On verra dans cette unité les différentes sources de chaleur, la nature de la chaleur et le transfert de chaleur, ainsi que les effets de la chaleur sur la matière.

Ces sujets peuvent être discutés en relation avec ceux présentés dans l'unité obligatoire sur Les propriétés de la matière et l'unité facultative sur Le feu et les carburants.

B2 l'interaction
B5 la perception
B10 la cause et l'effet
B13 l'énergie et la matière
C2 la communication
C6 la mise en question
C9 l'inférence
D1 la science et la technologie
E3 savoir utiliser le matériel prudemment
F1 le besoin de savoir et de comprendre
G1 s'intéresser à la science

1. Reconnaître les sources de chaleur courantes.

2. Décrire l'effet de la chaleur sur la matière.

1. Gonfler 2 ballons de baudruche. Placer un ballon dans le réfrigérateur et demander aux élèves ce qui devrait arriver à ce ballon. Quelques minutes plus tard, ressortir le ballon du réfrigérateur et le comparer à l'autre ballon. Qu'est-il arrivé? (En présence du froid les molécules ont perdu de la vitesse et elles ont occupé de moins en moins d'espace, ce qui fait que le ballon s'est dégonflé) Si on laisse le ballon dans la classe que va-t-il arriver? (Il va se regonfler car les molécules qui sont presque inertes vont se déplacer rapidement à nouveau et occuper plus d'espace dans le ballon) Ont-elles des exemples de ce phénomène à donner? (Les pneus de leur bicyclette qui sont dégonflés quand il fait froid, les ballons qui sont mous les jours froids, les ballons qui éclatent au soleil, etc.)

2. Prendre 2 verres identiques et en entourer un de papier blanc et l'autre de papier noir. Mettre la même quantité d'eau dans chacun et les laisser au soleil pendant plusieurs heures. Demander aux élèves quel verre devrait contenir l'eau la plus chaude d'après elles. Pourquoi? Demander aux élèves d'écrire leurs prévisions et leurs explications. Vérifier avec un thermomètre la température de chacun des verres. Le verre entouré de papier noir devrait être un peu plus chaud, car les rayons du soleil sont bien absorbés par du papier noir, tandis qu'ils sont réfléchis par du papier blanc. La chaleur passe du papier au verre et du verre à l'eau. Leur demander si leurs prévisions se sont avérées justes. Leur demander de citer des exemples où elles ont constaté que les objets de couleurs foncées étaient plus chauds que ceux de couleurs claires.

3. Placer 3 bols d'eau de la façon suivante; un contenant de l'eau avec des cubes de glace (placé à gauche), un contenant de l'eau tiède (placé au centre) et un contenant de l'eau chaude (placé à droite). Demander aux élèves de se placer l'une derrière l'autre. Dire à la première élève de venir mettre sa main gauche dans le bol de gauche (eau froide) et sa main droite dans le bol de droite (eau chaude). Lui dire de laisser ses mains ainsi pendant environ une minute, puis lui dire de mettre ses deux mains dans le bol du centre. Que ressent sa main gauche? Et sa main droite? Faire la même chose avec tous les élèves. Leur expliquer quand elles ont toutes terminé que la perception que nous avons du chaud et du froid peut être altérée facilement. La main qui était dans l'eau froide et qui s'y était habituée, a trouvé l'eau tiède chaude (plus chaude que l'eau où elle s'était habituée) Par contre la main dans l'eau chaude a trouvé l'eau tiède froide en comparaison de l'eau chaude où elle était habituée. C'est la raison pour laquelle il faut utiliser un thermomètre pour mesurer la température. Nos perceptions sont facilement influencées par des éléments extérieurs.

4. Démontrer aux élèves que l'eau s'évapore plus vite en présence d'une source de chaleur. Remplir d'eau jusqu'à moitié deux contenants gradués identiques à grande ouverture et résistants à la chaleur. Soumettre un des contenants à une source de chaleur (le soleil, un réchaud, une chandelle, etc.) Demander aux élèves de faire des prévisions quant au niveau de l'eau dans chaque bocal, puis leur demander si leurs prévisions se sont avérées justes, et pourquoi. Vérifier les niveaux périodiquement avec les élèves et voir quel bocal perd son eau le plus vite. Leur demander pourquoi l'eau s'évapore plus vite dans un contenant que dans l'autre. Leur demander alors pourquoi l'eau chaude s'évapore plus vite que l'eau froide? (Parce que les molécules d'eau se déplacent plus vite dans l'eau chaude que dans l'eau froide, et de cette façon se libèrent plus facilement de l'emprise du milieu liquide pour aller dans l'air, pour s'évaporer) Discuter des applications pratiques de ce principe, par exemple les machines à vapeur.

C'est l'invention de la machine à vapeur, un des éléments importants de la Révolution industrielle en Europe, qui a changé énormément notre style de vie.

5. Prendre un verre de plastique et le remplir de neige fraîche venant de l'extérieur ou d'un congélateur. Mettre un thermomètre dans le verre. Demander aux élèves de décrire ce qu'elles voient et de noter la température indiquée par le thermomètre. Leur demander de toucher le verre et de décrire ce qu'elles ressentent. De temps en temps demander aux élèves de décrire le contenu du verre, de toucher le verre pour dire ce qu'elles ressentent et de noter la température. De combien de degrés la température a-t-elle monté? Qu'est-il arrivé à la neige? (Elle est passée de l'état solide à l'état liquide) Qu'est-ce qui a fait fondre la neige? (La chaleur ambiante qui provient d'une source de chaleur comme le chauffage, le soleil, etc.) S'il n'y avait pas eu de chaleur, la neige serait restée froide et solide. Leur faire remarquer que les métaux comme le fer sont solides à la température de la pièce, mais que s'ils sont chauffés à de très hautes températures, ils deviennent liquides comme de l'eau. Il n'existe qu'un métal qui soit liquide à la température de la pièce. Lequel? (Le mercure, que l'on trouve dans certains thermomètres)

Cette unité se consacre à une étude de la diversité des plantes et de la manière dont cette diversité les aide à survivre.

L'unité obligatoire sur La Terre qui étudie le sol peut être intégrée à cette unité. Puisque les adaptations de nombreuses plantes leur permettent de vivre dans des sols particuliers, ces deux aspects devraient être étudiés ensemble.

A3 holistique
B2 l'interaction
B4 l'organisme
B6 la symétrie
B1 le cycle
C3 l'observation et la description
C8 la formulation d'hypothèses
C12 l'interprétation des données
E1 savoir se servir d'instruments grossissants
E2 savoir utiliser les environnements naturels
F4 le respect des environnements naturels
G3 continuer d'étudier

1. Décrire la diversité des structures des plantes.

2. Expliquer la manière dont les structures d'une plante l'aident à survivre.

1. Demander aux élèves d'apporter une plante (une mauvaise herbe serait tout à fait acceptable) en classe. Leur dire de l'arracher soigneusement pour garder intactes les racines. Essayer d'en avoir avec des fleurs et des graines. Demander aux élèves d'identifier les différentes parties. Quel est le rôle de chacune des parties? Échanger des plantes et comparer les racines de plusieurs plantes différentes. Remarquer la grande diversité qui existe. Faire la même chose avec les tiges, les feuilles, les fleurs. Faire un tableau des plantes dont on mange les racines? (Carottes, betteraves, patates ou pommes de terre, radis, arachides, navets, etc.) Les fruits? (Pommes, oranges, pêches, poires, noix, tomates, poivrons, etc.) Les élèves peuvent faire une dessin de leur plante et en étiqueter les différentes parties.

2. Mettre de l'eau dans un bocal et y ajouter quelques gouttes de colorant alimentaire. Couper une tige de céleri et laisser les feuilles après la tige. Déposer le bout coupé dans le bocal. Demander aux élèves de prédire ce qui devrait arriver. Laisser la tige tremper dans l'eau colorée pendant 24 heures environ. Puis, demander aux élèves d'observer et de décrire ce qui est arrivé aux feuilles. Comment expliquer cela? (Les feuilles ont changé de couleur, car le colorant a monté dans la tige et s'est rendu jusqu'aux feuilles) Est-ce que leurs prédictions se sont avérées exactes? Enlever la tige du bocal, couper des bouts de céleri et les donner aux élèves. Que voient-ils? (Les vaisseaux conducteurs sont colorés car le colorant alimentaire est passé par là avant d'atteindre les feuilles) Comment cela est-il possible, puisqu'il n'y a pas de racines? (L'évaporation au niveau des feuilles aspire l'eau de la tige et la tige aspire l'eau du bocal) La tige transporte l'eau et les sels minéraux des racines aux feuilles et elle transporte le liquide sucré, la sève, fabriquée par les feuilles au reste de la plante. La sève permet à la plante de vivre. Comment utilisons-nous la sève de certaines plantes? (Les érables à sucre produisent de la sève très sucrée dont on fait l'excellent sirop d'érable) Demander aux élèves de chercher comment les Indiens ont découvert l'eau d'érable puis inventé le sirop d'érable. (Un autre exemple, la gomme à mâcher, vient de la sève du sapotillier, que l'on nomme chiclé et qui vient de l'Amérique centrale. L'hévéa ou arbre à caoutchouc donne une sève épaisse qui, une fois bouillie, donne du caoutchouc.)

3. Trouver un gros bocal de verre et le remplir d'essuie-tout détrempés. Puis mettre quelques graines de haricot entre les essuie-tout et les parois du bocal, à environ 5 cm de distance les unes des autres. Demander aux élèves de dessiner ce qui arrivera dans quelques jours. Au bout d'une semaine demander aux élèves de dessiner ce qu'ils voient et leur dire de comparer leur premier dessin avec celui d'aujourd'hui. Sont-ils semblables? En quoi diffèrent-ils? Vers où les racines se dirigent-elles? Vers le bas ou vers le haut? Et les tiges? Pourquoi? Quand les racines et les tiges ont 5 cm ou plus de longueur, leur dire de retourner leur bocal à l'envers. Leur demander de dessiner ce qui devrait arriver dans environ une semaine. Au bout d'une semaine, leur demander de dessiner ce qu'ils voient, de comparer leurs deux dessins et de déterminer en quoi ils diffèrent. Vers où les racines et les tiges se dirigent-elles? Pourquoi? (Leur expliquer que les racines font du géotropisme positif, c'est-à-dire qu'elles sont attirées par la gravité terrestre vers le sol. Les tiges quant à elles poussent en direction opposée, elles poussent dans le sens contraire à l'attraction terrestre. Elles font du géotropisme négatif.) Encourager les élèves à faire pousser d'autres plantes à l'école ou à la maison.

4. Mettre les élèves en groupes et demander à chaque groupe de se procurer une boîte de carton possédant un couvercle et des divisions (boîte à conserves au supermarché) Leur dire de se trouver également un petit pot contenant de la terre afin de faire pousser une plante. Leur donner 3-4 graines de haricot ainsi que du ruban adhésif opaque. Leur dire de faire un genre de labyrinthe dans leur boîte en découpant des ouvertures d'environ 5 cm dans les compartiments. (La plante qui sera placée dans un compartiment doit pouvoir pousser d'un compartiment à l'autre et d'une extrémité de la boîte à l'autre.) Face au dernier compartiment percé du labyrinthe, faire le seul trou dans le côté de la boîte qui communique avec l'extérieur. (C'est par là qu'entrera la lumière et c'est là que se dirigera la plante en train de pousser.) Mettre le bocal de terre humectée avec les graines de haricot dans la boîte, le plus loin possible de l'ouverture vers l'extérieur. Demander aux élèves de dessiner et de prédire ce qui devrait se produire. Bien refermer la boîte avec le ruban adhésif opaque et n'ouvrir que tous les 3-4 jours pour arroser. Placer les boîtes près des fenêtres. Que font les plantes? Vers où se dirigent-elles? Pourquoi? (Les plantes se dirigent vers la lumière car elles font du phototropisme positif, c'est-à-dire qu'elles sont attirées par la lumière.)

5. Préparer un terrarium avec les élèves, mais au lieu d'y mettre des plantes, y planter diverses graines. Demander aux élèves de décrire régulièrement ce qui arrive dans le bocal, quelles sont les premières parties visibles de leurs plantes, vers où s'orientent ces parties, quels sont les rôles des différentes parties de leurs plantes, quels sont les noms de leurs plantes (si possible) ainsi que leur utilité pour l'homme ou pour les animaux.

On étudiera après une analyse des relations entre la force et l'énergie, la conversion de la force au mouvement par les machines simples.

Il existe une connexion périphérique entre l'influence de la force et de l'énergie sur les objets et l'étude des propriétés de la matière dans l'unité obligatoire sur Les propriétés de la matière.

A2 historique
B1 le changement
B3 l'ordre
B7 la force
B9 la reproduction des résultats
B1 l'énergie et la matière
B17 le champ
C2 la communication
C5 la mesure
C8 la formulation d'hypothèses
C9 l'inférence
D1 la science et la technologie
E3 savoir utiliser le matériel prudemment
F2 la mise en question
F5 le respect de la logique
G1 s'intéresser à la science
G3 continuer d'étudier

1. Reconnaître les différents types de force et d'énergie.

2. Décrire comment les machines simples convertissent la force en mouvement.

1. Demander aux élèves de former des groupes de trois. Donner à chaque groupe un fil de nylon (ou fil de pêche) de 10 mètres de longueur, un ballon gonflable, une paille et du ruban adhésif. Les élèves doivent faire passer le fil dans la paille puis souffler dans le ballon pour le gonfler (elles doivent pincer le bout du ballon pour qu'il reste gonflé). Puis elles collent le ballon à la paille avec le ruban adhésif. Le montage est terminé. Une élève tient le ballon et les deux autres tirent chacun sur une extrémité du fil de façon à ce qu'il soit tendu. Puis l'élève qui tient le ballon desserre les doigts et laisse partir le ballon. Le ballon qui est attaché à la paille, ainsi que la paille, se déplacent le long du fil. Demander aux élèves d'expliquer ce qui fait avancer le ballon. (c'est le principe d'action-réaction) Quels appareils fonctionnent sur le même principe? (Les turboréacteurs des avions à réaction) Connaissent-elles des animaux qui utilisent la propulsion pour se déplacer? (Les calmars)

3. Demander aux élèves de travailler en groupes de 2 ou 3 et de construire des leviers. Elles auront besoin d'une planche (une règle, par exemple), d'un pivot et de deux poids identiques. Leur dire de jouer avec leurs leviers pour pouvoir dire deux ou trois choses qu'elles ont découvertes au sujet des forces et du mouvement. Elles pourraient par exemple placer les poids à des endroits différents sur la planche pour essayer de créer un équilibre. Elles pourraient déplacer le pivot pour voir s'il faut plus ou moins de force pour soulever un poids. Quand elles ont terminé leurs essais, faire une mise en commun des découvertes des divers groupes et discuter ensemble des principes des leviers et de leurs applications dans la vie de tous les jours. Les élèves pourraient noter les principes dans leur cahier et les illustrer.

4. Demander aux élèves si elles peuvent transporter l'eau d'un verre à un autre sans bouger le premier verre. Donner à chaque groupe de deux ou trois un verre d'eau, un verre vide et un morceau de tuyau flexible et leur demander d'essayer. Si personne ne réussit, faire la démonstration suivante d'un siphon. Mettre le verre vide plus bas que le verre plein d'eau. Remplir le tuyau d'eau et boucher les deux bouts avec les doigts. Mettre un bout du tube dans le verre vide et l'autre dans le verre d'eau. L'eau coulera d'un verre à l'autre. Demander aux élèves d'essayer de faire la même chose dans leurs groupes. Leur demander de placer le verre vide à différentes hauteurs, de décrire ce qui arrive et de l'expliquer, si possible. Quand l'eau est engagée dans le tube, elle tombe, attirée par la force de la gravité. En tombant, elle crée un vide qui aspire de l'eau. Plus le verre vide est placé bas par rapport au verre plein, plus la gravité agit sur l'eau, plus l'eau se déplace rapidement, plus elle possède d'énergie (cinétique) et plus l'eau arrive dans le verre vide avec force). Discuter ensemble des rapports entre l'énergie, la force et le mouvement. Trouver des exemples de ces principes dans la vie de tous les jours.

5. Demander aux élèves si un peu d'air peut soulever une pile de gros livres? Comment? Voici ce qu'il faut faire: Prendre un ballon de baudruche dégonflé et le mettre sur le bord d'une table. Mettre par-dessus une pile de gros livres, tout en s'assurant que le bout pour gonfler dépasse de la pile au bord de la table. Gonfler le ballon. Que se passe-t-il? (À mesure que le ballon se gonfle, les livres se soulèvent) Distribuer un ballon de baudruche à chaque groupe de trois élèves et leur dire d'essayer avec un, deux, trois, quatre, ou cinq livres, et même plus si elles le désirent. La pression de l'air contenu dans le ballon est assez forte pour pousser les parois du ballon, même si celles-ci sont sous les livres. L'air sous pression constitue une force appréciable s'il est bien contrôlé. Demander aux élèves de trouver des applications technologiques de l'air (compresseurs de tous genres, freins à air des camions, klaxons de camions fonctionnant à l'air, pompes pneumatiques, pneus, etc.)

Dans cette unité les élèves vont examiner la production et la transmission du son. Ils étudieront les diverses utilisations des sons.

Le son est une forme d'énergie et faisait l'objet d'études dans l'unité facultative sur Les machines simples . Les élèves pourraient être mis au défi de concevoir une machine qui utiliserait l'énergie sonore.

A4 reproductible
B1 le changement
B2 l'interaction
B5 la perception
B6 la symétrie
B7 la force
B1 la cause et l'effet
B13 l'énergie et la matière
C2 la communication
C3 l'observation et la description
C6 la mise en question
C10 la prédiction
C12 l'interprétation des données
D1 la science et la technologie
E3 savoir utiliser le matériel prudemment
E7 savoir manipuler les instruments
F1 le besoin de savoir et de comprendre
G1 s'intéresser à la science

1. Expliquer la nature et les propriétés des sons.

2. Décrire certains usages des sons.

1. Se procurer plusieurs bouteilles vides, identiques de préférence. En donner une à chaque élève et leur dire de souffler au-dessus du goulot. Que se passe-t-il? (Un son est produit) Qu'est-ce qui a produit ce son? (L'air qui passe selon un certain angle) Leur dire de se placer par équipes de quatre, de mettre leurs quatre bouteilles l'une à côté de l'autre et de garder celle de gauche vide, de remplir la seconde d'eau au quart de remplir la troisième à moitié, et de remplir la quatrième aux trois quarts. Demander aux élèves de souffler dans les cinq bouteilles à tour de rôle. Que se passe-t-il? Y a-t-il une différence dans les sons produits? Y a-t-il des sons plus aigus ou plus graves que d'autres? De quelles bouteilles proviennent les sons aigus, des bouteilles les plus remplies ou les moins remplies? Pourquoi? Changer le niveau d'une bouteille et demander aux élèves si le son va être plus aigu ou plus grave, puis vérifier leur prédiction en soufflant dans la bouteille tout en se gardant des bouteilles témoins. Demander aux élèves de jouer un air connu à tour de rôle grâce aux bouteilles.

2. Demander aux élèves de sortir leur règle (elle doit être très flexible) et de se placer par équipes de deux. Leur dire d'appuyer leur règle sur leur bureau tout en laissant un bout dépasser et de la faire vibrer. Que remarquent-ils? (Un son est produit). Puis leur dire de ne laisser dépasser qu'un petit bout (4 cm) et de le faire vibrer. Que va-t-il se passer d'après eux? Que se passe-t-il vraiment? (La règle vibre très vite et le son est plus aigu) Leur demander de doubler la longueur du bout qui dépasse (8 cm) et de le faire vibrer après avoir fait leur prédiction. Que se passe-t-il? (La règle vibre moins vite et le son est plus grave) Puis leur demander de doubler encore la longueur du bout qui dépasse et de faire leur prédiction puis de la vérifier en faisant vibrer leur règle. Que se passe-t-il? (La règle vibre encore moins vite et le son est encore plus grave) Demander aux élèves de continuer à s'exercer afin de pouvoir identifier les sons aigus et graves avec l'aide de leur coéquipier et de déterminer si la règle vibre vite ou lentement.

3. Demander aux élèves de se procurer un petit contenant rectangulaire (une boîte de carton, de bois ou de plastique). Ils devraient également se trouver des élastiques de différentes grosseurs (les échanges sont recommandés). Leur dire de se placer en équipes de 2 pour s'entraider et pour discuter. Ils doivent faire chacun une harpe en enlevant un côté de leur contenant (si ce n'est déjà fait) et en mettant leurs élastiques autour de façon à pouvoir les gratter pour produire des sons comme avec une harpe. Ils devraient placer les élastiques du plus tendu au moins tendu de façon à avoir de la cohérence dans les notes. Après les avoir laissés s'exercer, leur demander ce qui influence le son émis. Réviser les notions de vibration et de production de sons. Leur demander d'effectuer des comparaisons entre leur harpe «maison» et une harpe véritable. Discuter des autres instruments de musique. Lesquels préfèrent-ils? Pourquoi? Seraient-ils difficiles à reproduire? Pourquoi? Demander aux élèves de faire d'autres instruments de musique s'ils le désirent, et de cette façon il sera possible de former un orchestre.

4. Faire l'étude des divers usages des sons faits par les animaux: donner l'alarme en cas de danger, attirer l'autre sexe pour l'accouplement, garder le contact entre la mère et les petits, avertir un rival ou quelqu'un qui envahit son territoire, etc. Écouter et identifier des sons produits par des animaux de toutes sortes, des baleines aux grillons. Étudier quelques-uns des moyens utilisés par les animaux pour émettre des sons. Comparer l'usage des sons fait par les animaux avec celui qu'en fait l'être humain.

5. Faire un remue-méninges sur les mots qu'on peut utiliser pour décrire des sons. Chaque fois que c'est possible, écouter le son décrit et proposer un symbole ou une illustration pour le représenter. Rassembler divers instruments ou appareils pour faire des sons, par exemple une clochette, deux cuillers, deux morceaux de bois, du cellophane froissé, des billes dans un contenant en plastique, etc. Fournir aux élèves répartis en groupes un seau plein d'eau et leur demander de comparer le bruit de ces objets dans l'air et dans l'eau. Demander aux élèves de proposer une explication des différences basée sur ce qu'ils savent des propriétés de l'air et de l'eau, et de la transmission du son.