Planification

Date d'échéance

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Durée de la mission en classe

13 périodes

Compétences visées

Compétence transdisciplinaire d'ordre méthodologique

Pratiquer les méthodes de travail efficaces associées à une planification.

Compétence en sciences

Agir en prenant en compte les modes de raisonnements propres à la science et à la technologie.

Objectifs du programme de sciences 436.

Analyser les variables caractéristiques de diverses associations d'éléments de circuits électriques utilisés lors de ses travaux scientifiques.

Présentation de la mission

Nous sommes entourés de circuits électriques, tant à la maison qu'au travail. Nous devons les utiliser à bon escient, ils peuvent même causer la mort. C'est par une connaissances des limitations des appareils électriques et des concepts à la base du courant électrique comme le volt, l'ampère la résistance que tu pourras y arriver.

Tu devras construire des circuits électriques pour mieux les comprendre et apprendre à prévoir leurs comportements à partir de mesures avec des appareils. Quels en sont les principes de fonctionnement? Comment contrôler le passage du courant électrique et en prévoir les dangers?

Objet de la mission

Pour cette mission, vous devez apprendre à reproduire des circuits électriques qu'il vous est impossible d'observer directement. Vous pourrez toutefois effectuer des mesures sur ceux-ci à partir d'un voltmètre ou d'un ampèremètre et observer leur fonctionnement. Vous pourrez travailler en équipe de 4 avec des sous-groupes de 2.

De plus, vous devrez apprendre à identifier des variables, les mesurer, les associer à des fonctions mathématiques pour réaliser des prévisions. Bref utiliser vos connaissances en mathématiques.

Vous aurez à passer quatre tests sur les circuits électriques, et tous les membres devront réussir les tests, avant de passer à la construction du meilleur prototype d’une chaufferette électrique.

Finalement, votre équipe sera amenée à réaliser la meilleure chaufferette selon le matériel permis (liste des critères ci-bas) et celui mis à la disposition de l’équipe. Une compétition couronnera la meilleure chaufferette, c’est-à-dire celle qui augmentera le plus la température sur un thermomètre placé à sa sortie.

Description de la compétition

Les équipes disposent de deux essais et la période de chauffage est limitée à une minute. Aucune modification ne peut être faite au thermomètre. Quatre barres de chocolat seront remises à l’équipe ayant la meilleure performance et deux barres de chocolat sont réservées à la chaufferette coup de cœur (c’est-à-dire celle ayant reçu le plus de points pour l’originalité et l’utilisation du moins d’ampérages).

Liste des critères de la chaufferette

• La chaufferette conçue doit inclure un ventilateur.
• Il est interdit d’utiliser du matériel autre que celui présenté durant le laboratoire.
• Le circuit électrique de la chaufferette doit comporter 3 degrés de chaleur.
• Des voyants lumineux doivent indiquer les trois degrés de chaleur (celui  sélectionné).
• L’efficacité de la chaufferette sera évaluée à partir d’un thermomètre placé à la sortie d’air.
• Pour toute autre question, ne gênez vous pas!

Un schéma de fabrication doit accompagner la chaufferette. Il doit indiquer :

• Le schéma du circuit électrique du prototype avec les symboles utilisés dans la littérature.
• Le courant et la tension doivent être indiqués pour chacune des branches du circuit (Précisez s’il s’agit d’une mesure expérimentale ou calculée).
• La résistance équivalente du circuit doit être indiquée (Précisez s’il s’agit d’une mesure expérimentale ou calculée).

Le matériel fourni à chaque équipe :

Une plaque de polystyrène
Fils électriques
Ampoules (limite de 4)
Résistances
Carton
Ruban adhésif
Un ventilateur par équipe

 

Séquence de réalisation

1	Faire un survol du travail à faire et des apprentissages à réaliser.
2	Élaborer un plan de faisabilité.
3	Étudier les circuits électriques à partir des manuels et Internet.
4	Maîtriser la réalisation de circuits électriques en réalisant les expériences suivantes: 1)Réaliser un circuit simple en parallèle et en série avec des lumières. 2)Réaliser des mesures d'intensité du courant et de différences de potentiel sur un circuit électriques mixtes. 3)Démontrer 3 facteurs influençant la conductivité des fils électriques. 4)Réaliser un circuit mixte à partir d'un plan et vérifier la correspondance entre les données théoriques et mesurées. 5)Établir le graphique de la mesure de la différence de potentiel en fonction de l'intensité du courant pour un circuit donné. 6)Établir les plans d'un circuit caché à partir de mesures effectuées avec un voltmètre ou un ampèremètre.
5	Réaliser des notes explicatives.
6	Maîtriser les principes mathématiques liés à la prévision.
7	Passer les tests.
8	Passer le test final en laboratoire.(Un seul essai à une date déterminée.)
9	Construire un circuit électrique produisant de la chaleur.

 

Ressources et matériels

Manuel En quête tome 2.

Chapitre 3: page 39 à 90.
Résumé page 87.

Manuel classe Découvertes

Chapitre 3.

Liste de vérification.
Le matériel en classe-laboratoire.
Résumé de la relation entre les concepts U , R et I.
Fiche info compétition.(Description du matériel fourni pour la construction de la chaufferette.)

 

	Michel Desbiens
	Enseignant en mathématiques et sciences
	Programme PROTIC
	École des Compagnons-de-Cartier
	Cynthia Prévost
	Stagiaire
	Université Laval