Module d’apprentissage

Découverte du Monde : La matière et les objets

SOLIDES ET LIQUIDES

Sujet traité : identifier quelques ressemblances et quelques différences entre plusieurs solides, entre

plusieurs liquides Compétences du socle commun

Compétence 1: la maîtrise de la langue française

L’élève est capable de : -s’exprimer clairement à l’oral en utilisant un vocabulaire approprié -lire seul et comprendre un énoncé, une consigne simple -utiliser ses connaissances pour mieux écrire un texte court. Compétence 3 : les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique L'élève est capable de : -utiliser les unités usuelles de mesure ; estimer une mesure ; -observer et décrire pour mener des investigations ; Compétence 4 : la maîtrise des techniques usuelles de l’information et de la communication L’élève est capable de : -commencer à s’approprier un environnement numérique Compétence 6 les compétences sociales et civiques L’élève est capable de : -respecter les autres et les règles de la vie collective, -appliquer les codes de la politesse dans ses relations avec ses camarades, avec les adultes à l’école et hors de l’école, avec le maître au sein de la classe

Compétence 7: l'autonomie et l'initiative L'élève est capable de : -écouter pour comprendre, interroger, répéter, réaliser un travail ou une activité ; -échanger, questionner, justifier un point de vue ; Connaissances : – Découvrir le monde du vivant, de la matière et des objets : « Les élèves distinguent les solides et les liquides et perçoivent les changements d’états de la matière. • Reconnaître un liquide et un solide • Différencier un liquide d’un solide • Élaborer les caractéristiques d’un liquide et d’un solide. – Mathématiques : Organisation et gestion des données • Lire ou compléter un tableau dans des situations concrètes simples. • Utiliser un tableau, un graphique. • Organiser les informations. – Français : langue orale, lecture, écriture • Acquérir un vocabulaire spécifique pour décrire les caractéristiques. • Dire de quoi parle le texte lu, trouver dans le texte ou son illustration la réponse aux questions que l'on se pose. • Concevoir et écrire de manière autonome une phrase simple, cohérente, puis plusieurs, puis un court texte explicatif.

Attitudes

L’acquisition d’une culture scientifique et technologique doit permettre à l’élève, au cours du cycle 2, de développer les attitudes suivantes : - le sens de l’observation ; - la curiosité pour la découverte des conditions et des causes des phénomènes observés ; - l’imagination raisonnée ; - l’esprit critique : . confronter ses idées dans des discussions collectives, . chercher à valider par l’argumentation ; - l’intérêt pour les progrès scientifiques et techniques ; - la responsabilité face à l’environnement, au monde vivant et à la santé ; - l’observation de règles élémentaires de sécurité.

Fiche connaissances pour l’enseignant : Solide/Liquide CE1

Qu 'est qu'un solide ? L'absence de liberté entre les molécules ou les ions caractérise l'état solide qui est un des états de la matière. Au niveau macroscopiques la matière à l'état solide présente les propriétés suivantes : • le solide a une forme propre, • le solide a un volume propre. Si un objet solide est « rigide », c'est grâce aux liaisons entre les atomes, ions ou molécules composants du solide. Qu 'est qu'un liquide ? La phase liquide est un état de la matière. Sous cet état, la matière devient facilement déformable mais reste difficilement compressible. Le liquide est un fluide. Les molécules le constituant sont faiblement liées, ce qui les rend mobiles les unes par rapport aux autres et confère au milieu la propriété de se déformer. Mais, à l'inverse du gaz, elles sont tout de même faiblement liées : une molécule ne peut donc s'éloigner beaucoup d'une autre, ce qui fait que la matière liquide a une cohésion que ne possède pas le gaz (et comme dans les solides, les molécules sont « proches » les unes des autres, ce qui rend les liquides difficilement compressibles) Une caractéristique des liquides est leur viscosité, qui mesure l'attachement des molécules les unes aux autres, et donc la résistance à un corps qui traverserait le liquide. Plus la viscosité est grande, plus le liquide est difficile à traverser. Il y a donc toute une gamme d'états intermédiaires (pâte), qui rend la distinction difficile entre le liquide et le solide. En fait le meilleur test est celui de la rupture : un solide se brise et se fêle, et le reste ; un liquide se fend et se ressoude après la disparition de la cause de rupture, sans laisser de trace. Au niveau macroscopique, l'état liquide se caractérise par les propriétés suivantes : • le liquide n'a pas de forme propre, il prend celle du récipient qui le contient sous l'effet de la gravité ; • sa surface libre au repos est plane et horizontale (bords mis à part car la tension superficielle forme des ménisques sur les bords) • le liquide possède un volume propre, qui ne change qu'avec la température (dans une faible mesure).

Entre observation, expérimentation et recherche documentaire Après avoir recueilli les hypothèses des élèves, définissant solides et liquides, expliquant selon eux ce qui caractérise les solides et les liquides, les groupes d'élèves pourront faire des observations dans le milieu, Les élèves seront amenés à choisir le matériel dont ils ont besoin, à élaborer des dispositifs permettant de vérifier les hypothèses formulées quand à l'état solide ou liquide des matériaux étudiés . La compréhension de la notion d'état et la connaissance des propriétés des états solide et liquide doit amener les élèves du cycle 2 à surmonter les obstacles suivants : • certains matériaux peuvent présenter des propriétés pouvant rappeler celles des liquides alors qu'ils relèvent des solides (les poudres) • l'état dépend de la température. Il conviendra donc de travailler les changements d'état de la matière. C'est par un va-et-vient entre recherche documentaire et expérimentation que l'on avancera vers une définition des états solide et liquide rendant compte des résultats de l'expérience, des observations. Quelle institutionnalisation des savoirs ? La trace écrite institutionnelle présentera les expérimentations faites (descriptions, schémas) , les résultats et les conclusions que l'on a pu tirer de celles-ci, (explications, schémas, ...) et précisera les conclusions auxquelles on est arrivé pour définir solide et liquide ... Difficultés provenant des idées préalables des élèves : • Les solides en poudre risquent d'être classés parmi les liquides. En effet, ces solides présentent des caractéristiques qui peuvent ressembler à certaines retenues pour les liquides. Par exemple : « coule / ne coule pas ». Cela montre que ce seul critère est insuffisant. Il faut y ajouter par exemple « fait des tas, fait des flaques » …

SEANCE 1 : Classification liquide /solide

Découvrir le monde de la matière et des objets Connaissance :

Identifier quelques ressemblances et quelques différences entre plusieurs solides, entre plusieurs liquides Objectifs : Trouver des critères de classement Etablir des classements Observer et expérimenter Formuler des hypothèses quant à l’état solide ou liquide des matériaux proposés.

Matériel : - Solides : clé, livre, farine, élastique, bois, galet, sel, sucre ; - Liquides : eau, lait, huile, sirop, gel douche. Affichettes avec noms de solides et liquides Récipients variés.

Temps Organisation Déroulement de l’activité Observations

10 min 10 min 10 min

Groupe classe

Situation de départ : Questionner les enfants: pour mettre en évidence les représentations: La notion de liquide et de solide « Qu’est-ce qu’un solide, qu’est-ce qu’un liquide ? » Réponse des enfants : -les solides sont durs, ne se cassent pas ou sont difficiles à casser : un caillou, un ballon, une voiture, une règle -les liquides coulent et mouillent : le lait, la limonade ; l’eau, le coca Activité de tri et de classement : -Nommer tout ce qui est posé sur la table (contenus et contenants). Vocabulaire: récipient et noms des récipients... Tri en fonction du critère solide / liquide (trier les

matériaux en mettant ensemble ce que vous pensez être

solide et ce que vous pensez être liquide) Tri des matériaux proposés (clé, farine, orange, livre, stylo, sucre en poudre, bois, sel, galet, élastique, éponge) Ensuite, il faudra expliquer à la classe comment le tri a été

fait.

Mise en commun pour arriver au tri solide / liquide. Solliciter les groupes et leur demander d’expliciter leur critère de classement. Noter les critères retenus par les élèves, garder une trace de ce travail sur une affiche.

Représentation des élèves. Les élèves donnent aussi des exemples de ce qu’ils pensent être des solides et des liquides. Des étiquettes de chaque élément sont posées au devant. Au tableau, deux colonnes sont affichées : solide et liquide. Les élèves viennent déplacer les étiquettes dans le tableau au niveau des deux colonnes. Validation par le groupe

Prolongement de la séance : « A la prochaine séance, nous allons vérifier que certains de ces éléments du tableau sont bien placés dans la bonne colonne »

Les différents objets

Classification des liquides (1ère phase) Classification des liquides après concertation des groupes

Classification des solides (1ère phase) Classification des solides après concertation des groupes

Représentation des élèves :

Conclusion : Les solides sont durs. Les liquides coulent.

Séance 2 : Découverte de quelques propriétés des solides et des liquides

Découvrir le monde de la matière et des objets Connaissance :

Identifier quelques ressemblances et quelques différences entre plusieurs solides, entre plusieurs liquides

Objectifs : Etablir des propriétés des solides Etablir les propriétés des liquides Trouver des critères de classement Observer et expérimenter Formuler des hypothèses quant à l’état solide ou liquide des matériaux proposés.

Matériel : Des gobelets- avec de l’eau, du lait, du savon liquide, un caillou, un élastique, une clé, du bois Affiche synthèse réalisée en classe Récipients variés.

Temps Organisation Déroulement de l’activité Observations

10 min

5 min

10 min

10 min

3 groupes de

6 élèves.

Groupe classe

10 min

Situation problème :

Le jeu du déménageur : Sur la table, sont disposées des gobelets : un avec de l’eau, un autre avec du lait, un avec un caillou, un autre avec du bois, un avec du savon liquide et un dernier avec une clé. Consigne : 6 élèves doivent transporter ce qu’il y a dans les gobelets pour les mettre dans un autre coin de la classe. Point important : vous n’avez pas le droit de déplacer les gobelets. Ils doivent rester là où ils sont. Problème : Comment transporter l’eau, le lait et le savon liquide? Commence donc à se profiler les différences entre solides et liquides. Mise en commun, synthèse : « Comment avez-vous fait pour transporter les objets ? Les élèves répondent aux questions : -d’abord s’agissant des solides. Puis problème rencontré pour le transport des liquides.

Réalisation d’une affiche de synthèse :

Les solides : -le solide peut se transporter avec les mains -un solide n’est pas forcément dur et solide, il peut être mou comme l’élastique et se déformer. -on peut le poser sur une table ou le tenir dans ses mains. Les liquides : -le liquide ne peut se transporter avec les mains, on a besoin d’un récipient. -le liquide coule.

Les élèves attrapent le caillou, l’élastique, le bois et la clé et les déplacent à l’endroit demandé. L’enseignant propose des récipients pour transporter les liquides. Constat : les liquides ne peuvent pas être transportés uniquement avec les mains comme pour l’élastique, le caillou et la clé. Cette synthèse sera aussi reprise dans le cahier de chaque élève et complétée au fur et à mesure des séances afin d’avoir une trace globale.

Liquides et solides dans des gobelets

Transporter un élastique sans le gobelet Transporter un caillou sans le gobelet

Hypothèse pour transporter un liquide Avec la main

Mais la quantité exacte n’y est plus.

Séance 3 : Les liquides et leur horizontalité Thématique : La matière

Découvrir le monde de la matière et des objets Connaissance :

Identifier quelques ressemblances et quelques différences entre plusieurs solides, entre plusieurs liquides

Objectif : Caractériser un liquide par rapport à un solide Observer, constater et représenter l'horizontalité de la surface d'un liquide

Matériel eau pure, eau colorée ( limonade- eau à la grenadine) si besoin pour une meilleure visualisation. Récipient: Un gobelet en plastique transparent - une bouteille transparente- une bouteille d’orangina Supports papier: dessin du récipient (gobelet /bouteille d’eau/ bouteille d’orangina) choisi en taille réelle (pouvant être placé derrière le contenant pour permettre de visualiser les phénomènes à observer lors des manipulations), Une fiche par élève représentant trois récipients vides, de formes différentes, posés sur la table et penchés ( à compléter avec le liquide)- voir ci-dessous. Par enfant: une règle, trois crayons de couleurs différentes (rouge- bleue- vert), un crayon de papier. Connaissances :

- DECOUVERTE DU MONDE : Découvrir le monde de la matière et des objet Connaissance

Solides et liquides

Identifier quelques ressemblances et quelques différences entre plusieurs solides, entre plusieurs

liquides

Objectif : Caractériser un liquide par rapport à un solide Observer, constater et représenter l'horizontalité de la surface d'un liquide

Temps Organisation Déroulement de l’activité Observations

10 min

15 min

Groupe classe

Par groupe

Individuel

Par groupe

Situation de départ- Observation et représentation du liquide posé sur la table : Phase 1 : Rappel de la séance 2. L’enseignante relit l’affiche élaborée collectivement où les propriétés des solides et des liquides ont été dégagées. Aujourd’hui, nous allons continuer à travailler autour des solides et des liquides, nous nous pencherons plus précisément sur les liquides. Phase 2 : Chaque groupe a un gobelet en plastique transparent, une petite bouteille d’eau, une bouteille d’orangina . Chaque récipient est rempli d’un liquide colorée pour permettre de mieux visualiser les expériences. Un élève dans le groupe marque alors le niveau de l’eau à la bonne hauteur sur le dessin à la taille réelle. Un élève superpose le dessin taille réelle sur la bouteille d’eau . Un autre élève marque alors sur le récipient la surface de l’eau à la bonne hauteur et d’une couleur bleue. Les élèves complètent alors la fiche individuelle et dessinent ce qu’ils ont observé.

Variable didactique : trois récipients de forme différente Emission d'hypothèses et expérimentation par groupe. Emission d'hypothèses

5 min

15 min

Individuel

De nouveau, un élève du groupe pose un gobelet en plastique transparent sur la table. La démarche est la même. Un élève marque alors le niveau de l’eau à la bonne hauteur sur le dessin à la taille réelle du gobelet en plastique. Un élève superpose le dessin taille réelle sur le gobelet en plastique transparent. L’enseignante marque alors sur le récipient la surface de l’eau à la bonne hauteur et d’une couleur rouge. Les élèves complètent alors la fiche individuelle et dessinent ce qu’ils ont observé Même démarche autour la bouteille d’orangina (hauteur marqué par la couleur verte). Mise en commun : Un liquide prend la forme du récipient dans lequel on le verse. La surface de l'eau (et des liquides en général) reste horizontale au repos. Observation et représentation du liquide dans un

récipient incliné sur la table Phase 3 : Un élève penche la bouteille d’eau : faire représenter avec la main la position de la surface de l'eau par les enfants. De nouveau, un élève oriente la représentation en taille réelle de la situation observée. Puis, il place sa main sur la représentation papier taille réelle. Le groupe –classe décide alors du tracé à poser sur le support élève . Un élève note alors sur la bouteille d’eau le nouveau traçage du plan incliné (couleur bleue). Consigne : Que se passe t-il si on redresse les récipients ?

On attend les réponses des enfants. Les liquides reprennent leur niveau initial après qu’on les ait penchés ou pas Même démarche pour le gobelet d’eau/ la bouteille d’orangina Mise en commun : Les enfants constatent la différence de position de surface lorsque l’eau est posée sur un plan stable ou incliné. La surface reste cependant horizontale quelque soit la position du récipient et le récipient qui contient le liquide . Elaboration de la trace écrite : Rappel de la séance 2 .Un liquide, c’est une matière qui : - s'écoule, - prend la forme du récipient, - a une surface horizontale.

et expérimentation par groupe. Emission d'hypothèses et expérimentation par groupe. Faire référence à la ligne d’horizon.

3 liquides de couleurs différentes dans des récipients de formes variées

1ère étape : la bouteille est posée sur la table, l’élève note le niveau du liquide

2e étape : on penche la bouteille

Représentation des élèves :

Conclusion : Un liquide a une surface horizontale.

Séance 4 : Les solides en poudre.

Découvrir le monde de la matière et des objets Connaissance :

Identifier quelques ressemblances et quelques différences entre plusieurs solides, entre plusieurs liquides

Objectifs : Etablir des propriétés des solides Observer et expérimenter Distinguer les solides en poudre des solides et des liquides.

Matériel : Affiche élaborée en séance 1, gobelets en plastique transparent, graines, semoule, sucre en poudre et en morceaux, eau, papier absorbant.

Temps Organisation Déroulement de l’activité Observations

5 min

5 min

10 min

Groupe classe

Groupe classe

Groupe

• Phase 1 :

Rappel des notions vues en séance 1. A l’oral, en collectif. Reprise du quiz : « je vais vous donner le nom de solides et de liquides, il faudra me dire s’il s’agit de solide ou de liquide et surtout m’expliquer pourquoi on peut dire que c’est un solide ou un liquide. ». Il s’agit de réinvestir ce qui a été vu précédemment. - De l’eau : liquide car elle s’écoule et qu’on ne peut pas la déplacer si on n’a pas de récipient - Du lait : idem - De la pâte à modeler : solide mou car on peut le transporter. - Un appareil photo : solide car on peut le transporter. - Etc…

• Phase 2 :

Situation problème. A l’oral en collectif. « La dernière fois nous avons vu que l’on peut reconnaitre les solides en regardant si on peut les transporter. Nous avons vu aussi que ces solides peuvent être durs ou non. Nous avons vu aussi que les liquides coulent. ».

Je fais couler du sucre en poudre dans un gobelet. « Le sucre coule. Alors qu’est-ce que c’est ? Un solide ou un liquide ? Comment va-t-on faire pour savoir si c’est un solide ou un liquide ? ».

• Phase 3 :

Manipulation. Par groupe de cinq ou six élèves. Dispositif : les élèves disposent de gobelets transparents contenant différents solides : sucre en poudre et en morceaux, semoule… et un gobelet avec de l’eau. Et du papier absorbant.

La consigne : « dans les gobelets vous avez différents éléments. Et du papier absorbant. Vous allez devoir faire des petits tas sur le papier absorbant. ».

• Phase 4 :

10 min

10 min 10 min

Groupe

Groupe

Questionnement. En collectif à l’oral. « Que s’est-il passé ? Que voit-on ? » « Avez-vous réussi à faire des tas ? » →on peut attraper et déplacer le sucre, les graines, la semoule avec les mains. → avec la semoule, les graines, le sucre, on peut faire des tas alors qu’avec l’eau on ne peut pas. L’eau a « disparu ». On sait que l’eau est un liquide, on ne peut pas l’attraper avec les mains et elle coule. Le sucre, le riz et les grains seraient donc des solides puisqu’on peut les attraper et en faire des tas. Mais pourquoi coulent-ils ?

• Phase 5 :

Observations « Vous allez maintenant prendre des loupes et observer les tas que vous avez formé. Que voit-on ? » →on peut voir des petits grains. Pour l’eau on ne voit rien. → « vous vous souvenez la dernière fois nous avons dit que l’on peut casser des solides. Si je prends ce morceau de sucre et que je le casse, qu’est-ce que j’obtiens ? Du sucre en poudre. Donc le sucre en poudre est un morceau de sucre cassé en plein de petits morceaux. C’est donc tout un tas de petits solides. »

• Phase 6 :

Conclusion « On peut penser que certains solides sont des liquides car ils s’écoulent. Mais ce sont en fait ce qu’on appelle des solides en poudre ou en grains. Ce sont des tas de petits solides que l’on peut attraper et déplacer ».

On complète l’affiche commencée en séance 1 :

Les solides peuvent se casser et former des petits solides : les solides en poudre.

On peut en faire des tas et ils s’écoulent. Il faut donc faire attention à ne pas les confondre avec un liquide.

• Phase 7 :

Réinvestissement Nouveau quiz avec des solides, des solides en grains et des liquides. Distinguer la nature de chaque élément. Lessive, poivre, sel, farine, fil, plume, table, lit, règle, eau, huile, sirop, limonade

Les liquides et les solides

Verser de l’eau colorée. L’eau disparait Faire un tas avec le sucre

Du sucre en poudre et en morceau L’élève casse le solide en petits morceaux

Montrer que certains solides peuvent être des solides en poudre

Représentation d’élève : Synthèse en affiche :

Le solide peut être en poudre ou en grain.

Evaluation : SOLIDES ET LIQUIDES Identifier quelques ressemblances et quelques différences entre plusieurs solides, entre plusieurs

liquides 1. Indique si les éléments suivants sont solides ou liquides :

2. Dessine quelque chose de solide et décris-le en quelques mots :

3. Dessine quelque chose de liquide et décris-le en quelques mots :