Thème n° 10. Liens entre force et mouvement : étude des actions de lancer et de réception de médecines-ball de masses différentes.

C’est un thème qui débute une nouvelle série d’activités et d’exercices et qui concernent l’analyse du mode de transfert par travail mécanique, de certaines formes d’énergie (cinétique et potentielle), de changement de formes et d’évolution de l’énergie stockée par un système isolé du point de vue énergétique. Il s’agit du troisième thème de la troisième séance. Il dure 36 minutes. La structuration en sous-thème est donnée par le tableau 30 et le graphique 19. Il est composé de deux introductions (30 et 31) qui concernent les différentes activités de cette partie et de l’expérience, de la réalisation de l’expérience (sous-thème 32), de la rédaction des phrases qui décrivent les gestes faits (sous-thème 33 dans lequel il y a une inclusion (34)), de la correction de ces phrases (sous-thème 35) et enfin de l’identification des grandeurs qui émergent de cette description (sous-thème 36). Cette troisième séance est faite en demi-classe.

De haut en bas : Phase didactique (introductions activité et expérience, réalisation expérience, réalisation et correction activité, clôture activité) ; Organisation de la classe (CE, Groupe, Mixte) ; Thème ; Deux introductions ; Quatre sous-thèmes et Inclusion.

Le but de l’activité est de connaître les grandeurs physiques mises en jeux dans la description des gestes lors de l’expérience de lancer et de réception de médecines-ball de masses différentes à des hauteurs différentes (tableau 31).

L’enseignante annonce la fin de la partie 3 selon sa numérotation (annexe 6) (formes et transfert d’énergie), donne des consignes pour l’utilisation du modèle de l’énergie et invite les élèves à démarrer la quatrième partie qui concerne le travail mécanique. Elle distribue ensuite de nouvelles feuilles indiquant les activités de la partie 4 (voir annexe 6) en rappelant les différents modes de transferts d’énergie et dit que dans cette nouvelle partie on s’intéresse au transfert par travail mécanique. Elle invite ensuite les élèves à découper et coller la première activité dans leurs cahiers et à écrire ensuite leurs réponses en dessous (introduction 30, graphique 19 et tableau 31).

Elle annonce le but de la quatrième partie selon sa numérotation (annexe 6) qui s’intéresse au mode de transfert d’énergie par travail mécanique et au changement de formes d’énergie. Dans la première activité de cette partie, il s’agit de trouver une expression mathématique du travail mécanique. En annonçant l’expérience de lancer et de réception de médecines-ball et en précisant le type d’analyse (cette fois-ci l’analyse se fera du point de vue énergétique), elle explique le fonctionnement de l’expérience et le travail demandé (décrire les gestes observés durant la réalisation et comparer les termes utilisés dans les deux parties de la description (tableau 31). Elle donne ensuite des consignes de sécurité par rapport au plafond de la salle et aux caméras. Aussi invite-t-elle les élèves à faire la réalisation dans des endroits dégagés et loin des caméras (introduction 31).

En ce début d’une nouvelle partie, l’enseignante, qui a la responsabilité de l’introduction du savoir, fait le lien avec la partie qui vient de se terminer notamment sur l’utilisation du modèle de l’énergie avant de rappeler les modes de transfert d’énergie et de préciser celui qui est concerné par cette première activité. Il faut noter que dans cette activité les rappels sont donnés au moment où les feuilles sont distribuées par l’enseignante, ce qui lui permet de gagner du temps. Les activités des élèves se résument pour l’instant au découpage et au collage des feuilles dans leur cahier.

La réalisation de l’expérience commence (sous-thème 32). Les élèves, en groupe de quatre, se font passer les deux ballons (un lourd et un léger) qu’ils lancent et réceptionnent. L’enseignante, près de son bureau, les observe, propose ensuite à ceux qui n’ont pas le ballon d’observer celui qui effectue l’expérience. Elle répond aussi aux sollicitations de certains élèves en leur expliquant ce qu’ils doivent faire. Avant la fin de la réalisation de l’expérience, elle reproduit le tableau de la feuille de l’activité au tableau de la classe et invite les élèves à y mettre leurs phrases à la fin de la description.

Les élèves se mettent ensuite en groupe de deux et commencent la rédaction des phrases (sous-thème 33). L’enseignante se déplace alors de groupe en groupe sous sa propre initiative ou sous l’interpellation d’un élève. Elle discute avec eux sur certains termes qu’ils utilisent dans leurs phrases. Ensuite certains élèves qui ont fini leur travail se mettent spontanément en groupe de quatre et commencent à confronter leurs productions tandis que les autres continuent à travailler en groupe de deux. L’enseignante rappelle le principe que les représentants des groupes de quatre peuvent commencer à écrire leurs phrases au tableau. Durant l’écriture (tableau 32) des phrases au tableau, l’enseignante donne des consignes sur la façon d’écrire pour que les phrases soient lisibles. Elle admettra à la suite qu’elle a mal confectionné les colonnes dans le tableau de la classe. Pendant que les représentants de chaque groupe de quatre transcrivent les phrases au tableau, l’enseignante explique pourquoi cette expérience est répétée en première, insiste sur son intérêt et les différents domaines où elle est utilisée suivant l’orientation de l’interprétation du physicien (sous-thème 34).

Durant la réalisation, les élèves ont la responsabilité de l’avancée du savoir. Ils interpellent l’enseignante pour des clarifications. Les changements de groupe deviennent automatiques pour certains élèves. La reproduction des phrases au tableau se fait selon le rythme d’avancement de chaque groupe de quatre. Au moment où les représentants sont en train de transcrire, l’enseignante parle, à un moment donné, à toute la classe sur les polyvalences de l’expérience de lancer et de réception du médecine-ball.

La correction commence avec une lecture par l’enseignante des phrases écrites au tableau (sous-thème 35) à partir de la colonne de gauche (tableau 32). Durant cette lecture, elle donne des explications, demande des clarifications sur certains termes utilisés qu’elle écrit au tableau. Après la lecture, en interrogeant les élèves, elle souligne les termes qui reviennent souvent. Elle les résume ensuite en les expliquant davantage « plus grande force, il faut lancer plus haut, il faut plus de vitesse ». Elle procède de la même façon pour les phrases écrites dans la colonne représentant la phase de réception et en déduit, en interrogeant toujours les élèves, que les mêmes termes sont employés. A partir de ce moment, elle demande aux élèves les grandeurs physiques qui sortent de cette description (sous-thèmes 36) dans la phase de lancer. Au passage, elle explique, en interrogeant d’abord les élèves, ce qu’est une grandeur en physique « une quantité mesurable ou calculable » et donne des exemples ou répète ceux que les élèves proposent. Elle tire de cette explication, en interrogeant toujours les élèves, les deux grandeurs « force » et « distance » et annonce qu’elles vont intervenir dans les activités ultérieures.

C’est l’enseignante qui a la responsabilité de l’avancée du savoir durant cette correction. Elle interroge les élèves, souligne les termes les plus usités dans les colonnes du tableau, demande des clarifications. C’est elle qui donne, même si c’est en interrogeant les élèves, les grandeurs physiques qui sortent de la description des élèves et annonce leur réutilisation dans les prochaines activités.