Cous d’initiation sientifi ue Lycée Charles Plisnier 1 · Cous d’initiation sientifi ue Lycée Charles Plisnier 3 Résumé de la matière du thème 5 Les variables et les graphiques

Cours d’initiation scientifique Lycée Charles Plisnier

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Introduction

Ce petit livret reprend la matière qui a été étudiée en classe.

L’objectif est de te permettre de la revoir autrement et de t’améliorer.

Chaque livret commence par un petit résumé qui te réexplique la matière

contenue dans le thème.

Ces résumés contiennent des mots en gras qui sont les mots clés à maîtriser.

Maîtriser ne veut pas dire connaître par cœur, cela signifie que tu es capable

d’expliquer avec tes propres mots car tu as compris le sens et la signification.

Un lexique reprenant l’ensemble de ces mots clés se trouve à la fin du

résumé.

C’est ce vocabulaire scientifique que tu dois donc être capable d’utiliser pour

formuler tes réponses et tes raisonnements durant les évaluations.

Tu as ensuite des exercices en lien avec le thème pour t’entraîner après avoir

révisé la matière.

Si tu maîtrises ton thème tu dois être

capable de réaliser les exercices seul, pour

y arriver, le premier exercice est

accompagné d’une fiche de procédure qui

t’explique une démarche à appliquer pour

réussir plus facilement une question.

Enfin, chaque exercice possède une

correction dans les dernières pages pour te

permettre de t’auto-corriger et

éventuellement te donner quelques bons

conseils.


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Résumé de la matière du thème 5 Les variables et les graphiques

Lorsque l’on fait une expérience, on travaille sur des éléments qui peuvent varier

(la température, le temps, la vitesse, la croissance d’une plante, etc.)

Ces données sont appelées des variables car leurs valeurs changent durant

l’expérience.

On travaille toujours avec deux variables : la variable sur laquelle on agit, celle

que l’on contrôle durant l’expérience qui s’appelle la variable contrôlée.

Et la variable que l’on découvre en faisant l’expérience, celle que l’on mesure et

que l’on ne contrôle pas car elle dépend du déroulement de l’expérience, on

l’appelle la variable dépendante.

On peut rédiger une relation qui unit les variables d’une expérience en

respectant la formulation suivante :

Si la variable contrôlée augmente,

alors la variable dépendante augmente ou diminue.

Dans notre exemple : si le temps augmente, alors la longueur de la tige

augmente.

Ces variables peuvent être portées en graphique en respectant des règles de

construction.

1) La variable contrôlée se situe toujours sur l’axe

horizontal

2) La variable dépendante se situe toujours sur l’axe

vertical

3) Chaque axe doit porter des valeurs et préciser

l’unité de ces valeurs

4) Le graphique doit commencer par un titre qui se

formule toujours comme ceci :

VARIATION DE la variable dépendante EN FONCTION DE la variable contrôlée.


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Les changements d’états :

La matière peut se présenter sous

différents états : solide, liquide et

gazeux.

Pour passer d’un état de la matière à

un autre, il faut soit chauffer, soit

refroidir la matière. La chaleur porte

le nom d’énergie thermique.

Les différents changements d’état sont :

La fusion est le passage de l’état solide à l’état liquide

La solidification est le passage de l’état liquide à l’état solide

La vaporisation est le passage de l’état liquide à l’état gazeux

La sublimation est le passage de l’état solide à l’état gazeux

La condensation est le passage de l’état gazeux à l’état liquide ou solide.

Les phénomènes de dilatation

Quand on chauffe une matière, qu’elle soit solide, liquide ou gazeuse, elle se

dilate. Ce phénomène s’appelle la dilatation.

Concrètement, la masse de la matière reste la même, mais son volume

augmente : elle prend plus de place. Cela s’explique par le fait que les molécules

s’agitent, bougent plus rapidement et s’écartent les unes des autres. A l’inverse

quand la matière se refroidit, elle se contracte : elle prend moins de place.

Les phénomènes de propagation de la chaleur

Dans certaines matières, la chaleur ne peut pas se propager, on les appelle des

isolants thermiques.

Quand la chaleur peut se propager dans un solide, on dit qu’il est conducteur

thermique, on appelle ce phénomène la conduction.

Quand la chaleur peut se propager dans un fluide (liquide ou gaz), on dit qu’il est

convecteur thermique, on appelle ce phénomène la convection.

La chaleur peut aussi, dans tous les cas, se propager sans passer par la matière.

Ce dernier mode de propagation que l’on rencontre partout s’appelle le

rayonnement thermique.


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Lexique du thème 5 Variable

Paramètre qui n’est pas fixe, qui peut changer durant une expérience.

Variable contrôlée

Variable que l’on change volontairement durant une expérience.

Variable dépendante

Variable qui change indépendamment de nous durant une expérience, on la découvre et la mesure durant l’expérience.

Relation Formule qui permet de décrire l’évolution de deux variables liées entre elles.

Valeur Valeur numérique qui permet de quantifier une variable.

Unité Unité de mesure utilisée pour exprimer la valeur d’une variable.

Graphique Représentation scientifique qui montre l’évolution d’une variable dépendante en fonction d’une variable contrôlée.

Etat de la matière

Comportement des molécules qui composent une matière. Soit solide, soit liquide, soit gazeux.

Energie thermique

Terme scientifique qui désigne la quantité de chaleur.

Dilatation Phénomène durant lequel un corps augmente de volume quand on le chauffe.

Contraction Inverse de la dilatation, quand on refroidit la matière.

Isolant Matériaux ne laissant pas passer la chaleur efficacement.

Conducteur Matériaux solides laissant passer efficacement la chaleur.

Conduction Phénomène de propagation de la chaleur au travers d’un solide.

Convection Phénomène de propagation de la chaleur au travers d’un fluide (liquide ou gaz).

Convecteur Matériaux fluide (liquide ou gaz) laissant passer efficacement la chaleur.

Rayonnement Propagation de la chaleur n’ayant pas besoin de déplacer de la matière pour se réaliser.


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Comment réussir une question ?

1) Commence par lire attentivement toute la question et l’ensemble des

documents (schémas, graphiques, textes, …) qui l’accompagnent.

2) Assure-toi d’avoir bien compris ce qui t’es demandé de faire : quelle est

la consigne ? Porte ton attention sur le verbe par lequel commence toujours

la question.

3) Pense aux mots clés de ton lexique qui se rapportent à la question et que

tu devras utiliser pour formuler ta réponse.

4) Relis, plusieurs fois si c’est nécessaire, ta réponse pour t’assurer qu’elle

soit claire, qu’elle ait du sens et qu’elle réponde à la question posée en

employant le vocabulaire du cours.

Voici un exemple pour t’aider :

Les manchots empereurs Les Manchots empereurs ont le plumage le plus dense de tous les oiseaux. Ils possèdent aussi des filaments duveteux présents entre la peau et les plumes.

EXPLIQUE pourquoi ces oiseaux se

rassemblent en colonie comme sur la photo.

IDENTIFIE le mode de propagation de la chaleur utilisé.

EXPLIQUE clairement le rôle de leurs duvets et de leurs plumes.


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Première étape : analyse le document et lis les questions.

On présente des manchots qui se regroupent ensemble et on explique que

leurs plumes sont très denses.

Deuxième étape : que dois-tu faire ?

Il faut expliquer la raison scientifique de ce comportement et argumenter

avec les notions de propagation de chaleur vues en classe.

Troisième étape : réponds à la question avec les bons mots clés.

Le raisonnement est le suivant :

L’air est un très bon isolant, il permet au manchot de conserver la chaleur

de son corps. Malgré cela la chaleur rayonne de leurs corps (phénomène de

rayonnement) et le fait de rester collés en groupe permet de profiter de la

chaleur des autres individus. En plus de cela, le duvet et les plumes

permettent à chaque animal de garder au maximum sa propre chaleur pour

lui en emprisonnant de l’air contre sa peau.

Quatrième étape : relis-toi pour t’assurer que ta réponse est claire.

Il n’y a pas une bonne réponse type, toutes les phrases qui sont formulées

dans un français compréhensible et qui contiennent les bons mots clés ( air =

ISOLANT ) et qui expliquent le phénomène de rayonnement de la chaleur

sont correctes. Entraîne-toi à expliquer de différentes manières possibles le

phénomène en reformulant ta réponse.

A toi de jouer ! Tu trouveras dans les pages suivantes une série

d’exercices pour t’entraîner. La correction se trouve à la fin du livret

pour t’assurer que tu as bien compris et bien répondu !


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Question 1

Présentation d’un igloo

.

EXPLIQUE comment la température à l’intérieur d’un igloo peu

rester supérieure à celle de l’air extérieur.


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Question 2

DES ASSIETTES DE DONUTS

CITE deux variables dans ce document.

REDIGE la relation qui unit ces deux variables.

Graphique d’une expérience

CITE la variable dépendante

de ce graphique.

CITE la variable contrôlée

de ce graphique.

REDIGE un titre pour ce

graphique.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10 12

Temps ( mois )

Lo

ng

ueu

r d

u r

am

eau

( c

m )

/2

X

/3

X


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Question 3

Une journée à la plage

-

-

MODELISE les molécules dans le matelas qui se trouve dans

l’eau.

EXPLIQUE pourquoi le matelas de Sacha n’est plus si gonflé

alors qu’il n’y a pas de trou et qu’il était très bien gonflé au

départ.


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Question 4 Un professeur demande à deux élèves de dessiner le schéma scientifique d’un thermoscope. Voici le dessin de Léon :

Emma pense que Léon a commis une erreur.

CITE le nom de l’élève qui a raison et justifie ton choix.

EXPLIQUE le principe de fonctionnement de cet appareil. UTILISE le terme scientifique qui désigne le phénomène dans ton texte.

Tube en verre avec

des graduations

Bouchon

Ballon contenant

du colorant

Tu t’es trompé Léon, ce que tu as

dessiné n’est pas un thermoscope mais

un thermomètre !


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Question 5 COMPLETE la légende de ce schéma.

COLORIE en rouge les flèches qui demandent un apport de

chaleur.

en bleu celles qui demandent un retrait de chaleur.

CITE le terme scientifique employé pour désigner la chaleur.

Etat solide

Etat Liquide Etat gazeux


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Correction des exercices QUESTION 1 :

La neige est composée en grande partie d’air qui est un excellent isolant. Si

l’igloo est habité (l’humain est une source de chaleur) cette chaleur va rester à

l’intérieur de l’igloo.

QUESTION 2 :

- La taille des donuts et le nombre de donuts

- Si la taille des donuts augmente alors le nombre de donuts diminue

- VD : longueur du rameau, VC : temps

- Variation de la longueur du rameau en fonction du temps

QUESTION 3 :

Lorsqu’il était au sol, l’air dans le matelas

s’est dilaté donnant l’impression qu’il était

bien gonflé. Une fois dans l’eau froide, l’air

s’est contracté, a pris moins de place et le

matelas semblait moins bien gonflé.

QUESTION 4 :

Emma a raison car un thermoscope ne porte pas de graduation.

Le thermoscope fonctionne grâce au principe de la dilatation, quand la

température augmente, le liquide dans le réservoir se dilate, il prend plus de

place et monte dans le tube en verre.

QUESTION 5 :

La chaleur est désignée par le terme

« Energie thermique ».

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