuvent être utilisées plusieurs fois, alors que d’autres ne servent pas. Propositions : masse, poids, balance, dynamomètre, pèse-personne, 25 kg, 150 N, 25 N, 900 kg, ne varie jamais, Newton, kilogramme, force d’attraction, 150 kg, 900 N, 240 N. Des scientifiques ont préparé l’installation d’une base lunaire. On sait que la (le) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sur la Lune vaut

1

le sixième de celle sur la Terre. Pour s’y rendre, plusieurs expéditions sont prévues et plusieurs milliers de

2

tonnes de matériel seront nécessaires : un (une) . . . . . . . . . . . . . pareil(le) ne pourra pas se mesurer avec un (une) simple . . . . . . . . . . . . . .

3 4 5

Aussi, un astronaute tout équipé, d’une masse de 150 kg sur Terre, aura une masse de . . . . . . . . . . . . .

6 7

sur la Lune. Son poids sur la Lune sera de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lors de la première expédition, l’astronaute Twiggy entra dans la fusée et le curseur de la balance sur laquelle il venait de passer lui indiqua sa (son) . . . . . . . . . . . . . .

Chapitre

8

9 10 X. Utilise tes apprentissages

155

Il savait que sur la Lune, sa (son) . . . . . . . . . . . . . allait varier, tandis que sa (son) . . . . . . . . . . . . . resterait la (le) même. D’ailleurs, le commandant lui avait promis d’en faire la démonstration avec un objet dont la (le) . . . . . . . . . . . . . sur Terre valait 100 N. Peu intéressé par la physique, le médecin de bord emporta une caisse de médicaments dont la (le) . . . . . . . . . . . . . était de 12 kg.

FLASH SPÉCIAL Relève dans les textes ci-dessous les problèmes et particularités engendrés par un voyage dans l’espace. Saviez-vous que le corps humain grandit dans l’espace ? En effet, l’astronaute flotte et comme la colonne vertébrale n’est plus compressée, les vertèbres se séparent légèrement les unes des autres et le corps de l’astronaute peut s’allonger de 7 cm. Une fois de retour sur Terre, la colonne vertébrale est à nouveau compressée et l’astronaute retrouve sa grandeur normale. *** Un des effets les plus visibles d’un séjour dans l’espace est sans doute l’aspect de la tête bouffie. Sur Terre, notre cœur répartit le sang dans tout le corps. Le cœur doit fournir un travail plus important pour alimenter les organes supérieurs, car le sang est naturellement attiré vers le bas à cause de la gravité. Les membres inférieurs ne rencontrent pas ce problème. Le sang leur arrive plus facilement aidé par l’attraction terrestre. Dans l’espace, les fluides corporels ne redescendent plus aussi simplement par la gravité. Aussi, poussés principalement vers le haut par le cœur et la pression des artères, les fluides remontent plutôt vers le torse et la tête de la personne qui ressent alors le syndrome de la tête pleine. Les veines du cou et du visage ressortent plus qu’à l’habitude et les yeux rougissent et se gonflent. Les jambes d’un astronaute deviennent alors plus minces, car le sang, qui avait l’habitude de descendre facilement vers les organes inférieurs, ne peut y arriver maintenant que par le système de pompage du cœur. ***

1 2

Les toilettes sont très semblables à celles utilisées sur Terre. Tout d’abord, à cause de l’impesanteur, les astronautes doivent utiliser des dispositifs de retenue aux pieds et aux cuisses pour les empêcher de flotter ! Lorsqu’un astronaute tire la chasse, les déchets ne sont pas emportés par de l’eau, mais ils sont plutôt aspirés. Les déchets solides sont comprimés et entreposés et seront évacués plus tard. Les déchets liquides sont recyclés en eau ou tout simplement évacués dans l’espace.

3 4 5 6 7

Chapitre

8

9 10

156

Les forces et le poids

1 2 3 4 5 6 7 8

Chapitre 10

9 La pression

Dans ce bref chapitre, tu apprendras à définir le concept de « pression » à partir d’exemples tirés du quotidien pour ensuite utiliser tes acquis dans une série d’exercices.

I

SITUATION-PROBLÈME

À partir de la situation photographiée, émets des idées, des questions qu’elle soulève.

Neige fraiche

Neige fraiche

................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1 2

.................................................................................

3 4 5 6 7 8

Chapitre

9

10

158

La pression

II

COMPARAISON

Dans la vie quotidienne, recherche des situations où l’enfoncement est profond (favorisé, amélioré) et d’autres situations dans lesquelles l’enfoncement est faible (réduit, diminué). Réalise un tableau dans lequel tu les classeras. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

III

ANALYSE ET INTERPRÉTATION

A. Enfoncement profond Relève les facteurs communs dans les situations où l’enfoncement est facilité. ............................................................................... ............................................................................... ...............................................................................

1

...............................................................................

2 3 4

B. Enfoncement faible

5

............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... III. Analyse et interprétation

6 7 8 9

Chapitre

Effectue la même démarche (facteurs communs) pour les situations dans lesquelles l’enfoncement est réduit.

10

159

IV

EXPÉRIMENTATION

Après avoir découvert de manière qualitative ce qui favorise ou réduit l’enfoncement, voici les résultats d’une expérience réalisée par deux élèves.

A. Schéma légende de l’expérience Ce support est un lit de farine, de sel ou encore de sable fin.

14 cm

9 cm 29 cm

Expérience 1 Dalle posée sur le plat

Expérience 3 Dalle posée sur le bout Profondeur de l’empreinte - 16 mm

Profondeur de l’empreinte - 5 mm

Poids de la dalle : G = 60 N*

Expérience 2 Dalle posée sur le chant * Symbole de l’intensité du poids (G)

Expérience 4 Deux dalles superposées (sur le plat)

Profondeur de l’empreinte - 8 mm

Profondeur de l’empreinte - 11 mm

B. Tableau de mesures

1 2 3

Expérience 1 Expérience 2 Expérience 3 Expérience 4

4 5 6 7 8

Chapitre

9

10

160

La pression

Poids (N)

Surface de contact (cm2)

Enfoncement (mm)

60 60 60 120

406 261 126 406

5 8 16 11

C. Interprétation des résultats 1. Comparaisons Pour chaque comparaison, relève la constante, la variable et son influence sur l’enfoncement.

a) Entre les expériences 1 et 4 ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

b) Entre les expériences 1 et 2 ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

2. Conclusion

.............................................................................. .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

1

..............................................................................

2

..............................................................................

3 4 5 6 7 8

Chapitre

9

10 IV. Expérimentation

161

V

CONCEPT DE PRESSION

A. Introduction Tu viens de découvrir qu’il existe une relation entre la force exercée et la surface de contact. Les scientifiques ont appelé « PRESSION » la grandeur qui établit un lien entre force et surface.

B. Définition La pression est la force exercée par unité de surface.

C. Formule Pression =

Force exercée Surface de contact

p=

F S

D. Unités Complète. La force exercée s’exprime en . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (symbole : . . . . . . . . ). La surface de contact est mesurée en . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (symbole : . . . . . . . . ). La pression s’exprimera donc en . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . par . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (symbole :

VI

) que l’on appelle le PASCAL (symbole : Pa).

SAVOIRS À INTÉGRER

1 2 3 4

L’enfoncement est directement proportionnel à la force exercée et inversement proportionnel à la surface de contact. L’enfoncement dépend de la dureté du support. La pression est la force exercée par unité de surface.

5

en Pascal (Pa)

6 7 8

Chapitre

9

10

162

La pression

p=

F S

en Newton (N) en mètre carré (m2)

VII

UTILISE TES APPRENTISSAGES

A. Tableau Complète. Skieurs

Force (N)

Surface de contact (cm2)

Pression (Pa)

Thomas

675,0

5000

1350

Grégory

499,5

5550

Lucie

300,0

Marie

735,0

Jennifer

750 5250 5700

1500

B. Exercices chiffrés Résous les exercices suivants dans la farde. 1) Une voiture qui pèse 12000 N repose sur 4 roues. Chaque roue possède une surface de contact avec le sol qui représente un rectangle de 10 cm sur 15 cm. Calcule la pression exercée sur la route. 2) Un skieur chausse des skis qui mesurent chacun 1,80 m de long pour 10 cm de large. Sachant qu’il pèse 720 N, calcule la pression subie par la neige. 3) La surface de la pointe d’une punaise est de 0,1 mm2. Si tu appuies avec une force de 100 N, calcule la pression exercée sur le support en utilisant les exposants de 10.

C. Enfoncement et pression Pour les situations 1 et 2, coche la réponse qui convient et justifie-là. 1

1. Première situation Lucie se promène sur la digue à la côte belge. Elle saute sur le dos de son frère Grégory. ¨ Oui      ¨ Non

4

Justification : �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ................................................................................. ■■ La pression change-t-elle ?

3 5 6 7 8

¨ Oui      ¨ Non

9

Justification : �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� .................................................................................

Chapitre

■■ L’enfoncement change-t-il ?

2

10 VII. Utilise tes apprentissages

163

2. Deuxième situation Sur la plage, des joueurs de « beach-volley » s’adonnent à leur sport favori. Un des joueurs se dresse sur la pointe des pieds pour relancer le ballon. ■■ L’enfoncement change-t-il ?

¨ Oui      ¨ Non

Justification : �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� ................................................................................. ■■ La pression change-t-elle ?

¨ Oui      ¨ Non

Justification : �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� .................................................................................

3. Troisième situation Un pilote au rallye de Finlande se rend compte qu’il a un pneu crevé. Pour changer la roue, il utilise le « cric » mais celui-ci s’enfonce dans la neige. Imagine un moyen afin de résoudre ce problème et justifie-le. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

4. Quatrième situation Un cordonnier ne parvient pas à enfoncer une aiguille dans le cuir d’une chaussure. Propose deux solutions pratiques pour y parvenir et justifie-les.

1

.................................................................................

2

.................................................................................

3

.................................................................................

4 5

.................................................................................

6 7 8

Chapitre

9

10

164

La pression

5. Comparaison Dans le tableau de mesure du point IV B, compare les expériences 2 et 3 de la même manière qu’au point IV C. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

1 2 3 4 5 6 7 8

Chapitre

9

10 VII. Utilise tes apprentissages

165

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Chapitre

10 La pression atmosphérique

Une fois défini le concept de pression, tu aborderas la notion de « pression atmosphérique » à l’aide d’une série d’exemples. Tu verras comment elle a été découverte et comment nous pouvons la mesurer grâce aux différents baromètres.

I

SITUATION-PROBLÈME

L’expérience suivante, dont tu pourras voir les photographies ci-après, peut être réalisée en classe ou chez toi. Mode opératoire : – Faire chauffer une petite quantité d’eau (environ 15 cl). – Verser l’eau très chaude dans une bouteille en plastique vide d’1,5 l, à l’aide d’un entonnoir. (Être prudent afin de ne pas se brûler !). – Revisser le bouchon et placer la bouteille dans une glacière contenant des glaçons réfrigérants (ou dans un réfrigérateur, ou à l’extérieur s’il fait froid !). – Observer la bouteille après quelques minutes. Eau très chaude

Entonnoir

Glacière

Émets des hypothèses concernant le phénomène observé. Effectue ce travail par groupe et note-les dans la farde.

II 1 2 3 4

VÉRIFICATION DES HYPOTHÈSES

Imagine des expériences afin de vérifier les hypothèses émises. Réalise-les et rédige un rapport dans la farde. Seule l’hypothèse retenue sera notée dans le livre. ............................................................................... ...............................................................................

5

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6

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7 8

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10

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Chapitre

9

168

La pression atmosphérique

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III

RÉPONSE À LA SITUATION-PROBLÈME

Rédige une réponse à la situation-problème. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

IV

APPAREIL DE MESURE ET UNITÉ

A. Expérience de Torricelli 1. Introduction Torricelli, un savant italien du début du 17e siècle, a imaginé et réalisé en collaboration avec son assistant, Vincenzo Viviani, une expérience qui permet de mesurer la pression atmosphérique. Cette expérience est interdite en classe en raison de la toxicité du mercure.

1 2 3

2. Mode opératoire

4

Il a rempli un tube (b) de mercure, l’a bouché avec le pouce en veillant à ce qu’aucune bulle d’air ne s’introduise dans le mercure. Il l’a retourné dans la cuve à mercure et a retiré le pouce : le niveau du mercure est descendu jusqu’à une hauteur H mesurant 76 cm où il s’est stabilisé. Il a ensuite incliné le tube, mais la hauteur entre les deux niveaux de mercure est restée identique.

5 6 7 8 9

Chapitre

10

IV. Appareil de mesure et unité

169

3. Schémas expérimentaux vide vide

c

b

H

mercure H

mercure

a

mercure

4. Interprétation Décode les documents qui précèdent et rédige leur interprétation à la page suivante. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. 1 2 3 4

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5

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6

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7 8

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9

Chapitre

10

170

La pression atmosphérique

B. Baromètres 1. Baromètre à mercure Complète la légende. 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1

3

2. Unités de pression atmosphérique a) Unité internationale Comme pour la pression, la pression atmosphérique doit s’exprimer en Pascal (Pa).

b) Unités en météorologie Quand la hauteur de la colonne de mercure atteint 76 cm, on dit que la pression atmosphérique est NORMALE. Elle vaut en réalité 101300 Pa, soit 1013 HECTOPASCALS (hPa). 5

4

1 2 3

3. Baromètre anéroïde

4

Décode les documents de la page suivante et explique le fonctionnement de ce baromètre. ................................................................................

5 6 7

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8

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9

................................................................................ ................................................................................ IV. Appareil de mesure et unité

10

Chapitre

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171

axe B fixe (rotation) axe A mobile Pression atmosphérique

aiguille 77 76

vide 75 ressort

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V 1 2 3 4

SAVOIRS À INTÉGRER

La pression atmosphérique a été mise en évidence et mesurée par Torricelli. Elle correspond à la pression de l’air sur tous les corps. On la mesure à l’aide d’un baromètre (à mercure ou anéroïde). Elle s’exprime en Pascal (Pa). En météorologie, on utilise l’hectopascal (1 hPa = 100 Pa). La pression atmosphérique normale, qui vaut 1013 hPa, correspond à la pression qui maintient une colonne de mercure de 76 cm de haut dans le baromètre.

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Chapitre

10

172

La pression atmosphérique

VI

UTILISE TES APPRENTISSAGES

A. Expériences 1. Bouteille Imagine d’autres moyens pour diminuer la pression dans une bouteille en plastique afin de mettre en évidence la pression atmosphérique. Rédige un rapport dans la farde.

2. Ventouse À l’aide d’une grande ventouse (style « déboucheur » de toilette), essaie de soulever un tabouret (ou autre chose !). Rédige un rapport dans la farde.

3. Histoire d’eau a) Mode opératoire : – Prendre un tube à essai et y verser environ une hauteur d’un cm d’eau. – Le tenir avec une pince et le placer dans la flamme avec précaution (éviter la surchauffe en un point !). – Diriger l’ouverture de l’éprouvette vers un endroit sans danger (risque de projection). – Dès que l’eau a complètement disparu, retourner le tube dans un récipient rempli d’eau colorée.

b) Schémas Tube retourné

Stade final

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Chapitre

Ébullition

VI. Utilise tes apprentissages

173

c) Observations et interprétations ............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... ...............................................................................

4. Œuf emprisonné Réalise et interprète l’expérience suivante.

a) Mode opératoire – – – –

Prendre un œuf cuit dur dont on a enlevé la coquille. Prendre un récipient en verre dont le col a un diamètre légèrement inférieur à celui de l’œuf. Placer dans ce récipient de l’ouate (une poignée) et y mettre le feu. Poser rapidement l’œuf sur le goulot et observer.

b) Observations et interprétations

1

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3

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4 5

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6

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Chapitre

10

174

La pression atmosphérique

5. Bouillant de Franklin a) Mode opératoire – – – – –

Prendre un ballon à fond rond et le remplir d’eau à moitié. Porter à ébullition pendant 2 minutes. Arrêter la source de chaleur et plonger un thermomètre dans l’eau. Quand la température atteint environ 90°C, retirer le thermomètre et fermer avec un bouchon. Asperger le ballon d’eau froide avec une éponge et observer

b) Schémas 1°

2°

3°

4°

c) Observations et interprétation ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

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4

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5

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VI. Utilise tes apprentissages

10

Chapitre

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175

d) Conclusion

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B. Applications 1. Ampoule buvable Explique pourquoi il faut rompre les deux extrémités d’une ampoule afin que le médicament s’écoule. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

2. Jerrycan À l’aide du document, explique pour quelle raison il faut retirer le petit bouchon pour que l’essence s’écoule correctement. Note cette explication à côté du schéma.

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Chapitre

10

176

La pression atmosphérique

3. Plaque adhésive Fournis une explication au fait qu’il est parfois difficile de soulever une plaque lisse posée sur un support lisse également. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

4. Cuisson des aliments Décode les documents suivants afin de déterminer l’influence de la pression sur la durée de cuisson des aliments.

Document 1 Au dernier refuge, à 4000 m sur le Mont-Blanc, la température d’ébullition de l’eau a été mesurée à 85°C. La pression atmosphérique est beaucoup plus faible car l’air se raréfie en altitude et la hauteur d’air au-dessus du refuge est moins élevée.

Document 2 Dans un autocuiseur (casserole à pression), la température de l’eau ne cesse de grimper et finit par dépasser 100°C, pour atteindre 105, voire 115°C. Une soupape de sûreté empêche la marmite d’exploser en libérant une partie de la vapeur produite.

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1

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2 3

C. Baromètre à eau

4

Imagine une expérience qui permet de mesurer la pression atmosphérique (comme Torricelli) en utilisant de l’eau. Rédige un rapport dans la farde.

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Chapitre

10

VI. Utilise tes apprentissages

177

FLASH SPÉCIAL • Renseigne-toi sur le lien existant entre la pression atmosphérique et le bourdonnement d’oreilles quand on prend l’avion ou quand on se rend à la montagne. • Documente-toi sur les pressions les plus basses enregistrées sur Terre, sur l’œil du cyclone et les vitesses vertigineuses atteintes par les vents qui les accompagnent. Tu peux effectuer des recherches sur les autres types de baromètre (à siphon) et examiner leur fonctionnement.

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Chapitre

10

178

La pression atmosphérique

Index

A accouchement 42, 44, 47 accouplé 54 accouplement 34, 36, 54, 56, 59 acide benzoïque 104 alevin 53, 61 ampoule à basse consommation 7 ampoule à incandescence 7 antennule 82 azote 78

B baromètre 171, 172 branchies 84 brouillard 110 buée 110

C canal pneumatique 52 cause 133 céphalothorax 82, 84 césarienne 47 chaîne alimentaire 64, 65, 68, 69 chaleur 105, 124 circuit électrique 18 circuit en parallèle 18 circuit en série 18 circuit fermé 14, 18 circuit sans interrupteur 9 clitoris 34, 43 cloaque 52 col de l’utérus 34, 42, 43 compétences 3 conducteur électrique 18 conducteur thermique 122, 124 conduction 116, 124 consommateurs de deuxième ordre 68 consommateurs de premier ordre 68 consommateurs de troisième ordre 68 consommateurs principaux 68 convection 118, 124

cordon ombilical 38 corps caverneux 33 corps spongieux 33 court-circuit 20 cycle de vie 69

D décomposeurs 68 délivrance 42 dimorphisme sexuel 61 dipôle électrique 14, 18 droite d’action 139, 140, 141 dynamomètre 144, 151 dytique 87

E ébullition 113 écrevisse 61, 82, 89 effet 133, 135 éjaculation 36 élytres 87, 89 embryon 38 endomètre 34, 37, 45 enfoncement 159 épididyme 33, 43 épisiotomie 47 érection 33, 35 évaporation 113 exuviation 57 1

F

2 3

fécondation 37, 44, 46, 56 fécondation externe 53, 54, 56, 61 fécondation interne 59, 61 force 135, 136, 137, 139, 141, 144, 151, 152 force à distance 138 force de contact 137 force exercée 162 forceps 47 fusion 99, 108

4 5 6 7 8 9 10 Index

179

G gamète 30, 33, 34, 37, 44, 56, 61 générateur de courant 14, 18 graduation 107 grandes lèvres 34 grenouille 85, 89 grossesse 44

H Hectopascal 171 hypothermie 124

I intensité 139, 140, 141 isolant électrique 18 isolant thermique 122, 124

K kilogramme 152, 155

L laitance 53, 54, 61 larve 60, 61 larve de cousin 88 larve de dytique 88 LED 8, 13, 14, 18

M

1 2 3 4 5 6 7 8 9

masse 146, 152, 155 ménopause 30 menstruations 32, 34, 35, 44 métamorphose 54, 61 mètre carré 162 moteur 14, 18 mue 57, 61

N naissance 42 nèpe 88 Newton 152, 155, 162 nidation 37 nombril 42 nuage 110

10

180

Index

O œuf 34, 37, 38, 44, 53 opercule 52, 89 oursin 61, 62 ovaire 34, 35, 43, 44, 45, 46, 52, 54 ovicule 52 oviducte 34, 35, 54 ovipare 53, 56, 59, 61 ovulation 34, 35, 46 ovule 30, 34, 37, 44, 45, 46, 53, 54, 56, 61 oxygène 78, 87, 89

P palette natatoire 82 Pascal 162, 171, 172 pattes locomotrices 82, 84 pattes mâchoires 82, 84 pavillon 34 pénis 32, 33, 35, 36, 43, 44 péridurale 47 petites lèvres 34, 43 placenta 38, 41, 42, 47 poids 145, 146, 150, 155, 160 point d’application 139, 140, 141 poisson 52, 61, 89 polarisé 18 pression 162 pression atmosphérique 171, 172, 177 producteur 68 propagation de la chaleur 115 prostate 32, 33, 43 puberté 31, 33, 34, 44 pupe 60, 61

R rapport sexuel 44 rayonnement 121, 124 reproduction asexuée 30 reproduction sexuée 30 réseau alimentaire 65, 71 réservoir 107 respiration branchiale 89 respiration cutanée 89 respiration pulmonaire 89 rostre 82

S savoir-faire 3 scrotum 33, 43 sens du courant 12 sens (force) 139, 140, 141 solidification 102, 108 spatules 47 spermatozoïde 30, 32, 33, 34, 37, 44, 46, 53, 56, 61 sperme 33, 56 spermiducte 33, 52 stigmate 60, 87 sublimation 103, 108 surface de contact 162

T tâches 3, 4 telson 82 température 105, 108 testicule 32, 33, 43, 44, 52, 53 têtard 54

thermomètre 107 Torricelli 169 trompe 37, 43 tube capillaire 107

U urètre 33, 43, 44 utérus 34, 35, 37, 38, 42, 43, 45

V vagin 34, 35, 36, 37, 43, 44 vapeur d’eau 110 vaporisation 103, 108 vecteur 141 verge 33, 36 vésicule séminale 33, 43 vulve 34, 35, 42

Z zygote 38, 44, 45, 53, 61

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Index

181

Bibliographie

DERRICKSON B., TORTORA G. J., Manuel d’anatomie et de physiologie humaines, De Boeck, 2009. CAIN M. L., DAMMAN H., LUE R. A., YOON C. K., Découvrir la biologie, trad. et adaptation de PERSIC A., révision scientifique par VINCENT R., avec la collaboration de ROCHE H., De Boeck, 2006. CORNET M., Biologie 3e – Manuel. Sciences de base et Sciences générales, De Boeck, 2010. FORÊT R., Dico de Bio, De Boeck, 2012. JOHNSON G. B., LOSOS J. B., RAVEN P. H., SINGER S. S., Biologie, trad. De BOUHARMONT J., MASSON P. L., VAN HOVE C., De Boeck, 2011. SCULIER D. et WATERLOO D., Sciences et compétences au quotidien 1e année, De Boeck, 2013. SCULIER D. et WATERLOO D., Physique 3e – Manuel. Sciences de base et Sciences générales, De Boeck, 2010.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Bibliographie

183

Crédits iconographiques

Les illustrations et photographies non reprises dans la liste ci-dessous sont chacune propriété de © De Boeck Éducation s.a. CHAPITRE 1 p. 5 : d Ph © Andrew Buckin/Fotolia. CHAPITRE 2 p. 29 : d Ph © koya979/Fotolia ; p. 33 : m g dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1091 ; p. 34 : bas g dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1094 ; bas d dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1098 ; p. 37 : ht g Ph © Stephen Sweet/Istockphoto ; m g dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, 1098 ; p. 43 : ht c dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1094 ; m c dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1098 ; bas c dessin © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1091. CHAPITRE 3 p. 51 : d Ph © andreanita/Fotolia ; p. 53 : ht g Ph © Philippe Möes/Wildlife Pictures ; ht c Ph © Fotostock ; ht d Ph © Clouds Hill Imaging Ltd./CORBIS ; p. 55 : ht g Ph 1 © Alan Crawford/ Istockphoto ; ht g Ph 2 © Gucio_55/ Fotolia ; ht c Ph 1 © Eric Isselée/Fotolia ; ht c Ph 2 © Prill Mediendesign & Fotografie/Istockphoto ; ht d Ph 1 © John Cancalosi/ National Geographic Society/Corbis ; ht d Ph 2 © manfredxy/Istockphoto ; m g Ph © hterra_95/Fotolia ; p. 56 : bas g Ph 1 © SCI ; bas g Ph 2 © SCI ; bas d © formiktopus/Fotolia ; p. 66 : ht Ph 1, 2 et 3 © Claude Dopagne ; bas g et d © Claude Dopagne ; p. 67 : bas g Ph 1 et 2 © Claude Dopagne. CHAPITRE 4 p. 75 : d Ph © SerrNovik/Fotolia ; p. 76 : m g et d © Audrey Guillaume ; p. 81 : ht g dessin 1 et 2 © Raven et al., Biologie, De Boeck, 2011, p. 1005 ; p. 87 : bas g Ph © Claude Dopagne. CHAPITRE 5 p. 91 : d Ph © Jag_cz/Fotolia. CHAPITRE 6 p. 97 : d Ph © rigamondis/Fotolia ; p. 111 : ht d © Elena Schweitzer/Fotolia. CHAPITRE 7 p. 115 : d Ph © Mariusz Blach/Fotolia ; p. 125 : bas g © Malena und Philipp K/Fotolia ; p. 126 : ht g Ph © Roberta Parkin / Still Pictures/ Biosphoto ; m g © Aurélien Antoine/Fotolia. CHAPITRE 8 p. 131 : d Ph © Eric Isselée/Istockphoto. CHAPITRE 9 p. 157 : d Ph © kichatof/Fotolia.

1 2

CHAPITRE 10 p. 167 : d Ph © James Thew/Fotolia.

3 4 5 6 7 8 9 10

184

Crédits iconographiques

Table des matières

Préliminaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. L es tâches comme stratégie pour l’apprentissage et pour l’évaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1. Rôle des tâches proposées aux élèves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Place des savoirs dans la résolution de tâches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Acquérir et structurer des connaissances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Exercer et maîtriser des savoir-faire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Développer des compétences et réaliser des tâches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 3 3 3 3 3 3

Chapitre 1.  L’électricité I. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. Ampoules et LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. L’ampoule à incandescence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. L’ampoule à basse consommation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. La LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Comparaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III. Circuits électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Un premier circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Autres circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Circuit sans interrupteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Circuit avec interrupteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Schématisation normalisée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Sens du courant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Circuit simple avec une ampoule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Circuit simple avec une LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Circuit simple avec un moteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Résumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV. Conducteurs et isolants électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Photographies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Résultats expérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Généralisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V. Montage en série et en parallèle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Vérification expérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Généralisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII. Sources d’énergie électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Sources d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII. Court-circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Mise en situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Expérience 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Photographies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 7 7 7 7 8 8 9 9 9 9 10 11 12 12 13 14 14 15 15 15 15 16 16 16 17 17 18 19 19 19 19 20 20 20 20 20 20

Table des matières

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4. Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Expérience 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Schématisation normalisée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Expérimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Observations et interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Réponse à la mise en situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Questionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Passage d’un langage à un autre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20 20 21 21 21 21 21 22 22 24

Chapitre 2.  La reproduction humaine

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186

I. Prérequis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III. La puberté . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Préconception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Comparaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Mise en place des caractères sexuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV. Anatomie des appareils génitaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. L’homme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Rôles des principaux organes et glandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. La femme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Rôles des principaux organes et glandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V. Du rapport sexuel à l’accouchement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Le rapport sexuel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. La fécondation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. La grossesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Développement de l’œuf (ou du zygote) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Une croissance surprenante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Un graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Rôle du placenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. L’accouchement et la naissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Phases du cycle féminin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Ligne du temps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Parenté responsable : méthodes de régulation des naissances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Accouchement assisté . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Graphiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Les dix premiers jours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Traduire un graphique en texte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30 30 31 31 31 32 33 33 33 33 34 34 35 35 35 35 37 38 38 38 40 41 42 43 45 45 46 46 47 48 48 49

Chapitre 3.  La reproduction et les chaînes alimentaires dans le milieu aquatique I. Situation – problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. La reproduction du poisson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Table des matières

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III. La reproduction de la grenouille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Métamorphoses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV. La reproduction de l’écrevisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V. Le moustique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Étapes de la reproduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Comparaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII. Rappel de la situation problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX. Les chaînes alimentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Section transversale théorique d’une mare, d’un étang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Lieux de vie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Nourriture consommée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Tableau de nourriture consommée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Quelques chaînes alimentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Réseau alimentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Section transversale théorique d’une mare, d’un étang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F. Biomasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Graphiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XI. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Toxicité et chaînes alimentaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Réseau alimentaire de la forêt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Le restaurant des abysses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54 54 55 56 56 58 59 59 60 61 61 61 63 64 64 64 64 64 65 65 65 66 68 68 68 68 69 69 71 71

Chapitre 4.  La respiration dans le milieu aquatique I. Situation – problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. Présence d’oxygène dans l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Schéma et observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Composition de l’air dissous . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III. Le poisson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV. L’écrevisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Respiration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

76 76 76 76 76 77 77 78 78 78 79 79 79 79 82 82 82 84 85

Table des matières

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

187

V. La grenouille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Particularité du tronc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Les expériences d’Edwards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Modèle de respiration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI. Insectes aquatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Le dytique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. La nèpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Larves de dytique et de cousin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII. Tableau comparatif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

85 85 86 87 87 87 88 88 89 89

Chapitre 5.  L’énergie thermique I.

II. III. IV. V.

Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Observation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Questions posées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transformation d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Source principale d’énergie sur terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Autres sources d’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

92 92 92 93 93 93 94 94 95 95

Chapitre 6.  Les changements d’état I.

II.

1

III.

2 3 4

IV.

5 6 7 8 9 10

188

V.

Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Photographies de l’expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Rappel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Expérimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Tableau de mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Schémas expérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Observations et interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Solidification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Expérimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vaporisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Expérimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sublimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Expérimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Photographies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Table des matières

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4. Observations et interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI. Température et chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Rappel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Définitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII. Échelle thermométrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Anders Celsius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Réalisation de l’échelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Thermomètre d’intérieur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Solidification de l’eau salée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Tableau de mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Vocabulaire scientifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Comètes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Masse et volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Schémas expérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Modèle moléculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Ébullition et évaporation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F. Refroidissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Transpiration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Climatiseur à eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G. Facteurs influençant l’évaporation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

104 104 105 105 105 105 105 105 106 106 107 108 108 108 109 109 110 110 110 111 111 111 111 112 112 112 113 113 113 113 114

Chapitre 7.  La propagation de la chaleur I. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. Conduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Expérimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Photographies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Observations et interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III. Convection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Expérimentation dans l’air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Photographies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Observations et interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Expérimentation dans l’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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3. Photographies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Observations et interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV. Rayonnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Situation problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Expérimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Photographies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Observations et interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Réponse à la situation problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V. Conducteurs et isolants thermiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Expérimentation 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Expérimentation 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Matériel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Observations et conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Expérimentation 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Questionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Chauffage à air chaud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Géothermie domestique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Sac isotherme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

120 120 120 121 121 121 121 121 121 121 122 122 122 122 123 123 123 123 123 124 124 124 127 127 127 128 128

Chapitre 8.  Les forces et le poids

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I. Préconceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III. Causes et effets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Analyse de documents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Classement des effets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Notion de force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Proposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Types de forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV. Généralisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Synthèse en arbre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V. Force de contact et force à distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Force de contact . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Notion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Force à distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Notion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI. Représentation symbolique d’une force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Mise en situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Appropriation de concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Table des matières

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1. Caractéristiques d’une force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Représentation vectorielle d’une force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII. Appareil de mesure et unité d’une force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Résous une situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Objets se déformant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Expérience(s) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Le dynamomètre : l’appareil de mesure d’une force . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Unité d’intensité d’une force et utilisation correcte d’un dynamomètre . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Unité d’intensité d’une force et symbole de cette unité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Mise à zéro d’un dynamomètre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Bonne position pour lire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII. Le poids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Unité et appareil de mesure du poids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Ne confonds plus poids et masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Rappel : la masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Le poids d’un corps en différents lieux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Montre que tu as compris . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Le poids : définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. La ceinture de sécurité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. La ligne des forces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Les fractures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Les autos tamponneuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E. Les forces dans ton quotidien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . F. Un classement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G. Une comparaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H. Un texte lacunaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

139 140 141 141 141 142 142 144 144 144 144 145 145 145 146 146 146 146 147 150 151 151 152 152 153 153 154 154 154 155 155

Chapitre 9.  La pression I. Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II. Comparaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III. Analyse et interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Enfoncement profond . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Enfoncement faible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV. Expérimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Schéma légende de l’expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Tableau de mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Interprétation des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Comparaisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V. Concept de pression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Formule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. Unités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Table des matières

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A. Tableau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Exercices chiffrés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Enfoncement et pression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Première situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Deuxième situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Troisième situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Quatrième situation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Comparaison . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Chapitre 10.  La pression atmosphérique I. II. III. IV.

Situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vérification des hypothèses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Réponse à la situation-problème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Appareil de mesure et unité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Expérience de Torricelli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Mode opératoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Schémas expérimentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Interprétation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Baromètres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Baromètre à mercure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Unités de pression atmosphérique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Baromètre anéroïde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V. Savoirs à intégrer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VI. Utilise tes apprentissages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A. Expériences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Bouteille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Ventouse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Histoire d’eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Œuf emprisonné . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Bouillant de Franklin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B. Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Ampoule buvable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Jerrycan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Plaque adhésive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Cuisson des aliments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C. Baromètre à eau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Crédits iconographiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184

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