Expériences simples

La séquence d'enseignement utilise plusieurs expériences simples dont nous allons préciser les rôles.

La première expérience simple est utilisée dans l'activité 1 de la première partie et elle met en jeu une seringue. Cette activité demande (1) d'enfermer de l'air dans la seringue et (2) d'appuyer sur le piston en gardant l'air enfermé dans la seringue. La première situation a été choisie pour susciter le débat entre les élèves sur l'existence de l'air immobile. En effet, pour enfermer de l'air, il suffit de boucher la seringue avec le doigt. Cependant, un certain nombre d'élèves considère que l'air n'agit que lorsqu'il est en mouvement. Cette situation a été proposée pour faire émerger éventuellement cette difficulté. La seconde situation fait percevoir indirectement l'action de l'air en passant par le toucher. Son but est double, il est de faire prendre conscience de l'existence de l'air et de montrer la compressibilité des gaz. De plus, cette expérience apprend à décrire le gaz en passant par un sens différent de la vue. La question 3 de cette première activité demande de décrire ces deux situations aux niveaux macroscopique et microscopique. Comme nous l'avons vu dans notre analyse a priori des élèves (voir ci-dessus), il y a de grandes chances pour que les élèves définissent le niveau macroscopique par ce que l'on voit. Nous pensons que le fait de passer par le toucher peut contribuer à élargir cette définition à ce qui est perceptible par les sens (particulièrement par le toucher).

La seconde expérience simple est utilisée dans l'activité de la partie 1.2. Elle présente un flacon contenant un gaz roux relié à un flacon contenant de l'air. Au départ les deux flacons sont séparés par une paroi étanche, que l'on va enlever pour que les deux gaz se mélangent. Cette expérience vise à faire construire aux élèves le fait que les gaz sont expansibles et qu'ils peuvent se mélanger. Précisons que c'est la seule expérience qui utilise un gaz différent de l'air.

La troisième expérience simple apparaît au cours de la première activité de la deuxième partie de la séquence. Cette expérience demande de comparer l'évolution d'un liquide et d'un gaz, lorsqu'ils sont chauffés. Elle utilise un ballon de baudruche posé sur une bouteille remplie, soit d'air, soit de gaz ; la bouteille est ensuite chauffée. Le but de cette expérience est d'amener les élèves au constat que le gaz se dilate lorsqu'on le chauffe, alors que les liquides beaucoup moins. Les élèves peuvent observer ce phénomène par l'intermédiaire du ballon de baudruche qui se gonfle ou non.

Toujours dans l'activité 1 de la deuxième partie, on trouve une autre expérience simple. Cette fois, les élèves doivent comparer s'il est possible de rajouter de l'air dans une bouteille pleine d'air et de l'eau dans une bouteille pleine d'eau. Le but de cette expérience est de faire construire aux élèves que le gaz est compressible, mais pas les liquides.