Plan de Cours | Méthodologie Active | Dynamique : 3ème loi de Newton

Hypothèses: Ce Plan de Cours Actif suppose : une durée de cours de 100 minutes, une étude préalable des élèves à la fois avec le Livre et le début du développement du Projet, et qu'une seule activité (parmi les trois suggérées) sera choisie pour être réalisée pendant le cours, car chaque activité est conçue pour occuper une grande partie du temps disponible.

Objectif

Durée: (5 - 10 minutes)

L'étape des objectifs est essentielle pour établir le cadre de la leçon et les attentes d'apprentissage pour les élèves. En spécifiant clairement ce qui est attendu des élèves à la fin de la session, cette section sert de guide pour orienter les activités et discussions en classe. Les objectifs décrits garantissent que les élèves comprennent non seulement les théories derrière la 3ème loi de Newton, mais aussi comment les appliquer dans des situations concrètes, ce qui est incontournable pour maîtriser le sujet.

Objectif Utama:

1. Permettre aux élèves d'identifier et de calculer les réactions des forces clés, comme la réaction au poids et la force normale dans divers contextes.

2. Développer une compréhension que selon la 3ème loi de Newton, chaque force appliquée sur un corps engendre une réaction de même intensité et direction, mais dans le sens opposé.

Objectif Tambahan:

1. Encourager la participation active des élèves dans la résolution de problèmes et les discussions en groupe, en favorisant la collaboration et le débat critique.

Introduction

Durée: (15 - 20 minutes)

L'introduction vise à capter l'intérêt des élèves à travers des situations problématiques qui les incitent à mobiliser leurs connaissances préalables sur la 3ème loi de Newton. Ces exemples sont conçus pour éveiller la curiosité et le besoin de comprendre comment les forces réagissent dans différents scénarios. La contextualisation cherche à lier le contenu au monde réel, illustrant l'importance du sujet et motivant les élèves à l'explorer davantage.

Situation Basée sur un Problème

1. Imaginez un astronaute en apesanteur, près d'un vaisseau spatial. Il décide de pousser le vaisseau. Quelle réaction ressentira-t-il et dans quelle direction ?

2. Pensez à un ascenseur en chute libre. Que ressentirait une personne à l'intérieur si elle lâchait un lourd objet qu'elle tenait ?

Contextualisation

Comprendre la 3ème loi de Newton est primordial non seulement pour l'étude de la physique, mais pour notre quotidien. Des faits intéressants comme la façon dont une fusée peut se déplacer dans le vide de l'espace ou comment un parachutiste gère sa descente découlent directement de cette loi. De plus, comprendre l'interaction des forces nous aide à prédire et expliquer divers phénomènes, depuis les mouvements des planètes jusqu'au vol des avions.

Développement

Durée: (75 - 80 minutes)

L'objectif de l'étape de Développement est d'offrir aux élèves l'opportunité d'appliquer de manière pratique et interactive les concepts de la 3ème loi de Newton abordés précédemment. En les impliquant dans des activités qui simulent des situations réelles et amusantes, cette phase vise à renforcer la compréhension théorique par l'expérimentation et le travail d'équipe. Les activités proposées visent non seulement à consolider la théorie, mais également à développer des compétences en résolution de problèmes et en pensée critique.

Suggestions d'Activités

Il est recommandé de ne réaliser qu'une seule des activités suggérées

Activité 1 - Défi Mini Fusée

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Appliquer les principes de la 3ème loi de Newton dans la construction et le lancement d'une mini fusée, en démontrant la réaction des forces à l'œuvre.

- Description: Les élèves seront divisés en équipes de maximum 5 personnes, et chaque équipe recevra des matériaux simples comme une bouteille en plastique, une buse de réchaud et une pompe à vélo. Ils construiront une 'mini fusée' qui fonctionne avec la pression de l'air libéré. Le défi est de lancer la fusée le plus loin possible, en appliquant les principes de la 3ème loi de Newton pour contrôler la direction et la force du lancement.

- Instructions:

• Diviser la classe en équipes de maximum 5 élèves.

• Distribuer les matériaux à chaque équipe : une bouteille en plastique, une buse de réchaud, une pompe à vélo et de l'eau.

• Accompagner les élèves dans l'assemblage de la fusée, en reliant la buse de réchaud à la bouteille et la pompe à vélo pour la pressuriser.

• Expliquer que l'air pressurisé à l'intérieur de la bouteille, lorsqu'il est libéré, génère une force qui pousse la fusée dans la direction opposée.

• Chaque équipe aura plusieurs essais pour régler le lancement de la fusée, en ajustant la pression et la direction, afin d'atteindre la plus longue distance.

Activité 2 - Le Mystère des Boules Dansantes

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Comprendre et visualiser l'application de la 3ème loi de Newton en pratique en observant les réactions des forces dans un système physique réel tel que le billard.

- Description: Dans cette activité amusante, les élèves exploreront comment les forces interagissent dans un système fermé en utilisant le billard. Avec une table de billard en classe, ils appliqueront différentes forces à une boule, observant comment les autres boules réagissent selon la 3ème loi de Newton. L'objectif est de prédire et contrôler le mouvement des boules après impact.

- Instructions:

• Préparer la table de billard en classe, en positionnant les boules selon un modèle de départ prédéfini.

• Chaque équipe d'élèves recevra une boule et devra appliquer différentes forces pour la déplacer.

• Les élèves doivent observer et noter comment les forces appliquées à une boule influencent les autres boules sur la table, conformément à la 3ème loi de Newton.

• Les équipes devront formuler des prévisions théoriques sur le mouvement des boules et tester leurs hypothèses avec les forces appliquées.

• Conduire une discussion en classe sur les observations et prévisions, en les comparant avec le comportement réel des boules.

Activité 3 - Constructeurs de Catapultes

> Durée: (60 - 70 minutes)

- Objectif: Utiliser la 3ème loi de Newton dans la construction et le fonctionnement d'une catapulte, en démontrant le principe des réactions de force dans un système mécanique.

- Description: Les élèves, en équipes, seront mis au défi de construire une simple catapulte en utilisant des bâtonnets de glace, des élastiques et de petits objets comme projectiles. Ils devront appliquer les concepts de la 3ème loi de Newton pour ajuster la force et la direction du lancement, en visant des cibles déterminées dans une zone de test.

- Instructions:

• Diviser la classe en équipes de maximum 5 élèves.

• Fournir les matériaux nécessaires : bâtonnets de glace, élastiques, petits objets à lancer et de la colle.

• Guider les élèves pour construire la catapulte, en positionnant les élastiques pour un lancement contrôlé de l'objet.

• Expliquer comment appliquer différentes forces sur les élastiques peut modifier la distance et la direction du lancement.

• Chaque équipe aura le temps de tester et d'ajuster leur catapulte, visant à atteindre des cibles définies dans une zone de test.

Retour d'information

Durée: (15 - 20 minutes)

L'objectif de cette étape de rétroaction est de renforcer l'apprentissage pratique et théorique des élèves, leur permettant d'articuler et de réfléchir sur les connaissances acquises à travers les activités. La discussion de groupe aide à développer des compétences de communication et d'argumentation, tout en créant un espace pour l'échange d'idées et l'apprentissage mutuel. En répondant aux questions clés, les élèves sont encouragés à réfléchir de manière critique sur la façon dont les principes de la physique s'appliquent dans des situations réelles et à identifier les zones de confusion ou de malentendu potentielles, favorisant ainsi une compréhension plus approfondie du sujet.

Discussion en Groupe

Pour engager la discussion de groupe, l'enseignant devrait demander à chaque équipe de partager ses découvertes et les défis rencontrés lors de l'activité. Il est important que les élèves décrivent comment ils ont appliqué la 3ème loi de Newton dans leurs constructions et expériences, et discutent des réactions observées. L'enseignant peut commencer par une question ouverte pour la première équipe, puis encourager les autres à commenter et à comparer avec leurs propres expériences.

Questions Clés

1. Comment avez-vous appliqué la 3ème loi de Newton dans la construction et le fonctionnement de vos inventions (fusée, catapulte, billard) ?

2. Quels ont été les plus grands défis que vous avez rencontrés en cherchant à contrôler les réactions de force dans vos expériences ?

3. Y a-t-il eu un moment où la réaction de force vous a surpris ? Comment cela a-t-il été résolu ?

Conclusion

Durée: (10 - 15 minutes)

L'étape de conclusion est cruciale pour consolider l'apprentissage, en s'assurant que les élèves ont une compréhension claire et intégrée des concepts discutés au cours de la leçon. De plus, elle vise à renforcer le lien entre la théorie et la pratique, montrant comment les connaissances théoriques peuvent être appliquées dans des contextes réels. Cette section souligne également l'importance des concepts appris, en motivant les élèves à continuer d'explorer et d'appliquer la physique dans leur avenir académique et personnel.

Résumé

En conclusion, l'enseignant doit résumer et récapituler les concepts clés abordés concernant la 3ème loi de Newton, en mettant l'accent sur la réaction des forces dans divers scénarios tels que le lancement de fusées, le billard et la construction de catapultes. Il est important d'insister sur le fait que dans chacune de ces situations, la force appliquée génère une réaction de même intensité et direction, mais de sens opposé.

Connexion avec la Théorie

Tout au long de la leçon, le lien entre la théorie étudiée à la maison et les activités pratiques a été établi, permettant aux élèves de percevoir l'applicabilité des concepts de la physique newtonienne dans des situations tant réelles que simulées. Les activités pratiques ont constitué un pont pour visualiser et expérimenter directement les lois de Newton, renforçant ainsi l'apprentissage théorique.

Clôture

Enfin, l'enseignant doit souligner la pertinence de la 3ème loi de Newton pour comprendre les phénomènes quotidiens et ses applications pratiques, comme dans la conception de technologies aérospatiales et l'élucidation des systèmes mécaniques. Cette compréhension enrichit non seulement les connaissances académiques des élèves, mais les prépare également à penser de façon critique et à appliquer les concepts de la physique dans divers contextes.