Les aimants
A. Motivations
Mener des investigations et des expériences sur les matériaux et les aimants.
La maîtrise de la langue : utiliser le vocabulaire adapté
concernant l'aimantation, phénomène surprenant.
B. Objectifs
Sciences :
Amener les élèves à résoudre un problème de manière rationnelle.
Acquérir des notions sur les matériaux et les aimants.
C. Plan de séquence
| Situation de départ |
 Jeu de piste magnétique
ou chute d'une boite d'épingles ou de pointes
ou jeu de pêche magnétique |
| Problème scientifique Représentations | Quel objet utiliser et pourquoi ? |
| Observations | Comportements de divers objets vis à vis d'un aimant |
| Recherche expérimentale |
Distinguer les métaux attirés par un aimant (uniquement fer avec les enfants) des matériaux non attirés par l'aimant.
Rangement d'aimants selon leurs forces
Attraction d'un aimant à travers différentes substances d'épaisseurs variables |
| Synthèse et prolongement | Fabrication d'un jeu magnétique |
D. Mise en œuvre
I. Situation de départ
Le maître prend l'un ou l'autre des jeux cités ci-dessus sans montrer l'aimant.
Pour éviter l'idée de magie , il le fait manipuler par un enfant.
« Comment ça fonctionne ? »
Remarque : pour la chute des épingles on demande simplement « Comment peut-on les ramasser rapidement en toute sécurité ? »
Le terme d'aimant vient très facilement.
II - Problème, représentations
Pourquoi utiliser un aimant ?
Des enfants pensent que tous les métaux sont attirés par un aimant ;
D'autres pensent que les aimants attirent tous les matériaux.
III - Observations
situation 1
Matériel :
prévoir un sac en plastique par groupe pour ranger le matériel
Un aimant pour deux enfants
Un récipient plat ( type assiette ou barquette en polystyrène)
Un petit morceau de bois, carton, tissu, plastique
Un morceau de ficelle
Trombones, tampon "jex", autres objets métalliques, composés uniquement de fer ou d'acier, les autres métaux seront utilisés plus tard.
Déroulement :
Manipulation libre puis recueil des observations.
Montrer que l'aimant ne "colle" pas les trombones par exemple mais les "attire ".
Mettre de la colle sur un doigt, celui - ci doit toucher le trombone pour le soulever.
 le trombone colle au scotch |
 le trombone ne colle pas à l'aimant |
Le contact n'est pas nécessaire avec l'aimant (c'est une action à distance).Mettre un trombone au bout d'une ficelle et l'attirer avec un aimant comme ci-dessous.
 trombone attiré à distance par un aimant |
Classer " ce qui est attiré, ce qui ne l'est pas". Le classement se fait d'abord par objets.
 objets non attirés par un aimant |
 objets attirés par un aimant |
situation 2
Matériel :
un aimant
deux objets ayant la même fonction, mais constitués de matériaux différents ( ex règle en bois et règle en fer)
Prendre plusieurs exemples de ce type.
Déroulement :
Faire le passage de l'objet aux matériaux qui le composent.
L'aimant attire le fer.
IV - Expérimentation
Expérience 1
Matériel :
aimants
des objets constitués de métaux différents ( boule en papier aluminium, fil de plomb, de fer, de cuivre, attache parisienne ( en grattant le revêtement on retrouve le fer), couvercle métallique, casserole en aluminium, boîte de conserve, …..
Déroulement :
Prévoir s'il y aura attraction ou non pour chaque objet,
Vérifier les hypothèses
Conclure sur la présence ou non de fer dans ces objets métalliques
Introduire le nom d'autres métaux : aluminium, cuivre.
Conclure que seul le fer est attiré par un aimant (On ne parle pas de cobalt et de nickel)
Expérience 2
Matériel
Aimants tous identiques (de la même « force »)
Des trombones
Différentes substances d'épaisseurs variables
Déroulement :
L'attraction se fait à travers toutes les substances ( main, le papier, une planche de bois, un couvercle contenant du fer, un morceau de carton) à condition de rester en dessous d'une certaine épaisseur (qui dépend de la force de l'aimant et de la nature de la substance).
Expérience 3
Matériel
Aimants de différentes « forces » mais assez puissants
Des trombones
Feuilles à petits carreaux
Déroulement :
Demander aux élèves de trouver une méthode pour ranger les aimants selon leur « force »
Ils peuvent proposer la distance minimale d'approche sans qu'il y ait attraction (que l'on mesurera en carreaux, la plus distance correspondant à l'aimant le plus "fort")
 rangement de trois aimants selon leur force |
ou le nombre de trombones en chaîne que l'aimant peut attirer (plus la chaine est longue, plus l'aimant est "fort").
V- synthèse et prolongements
Fabrication raisonnée du jeu choisi
