Thème n° 28. Calcul du travail des forces de frottements. Variation de l’énergie mécanique. Introduction à la notion de chaleur.

Ce thème est le dernier que nous avons analysé dans la séquence d’enseignement de l’énergie dans la classe 2. Comme le montre le graphique 32, il se situe à la fin de la huitième séance. Ce thème dure 18 minutes environs, il est composé de deux sous-thèmes (graphique 32 et tableau 55).

De haut en bas. Phase didactique (introduction deuxième question, correction, clôture deuxième question et introduction prochain chapitre) ; Organisation de la classe (CE, Gr et Mixte) ; Thème ; Deux sous-thèmes.

Ce thème constitue aussi la dernière partie de la correction de l’exercice débuté dans la septième séance et qui se prolonge dans celle-ci. Le professeur a déjà rappelé les résultats obtenus dans la septième séance et un élève a corrigé la deuxième partie de la première question (texte de l’énoncé de l’exercice tableau 56). Rappelons que le but de cet exercice est de familiariser les élèves à l’utilisation des différentes expressions faisant référence à la conservation de l’énergie dans des situations physiques variées. Dans cette deuxième question, il s’agit de déterminer la valeur de la force de frottement en connaissant la longueur de compression du ressort (deuxième question tableau 56).

L’enseignant introduit la dernière question de l’exercice. Pendant ce temps les élèves recopient les réponses concernant la question précédente. Il leur laisse un temps pour terminer. Ensuite il enchaîne par une question qui demande si le système est conservatif ou non. La réponse des élèves est non. L’explication qu’ils donnent est que le système est soumis à des forces de frottements. A partir de ce moment l’enseignant, en interrogeant toujours les élèves, explique cette notion de non conservation de l’énergie mécanique. Il demande ensuite l’expression mathématique qui traduit cette variation. La réponse donnée par certains élèves est : ∆Em = W (f). Il demande alors à un volontaire de terminer cet exercice. Un élève se porte volontaire et va écrire au tableau, sous la conduite toujours du professeur, la formule traduisant cette non conservation de l’énergie. Durant cette partie l’organisation passe alternativement de mixte à travail individuel.

Le développement de la formule aboutit à l’expression suivante : 1/2kx2-mg (l+x)*sin. Après l’application numérique, l’enseignant termine la correction.

Durant la clôture, l’enseignant en interrogeant les élèves introduit le nouveau chapitre : la calorimétrie.

Du point de vue de la topogenèse, c’est l’enseignant qui a la responsabilité de l’avancée du savoir. Il interroge les élèves en classe entière sur la conservation du système et demande l’expression qu’il faut utiliser. Les élèves participent à cette avancée en répondant aux questions du professeur. Remarquons aussi une autre forme de correction qu’utilise cet enseignant en cette fin de séance : il interroge les élèves et recueille le résultat avant de demander un volontaire pour développer les expressions littérales. Donc l’élève qui va diriger la correction, sous le contrôle de l’enseignant, n’est pas choisi par le professeur.

Durant la correction, l’avancée du savoir est d’abord sous la responsabilité de l’élève qui est au tableau et du professeur qui le contrôle en lui posant des questions ou en expliquant à toute la classe les étapes de la correction et les formules utilisées. Ensuite ce dernier (l’enseignant) prend la responsabilité entière de l’avancement du savoir en continuant à développer au tableau les différentes formules. Il aboutit ainsi, en interrogeant les élèves, à trouver la valeur de la force de frottements en utilisant le résultat établi par l’élève qui était au tableau auparavant. Pendant ce temps les élèves recopient dans leur cahier ce qui est écrit au tableau par le professeur tout en répondant aux questions de celui-ci. Ils participent ainsi à l’avancée du savoir.

La clôture correspond en même temps à la fin de l’exercice d’application et à une introduction pour le prochain chapitre que l’enseignant intitule la calorimétrie. L’enseignant, en classe entière, a la responsabilité de l’avancée du savoir, il interroge les élèves, donne des explications sur la non conservation du système ((Ressort+Terre+Solide), les modes transferts d’énergie et annonce l’étude des phénomènes thermiques dans le prochain chapitre. Les élèves participent à cette avancée en répondant aux questions.