3. Organiser des travaux d’investigation sur les forces de frottement

La Ressource 4 : Synthèse des forces résume les principes relatifs aux forces et aux mouvements qu’un enseignant devrait connaître.

Il faut que les élèves de primaire puissent réaliser un certain nombre d’expériences et qu’ils puissent en discuter et réfléchir à ce qu’ils ont trouvé. Il existe de nombreuses activités propres à améliorer les connaissances de vos élèves en matière de forces, comme par exemple regarder des ballons dévaler des pentes selon des angles différents et pousser ou tirer des chaussures sur différentes types de surface.

Dans l’Etude de cas 3, M. Palanga explique les objectifs qu’il a atteints avec sa classe. Comment évaluer ce que vous et vos élèves avez appris ? Que noteriez-vous de ce que vous avez appris sur le sujet  ?

Dans l’Activité clé, vous guidez vos élèves dans des expériences minutieuses portant sur une force qui ralentit les objets – le frottement. Ceci prolonge le travail accompli au cours des Activités 1 et 2, où vous avez encouragé vos élèves à dire ce qu’ils pensaient. En même temps, vous pouvez vous rendre compte de l’évolution de leur compréhension en écoutant avec attention ce qu’ils ont à dire.

Étude de cas 3: Réflexions d’un enseignant

Voici les notes de M. Palanga sur ce qu’il pense que ses élèves ont acquis après un trimestre consacré à l’étude des forces. (Il y a eu de nombreuses expériences et discussions, celles de cette section et certaines présentées à la Ressource 6.)

  • Je suis certain qu’ils savent que les forces sont des tractions ou des poussées ou une combinaison des deux.
  • Tous les élèves savent que des forces entrent en jeu quand les choses se mettent en mouvement et s’arrêtent et tournent.
  • Certains élèves savent que les forces exercées sur un objet stationnaire sont égales et opposées mais la plupart des élèves ont des difficultés à maîtriser ce concept, dans la mesure où ils ne peuvent voir les forces en action.
  • Ils ont une bonne expérience de la plupart des forces nécessitant un contact réel – mais la plupart ont du mal avec les forces exercées à distance (par exemple l’attraction et la répulsion des aimants et l’électricité statique).
  • Tous connaissent les effets de la gravité et la plupart d’entre eux savent plus ou moins que le « poids » correspond à la force qu’ils exercent sur la planète et que cela changerait s’ils étaient sur une autre planète.
  • Il faut approfondir le travail sur le frottement. Certains élèves ne comprennent toujours pas comment le frottement peut être à la fois bénéfique et un problème.

Nous devons améliorer nos modèles de mesure de force qui montrent comment mesurer efficacement les forces.

Activité clé : Réduire le frottement

Faites travailler vos élèves en groupes (voir la Ressource clé : Travailler en groupe dans la classe) [Astuce : maintenez la touche Ctrl enfoncée et cliquez sur un lien pour l’ouvrir dans un nouvel onglet (Masquer l’astuce)]   pour qu’ils fassent leurs propres expériences.

Cette expérience concerne la réduction du frottement. Ecrivez cette question au tableau : Quelles matières ou corps sont à même de mieux réduire le frottement ? Quelques idées de substance à étudier sont la craie, l’huile de cuisine, la margarine et le savon, mais laissez vos élèves essayer leurs propres idées. (Voir la Ressource clé : Travail de recherche et d'investigation en classe.)

Selon l’équipement dont vous disposez :

Les élèves peuvent utiliser une chaussure lestée (de grosses pierres feraient parfaitement l’affaire) sur un morceau de bois. S’ils inclinent le bois, la chaussure glisse. Plus ils ont besoin d’incliner le bois et plus le frottement est important. Comment change l’inclinaison quand ils frottent différentes substances sur le bois  ?

Ou bien les élèves peuvent utiliser un élastique pour faire avancer une pièce de monnaie sur différentes surfaces. Si l’élastique est tendu de façon identique à chaque fois, la pièce aura la même force de poussée à chaque fois. Les élèves peuvent voir jusqu’où va la pièce sur les différentes surfaces.

Soyez attentif à la préparation de leurs expériences et notamment leurs hypothèses – ce qui, d’après eux, va se produire et pourquoi. Comment vont-ils nettoyer la planche entre chaque expérience ? Combien de fois vont-ils essayer chaque substance ? Voir la Ressource 5 : Comment peut-on réduire le frottement ? qui offre une fiche de préparation qui aidera les élèves à réaliser leurs expériences.

Laissez-leur tout le temps nécessaire à la réalisation de l’expérience. Encouragez-les à enregistrer leurs résultats dans un tableau.

A la fin de l’expérience, demandez-leur ce que signifient leurs résultats. Quels conseils donneraient-ils aux gens qui veulent savoir comment on peut réduire le frottement ?

Pensez à la manière dont vos élèves vont pouvoir présenter leur travail: Allez-vous demander à chaque groupe de faire une présentation à la classe  ? Ou allez-vous leur demander de faire une affiche pour montrer leurs résultats ?

Consultez la Ressource 6 : D’autres idées d’expériences sur les forces pour voir d’autres expériences que vous pourriez mettre en œuvre.

2. Utilisation de jeux et de remue-méninges pour l’apprentissage des forces

Ressource 1 : Trouver les forces dans les photos