Sciences 1re by Groupe De Boeck

L'ouvrage se divise en 6 chapitres : • Chapitre I Vivants et non-vivants • Chapitre II La matière dans tous ses états • Chapitre III La nutrition • Chapitre IV Les différents types de respiration • Chapitre V La circulation • Chapitre VI La reproduction

La combinaison des matières biologiques et physiques permet de porter un regard pluridisciplinaire tout en suscitant la curiosité et la recherche. La démarche est basée sur des expériences et des documents originaux (photos, textes, graphiques, tableaux de données…). Elle permet également aux élèves de confronter leurs pré-conceptions à la réalité. Tous les chapitres débutent par une introduction qui explique à l'élève ce qu'il va étudier. Chaque Flash spécial est l'occasion de prolonger ou d'accentuer la formation scientifique de l'élève qui le souhaite. Les rubriques Extension et Utilise tes apprentissages ont été intégrées afin de vérifier et d'améliorer la maîtrise des compétences et savoir-faire. Les contenus fondamentaux font l'objet d'une synthèse dans les Savoirs à intégrer.

ISBN : 978-2-8041-7700-3

SCI1

www.deboeck.com

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u sein d’une mise en pages entièrement repensée et en couleur, cette nouvelle édition met en place, au départ de situations-problèmes proches du quotidien des élèves, l'acquisition de compétences et de savoir-faire.

SCIENCES ET COMPÉTENCES AU QUOTIDIEN 1re année

DENIS SCULIER DOMINIQUE WATERLOO

SCI1_Mise en page 1 24/04/13 12:00 Page1

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Couverture : Primo&Primo Mise en pages : Communications Illustrations : Softwin

Pour toute information sur notre fonds, consultez notre site web : www.deboeck.com

5e édition

Même si la loi autorise, moyennant le paiement de redevances (via la société Reprobel, créée à cet effet), la photocopie de courts extraits dans certains contextes bien déterminés, il reste totalement interdit de reproduire, sous quelque forme que ce soit, en tout ou en partie, le présent ouvrage. (Loi du 30 juin 1994 relative au droit d’auteur et aux droits voisins, modifiée par la loi du 3 avril 1995, parue au Moniteur du 27 juillet 1994 et mise à jour au 30 août 2000.) La reprographie sauvage cause un préjudice grave aux auteurs et aux éditeurs. Le «photocopillage» tue le livre ! Imprimé en Belgique Dépôt légal : 2013/0074/138

ISBN 978-2-8041-7700-3

Préliminaires

Les programmes et livret d’accompagnement indiquent les démarches à suivre et notamment :

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1. Les tâches comme stratégie pour l’apprentissage et pour l’évaluation 1.1. Rôle des tâches proposées aux élèves

« Parmi les nombreuses fonctions qu’un enseignant mène de front (gestion de la classe, enseignement, préparation et réalisation d’expériences, évaluation …), il y a la conception d’activités pour l’apprentissage et l’évaluation des élèves. Ces activités peuvent prendre la forme de tâches proposées aux élèves … ». Etc.

1.2. Place des savoirs dans la résolution de tâches

« Dans l’enseignement des sciences, il s’agit de privilégier la réflexion plutôt que le savoir qui s’accumule. Chaque professeur opère des choix au niveau des tâches qu’il propose à ses élèves. Ces choix dépendent par exemple du contexte particulier de l’école ou de la classe, du matériel disponible ou de la motivation des élèves ». Etc. Mais pour réaliser ces tâches, on procèdera en trois étapes (point 2, 3, 4) :

2. Acquérir et structurer des connaissances

Les moyens d’acquérir des savoirs sont variés : mises en situation, travail en équipes, expériences réalisées par les élèves ou par le professeur, utilisations des nouvelles technologies et/ou de manuels, …

3. Exercer et maîtriser des savoir-faire

Un savoir-faire est une procédure qui s’applique de manière automatisée. C’est alors une ressource qui peut être mobilisée sans encombrer le raisonnement.

4. Développer des compétences et réaliser des tâches L’élève développe ses compétences et réalise une tâche qui est une activité globale dans laquelle il est « contraint à utiliser des ressources qui nécessitent la réalisation d’une production clairement identifiée ». Pour la résoudre, l’élève passera par trois étapes-clés : la problématisation, le recueil et traitement des informations, la communication.

1 2 3 4 5 6 Préliminaires

L’identification de famille de tâches est également utile dans le cadre de l’étape-clé « Recueil et traitement des informations ». Ces familles de tâches sont les suivantes :

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Familles de tâches (FT)

FT2 : Mener à bien une démarche expérimentale

FT0 : Déterminer des critères pour classer

FT1 : Décrire, expliquer un phénomène ou le fonctionnement d’un objet, prévoir l’évolution d’un phénomène

FT3 : Résoudre une application concrète

FT4 : Présenter sous une autre forme une information, un concept, un processus ou un phénomène naturel

Au premier degré, toutes ne sont pas certificatives.

1 2 3 4 5 6

La matière dans tous ses états

Chapitre 1 rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Vivants, non-vivants

3 4 5

À l’aide d’activités ludiques – mises en situation et exemples de la vie courante – tu es amené à définir des critères pour aider à la distinction entre vivants et non-vivants. Une fois ces critères identifiés, tu devras réinvestir tes acquis pour analyser des exemples particuliers. Outre cette première distinction entre vivant et non-vivants, tu apprendras à réaliser et interpréter un graphique circulaire.

CRITÈRES

Il n’est pas toujours aisé de trouver des critères qui permettent de distinguer les vivants des non-vivants. Afin de t’aider à voir plus clair, tu trouveras ci-après quelques situations ludiques qui vont te permettre de dégager des critères de distinction entre vivants et non-vivants.

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A. Quelques situations Décris les situations proposées et essaie d’exprimer le critère de distinction « vivants / non-vivants ».

Situation 1

��

! ! RERE ERER ! PI ! PI EHEH

��

Situation 2

��

Chapitre

��

2 3 4 5 6

Vivants, non-vivants

OU OIU!I !

Situation 3 ��

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n MM EE RR DD OO

MM RR EO ED DO

��

Situation 4

.................................................................................

................................................................................. .................................................................................

Chapitre

.................................................................................

2 3 4 5 6 I. Critères

Situation 5 ��

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��

Situation 6

................................................................................

Chapitre

2 3 4 5 6

Vivants, non-vivants

B. Conclusion .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

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C. Applications

1. Le robot « Curiosity » sur Mars Panneaux solaires

Mars

Outils d’analyse scientifique

Auto-portrait du rover Curiosity sur Mars, composé à l’aide du MAHLI (Mars Hand Lens Imager)

La navigation sur le sol martien Pour que le robot puisse se déplacer, il est nécessaire d’étudier au préalable le terrain sur lequel il doit avancer. Curiosity dispose de plusieurs caméras dédiées au repérage de son environnement. Quatre paires de caméras sont montées deux par deux à l’avant et à l’arrière du véhicule et sont utilisées pour détecter les obstacles qui se présentent sur la trajectoire du rover. Ces appareils fournissent des images en noir et blanc permettant de reconstituer une image tridimensionnelle de ce qui se situe devant et derrière Curiosity jusqu’à 3 mètres de distance et sur une largeur de 4 mètres. Les caméras déterminent la configuration du terrain et permettent de planifier son propre déplacement. La détection d’obstacle lui permet de se déplacer à la vitesse de 75 m/h en moyenne compte tenu des irrégularités du terrain. Pour y parvenir, il produit lui-même son énergie grâce à plusieurs panneaux solaires. Il est capable de repérer des roches dignes d’intérêt (présence d’eau, par exemple), de s’en approcher, de prélever un échantillon et de l’analyser. Il envoie ensuite ses résultats vers la Terre où on les reçoit environ 40 minutes plus tard.

Chapitre

Caméras de navigation

2 3 4 5 6

I. Critères

Relève les indices qui pourraient prouver que Curiosity est un vivant (Précise le critère utilisé). Quel critère Curiosity ne rencontre-t-il pas pour que tu puisses le classer parmi les vivants ? ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

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2. La science-fiction inspire les scientifiques

Un réplicateur

Chapitre

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Vivants, non-vivants

Fin des années 90 et au début des années 2000, une série de science-fiction nommée Stargate SG1 a monopolisé l’attention des amateurs du genre. Dans cette série, un jouet est fabriqué par une petite fille extraterrestre pour se distraire. Ce jouet mécanique développe rapidement des fonctions de plus en plus sophistiquées (il produit son énergie, il se dirige selon son environnement, réagit aux agressions extérieures). On lui donnera rapidement le nom de réplicateur. Les réplicateurs sont des robots ressemblant à des crabes mécaniques à quatre pattes. Ces crabes sont construits uniquement à partir de blocs élémentaires métalliques dont les dimensions sont de l’ordre du centimètre. Ils tirent leur nom du fait qu’ils se nourrissent de tout ce qu’ils trouvent (métaux par exemple) pour se répliquer. Cela fait qu’ils sont capables de se reproduire très rapidement. Cont rairement aux êtres vivants organiques, ils assimilent les propriétés du matériau qu’ils mangent sans le transformer : un réplicateur « répliqué » à partir d’un alliage ferreux peut donc être corrodé par l’eau de mer. Certains évoluent en un stade supérieur. Ils ressemblent à de grands insectes ailés tels les reines dans une ruche. Ils remplissent alors les fonctions de commandement et de réplication mais de façon plus intense. Les réplicateurs leur obéissent et acheminent vers eux des matériaux pour la réplication, de même qu’ils les protègent coûte que coûte.

■■ Quelles analogies (ressemblances) peux-tu relever entre cette invention imaginaire de scénaristes du siècle dernier et le robot Curiosity ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

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■■ Le réplicateur peut-il être considéré comme un vivant ? Prouve-le.

UTILISE TES APPRENTISSAGES

Imagine des situations nouvelles (en utilisant les critères de distinction vivant/non-vivant) qui illustrent que le pigeon, le renard, la mouche et le pissenlit sont des vivants à l’inverse d’un caillou, d’une équerre, d’une poutre métallique ou d’un ballon de football. Réalise ce travail dans la farde.

Chapitre

2 3 4 5 6 II. Utilise tes apprentissages

III

GRAPHIQUES CIRCULAIRES

A. Répartition d’arbres 1. Tableau de données Le tableau présente la répartition des arbres répertoriés, sur un hectare, dans une forêt. Sapins Pins Frênes Hêtres

Nombre d’arbres par ha

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Arbres répertoriés

135 75 30 45

Châtaigniers

Total

300

2. Réalisation du graphique circulaire a.

Rôle

Un graphique circulaire (ou en camembert, ou sectoriel) permet de comparer et de visualiser les proportions des différents composants d’une situation.

Calcul des secteurs

L’ensemble des arbres du tableau représente 360° du disque, donc 300 arbres/ha sont représentés par 360° (le disque complet). Si 300 arbres/ha sont représentés par 360° Alors 1 arbre/ha est représenté par

360° = 1,2° 300

360° × 135 = 162° 300 Par analogie, détermine les secteurs en degrés représentant les pins, les frênes, les hêtres et les châtaigniers.

Et 135 sapins/ha sont représentés par

Chapitre

.................................................................................

4 5

.................................................................................

Vivants, non-vivants

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.................................................................................

Représentation du graphique circulaire

Trace un rayon qui servira de départ pour mesurer des angles

Trace l’angle de 162° représentant le nombre de sapins par ha

Légende • Sapin

Colorie ce secteur et indique la légende

Poursuis la même démarche pour les autres secteurs et indique le titre.

Répartition des arbres

Légende

Sapins

Pins

Frênes Hêtres

Châtaigniers

B. Réinvestissements des acquis Dans ta farde, tu pourras réaliser d’autres graphiques circulaires. En utilisant la composition d’aliments que tu consommes (voir emballages), tu représenteras la teneur en protéines, lipides, glucides et en eau de ces aliments. Quatre graphiques circulaires te seront demandés dans le chapitre 3 dans le cadre de l’alimentation du renard selon les saisons. Tu auras aussi l’occasion de vérifier ta maîtrise dans ce domaine au chapitre 5 en représentant la composition sanguine.

Chapitre

2 3 4 5 6

III. Graphiques circulaires

Toutefois, afin de t’exercer immédiatement, réalise le graphique circulaire représentant les différents types de déchets ménagers. Pour une tonne

Déchets alimentaires

450

Papiers

300

Plastique

Verre

Métaux

Divers

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Types de déchets

SAVOIRS À INTÉGRER

Pour distinguer les êtres vivants des non-vivants, nous avons besoin de critères. Ces critères sont l’irritabilité et la reproduction. L’irritabilité est la réaction d’un être vivant à un stimulus (cause qui engendre une réaction) : par exemple, le chien qui se cache sous le fauteuil (= irritabilité) quand il entend le tonnerre (= stimulus). La reproduction est la fonction par laquelle un être vivant produit des êtres qui lui ressemblent. Les graphiques circulaires (en camembert ou sectoriels) permettent de comparer et de visualiser les proportions des différents composants d’une situation.

Le titre dit généralement quel est l’ensemble décomposé

Répartition des arbres

Légende

Sapins

Pins

Frênes

Chapitre

1 Hêtres

Châtaigniers

2 3

Un secteur

4 5 6

Vivants, non-vivants

Découvre en lisant la légende les différents composants

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Chapitre 2 3

La matière dans tous ses états

4 5

En partant d’une première expérience, tu définiras les différents états de la matière et leurs propriétés en te basant sur trois critères : la forme, le volume et la compressibilité. Tu aborderas aussi des notions fondamentales en sciences telles la notion de « surface libre », de « molécule », de « modèle », de « mélange », de « corps pur » ou encore de « masse volumique ». Ces notions seront étudiées en profondeur et feront l’objet d’un réinvestissement des acquis pour expliquer par exemple, le traitement des eaux usées, la fabrication du beurre ou encore la capacité du glaçon de flotter entre deux eaux. Comme pour le chapitre précédent, l’étude des états de la matière te permettra d’apprendre à réaliser et interpréter un graphique (cartésien).

MISE EN SITUATION : UNE EXPÉRIENCE INTÉRESSANTE

A. Mode opératoire Tu peux réaliser l’expérience suivante en classe ou même chez toi. Respecte de manière précise le mode opératoire suivant.

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Verse environ 200 g de fécule de pomme de terre (ou de maïs) dans un récipient assez large. Ajoute très lentement de l’eau en agitant avec une cuillère jusqu’au moment où le mélange devient légèrement coulant. Avec la main, prends un peu de ce mélange et comprime-le dans la paume.

Ouvre la main et décris ce que tu observes. Compare avec les photographies ci-après.

B. Photographies de l’expérience

C. Observations ................................................................................. 1

Chapitre

3 4

5 6

La matière dans tous ses états

D. Conclusion .............................................................................. .............................................................................. ..............................................................................

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Tu viens de découvrir qu’une même matière peut se décliner sous différents états. Nous te proposons de développer ce thème : les états de la matière.

LES ÉTATS PHYSIQUES DE LA MATIÈRE

A. Situation problème

Observe l’illustration et écris sur les pointillés le troisième état physique de l’eau. Noircis le (ou les) élément(s) du dessin qui correspond(ent) à chaque état physique de l’eau. État liquide

État solide

État . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

L’eau du torrent

¨ L’eau du torrent

Le glacier

¨ Le glacier

L’eau dans la bouteille

¨ L’eau dans la bouteille

La vapeur qui s’échappe d’une casserole

Le glaçon dans le verre

¨ Le glaçon dans le verre

La vapeur qui s’échappe d’une casserole

¨ Le glaçon dans le verre

La vapeur qui s’échappe d’une casserole

Chapitre

3 4 5 6 II. Les états physiques de la matière

Ce premier travail n’a pas engendré de difficulté particulière. Par contre, le tableau qui suit pourrait te poser quelques problèmes : coche les propositions correctes dans chaque colonne (fais bien attention au titre). État liquide

État solide

État . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Le nuage

Les bulles de savon

Le beurre fondu

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As-tu rencontré des difficultés ? Si oui, lesquelles ?

B. Conclusion

Nous devons rechercher des critères scientifiques afin de distinguer les états solides des états liquides et gazeux.

III

PROPRIÉTÉS DES ÉTATS PHYSIQUES DE LA MATIÈRE

Dans la farde de cours, tu rechercheras (seul ou par groupe) des critères permettant de distinguer les états de la matière.

A. Premier critère : la forme

1. Pour les liquides

Chapitre

3 4

Matériel

Un pied gradué, un tube à essai (éprouvette), un erlenmeyer, un berlin (bécher) et de l’eau (que tu peux colorer pour mieux la voir : bichromate de potassium (jaune), sulfate de cuivre (bleu), méthylorange (orange),… font très bien l’affaire).

5 6

La matière dans tous ses états

Mode opératoire

Remplis l’éprouvette aux trois-quarts avec l’eau ; transvase-la successivement dans chaque récipient en prenant soin de regarder la forme prise par le liquide à chaque fois.

Schémas expérimentaux

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Dans le cadre qui suit, schématise l’eau dans chacun des récipients utilisés. Veille aux proportions, à la précision et n’oublie pas une légende.

Observations

Décris la forme prise par l’eau dans chaque récipient utilisé.

Extension

Effectue le même mode opératoire en utilisant d’autres liquides et/ou d’autres récipients. Note tes observations et schémas dans la farde de cours.

Synthèse

..............................................................................

Chapitre

..............................................................................

.............................................................................. ..............................................................................

..............................................................................

4 5 6

III. Propriétés des états physiques de la matière

2. Pour les solides a.

Matériel

Un pied gradué, un berlin, un erlenmeyer, un cube en métal (ou un parallélépipède ou un cylindre).

Mode opératoire

Placer l’objet dans chacun des récipients et regarder si sa forme change selon le récipient.

Schémas expérimentaux

Observations.

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Décris la forme prise par l’objet dans chaque récipient utilisé

................................................................................. .................................................................................

.................................................................................

Extension

................................................................................. ................................................................................. 1

Synthèse

Chapitre

3 4 5

La matière dans tous ses états

3. Pour les gaz a.

Photographie expérimentale

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Décode la photographie suivante. Un gaz coloré (orange-brun) a été enfermé dans un erlenmeyer, on retire le bouchon

Extension

Imagine une autre expérience avec un gaz incolore, donc invisible : quel(s) organe(s) de sens pourrais-tu, dans ce cas, utiliser pour détecter sa présence ? Décris et schématise cette expérience dans la farde de cours.

Synthèse

..............................................................................

B. Second critère : le volume 1. Pour les liquides 1

Matériel

Un pied, un berlin, un erlenmeyer (tous les trois gradués et d’une même contenance) et de l’eau colorée ou non.

Chapitre

3 4 5 6 III. Propriétés des états physiques de la matière

Mode opératoire

Verse de l’eau dans le pied gradué. Mesure son volume : V = �� Complète cette phrase : Pour mesurer correctement le volume d’un liquide, ��

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��

Transvase l’eau dans le berlin en veillant à ne pas perdre de goutte. Mesure à nouveau son volume : V1 = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Recommence la même manipulation successivement avec l’erlenmeyer (V2 = . . . . . . . . . . . . . . .) et puis à nouveau avec le pied gradué (V3 = . . . . . . . . . . . . . . .).

Comparaison et synthèse

Compare les différents volumes mesurés (V, V1, V2, V3 ) et conclus.

................................................................................. .................................................................................

d. 1

Tu viens d’effectuer des mesures de volumes. Officiellement, on dit que la grandeur mesurée s’appelle le volume (symbole : V) ; l’unité du système international dans laquelle tu dois exprimer ce volume est le mètre au cube (symbole : m3).

Chapitre

Volumes et capacités

Comme tu as pu le constater en classe, tes mesures n’étaient pas exprimées en m3, mais en millilitre (symbole : ml).

Effectivement, quand il s’agit de liquides, on parle souvent de capacité (contenance maximale d’un récipient) et on utilise une autre unité : le litre (symbole : l).

4 5 6

La matière dans tous ses états

Afin de « jongler » avec ces unités et leurs multiples ou sous-multiples, complète l’abaque qui suit. m3 ml

........ .....

.....

mm3

........

.....

= . . . . . . . . . . cm3

200

= . . . . . . . . . . m3

200

=..........l

200

= . . . . . . . . . . cl

200 200 200 200

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200

= . . . . . . . . . . dal

= . . . . . . . . . . dm3 = . . . . . . . . . . dl = 200 000 . . . . .

2. Pour les solides a.

Matériel

Un cube et un solide de forme quelconque (non géométrique).

................................................................................. .................................................................................

Mode opératoire

Détermine un mode opératoire que tu décriras ci-dessous et qui permet de : – préciser le volume de chaque objet, – montrer que ce volume ne varie pas selon le récipient où tu le places. (Si tu as besoin de matériel, note-le au point a. ci-dessus).

.................................................................................

Chapitre

.................................................................................

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III. Propriétés des états physiques de la matière

Schémas expérimentaux

Synthèse

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3. Pour les gaz a.

Nouvelle analyse

Reprends l’analyse des photographies du point III A 3. a. et réponds à la question suivante : Ce gaz coloré possède-t-il un volume bien déterminé ou ce volume varie-t-il ?

................................................................................. ................................................................................. 1

Chapitre

.................................................................................

Extension

Imagine une autre expérience qui te permette de répondre à cette même question. Réalise-la (ou ton professeur), décris-la et note tes observations ci-après (tu peux faire intervenir un autre sens que la vue).

.................................................................................

5 6

La matière dans tous ses états

Synthèse

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C. Troisième critère : la compressibilité 1. Définition

La compressibilité est l’aptitude d’un corps à diminuer de volume sous l’effet d’une pression.

2. Pour les liquides a.

Matériel

Une seringue et de l’eau.

Mode opératoire

Remplir la seringue d’eau en gardant bien le piston en contact avec le liquide. Boucher avec le doigt l’ouverture de la seringue et pousser sur le piston. (Attention : retirer l’aiguille !).

Observations 1

.................................................................................

................................................................................. .................................................................................

Chapitre

.................................................................................

3 4 5 6 III. Propriétés des états physiques de la matière

Autres liquides

Recommence la même manipulation avec d’autres liquides et note tes observations ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

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.................................................................................

Synthèse

3. Pour les solides a.

Matériel

Un cube métallique (ou autre objet de forme géométrique) et une latte.

Mode opératoire

Poser le cube sur le banc et appuyer sur une de ses faces avec la latte.

Observations

.................................................................................

Chapitre

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La matière dans tous ses états

Autres expériences

Imagine et réalise la même manipulation avec un autre solide et note tes observations dans la farde.

Synthèse

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.............................................................................. ..............................................................................

4. Pour les gaz a.

Matériel

Une seringue.

Mode opératoire

Relever le piston d’une seringue : l’air y entre. Boucher l’ouverture et enfoncer le piston.

Observations

Synthèse

Chapitre

3 4 5 6 III. Propriétés des états physiques de la matière

D. Surface libre 1. Définition La surface libre d’un corps est la surface du corps en contact avec l’air.

2. Pour les liquides a.

Matériel

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Un cristallisoir, de l’eau colorée, un fil à plomb, une équerre, des statifs, des pinces, un objet pour incliner le cristalloir.

Mode opératoire

Verser l’eau colorée dans le cristallisoir. Suspendre le fil à plomb (comme sur la photo). Placer l’équerre avec un côté de l’angle droit au ras de la surface libre de l’eau. Amener l’autre côté de l’angle droit contre le fil à plomb. Recommencer ce mode opératoire après avoir incliné le cristalloir à l’aide d’un objet.

Observations

Synthèse

Chapitre

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La matière dans tous ses états

3. Pour les solides et les gaz Imagine une situation (ou une expérience) qui te permette de mettre en évidence ce critère pour un solide et un gaz. Réalise un travail de groupe et rédige un rapport.

E. Autres critères

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Nous te suggérons de réaliser la même démarche expérimentale avec d’autres critères que tu as imaginés en début de chapitre. Rédige le rapport dans la farde (travail individuel ou par groupes).

F. Conditions expérimentales

1. Modification des conditions expérimentales

Lors des différentes expériences réalisées précédemment, tu as peut-être imaginé de modifier certaines conditions qui auraient influencé le résultat obtenu. Note-les ci-après. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

2. Résultats obtenus

Dans le même ordre d’idée, quels résultats aurais-tu obtenus si on avait modifié l’une ou l’autre condition expérimentale comme proposé dans les cas suivants : Imagine la forme du cube métallique si la température à laquelle on travaille était de 2000° C : décris ce qui se passerait.

.................................................................................

1 2

Chapitre

Si tu marches par accident sur une boule de Noël, quelle forme prendrait-elle ?

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III. Propriétés des états physiques de la matière

Imagine une bouteille d’1,5 l remplie d’eau et placée au congélateur. Tu peux réaliser l’expérience chez toi (pour cela, utilise une bouteille en plastique) : ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

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3. Résumé

Classer un corps dans l’état solide, l’état liquide ou l’état gazeux n’est possible que si les conditions dans lesquelles il se trouve placé sont bien déterminées (température, pression, …).

SAVOIRS À INTÉGRER

A. Les états de la matière

La matière se présente sous 3 états physiques :

.............................................................................. ..............................................................................

B. Propriétés Critères

État liquide

État gazeux

Forme

État solide

Volume

Chapitre

3 4

Compressibilité

Surface libre Remarques : – Forme propre : se dit d’un corps dont la forme reste la même quel que soit le récipient. – Surface libre : surface du corps en contact avec l’air.

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La matière dans tous ses états

C. Définitions et unités Capacité : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................................................................. Volume : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................................................................

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Compressibilité : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .............................................................................. Unité de capacité : le litre (symbole : l ou L (les deux symboles sont reconnus)).

Unité de volume dans le système international : le mètre au cube (symbole : m3).

Utilise tes apprentissages

A. Tableau

Complète le tableau

Capacité ou volume indiqué sur l’emballage

Transforme dans l’unité indiquée

Canette de soda

33 cl

. . . . cm3

Bouteille d’eau

50 cl

. . . . dl

Berlingot de jus

200 ml

. . . . dm3

Objet de la vie courante

Fiole de médicament

30 ml

30 . . . .

Jerricane d’essence

12 l

. . . . hl

Cuve à Mazout

2500 l

. . . . m3 1

Chapitre

3 4 5 6 V. Utilise tes apprentissages

B. Applications 1. Coche la ou les réponse(s) correcte(s). ■■ L’eau est la seule boisson indispensable à la vie. On peut l’ingurgiter parce qu’elle : - n’a pas de forme propre ¨ - n’est pas compressible ¨ ¨ - a une surface libre toujours horizontale ■■ L’infirmière peut injecter des médicaments, parce que la solution aqueuse contenue dans la seringue :

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

- n’a pas de forme propre - n’est pas compressible - a une surface libre toujours horizontale

¨ ¨ ¨

■■ Les circuits hydrauliques des freins d’une automobile contiennent des liquides car ils : - sont indéformables ¨ - sont incompressibles ¨ - ont une surface libre toujours horizontale ¨

2. Compare les deux documents. Ensuite, imagine une explication scientifique en relation avec les états de la matière.

.................................................................................

Chapitre

................................................................................. .................................................................................

.................................................................................

5 6

La matière dans tous ses états

3. Un ballon de baudruche est rempli d’air,

À la surface de l’eau, il a un volume de 12 L. À dix mètres de profondeur, il occupe un volume de 6 L.

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

L e volume du ballon de baudruche n’est plus que de 4 L lorsqu’il se situe à vingt mètres de profondeur.

Cette expérience met en évidence La compressibilité des gaz La forme propre des liquides La surface libre des gaz qui est horizontale

¨ ¨ ¨

4. Un élève plonge un caillou dans une éprouvette graduée contenant de l’eau.

Le niveau atteint par l’eau lorsque le caillou est dans l’éprouvette est de 18,5 mL alors que sans l’objet à l’intérieur du récipient, il lit 14 mL.

Le caillou a un volume propre L’eau est compressible L’eau a une forme propre L’air qui surmonte l’eau est compressible

¨ ¨ ¨ ¨

1 2

Chapitre

L’élève est capable de dire que le volume du caillou est de 4,5 mL car :

3 4 5 6 V. Utilise tes apprentissages

5. Un professeur enferme de l’air dans un tube à essais. Son orifice est fermé par un bouchon traversé par un tube en verre coudé plongeant dans un verre à pieds. Celui-ci contient de l’eau colorée.

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Il chauffe l’air contenu dans le tube. Des bulles d’air se forment alors dans le verre à pieds. Ce phénomène peut être observé car : L’air n’a pas de volume propre ¨ L’air n’a pas de forme propre ¨ La surface de l’eau est horizontale ¨ Le verre à pieds peut se briser ¨

C. Historique

• UNITÉS DE VOLUME

À Babylone Pour les briques, les unités de volume étaient les suivantes : – 1 gin = 12 briques – 1 sar = 720 briques = 60 gin – 1 ubu = 36.000 briques – 1 iku = 72.000 briques

En France L’unité principale était le stère qui valait 29 pieds cubes. Cette unité était utilisée pour calculer le volume de bois. Le stère est défini comme un mètre cube de bois empilé, vides inclus. Concrètement, cela faisait environ 0,7 m3 de bois et 0,3 m3 de vide. Pour avoir exactement 1m3 de bois, il faudrait empiler 1/0,7 = 1,43 stère.

Bien qu’un stère soit égal à un mètre cube, il existe une différence entre ces deux unités. Le stère sert à calculer un emplacement où sera logé le bois sur le véhicule ou dans l’entrepôt. Quant au mètre cube, il indique combien, par exemple, on pourra faire de planches. • UNITÉS DE CAPACITÉ

Les mesures de capacité utilisées pour les liquides et les grains étaient les suivantes :

Chapitre

À Babylone – 1 sila = 1/144 coudée au cube = 0,842 litre – 1 gin = 1/60 sila – 1 ban = 10 sila – 1 ban-es = 30 sila – 1 gur = 144 sila = 1 coudée au cube = 121,25 litres – 1 gur-lugal = 300 sila.

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

En Grèce – 1 kyathos = 4,56 cl – 1 cotyle = 27,36 cl – 1 conge ou Khous = 3,28 l – 1 chons = 3,24 l (12 cotyles) – 1 amphore = 19,44 l – 1 métrète = 38,38 l (144 cotyles)

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

À Rome – 1 urne = 13,132 l – 1 amphore = 26,2635 l – 1 cyathus = 4,5 cl – 1 acetabulum = 6,8 cl – 1 quartarius = 13,68 cl – 1 hémine ou cotyle = 54,7 cl – 1 congius = 3,28 l – 1 culleus = 525,27 l

En France L’unité la plus utilisée et la plus grande à l’époque du Moyen-Âge était le boisseau. C’était l’unité pour peser les tonneaux de vin et d’huile. L’unité la plus petite était la livre. 285 livres équivalaient à la somme qui est l’unité de transport des animaux portant les charges sur leur dos (d’où le nom de « bête de somme »). Pour le liquide, la somme était répartie en deux tonneaux placés sur le flanc de l’animal. Une somme pèse l’équivalent de 131 kg. – 1 roquille = 2,9 cl – 1 poisson = 4 roquilles (11,6 cl) – 1 demi-setier = 2 poissons (23,28 cl) – 1 chopine = 2 demi-setiers (46,56 cl) – 1 pinte = 2 chopines (93,13 cl) – 1 setier ou velte = 8 pints (7,45 l) – 1 quartaut = 9 setiers (67 l) – 1 feuillette = 2 quartauts (134 l) – 1 muid = 2 feuillettes (268 l)

FLASH SPÉCIAL

Les unités de volume et de capacité ont été utilisées de tout temps par l’homme. Tu trouveras sur cette page quelques exemples utilisés dans le passé. Tu pourras alors expliquer l’utilité d’avoir instauré un système international d’unités.

Chapitre

3 4 5 6 V. Utilise tes apprentissages

Molécule et modèle

Puisqu‘une même matière peut se décliner sous trois états, imagine ce qui se passe à l’intérieur de cette matière et donne une explication scientifique à ce phénomène.

A. Situation-problème

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Le mélange de 25 ml d’eau et de 25 ml de méthanol devrait donner un volume total de 50 ml : est-ce le cas ?

Expérience a.

Matériel

Deux cylindres (ou pieds) gradués, de l’eau colorée et du méthanol de laboratoire (pur à 99,9%).

Mode opératoire – – – –

Photographies

Verser l’eau dans le premier cylindre pour atteindre 25 ml. Faire de même avec le méthanol dans le second cylindre gradué. Transvaser le méthanol dans l’eau colorée avec soin. Mesurer le volume total.

Observations

.................................................................................

Chapitre

.................................................................................

4 5 6

La matière dans tous ses états

Hypothèses

Rédige dans la farde plusieurs hypothèses expliquant ce phénomène. Imagine les expériences qui les vérifient et propose-les à ton professeur.

B. Interprétation Afin de mieux comprendre le phénomène observé précédemment, tu peux réaliser l’expérience suivante.

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Expérience Matériel

Deux pieds (ou cylindres) gradués, du riz, du sucre cristallisé (ou du sel).

Mode opératoire – – – –

Schémas

Verser 50 ml de riz dans le premier cylindre gradué. Faire de même avec le sucre dans le second pied gradué. Transvaser le contenu d’un cylindre dans l’autre. Agitez l’ensemble.

Observations

1 2

.................................................................................

Chapitre

.................................................................................

4 5 6

VI. Molécule et modèle

Comparaison avec la situation-problème et explication

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

.................................................................................

Synthèse

C. Confirmation de l’existence des molécules dans la matière Expérience a.

Mode opératoire

Verser 10 ml dans une éprouvette. Ajouter quelques grains de bichromate de potassium ou d’un autre colorant, agiter. Transvaser un ml de ce liquide coloré dans 9 ml d’eau contenue dans une seconde éprouvette. Poursuivre cette dilution une seconde fois et ainsi de suite.

Matériel

Chapitre

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

Schémas expérimentaux

Observations

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Explications

................................................................................. .................................................................................

.................................................................................

Synthèse

..............................................................................

Chapitre

..............................................................................

3 4 5 6 VI. Molécule et modèle

D. Notion de modèle Les molécules sont invisibles. Aussi pour les représenter, on doit imaginer un modèle. Que signifie cette notion ? Pour répondre à cette question, décode les documents ci-contre.

��

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

��

Précise la notion de modèle.

Chapitre

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

E. Modèle

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Imagine un modèle (à l’aide de formes simples) capable de représenter la situation-problème initiale (le mélange d’eau et de méthanol) ainsi que la dissolution du bichromate de potassium dans l’eau.

Chapitre

3 4 5 6 VI. Molécule et modèle

F. Modèle moléculaire des états physiques de la matière Liquide Solide Décode les documents ci-contre et coche les propositions correctes dans le tableau ci-après.

Solide

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Les Bacteria et les Archaea

Liquide

Gaz

Les Bacteria et les Archaea

Les molécules d’un solide sont :

Les molécules d’un liquide sont :

Les molécules d’un gaz sont :

ordonnées

désordonnées

¨ rapprochées Gaz ¨ très rapprochées

rapprochées

très rapprochées

¨ rapprochées Liquide ¨ très rapprochées espacées

espacées

liées

non liées

peu liées

agitées

¨ très agitées Gaz ¨ pas agitées

très agitées

pas agitées

G. Utilise tes acquis

À l’aide du modèle moléculaire des états physiques de la matière, explique : ■■ La compressibilité des gaz

.................................................................................

Chapitre

................................................................................. .................................................................................

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

■■ L’expansibilité des gaz ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ L’incompressibilité des liquides

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

................................................................................. .................................................................................

.................................................................................

Chapitre

3 4 5 6 VI. Molécule et modèle

VII

SAVOIRS À INTÉGRER

A. Définitions 1. Molécule ..............................................................................

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

.............................................................................. ..............................................................................

2. Modèle

B. Caractéristiques des molécules 1. Pour l’état solide Les molécules sont

2. Pour l’état liquide

Les molécules sont

3. Pour l’état gazeux

Les molécules sont

Chapitre

3 4

5 6

La matière dans tous ses états

VIII

MÉLANGES ET CORPS PURS

A. Mélanges 1. Première méthode expérimentale : la filtration

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Dans la nature, on trouve des eaux boueuses. Prélève cette eau dans une mare, une flaque, … afin d’effectuer des manipulations dans le but d’obtenir une eau « propre ».

Matériel

Mode opératoire

Schémas expérimentaux

Chapitre

3 4 5 6 VIII. Mélanges et corps purs

Observations

Conclusion

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

2. Deuxième mode opératoire : une évaporation suivie d’une condensation a.

Matériel

Mode opératoire

.................................................................................

................................................................................. .................................................................................

Chapitre

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

Schémas expérimentaux

Observations

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Conclusion

Chapitre

3 4 5 6 VIII. Mélanges et corps purs

3. Synthèse Rédige tes conclusions en utilisant les termes ou expressions suivantes : mélange, hétérogène, homogène, séparer les constituants, à l’œil nu.

.............................................................................. ..............................................................................

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

B. Corps purs

L’eau de robinet est-elle constituée uniquement de molécules d’eau ? L’eau du robinet est potable et c’est pour cela que la plupart des gens la qualifie de « pure ». Par contre, en chimie, elle n’est pas considérée comme un corps pur car elle n’est pas constituée d’un seul type de molécule.

Filtre d’un robinet dans une cuisine

Calcaire

La photographie ci-jointe prouve que le chimiste a raison : explique pourquoi.

.................................................................................

Chapitre

................................................................................. .................................................................................

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

Imagine une expérience qui permet d’obtenir de l’eau chimiquement pure à partir de l’eau du robinet.

1. Matériel ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

2. Mode opératoire

3. Schémas expérimentaux

4. Observations

.................................................................................

Chapitre

................................................................................. .................................................................................

3 4 5 6

VIII. Mélanges et corps purs

5. Synthèse

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

..............................................................................

C. Modèle d’un mélange et d’un corps pur

Imagine un modèle (à l’aide de formes géométriques) capable de représenter l’eau boueuse. Tu modéliseras aussi le filtrat et le distillat.

Chapitre

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

SAVOIRS À INTÉGRER

A. Mélange homogène ............................................................................... ..............................................................................

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

.............................................................................. ..............................................................................

B. Mélange hétérogène

C. Corps pur

..............................................................................

Chapitre

3 4 5 6 IX. Savoirs à intégrer

UTILISE TES APPRENTISSAGES

A. Applications Coche la (les) réponse(s) correcte(s)

¨ ¨ ¨ ¨

molécule d’huile molécule d’huile

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

■■ C’est le modèle d’un – mélange – corps pur – mélange homogène – mélange hétérogène

molécule d’huile

■■ C’est le modèle d’un – mélange – corps pur – mélange homogène – mélange hétérogène ■■ C’est le modèle d’un – mélange – corps pur – mélange homogène – mélange hétérogène

molécule d’huile

¨ ¨ ¨ ¨

molécule d’eau molécule de sucre

¨ ¨ ¨ ¨

molécule d’eau molécule de sucre

molécule de méthanol molécule d’aluminium

molécule de méthanol

B. Réalisation de modèles moléculairesmolécule de méthanol molécule d’aluminium molécule d’aluminium

– d’eau et d’huile. molécule de méthanol – d’eau et de sirop de grenadine avant et après agitation.

Chapitre

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

molécule d’aluminium

molécule de méthanol molécule d’aluminium

C. Traitement des eaux usées Dans le traitement des eaux usées d’une station d’épuration, relève les techniques analogues à celles étudiées. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

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Des procédés analogues à ceux étudiés mais aussi d’autres méthodes sont utilisées pour épurer les eaux usées. Aussi, nous t’invitons à te rendre au centre cybermédias et à effectuer des recherches sur :

– les prétraitements et traitements primaires des eaux usées,

– les procédés d’épuration biologique des eaux usées,

Chapitre

FLASH SPÉCIAL

– l’élimination biologique de l’azote et du phosphore, – l’épuration extensive des eaux usées appelée aussi lagunage, – l’assainissement individuel de ces eaux lorsque l’épuration individuelle est imposée par la Commune.

3 4 5 6

X. Utilise tes apprentissages

D. Fabrication du beurre Tu liras le texte ci-contre dans le but : – d’énoncer les étapes de la fabrication du beurre, – de rechercher les procédés utilisés pour séparer les constituants du lait et obtenir du beurre, – d’écrire une légende aux documents ci-après.

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Le beurre est fait à partir de la crème du lait, matière grasse qui remonte à la surface lorsque le lait repose. Une traite de 500 à 600 litres de lait donnera 45 à 50 kg de crème, selon les saisons. Le reste, le petit lait est récupéré et donné aux petits veaux ou bien repris par la laiterie. L’« écrémage » consistait à récolter la crème, en une opération lente et discontinue : cette crème devait reposer 3 ou 4 jours pour s’épaissir. Depuis 1878, l’écrémeuse a remplacé ce temps de repos. La crème doit ensuite être « barattée » c’est-à-dire battue régulièrement dans une baratte (sorte de tonneau d’où sort une manivelle qui actionne des batteurs en bois à l’intérieur). La fermière ou le fermier a soin de mettre sa baratte à la même température que la crème (autour de 14 degrés) : en hiver, on verse de l’eau chaude dans la baratte, et en été, c’est de l’eau froide tout simplement. La crème est battue une dizaine de minutes (aujourd’hui, c’est un moteur qui entraîne la manivelle.) Cette agitation énergique de la crème fait éclater les globules de matière grasse et les soude entre eux, en libérant un liquide riche en protéines et en lactose : le lait de beurre ou babeurre qui est retiré du fond de la baratte 1

Chapitre

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

Légende :

................................................. .................................................

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Il servira à nourrir des animaux (porcs, volailles…). Autrefois, les anciens prenaient un peu de lait de beurre le matin au petit-déjeuner, car ce sous-produit du lait contient des sels minéraux, excellents pour la santé. Mais cette habitude a pratiquement disparu. Bientôt, le bruit indique à la fermière que le beurre a pris : la transformation a eu lieu… Ensuite, le beurre est rincé à l’eau, plusieurs fois, pour éliminer les traces de lait de beurre. Il est malaxé quelques minutes pour évacuer les dernières gouttes d’eau. Avant d’être pesé par boules de 500 g ou 250 g. Chaque boule de beurre est mise dans un moule en bois de forme rectangulaire. Enveloppé d’une feuille de papier sulfurisé, du « papier à beurre », rouge ou bleu, ce beurre pourra se conserver entre 3 et 4 semaines au réfrigérateur, en répondant à toutes les exigences d’hygiène.

Légende :

................................................

Chapitre

3 4 5 6 X. Utilise tes apprentissages

Masse volumique

A. Situation-problème Quand on cuit des pâtes, on verse un peu d’huile dans l’eau de cuisson. Généralement, les gens disent que « l’huile flotte sur l’eau car elle est plus légère ».

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Vérifie si cette affirmation est exacte

B. Vérification de cette hypothèse Expérience a.

Matériel

Deux gobelets en plastique transparent, de l’eau, de l’huile et une balance.

Mode opératoire

Peser la masse d’un gobelet vide. Peser la masse d’un gobelet contenant un peu d’eau. Peser la masse d’un gobelet contenant beaucoup d’huile. Verser l’huile dans l’eau et observer.

• • • •

Chapitre

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

Photographies

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Masse du gobelet vide = 14 g

Masse du gobelet contenant de l’eau = 88 g

L’huile est transvasée dans le gobelet d’eau

Masse du gobelet contenant de l’huile = 150 g

Résultat final

Observations

– Déterminer la masse d’eau contenue dans le gobelet meau : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

– Déterminer la masse d’huile contenue dans l’autre gobelet mhuile : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

– Comparer les deux masses :

................................................................................. .................................................................................

..............................................................................

Chapitre

Conclusion

..............................................................................

4 5 6

XI. Masse volumique

C. Extension a.

Matériel

Trois cylindres gradués, eau colorée, mercure (

), une balance.

Mode opératoire

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

– Déterminer la masse d’eau contenue dans le premier pied gradué. – Faire de même avec le mercure. – Verser les deux liquides dans le troisième cylindre gradué.

Photographies

Pied gradué contenant de l’eau colorée

Masse du pied gradué contenant de l’eau colorée = 134 g

Masse du pied gradué contenant 50 ml de mercure = 765 g

Résultat final

Masse du pied gradué vide = 84 g

Chapitre

Masse du pied gradué vide = 84 g

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

Observations – Masse de l’eau colorée : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Masse du mercure : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Volume d’eau colorée : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Volume de mercure : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . – Décris le positionnement des deux liquides : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

.................................................................................

Conclusion

D. Synthèse

..............................................................................

Chapitre

3 4 5 6 XI. Masse volumique

XII

SAVOIRS À INTÉGRER

A. Une nouvelle grandeur : la masse volumique (rhô – ρ) Définition Tu viens d’élaborer le concept de masse volumique. Aussi, propose une définition de cette grandeur.

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

La masse volumique (ρ) d’un corps est . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..............................................................................

B. Formule de la masse volumique et unités

Montre que tu as compris ce concept en complétant le tableau. Utilise aussi des symboles. Formule de la masse volumique

Unités des grandeurs masse et volume.

Masse volumique = _____________

La masse a comme unité le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (symbole : . . . . . . . . . . . .), le volume s’exprime en . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Écris la formule à l’aide de symboles

(symbole : . . . . . . . . . . . .).

Donc l’unité de masse volumique se notera

= _____________

......................................... ......................................... . . . . . . . . . . . . . . (symbole : . . . . . . . . . . . .).

Remarque :

Autre unité usuelle de la masse volumique. Il s’agit du gramme par centimètre cube (symbole : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .).

Chapitre

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

XIII

Utilise tes apprentissages

A. Un premier tour de magie : un glaçon entre deux eaux On dispose d’eau et d’alcool. On mélange ces deux liquides dans des proportions telles qu’un glaçon : 1° flotte et reste à la surface du liquide, 2° coule et reste au fond du récipient, 3° coule puis remonte entre deux eaux c’est-à-dire qu’il ne reste ni à la surface ni au fond.

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Lorsqu’un glaçon flotte puis coule ou reste entre deux eaux dans un mélange d’alcool et d’eau, ce phénomène peut ressembler à un tour de magie. À toi de le réaliser. Réalise expérimentalement ces trois alternatives. Établis ensuite un rapport reprenant un tableau, des résultats expérimentaux et des schémas représentant ces différentes alternatives.

Le mélange de ces deux liquides atteint un volume total de 300 ml.

Tableaux des résultats expérimentaux Quantité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. 2. 3.

Quantité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Résultats observés

Schémas de ces différentes alternatives 2.

Chapitre

3 4 5 6 XIII. Utilise tes apprentissages

B. Un deuxième tour de magie : un glaçon surprenant Tu vas examiner l’évolution des propriétés de flottaison du glaçon à mesure que celle-ci passe de l’état solide à l’état liquide dans l’huile. Réalise l’expérience ci-contre. Observe ce qui arrive au moment où le glaçon commence à fondre et note tes observations. Interprète ensuite ces résultats.

Matériel et produits : un grand verre, un bac à glaçons, de l’eau, de l’huile (par exemple, l’huile de colza), un congélateur, du colorant alimentaire.

.....................................................

Expérience : – Dans le bac à glaçons, ajouter du colorant alimentaire à l’eau. – Une fois que les glaçons sont formés, remplir le verre d’huile aux trois quarts. – Placer doucement le glaçon dans l’huile.

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

C. Applications

1. Utilise le tableau afin de répondre aux questions Substances

r (kg/m3)

Substances

r (kg/m3)

Substances

r (kg/m3)

Glace

920

Liège

300

Caoutchouc

900

970

Verre

2500

Pétrole

800

1000

Vin

920

Bois de balsa

110 à 150

Sodium

Eau pure

Bois de Chêne 600 à 1200 Essence 740 Mercure N.B. : la masse volumique du bois humide est supérieure à celle du bois sec.

13 600

■■ Une maquette de maison réalisée en bois de balsa flotte sur l’eau. Justifie cette situation.

Chapitre

3 4 5

................................................................................. ■■ Lors du naufrage d’un pétrolier, la nappe de pétrole se retrouve en surface. Pourquoi ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

La matière dans tous ses états

■■ Un tronc de chêne gorgé d’eau ne peut être transporté par flottaison sur la rivière. Pourquoi ? ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

2. Exercices

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

– Déterminer la masse volumique (ρ) du mercure utilisé dans l’expérience du point « XI. C. Extension » et compare-la avec la valeur fournie dans le tableau précédent.

Chapitre

3 4 5 6 XIII. Utilise tes apprentissages

D. Photographies

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Décode les photographies suivantes afin de vérifier si tu maîtrises la notion de masse volumique. Rédige le rapport dans la farde.

E. Oxygénation d’une mare ou d’un étang Dans la nature, les mares, les lacs, … subissent les conditions climatiques liées aux saisons. Aussi, l’eau de surface de ces milieux d’eau douce change de température au fil des saisons.

Quelles sont les conséquences de ces variations de température de l’eau de surface sur les organismes vivants de ces milieux ? Pour répondre à cette situation-problème, interprète le graphique et les schémas ci-dessous.

Variation de la masse volumique de l’eau

999,98

...................................

999,96

...................................

999,94

....................................

Masse volumique (kg/m3)

...................................

999,92

...................................

999,88

...................................

999,86

...................................

999,84

...................................

999,82

Chapitre

999,9

3 4 5 Température (°C)

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

................................... ...................................

réchauffe et flotte sur refroidit, atte l’eau profonde plus fro coule.

l’eau profonde plus froide.

ÉTÉ

PRINTEMPS La glace fond. AUTOMNE L’eau de surface atteintL’eau 4°C et de surface se coule. refroidit, atteint 4°C et AUTOMNE HIVER coule.

se te sur lus froide.

PRINTEMPS La glace fond. L’eau de surface atteint 4°C et coule. PRINTEMPS

AUTOMNE L’eau de surface se refroidit, atteint 4°C et coule.

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

HIVER L’eau de surface se refroidit, atteint 0°C et se transforme en glace.

L’eau de la surface se L’eau de surface se HIVER et flotte sur réchauffe refroidit, atteint 4°C et L’eau de surface se refroil’eau profonde plus coule. dit, atteint 0°C et se transfroide. forme en glace.

L’eau de surface se refroidit, atteint 0°C et se transforme en glace.

La glace fond. L’eau de surface atteint 4°C et coule.

HIVER

F. Notion importante : le graphique L’eau de surface se refroi-

dit, atteint 0°C et se transPour résoudre l’application précédente, tu as dû décoder un graphique. L’analyse et/ou la réalisation d’un forme en glace. graphique sont des compétences qu’il faut maîtriser non seulement en Sciences, mais aussi dans beaucoup d’autres domaines. Pour y parvenir, tu as la possibilité de vérifier ton niveau de maîtrise en confrontant tes acquis avec les règles qui suivent. Tu pourras aussi t’entraîner grâce aux applications proposées.

1. Rôles du graphique

Un graphique permet de simplifier, de présenter un grand nombre d’informations et de rendre plus aisée la lecture des données. Il permet aussi d’établir plus rapidement des comparaisons entre plusieurs données.

2. Types de graphiques

Les graphiques peuvent revêtir des aspects différents : – les graphiques en courbes, – les graphiques circulaires, – les graphiques en bandes verticales (histogrammes).

Chapitre

3 4 5 6 XIII. Utilise tes apprentissages

3. Construction d’un graphique – –

La maman de Laura a noté sur un carnet les renseignements repris ci-contre. Pour construire le graphique, il faut tracer deux axes (droites orientées et graduées) perpendiculaires :

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

• l’axe horizontal (appelé aussi abscisse) porte les mesures de la première variable (l’âge) ; on choisit une échelle adaptée aux mesures et à l’espace disponible sur la feuille (ici : par exemple, 1 cm représente 1 mois). Elle est notée dans une légende. • l’axe vertical (appelé aussi ordonnée) porte les mesures de la deuxième variable (la masse du bébé) ; ici aussi, l’échelle est adaptée et notée. On indique sur chaque axe la grandeur mesurée (par exemple, l’âge) et son unité (ici, en mois). Le titre indiquera le sujet traité. MASSE (kg)

6,4

ÉVOLUTION DE LA MASSE DE LAURA

7,1 6,6 6,3 5,9

ÉCHELLES : Axe horizontal : 1cm 1 mois Axe vertical : 1cm 1 kg

5,1 4,1 3,2

Âge (mois)

Masse (kg)

Naissance

3,2

4,1

5,1

5,9

6,3

6,4

6,6

7,1

ÂGE (Mois)

Il faut ensuite placer correctement chaque point. Les points dont les coordonnées valent (0 ; 3,2) et (1 ; 4,1) sont placés ci-après. Les coordonnées (0 ; 3,2) signifient 0 sur l’axe horizontal et 3,2 sur l’axe vertical, donc à l’âge de 0 mois (c’est-à-dire à la naissance), Laura pèse 3,2 kg !

Quelle est la signification des coordonnées (1 ; 4,1) ?

Chapitre

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

MASSE (kg)

6,4

ÉVOLUTION DE LA MASSE DE LAURA

7,1 6,6 6,3 5,9 ÉCHELLES : Axe horizontal : 1cm 1 mois Axe vertical : 1cm 1 kg

5,1 4,1

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

3,2

ÂGE (Mois)

Place ensuite chaque point de la même manière et relie-les par un trait continu MASSE (kg)

6,4

ÉVOLUTION DE LA MASSE DE LAURA

7,1 6,6 6,3 5,9

ÉCHELLES : Axe horizontal : 1cm 1 mois Axe vertical : 1cm 1 kg

5,1 4,1

ÂGE (Mois)

1 2

Chapitre

3,2

3 4 5 6 XIII. Utilise tes apprentissages

4. Interprétation d’un graphique Complète le tableau : utilise les propositions indiquées ci-après. Le graphique

J’interprète le profil

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Je décris le profil de la courbe

Chapitre

3 4

Propositions : ■■ Je décris le profil de la courbe. – La courbe est parallèle à l’axe horizontal. – La courbe change de sens. – La courbe descend. – La courbe descend, puis descend plus fort.

5 6

La matière dans tous ses états

– –

La courbe monte La courbe monte, puis monte moins fort

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

■■ J’interprète le profil – Il y a une croissance, une augmentation, une hausse – L’augmentation devient plus faible – Il n’y a pas de changement, c’est constant – L’évolution est irrégulière, il y a des ruptures – Il y a une décroissance, une diminution, une baisse – La diminution devient plus forte

5. Construction de graphique

Construis la courbe de croissance de Thomas (en bleu) et de Marie (en rouge) sur le même graphique ; décris le profil de chaque courbe et interprète-le. Dans le tableau de référence fourni, tu peux indiquer ta propre taille depuis ta naissance et tracer ta courbe (en vert). Taille de Marie (m)

Taille de Thomas (m)

Ta taille (m)

0,54

0,50

...........

0,75

0,72

...........

0,85

0,79

...........

0,95

0,86

0,99

0,94

1,04

1,00

1,10

1,08

1,18

1,15

1,25

1,20

...........

1,34

1,24

...........

1,40

1,30

...........

1,47

1,37

...........

1,51

1,48

...........

1,56

1,60

1,58

1,65

1,60

1,70

1,62

1,73

1,63

1,76

1,64

1,77

...........

1,65

1,79

...........

1,65

1,79

...........

........... ........... ........... ...........

........... ...........

...........

Chapitre

Âge (années)

5 6 XIII. Utilise tes apprentissages

Chapitre

La matière dans tous ses états

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

6. Analyse de graphiques a.

Évolution du nombre de naissance NOMBRE DE NAISSANCES PAR AN 40

ÉVOLUTION DU NOMBRE DE NAISSANCES DE 1800 À NOS JOURS (VILLAGE ARDENNAIS)

25 20 15 10 5

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

TEMPS (Années)

0 1803 1823 1843 1863 1883 1903 1923 1943 1963 1983 2003

Évolution de températures journalières

Ce graphique représente les températures relevées dans la cour de l’école pendant une journée de cours TEMPÉRATURE (°C)

ÉVOLUTION DE LA TEMPÉRATURE DE L’AIR ENTRE 10H ET 17H (LE 15 JANVIER)

1 2

Chapitre

-1

TEMPS (H) -2

3 4 5 6 XIII. Utilise tes apprentissages

■■ Quelles informations trouves-tu sur l’axe horizontal et l’axe vertical ? ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. ■■ Quelle est la température minimale et à quelle heure a-t-elle été mesurée ?

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

................................................................................. ■■ Quelle est la température relevée à 17h ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

■■ À quelle heure la température était-elle de 0°C ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ Entre 12h et 14h, quel est l’écart de température enregistré ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ■■ Pose une question nouvelle sur ce graphique et réponds-y.

Extension

Imagines cinq questions dont deux ayant trait à la comparaison des deux courbes. Note-les dans la farde et réponds-y. MASSE (g)

60 50

ÉVOLUTION DE LA MASSE DU BLANC ET DU JAUNE D’UN ŒUF DE POULE ET DE L’EMBRYON

L’Œ

Chapitre

EM BR YO

30 20 10

TEMPS (Jours) 0 1

3 4 5 6

La matière dans tous ses états

XIV

SAVOIRS À INTÉGRER

Remarque : il n’est pas nécessaire de prendre comme origine des axes la valeur « zéro ». Tu peux utiliser la plus petite des valeurs et ainsi translater cet axe. Applique cette remarque au graphique « évolution de la masse de Laura » et réalise le nouveau graphique dans la farde. ÉVOLUTION DE LA MASSE DE LAURA Titre : sujet traité

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

MASSE (KG)

Axe vertical : représente la 2e variable

Valeurs repères

Grandeur mesurée et son unité

Ligne brisée: courbe reliant les points obtenus

Graduations des axes: tenir compte de la place disponible et des valeurs extrêmes

ÉCHELLES : Axe horizontal : 1cm 1 mois Axe vertical : 1cm 1 kg

Grandeur mesurée et son unité

ÂGE (MOIS)

Valeurs repères

Axe horizontal: représente la 1re variable

FLASH SPÉCIAL

Pour faire glacer la crème, les liqueurs et les fruits, on se sert pendant l’été, dans les offices, et chez les limonadiers, de la glace qu’on a gardée dans des souterrains. Si on l’employait seule, elle ne pourrait point faire geler l’eau pure, ni à plus forte raison des matières grasses, chargées de sucre. On est donc dans l’usage de la refroidir artificiellement, en y mêlant quelque sel ; celui qu’on emploie le plus communément est le sel qu’on tire de la mer, ou des mines, pour assaisonner les aliments ; on en met environ une partie contre deux de glace pilée, on mêle promptement l’un avec l’autre, et l’on y plonge un récipient de fer blanc ou d’argent qui contient la liqueur qu’on veut faire glacer.

Dans cette expérience moderne, un récipient refroidi par l’extérieur montre bien que l’eau gèle le long des parois. Quand on veut hâter cette congélation, il faut agiter continuellement le vaisseau (récipient), et ratisser la glace à mesure qu’elle s’attache aux parois intérieures, afin que les parties qui sont vers le centre, changent de place à leur tour et viennent à l’endroit où il règne le plus grand froid. Ces mouvements procurent un autre avantage ; ils empêchent que la liqueur qui se gèle ne se convertisse en glaçons, et ils ne lui laissent prendre que la consistance de la neige.

1 2

Chapitre

Le principe de la sorbetière

Fabrication des sorbets autrefois

3 4

Extraits du texte de l’abbé Nollet (les leçons de physique expérimentales éditées en 1743)

5 6 XIV. Savoirs à intégrer

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Chapitre 3 4

La nutrition

Ce chapitre propose une double vision de la nutrition : d’une part, la nutrition animale, et d’autre part, la nutrition humaine. L’étude de la nutrition animale propose une première distinction entre proies et prédateurs pour ensuite se concentrer sur la nutrition chez quelques animaux en particuliers. Ces différentes notions, une fois acquises, te permettront de réaliser et d’apprendre ce que sont une clé dichotomique et une chaîne alimentaire. La nutrition humaine sera, quant à elle, étudiée sous tous ses aspects : de l’appareil digestif en général aux différents rôles du mécanisme de déglutition, de l’œsophage, de l’estomac, de l’intestin grêle et du gros intestin.

Situation-problème

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Les pratiques agricoles modernes ont non seulement un impact écologique (raréfaction d’espèces, pollution de la nappe phréatique par les engrais, destruction des espèces pouvant entrer en compétition avec l’agriculture, …) mais aussi des coûts élevés. Comment modifier cet impact écologique en créant les conditions d’un équilibre qui favorise l’installation et le maintien d’organismes vivants (diversités végétale et animale, ressources alimentaires, etc.) ?

Proies et prédateurs

Il existe de nombreux animaux (pucerons, acariens, doryphores, limaces, rongeurs, …) qui sont responsables de dégâts portant préjudices aux agriculteurs. C’est ainsi que : • Les pucerons comptent parmi les plus importants ravageurs des plantes en milieu tempéré. Les grandes cultures leur offrent d’immenses espaces où ils peuvent se nourrir, se reproduire et provoquer des dégâts sérieux. • Quant aux doryphores, tant à l’état adulte qu’à l’état larvaire, ils peuvent anéantir des champs entiers de pommes de terre. • La punaise adulte se nourrit de nombreux types de légumes, y compris le haricot, le céleri, l’aubergine, la laitue, le brocoli, le chou-fleur, le poivron, la pomme de terre et la tomate. Elle cause des ravages pendant presque toute la saison de croissance, injectant dans les plants de la salive toxique qui provoque des taches et la décomposition des fleurs et des fruits. Ces blessures ouvrent la porte à diverses maladies. • Quant aux rongeurs, dont notamment le grand campagnol, ils ont un réseau de galeries très complexe. Très nuisibles, ils mangent toute la végétation souterraine, surtout les oignons de tulipe, les carottes, sans négliger les poireaux, les fraisiers, le persil, etc.

Alors pour lutter contre ces ravageurs, l’homme peut utiliser une lutte biologique et notamment garantir la présence : •

de carabidés adultes

Ceux-ci incluent dans leur régime des insectes ravageurs tels que les pucerons, les limaces, les mouches, … Ce sont des espèces opportunistes et voraces.

1 2

•

de staphylins Polyphages, ils se nourrissent de détritus de végétaux et d’animaux, de larves, de pupes de mouches. Ils sont utiles soit pour le sol, en fouissant et en aérant, soit comme prédateurs de larves indésirables, d’acariens, voire même de pucerons près du sol.

Chapitre

4 5 6

La nutrition

•

de mésanges charbonnières Un couple de mésanges apporte de 6 à 9 000 chenilles (pucerons, piéride, noctuelle, etc.) à ses poussins et en capture autant pour sa consommation. Cela représenterait 30 kg de chenilles par an. Elle se nourrit aussi d’insectes, d’araignées et de graines.

• de chouettes hulottes

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Elle dévore en moyenne 2 190 proies par an dont 45 % de mulots, 20 % de campagnols, 10 % de taupes, …

• de micro-organismes Les micro-organismes (les bactéries et les champignons microscopiques) assurent la décomposition des feuilles mortes et les racines des arbres en éléments nutritifs facilement assimilables par les plantes comme l’azote et le phosphore.

Sur base du document que tu viens de lire, complète le tableau suivant. Vivants

Vivants ingérés

Les micro-organismes (bactéries, …) Le staphylin

Le puceron

La mésange charbonnière

Le grand campagnol

La chouette hulotte

1 2 3

Chapitre

La punaise

Le carabidé adulte

4 5 6 II. Proies et prédateurs

Lis attentivement les définitions suivantes. Prédateur : animal qui chasse ce qu’il mange (les proies). Proie : animal qui a été chassé pour servir d’aliment à d’autre(s). Concurrent alimentaire : vivant qui rivalise pour l’accès à une même ressource alimentaire. Décomposeur : il transforme les matières mortes (plantes ou animaux) et les restituent à la nature sous la forme d’éléments minéraux.

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Détritivore : désigne ce qui se nourrit de détritus organiques animaux et/ou végétaux. Ils fragmentent la matière organique afin que les autres organismes puissent l’utiliser à leur tour. Maintenant complète le tableau ci-dessous en utilisant le mot-clé adéquat (proie, prédateur, concurrent alimentaire, …) : Les micro-organismes

sont des . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour les feuilles mortes

La chouette hulotte

est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour les rongeurs

Les acariens

sont des . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour les staphylins

La mésange charbonnière est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour le carabidé adulte Le staphylin

est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour les détritus de végétaux

Le staphylin

est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour les acariens

La limace

est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour le carabidé adulte

III

Solution à la mise en situation

Pour y parvenir, l’homme doit faire appel à l’agroforesterie. Chaque vivant doit, pour se maintenir, pouvoir s’alimenter, …, se reproduire pendant tout son cycle de vie. Cela suppose la présence de ressources alimentaires (minéraux, végétaux, pollens, fruits, proies animales) tout au long des saisons, la présence de zones refuge et de corridors de circulation pour garantir la reproduction et le brassage génétique. En bref, l’agroforesterie associe sur un même espace des arbres et des cultures. Des arbres qui produisent (bois, fruits, fourrage, etc.) en complément de la culture agricole et qui protègent (brise-vent, ombrage, qualité de l’eau, zone refuge, etc.).

1 2

Chapitre

D’autres proies et prédateurs

Le phytoplancton et le zooplancton qui s’en nourrit sont consommés par des gammares, des éphémères, des phryganes lesquels engraissent divers poissons dont des gardons et surtout des truites que l’on pêche à la mouche. Néanmoins, on peut la remettre à l’eau car cela permet au couple de loutres qui fréquentent ces lieux de tenter aussi leur chance sans oublier le héron cendré qui est également très friand de cette proie.

5 6

La nutrition

Sur base de ce document, complète le tableau suivant. Animaux

Vivants ingérés

Zooplancton

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Gammares

Éphémères

Phryganes

Gardons

Truites

Loutres

Héron cendré

La loutre

est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour

le héron cendré

La phrygane

est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour

le zooplancton

Complète le tableau ci-dessous en utilisant le mot-clé adéquat.

Le héron cendré

est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour

le gardon

Le zooplancton

est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour

l’éphémère

Le gammare

est un(e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . pour

la phrygane 1 2

Chapitre

4 5 6 IV. D’autres proies et prédateurs

V .

Une clé dichotomique

Définition et exemple de clé dichotomique

Pour la réaliser, il faut déterminer des caractères (ou attributs) qui permettront de répartir tous les vivants étudiés selon la présence ou l’absence de cet attribut. Le choix du critère doit dépendre du projet de classement. À la fin, on obtient l’identification de chaque vivant.

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Voici un exemple de clé dichotomique. Il s’agit de classer un perroquet, une grenouille, une tortue, une truite et un cheval. Pour ces vertébrés, les attributs ou caractères retenus sont : • La peau recouverte de poils ou non, • La présence de plume ou non, • La peau nue ou recouverte d’écailles, • Les écailles soudées ou non soudées. Présence de plumes

LE PERROQUET

Peau non recouverte de poils

Peau nue

LA GRENOUILLE

Sans plume

Écailles soudées

LA TORTUE

Peau recouverte d’écailles

VERTÉBRÉS

Peau recouverte de poils

1 2

Chapitre

4 5 6

La nutrition

Écailles non soudées

LA TRUITE

LE CHEVAL

À toi de jouer

Lis les cartes d’identité de ces animaux pour choisir les attributs adéquats afin d’élaborer une clé dichotomique basée sur le régime alimentaire. « Cartes d’identité » de ces vivants

La pipistrelle (chauve-souris)

Taille : tête et corps de 3,6 à 5,1 cm. Envergure : 18 à 24 cm. Poids : 3,5 à 8 g. Pelage dorsal brun roussâtre. Face ventrale brun jaunâtre. Corps recouvert de poils. Pattes et queue dépourvues de poils. Mise-bas à partir de la 2e année de la mi-juin au début de juillet après une gestation de 6 à 7 semaines (mammifère). Nourriture : capture de petits insectes.

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Vivants

La chouette effraie

Taille : corps de 13,5 à 15 cm. Envergure : 26 à 29 cm. Poids : 18,3 g en moyenne. Le plumage au-dessus : noir, avec des reflets bleutés luisants. Le croupion : blanc. Les parties inférieures du corps : blanches, y compris le dessous des ailes. Les yeux : bruns. Le bec : entièrement noir. Corps et membres supérieurs : recouverts de plumes. Ponte de 3 à 6 œufs qu’elle couve durant 14 à 15 jours. Nourriture : capture d’insectes de petite taille.

Taille : corps de 34 à 39 cm. Envergure : 90 à 95 cm. Poids : 415 g en moyenne. Masque facial : blanc en forme de cœur. Corps et membres supérieurs : recouverts de plumes. Pattes : longues et couvertes de plumes blanches. Doigts puissants aux serres bien développées. L’iris de l’œil : noir. Ponte de 4 à 13 œufs qu’elle couve durant 30 à 32 jours. Nourriture : petits mammifères et parfois des petits oiseaux, belettes ou lapins.

1 2 3

Chapitre

L’hirondelle des fenêtres

4 5 6 V. Une clé dichotomique

Vivants

« Cartes d’identité » de ces vivants

Le loup gris

Très grande variabilité du loup gris.

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Poids : 16 à 50 kg pour la femelle et 20 à 70 kg pour le mâle Hauteur au garrot : de 66 à 81 cm. Longueur du museau jusqu’à l’extrémité de la queue : en moyenne de 1,65 m pour le mâle et 1,59 m pour la femelle. Robe composée le plus souvent d’un mélange de poils gris assombris de poils noirs. Cependant, des individus peuvent être entièrement noirs ou blancs. Denture : celle de l’adulte est de 42 dents dont les crocs peuvent atteindre 6 à 9 cm de longueur. Mise bas entre mars et juin, au terme d’une gestation de 61 à 63 jours (mammifère). Nourriture : chevreuils, cerfs, daims, chamois, sangliers, bisons, élans, rennes, volailles, renardeaux, ânes, …

Très grande variabilité du cheval. Poids : le cheval de selle adulte pèse en moyenne 500 kg, les plus lourds des animaux de trait peuvent atteindre 1 200 kg. Hauteur au garrot : de 0,90 m à 1, 70 m. Robe : de couleur très variée. Ces couleurs vont du noir au blanc en passant par toutes les gammes du « marron ». Denture : à l’âge adulte, le cheval mâle a 40 dents. La jument en a 36. Entre les dents de l’avant et celles situées à l’arrière, se trouve un espace sans dent : la barre. Durée de gestation est en moyenne de onze mois (entre 320 et 340 jours) (mammifère). Nourriture : il digère les fibres végétales qui proviennent de l’herbe et du foin.

L’escargot (terrestre du jardin)

Corps : mou, sans squelette portant une coquille hélicoïdale. Tête : elle porte quatre tentacules. Deux petits tentacules servent à palper le sol. Les deux grands tentacules portent les yeux. Reproduction : tous les escargots terrestres sont hermaphrodites, produisant spermatozoïdes et ovules. Nourriture : il est phytophage (qui mange des végétaux). Il possède une langue couverte d’aspérités très dures, disposées en rangées régulières (la radula).

Le cheval

1 2

Chapitre

4 5 6

La nutrition

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

.................................................................................

Chapitre

.................................................................................

................................................................................. .................................................................................

4 5 6

V. Une clé dichotomique

LA NUTRITION CHEZ QUELQUES ANIMAUX

A. Mise en situation 1. Article de presse

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Le fabuleux scandale révélé à la une du journal « Les animaux parlent aux animaux » a fait sensation dans toute la campagne. Voici un extrait de ce reportage signé par le célèbre Jack Belette.

Roger Lapin en public « … En public, M Roger Lapin nous offre sa bonne tête, grignotant avec distinction ces quelques fleurs tout en charmant les passantes de ses beaux yeux sombres. … ».

1 2

Chapitre

4 5 6

La nutrition

Roger Lapin en privé « …. Par contre, quand il se croit à l’abri des regards, il se penche vers l’avant le regard fourbe, glisse la tête jusqu’à ses fesses qu’il flaire ! Repoussant encore les limites du savoir-vivre, il place la bouche contre son anus et se met à déguster lentement quelques crottes ! En pleine période électorale, en voilà un qui risque fort de perdre les voix de nombreux partisans. » J. Belette - Grand reporter

2. Droit de réponse M. Roger Lapin, relativement excédé, répond aux accusations et exige un droit de réponse dans le même journal. En voici un extrait :

3. Synthèse

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

..........................................

« … En aucune façon, je ne mange des crottes ; ce soi-disant journaliste préfère inventer un scandale à partir de photos prises à la sauvette plutôt que de s’intéresser à la réalité scientifique. En effet, ce que je déguste avec soin sont des CAECOTROPHES : ces petites masses onctueuses sont bourrées de vitamines et de protéines. Il serait dommage de les laisser se perdre dans la nature car elles m’ont permis de grandir plus vite et de mieux résister aux maladies. Nous possédons, dans notre famille, un très long Caecum (relié à l’intestin) en forme de cul-de- sac où des milliards de bactéries spécialisées nous fabriquent ces fameux caecotrophes. Après un deuxième passage dans l’appareil digestif, les petites crottes sèches, rondes que je libère n’ont plus rien en commun avec les caecotrophes : c’est pourquoi je ne les mange pas… En conclusion, si je pratique de la sorte, ce n’est ni par indécence, ni par manque de respect envers autrui, mais bien afin de rester en pleine forme pour servir au mieux mes concitoyens ! ». Roger Lapin

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B. Le lapin : un herbivore Exploite les documents proposés et réalise une synthèse sur les adaptations au mode de nutrition. 1

1. La denture La formule dentaire

Chaque mâchoire présente une symétrie bilatérale (on retrouve, par mâchoire, le même nombre du même type de dents à gauche et à droite). Il suffit donc de considérer une demi-mâchoire supérieure et une demi-mâchoire inférieure. Chaque type de dent sera représenté par une lettre : I pour les incisives, C pour les canines, PM pour les prémolaires et M pour les molaires.

Chapitre

4 5 6

VI. La nutrition chez quelques animaux

Pour rappel (voir école primaire), les incisives coupent, les canines percent et déchirent, les prémolaires et les molaires broient. Devant cette lettre, le numérateur de la fraction indiquera le nombre de ce type de dent à la demi-mâchoire supérieure et le dénominateur le nombre de dents de ce type à la demi-mâchoire inférieure. Chez le lapin, la formule dentaire est la suivante :

Denture du lapin

prémolaire molaire barre incisive

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

2 I + 0 C + 3 PM + 3 M 1 0 2 3

condyle

molaire

prémolaire

Ceci signifie que le lapin possède à la demi-mâchoire supérieure : 2 incisives, pas de canine, 3 prémolaires et 3 molaires. De plus, on peut remarquer qu’il a, par exemple, une prémolaire en moins à la demi-mâchoire inférieure. En tout, il a donc 16 dents à la mâchoire sup. et 12 à la mâchoire inf., ce qui lui fait 28 dents. Un espace dépourvu de dent s’appelle une BARRE. Les dents du lapin sont à croissance continue. Il les use constamment en rongeant des racines, des écorces ou même du bois : c’est pour cela qu’on dit de lui qu’il est un RONGEUR. Si, par accident, une incisive ne s’usait plus (si la dent correspondante est cassée par exemple), la croissance de cette dent serait telle que le lapin ne pourrait plus se nourrir et il pourrait mourir.

2. L’appareil digestif

Le lapin possède un CAECUM (l’équivalent de notre appendice) très long. Les aliments effectuent un premier parcours dans l’appareil digestif. Ils séjournent quelques heures dans le caecum puis sont expulsés sous forme d’excréments mous et humides : les caecotrophes. Le lapin les avale dès leur sortie et le deuxième trajet dans l’appareil digestif permet d’effectuer une seconde digestion afin d’extraire un maximum de nutriments (la nourriture végétale étant peu riche). Cette deuxième digestion aboutit à la formation de petites crottes sèches et rondes.

3. La valeur nutritive des végétaux 1 2

100 g de feuilles de salade ou d’herbe apporte 160 KJ. Par comparaison, la viande (la chair animale, les muscles) fournit 800 KJ pour 100 g, ce qui signifie que la viande est une nourriture CINQ fois plus riche que la salade ou l’herbe.

Chapitre

4 5 6

La nutrition

4. Synthèse

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C. La vache, un autre herbivore

Afin de bien mettre en place les compétences développées dans l’étude du lapin, nous te proposons de réaliser le même travail avec un autre herbivore : la vache.

1. La denture Formule dentaire

Les prémolaires et les molaires sont à croissance continue. 0 I + 0 C + 3 PM + 3 M 3 1 3 3

molaire

prémolaire

condyle

canine

incisive

barre

molaire

prémolaire

crâne de bœuf

2. La rumination

Document 1 ➞➞La vache broute 1 2

Chapitre

4 5 6 VI. La nutrition chez quelques animaux

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Document 2 ➞➞La vache rumine

bouche

herbe

Document 3 L’estomac à quatre poches de la vache

œsophage

feuillet

panse

1 2

Chapitre

bonnet

intestin

La vache ingurgite une grande quantité d’herbe qu’elle stocke dans la panse (capacité allant jusque 200 litres). Là, durant quelques heures, l’herbe est transformée en une bouillie par des bactéries qui commencent la digestion.

Cette bouillie passe par le bonnet où elle va former des petites pelotes qui remontent jusqu’à la bouche par l’œsophage.

L’animal au repos, souvent couché, commence à ruminer : une mastication soignée de ces pelotes par les prémolaires et les molaires (véritables meules qui broient) va les transformer en une bouillie très fluide ayant l’aspect d’une purée d’épinards. Elle est avalée et emprunte, vu sa fluidité, la gouttière œsophagienne pour se rendre dans le feuillet qui termine la trituration et arrive dans la caillette qui est la poche qui fabrique le suc gastrique.

4 5 6

caillette

Quand elle est en prairie, la vache broute l’herbe : sa langue entoure une touffe d’herbe (comme une main) qui est pincée entre les incisives et la gencive supérieure ; quand la vache relève la tête, l’herbe est coupée et avalée sans mâcher.

La nutrition

Avant d’arriver dans l’intestin, l’herbe a donc subi un long travail de trituration avec l’aide de bactéries afin de préparer au mieux l’extraction des nutriments d’une nourriture (l’herbe) peu riche. Cette capacité à stocker rapidement une grande quantité de nourriture puis à la digérer à l’abri est un moyen de défense contre les prédateurs : c’est durant la prise de nourriture que l’animal est le plus vulnérable. Ainsi, la vache sera protégée tandis que la gazelle, dans la savane africaine, n’aura pas cette chance et sera plus vulnérable.

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3. Synthèse

D. Le chat : un carnivore 1. Régime alimentaire

■■ Analyse des photographies : quelle information te fournissent ces deux photos ?

.......................................................

....................................................... ....................................................... .......................................................

■■ Que peux-tu dire au sujet du régime alimentaire du chat ?

1 2

.......................................................

....................................................... .......................................................

Chapitre

.......................................................

4 5 6 VI. La nutrition chez quelques animaux

2. Squelette de la tête ■■ Décode le schéma du squelette de la tête du chat, établis la formule dentaire et réponds aux questions. prémolaire canine

Formule dentaire

molaire incisive

molaire

prémolaire canine

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condyle transversal

................................

■■ Quelles différences relèves-tu entre la formule dentaire du chat et celles du lapin et de la vache ? ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

■■ Regarde attentivement les dents du chat : quelles sont les dents les plus développées ?

■■ Mets en relation ces analyses et la nature du régime alimentaire du chat.

................................................................................. .................................................................................

.................................................................................

3. Synthèse

..............................................................................

Chapitre

4 5

La nutrition

E. Le cochon : un omnivore 1. Compte-rendu d’excursion Lis l’article ci-contre, tiré d’un rapport de visite d’une ferme par un groupe d’élèves. ■■ Les cochons ont-ils une nourriture bien spécifique ? ��

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

��

« … Pendant la visite de la ferme, à notre sortie de l’étable, nous avons vu l’épouse du fermier apporter aux deux cochons les restes du repas de notre groupe : des bouts de jambon, des pelures de pommes et d’oranges, des biscuits, quelques tartines au fromage, un peu de salade, …

��

■■ Le terme OMNIVORE vient du latin omnis (tout) et vorare (dévorer) ; peut-on qualifier le cochon d’omnivore ? Justifie ta réponse.

Ils ont tout englouti en quelques minutes, ce qui a fait dire à la fermière : ces deux-là, on peut leur donner n’importe quoi à manger, tout leur semble bon ! ».

��

2. Squelette de la tête

Voici la denture du cochon : établis sa formule dentaire et précise si elle est bien adaptée à son régime alimentaire. Formule dentaire

..................................

molaire

prémolaire canine incisive

condyle

3. Synthèse

molaire

prémolaire

canine

incisive

..............................................................................

Chapitre

..............................................................................

4 5 6

VI. La nutrition chez quelques animaux

F. Tableau comparatif 1. Analyse d’un document ■■ Avant de comparer ces différents animaux, quels enseignements te sont fournis par les données suivantes (rappelle-toi la valeur nutritive des aliments de ces animaux) ?

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■■ Données La longueur de l’intestin du chat vaut 5 fois la longueur de son tronc. La longueur de l’intestin du lapin vaut 16 fois la longueur de son tronc. La longueur de l’intestin de l’homme vaut 8 fois la longueur de son tronc. Le tigre possède un intestin long de 6 m pour une masse de 200 kg. Le mouton possède un intestin long de 20 m pour une masse de 50 kg. L’homme possède un intestin long de 7 m pour une masse de 70 kg. ■■ Tes enseignements

2. Synthèse

Type de nourriture 1 2

Chapitre

Valeur nutritive

4 5 6

La nutrition

LAPIN

VACHE

CHAT

COCHON

..............

VACHE

CHAT

COCHON

..............

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Denture

LAPIN

Appareil digestif

Classification

VII

UTILISE TES APPRENTISSAGES

A. Le mode de nutrition du renard 1. Questionnement

Exploite les documents suivants en répondant aux questions.

■■ Quelle information la photographie te fournit-elle sur le mode de nutrition du renard ?

�� 1

��

Chapitre

��

4 5 6 VII. Utilise tes apprentissages

■■ La denture du renard t’en apporte-t-elle la confirmation ? Pourquoi ?

carnassières

�� prémolaires

��

canines

��

molaires

prémolaires

incisives

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

��

maxillaire droit

��

2. Synthèse

B. Surprise-surprise

1. Analyse d’un document

��

– en été : 30 g de petits mammifères, 7 g d’oiseaux, 13 g d’insectes et 50 g de fruits ; – en automne : 37 g de petits mammifères, 5 g d’oiseaux, 8 g d’insectes et 50 g de fruits ;

��

– en hiver : 80 g de petits mammifères, 20 g de fruits.

��

Chapitre

4 5 6

– au printemps, on trouve : 80 g de petits mammifères, 7 g d’oiseaux, 5 g d’insectes et 8 g de fruits ;

Une étude détaillée de l’alimentation du renard a été réalisée sur une période de 2 ans : l’observation du renard et l’analyse de ses excréments ont donné les résultats suivants. ■■ Quelles informations surprenantes ces résultats révèlent-ils ?

Pour 100 g d’aliments consommés,

La nutrition

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■■ Présente ces résultats sous forme de diagrammes circulaires (voir Chap. I, III).

2. Synthèse

.............................................................................. ..............................................................................

FLASH SPÉCIAL Recherche d’autres animaux qui diversifient leur alimentation selon les opportunités

1 2

Chapitre

4 5 6 VII. Utilise tes apprentissages

VIII

LA CHAÎNE ALIMENTAIRE

A. Situation-problème

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Se croyant à l’abri, un lapin grignote une feuille de pissenlit. Soudain, un renard surgit, lui croque la nuque et disparaît dans le sous-bois pour le « finir ». Bien repu, il s’endort. Il est brusquement réveillé au crépuscule quand les hurlements de trois loups affamés lui percent les tympans. Les loups l’attrapent à la gorge, le tuent et le dévorent (voir photo ci-contre). Mais que mange le pissenlit et qui mange le loup ? ? ?

B. La nutrition végétale Document

Décode le document suivant et établis une synthèse.

LUMIÈRE

DIOXYDE DE CARBONE

EAU

SELS MINÉRAUX

Synthèse

.............................................................................. 1

..............................................................................

Chapitre

..............................................................................

5 6

La nutrition

C. La nutrition animale et la notion de biomasse 1. Émission de télévision Tu connais le mécanisme et le but de la digestion. Utilise ces savoirs pour expliquer ce que veut dire le petit garçon dans sa réponse à la journaliste. Supposition ��

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Lors d’une émission scientifique à la télévision, la présentatrice posa la question suivante à un petit garçon de 6 ans : « Le lapin mange des pissenlits, la vache aussi : qu’en font-ils ? ». Il répondit, plein de bon sens : « Avec le pissenlit, le lapin fait du lapin et la vache fait de la vache ! ».

��

2. Notion de biomasse

■■ Quelle masse de lapin a été fabriquée, en un mois, à partir d’une tonne de fourrage ?

• 01/05 : 600 lapins ont une masse globale de 1280 kg. Ils reçoivent pendant un mois deux tonnes de fourrage (herbe séchée).

��

• 31/05 : on pèse à nouveau les 600 lapins : masse totale = 1520 kg.

��

�� ■■ Quel est le pourcentage de rendement de cette fabrication ?

�� ■■ Qu’est devenue la partie de fourrage qui n’a pas servi à « faire du lapin » ? ��

��

Chapitre

Dans une exploitation agricole, des scientifiques ont effectué des mesures de masse sur des lapins :

4 5 6 VIII. La chaîne alimentaire

3. Synthèse ■■ Si nous définissons la biomasse comme étant la masse de vivants considérés (dans ce cas-ci la masse de lapin), propose une synthèse.

.............................................................................. ..............................................................................

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D. Représentation pyramidale de la chaîne alimentaire 1. Analyse de documents

Tes nouvelles connaissances vont te permettre d’analyser le document que voici.

1 2

Chapitre

4 5 6

La nutrition

Dans la nature, le pissenlit (ainsi que les arbres, les plantes, et en général, tous les végétaux) est appelé PRODUCTEUR car il produit de la matière organique à partir de substances minérales. Un petit rongeur (le lapin) le grignote, et le voici baptisé consommateur de premier ordre. Croqué par le renard, ce dernier devient un consommateur de second ordre. Enfin, le loup qui dévore le renard sera un consommateur principal car personne ne le consomme (il termine la chaîne). On dit qu’il n’a pas de prédateur. Dans la nature, il y a beaucoup plus de producteurs que de consommateurs. Pourquoi ? Un loup a besoin, pour se nourrir, d’environ un renard tous les 4 jours. Chaque jour, un renard capture 20 petits rongeurs.

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Chaque petit rongeur grignote, en 24 h, 80 g de végétaux divers. Voilà pourquoi les chaînes alimentaires ont cette forme de pyramide car à chaque niveau, la biomasse diminue.

2. Synthèse

..............................................................................

1 2

Chapitre

4 5 6 VIII. La chaîne alimentaire

Une nuit mouvementée dans le jardin.

3. Situation nouvelle

Un bébé sauterelle jouait suspendu à la tige d’une plante dont il venait de grignoter une feuille. Tout innocent, il ne vit pas les crochets de l’araignée se plonger dans son thorax : le petit corps se contorsionna, mais les horribles crocs lui arrachèrent la tête et fouillèrent l’abdomen avidement. Tout à son repas, elle n’aperçut pas une silhouette gigantesque et sombre qui s’approchait d’elle par derrière. Serrant encore le petit corps entre ses pattes, l’araignée disparut à tout jamais dans la bouche du crapaud, après un bref combat. Tout fut réglé en quelques secondes, quand quelque chose d’énorme tomba du ciel, comme la foudre.

Lis le texte ci-contre et établis la chaîne alimentaire dont il est question. ��

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��

Le crapaud sentit un souffle fatal dans son dos, eut à peine le temps de se retourner qu’il se balançait déjà dans les airs entre les serres d’un vieux hibou.

��

E. Les détritivores

1. Analyse de documents

Tu connais maintenant la réponse à la première question posée dans la situation-problème. Mais que deviennent les loups quand ils meurent, ainsi que tous les vivants sans prédateur ? De plus, tous les vivants produisent des déchets (crottes de lapin, bouses de vache, poils qui tombent, feuilles mortes…). Comment se fait-il que la Terre ne soit pas un gigantesque dépôt de cadavres, d’excréments et autres feuilles mortes ?

Document 1

1 2

Chapitre

4 5 6

100

La nutrition

Sur ce cliché, les bousiers, petits insectes, poussent une boulette d’excréments (une petite crotte …) dont ils se nourrissent.

Document 2

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Le lombric Le lombric entraîne dans sa galerie une feuille morte qu’il s’apprête à manger.

2. Analyse de documents. Réponds à la question posée

F. Les décomposeurs 1. Documents Document 1

Champignons sur bouse de vache Ces deux champignons se développent sur une bouse de vache qui leur sert de nourriture.

1 2

Chapitre

4 5 6 VIII. La chaîne alimentaire

101

Document 2 Après le passage des bousiers, des lombrics et des champignons, les cadavres, les excréments et autres déchets provenant d’organismes vivants sont littéralement dévorés par des bactéries présentes en très grand nombre (par ex., dans 1 cm3 de terre, on en trouve plusieurs millions !). Celles-ci les transforment en matières minérales qui sont remises à la disposition des végétaux. Ces vivants (champignons, bactérie, …) au rôle ingrat, mais capital, sont appelés les décomposeurs.

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2. Analyse de documents ................................................................................. ................................................................................. ................................................................................. .................................................................................

Savoirs à intégrer

Une chaîne alimentaire est une représentation des relations alimentaires au sein d’un milieu de vie. Cette représentation montre une suite d’êtres vivants dans laquelle chacun est mangé par le suivant. Chaque être vivant d’une chaîne alimentaire en constitue un maillon. Les producteurs sont les végétaux. Ils fabriquent de la matière organique à partir d’eau, de substances minérales et de dioxyde de carbone grâce à l’énergie apportée par la lumière du soleil. Ce sont donc les seuls êtres vivants qui ne se nourrissent pas d’autres êtres vivants. Les producteurs représentent le premier maillon de la chaîne alimentaire. Les herbivores comme le lapin (ou la vache) sont des animaux qui se nourrissent majoritairement de végétaux. Ils représentent le deuxième maillon de la chaîne alimentaire : ce sont les consommateurs de premier ordre (primaires). Les carnivores comme le chat sont des animaux qui se nourrissent majoritairement d’autres animaux vivants. Ils forment le troisième maillon de la chaîne alimentaire : ce sont les consommateurs de deuxième ordre (secondaires). Dans beaucoup de milieux de vie, on rencontre également des consommateurs de troisième ordre, animaux qui se nourrissent de carnivores. Les omnivores sont des animaux qui se nourrissent d’aliments variés. Ils profitent des ressources qui sont à leur disposition : ce sont des animaux opportunistes. Ils n’ont pas de place définie dans une chaîne alimentaire. Une chaîne alimentaire commence toujours par un producteur et se termine par un consommateur. Elle peut posséder jusqu’à 5 maillons. Quand on avance dans une chaîne alimentaire, les individus deviennent généralement de plus en plus grand et de moins en moins nombreux. Un réseau alimentaire montre les liens qui existent entre différentes chaînes alimentaires. En effet, une même espèce peut occuper des places différentes dans des chaînes alimentaires différentes. Cette espèce constitue alors un maillon commun à chacune de ces chaînes qui constituent ensemble un réseau alimentaire.

1 2

Chapitre

4 5 6

102

La nutrition

Prédateur : animal qui chasse ce qu’il mange (les proies). Proie : animal qui a été chassé pour servir d’aliment à d’autre(s). Concurrent alimentaire : vivant qui rivalise pour l’accès à une même ressource alimentaire. Décomposeur : vivant qui transforme les matières mortes (plantes ou animaux) et les restituent à la nature sous la forme d’éléments minéraux. Détritivore : vivant qui se nourrit de détritus organiques animaux et/ou végétaux.

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La clé dichotomique Il faut déterminer des caractères (ou attributs) qui permettront de répartir tous les vivants étudiés selon la présence ou l’absence de cet attribut. Le choix de l’attribut doit dépendre du projet de classement. À la fin, on obtient l’identification de chaque vivant. Une chaîne alimentaire se présente généralement comme suit : Producteur

Consommateur premier ordre

Consommateur deuxième ordre

Consommateur … ordre

Par « cycle de la matière », on désigne le fait que la matière qui constitue les organismes vivants est continuellement remise en circulation. Ce sont les décomposeurs qui assurent cette remise en circulation. Ils n’ont donc pas de place dans une chaîne alimentaire. Représentation d’un modèle de cycle alimentaire :

Énergie lumineuse

MATIÈRE ORGANIQUE

LUMIÈRE

CONSOMMATEURS

DÉCOMPOSEURS

2 3

Chapitre

PRODUCTEURS

MATIÈRE MINÉRALE

SELS MINÉRAUX

5 6 IX. Savoirs à intégrer

103

La digestion

A. Appareil digestif

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■■ Tu as déjà, à l’école fondamentale, découvert l’appareil digestif. Dessine-le comme tu l’imagines dans la farde. ■■ Corrige ton schéma à l’aide du texte qui suit et confronte-le avec le schéma présenté ci-dessous. ■■ Enfin, établis une légende.

Voile du palais

3 Epiglotte

1 2 4

Diaphragme

7 8

Cæcum

10 11

Légende

Chapitre

9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 6

104

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

La nutrition

breux replis en forme de lamelles : les villosités intestinales qui augmentent considérablement la surface interne de l’intestin. Le gros intestin est un tube bosselé de 10 cm de diamètre et de 1,5 m de long. En son début se situe un petit organe en forme de cul-de-sac, l’appendice, dont l’inflammation provoque l’appendicite. Il se termine par une partie lisse, le rectum, qui aboutit à la sortie : l’anus. Outre la salive, le suc gastrique et le suc intestinal, l’appareil digestif produit d’autres substances digestives à l’aide de glandes telles que : – le foie, la plus volumineuse glande du corps humain située du côté droit, qui sécrète la bile : celle-ci s’accumule dans une poche appelée vésicule biliaire. À chaque passage d’aliments au début de l’intestin grêle, cette poche se contracte et envoie un peu de bile qui se d éverse sur eux. – le pancréas qui, situé sous l’estomac à gauche, déverse au même endroit que la vésicule biliaire son suc pancréatique. L’appareil digestif est donc constitué d’un tube digestif et de glandes (foie, pancréas) où les aliments ne passent pas, c’est pourquoi on les qualifie de glandes annexes.

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Le tube digestif comprend : la cavité buccale, le pharynx, l’œsophage, l’estomac, l’intestin grêle et le gros intestin. La cavité buccale abrite la langue, organe musculaire très mobile tapissé de papilles gustatives. C’est l’entrée de l’appareil digestif : on y broie la nourriture à l’aide des dents et la salive, fabriquée par les glandes salivaires, imprègne les aliments. Le pharynx est un carrefour où se croisent les voies digestives et respiratoires. Lors de la déglutition, la luette ferme la sortie vers les fosses nasales et l’épiglotte ferme le passage vers la trachée-artère : la bouillie alimentaire doit donc se diriger vers l’œsophage (prononce « ésophage »). L’œsophage est un conduit reliant le pharynx à l’estomac. Les aliments sont « poussés » vers l’estomac grâce à des petits muscles « automatiques » (tu peux donc manger couché, mais tu ne vis plus au temps des Romains !). L’estomac est une poche de 1,5 litre en forme de J. Sa muqueuse contient de nombreuses petites glandes qui sécrètent le suc gastrique. Les aliments y séjournent une durée variant de 1 h à 5 h : ils y sont lentement malaxés avec le suc gastrique. L’intestin grêle est un tube cylindrique de 3 cm de diamètre et de 6,5 m de long. Sa muqueuse renferme de très nombreuses glandes qui fabriquent le suc intestinal. Elle présente de nom-

1 2

Chapitre

4 5 6 X. La digestion

105

FLASH SPÉCIAL Notion de carence 1. Le texte ci-contre te permettra de découvrir les notions de carence.

Excellent observateur, Eijkman remarqua que les poules de la basse-cour du bagne avaient fréquemment les pattes paralysées et présentaient des troubles proches de ceux du Béribéri. Or, les poules étaient nourries, comme les prisonniers, presque exclusivement avec du riz décortiqué. Dans la campagne environnante, les poules nourries avec du riz complet (non décortiqué) ne présentaient aucun trouble… Ce médecin entreprit alors une étude méthodique. Un élevage de poule fut divisé en deux lots nourris différemment :

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2. Recherche des renseignements sur l’anorexie, la boulimie, l’obésité, les avitaminoses…

En 1889, un médecin hollandais, Eijkman, soignait au bagne de Java des prisonniers atteints de paralysie due au Béribéri (une maladie dont on ignorait les origines).

– 1er lot : riz complet (avec les enveloppes)

– 2e lot : riz décortiqué

Seules les poules du 2e lot devinrent paralysées, ce à quoi il remédia en ajoutant du son (les enveloppes du riz) à leur nourriture. Il appliqua alors ce traitement aux prisonniers qui guérirent.

B. Étapes de la digestion

1. Expérience de Spallanzani

L’abbé Spallanzani réalisa une expérience qui, pour la première fois, mettait en évidence la transformation chimique des aliments (c’était il y a deux siècles !). Il avala un tube en bois, percé de petits trous, contenant un bout de viande. 24 h plus tard, le tube est rejeté avec les selles. La viande a « disparu », bien que protégée du broyage par le bois. Il recommença l’expérience plusieurs fois en changeant d’aliment : dans chaque cas, il en conclut que l’aliment était réduit en particules minuscules capables de passer dans le sang et s’y dissoudre. ■■ Quelles informations importantes cette expérience historique t’apprend-elle ? ................................................................................. 1 2

................................................................................. .................................................................................

Chapitre

4 5 6

106

La nutrition

2. Évolution de la glycémie a.

Définition

La glycémie est la présence de glucose dans le sang.

Analyse d’un graphique

Le graphique représente l’évolution du taux de glucose dans le sang après avoir mangé un aliment sucré. GLYCÉMIE (g/l de sang)

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��

1,6

��

1,4

��

1,2

��

1,0

��

Taux normal

0,8 0,6

Hypoglycémie

0,4

��

0,2

��

Hyperglycémie

120

150 180 TEMPS (MIN)

Synthèse

Les aliments sont transformés par l’appareil digestif en particules minuscules appelées nutriments. Ceux-ci sont capables de se dissoudre dans le sang.

3. Dans la bouche

Description

■■ Décris, en t’exprimant le plus correctement possible, ce qui se passe dans la bouche lorsque tu manges une tartine.

.................................................................................

Chapitre

.................................................................................

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 6 X. La digestion

107

Expériences

■■ Après t’être bien rincé la bouche avec un verre d’eau, prends une croûte de pain sec et garde-la le plus longtemps possible (au moins 5 minutes) entre la joue et la gencive de la mâchoire inférieure. Quel goût perçois-tu progressivement ? ................................................................................. .................................................................................

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

■■ Avais-tu déjà ressenti ce goût en mangeant du pain ? ................................................................................. ................................................................................. ■■ Que subit ce bout de pain dans la bouche et quel élément en est le responsable ?

................................................................................. ................................................................................. ■■ Réalise l’expérience suivante, complète le tableau de résultats et donne ta conclusion. Dans les pharmacies, on trouve des petites bandelettes qui permettent de détecter la présence de glucose (sucre) dans les urines. Tu vas les utiliser dans les manipulations demandées. Contenu du tube à essais Eau

Eau + glucose

Eau + mie de pain

Eau + salive

Eau + mie de pain préalablement mâchée et imprégnée de salive durant 5 minutes

Chapitre

4 5 6

108

La nutrition

Constat

Conclusion

Analyse des résultats obtenus

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

................................................................................. .................................................................................

Synthèse

Remarque : La substance contenue dans le pain qui subit cette transformation par la salive s’appelle l’amidon. On trouve de l’amidon, entre autres, dans le pain, les pâtes, les pommes de terre…

1 2

Chapitre

4 5 6 X. La digestion

109

4. Mécanisme de déglutition a.

Description et comparaison

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Décris ce qui se passe quand tu avales un aliment (mouvement de la langue, de la pomme d’Adam). Compare tes propres observations aux 2 schémas explicatifs ci-contre et conclus.

Air

Pharynx

Larynx

Trachée

Œsophage

Palais osseux Langue Voile du palais Épiglotte

Bol alimentaire

1. Lorsque la nourriture atteint l’arrière de la bouche, le voile du palais ferme l’accès à la cavité nasale.

2. Durant la déglutition, le larynx se soulève et son entrée est fermée par l’épiglotte. Le bol alimentaire est ainsi dirigé dans l’œsophage et empêché d’entrer dans la trachée. Pendant qu’il progresse dans l’œsophage, le larynx se relâche.

Synthèse

..............................................................................

Chapitre

4 5

110

La nutrition

5. Dans l’œsophage Décode le document suivant qui montre la progression du bol alimentaire dans l’oesophage et réponds aux questions. ■■ Le bol alimentaire « tombe-t-il » directement dans l’estomac comme une pierre au fond d’un puits ?

Mouvement péristaltique

Œsophage Relâchement

��

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

��

Contraction

��

Bol alimentaire

Relâchement

��

■■ Comment progresse-t-il ?

�� ■■ Les contractions sont-elles commandées par notre volonté ?

��

■■ Conclus

�� 1 2

Chapitre

4 5 6 X. La digestion

111

6. Dans l’estomac a.

Rappel

■■ Tu as certainement, comme tout le monde, vomi au moins une fois dans ta vie. Décris le mécanisme du vomissement ressenti ainsi que les goût, odeur et aspect de ce qui est vomi. ................................................................................. .................................................................................

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

................................................................................. ■■ Si tu as déjà eu la chance de donner le biberon à un bébé, tu sais qu’il lui arrive de régurgiter un peu après son repas. Cela ne ressemble plus au lait de départ mais ressemble à du fromage blanc avec un goût « sur » (c’est-à-dire acide et aigre). Le lait régurgité par le bébé a-t-il la même consistance et le même goût qu’avant d’être bu ?

Synthèse

��

�� 1

��

Chapitre

4 5 6

112

La nutrition

Interprétation d’une expérience historique homme pendant 17 heures, je soutire une once (± 28 g) de liquide gastrique pur (grâce au jeûne). Je prends un morceau de bœuf bouilli et je le mets dans le flacon avec le liquide gastrique prélevé. Je le ferme hermétiquement et le place dans une casserole remplie d’eau dont la température est maintenue à environ 100°F (= ±38°C). À 15 heures, les fibres musculaires ont diminué de moitié. À 21 heures, le mélange ressemble à de l’eau légèrement troublée. ».

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

En 1822, un Canadien, Alexis Saint-Martin, est blessé accidentellement par une balle qui occasionne un trou de six centimètres de diamètre dans son estomac. Malgré cette grave blessure, le blessé survit mais la plaie se cicatrise en laissant une ouverture jusqu’à l’estomac. Son médecin utilise cette plaie pour accéder à l’estomac et se livre à des expérimentations. Voici le récit de l’une d’elles : « À 11 heures, ce 7 août 1822, après avoir fait jeûner le jeune

■■ Pourquoi le médecin fait-il son prélèvement de liquide gastrique après avoir fait jeûner le jeune homme ? �� ■■ Pour quelle raison le flacon est-il placé à plus ou moins 38°C, au bain-marie ?

�� ■■ Quel résultat obtient le médecin ?

�� ■■ Quel est le rôle du liquide gastrique ?

��

1 2

Chapitre

4 5 6 X. La digestion

113

Analyse d’une expérience de digestion artificielle Eau Eau maintenue maintenue à 37°C à 37°C

Eau Eau maintenue maintenue à 37°C à 37°C Eau Eau

Suc Suc Gastrique Gastrique

Liquide Liquide trouble trouble

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Eau Eau

Morceau Morceau dede poulet poulet

1010h h

A. Début de l’expérience (il est 10 h) : 2 flacons sont placés dans un bain-marie à 37°C ; le premier contient un bout de poulet plongé dans de l’eau. Le second contient un morceau de poulet semblable mais immergé dans du suc gastrique.

Morceau Morceau dede poulet poulet

1313h h

B. Aspect de l’expérience à 13 h.

■■ Quelles sont les conditions expérimentales communes aux deux flacons ? (C’est ce qu’on appelle des CONSTANTES en langage scientifique). �� ■■ Quelle est la seule condition expérimentale qui diffère ? (On l’appelle la VARIABLE).

��

�� ■■ Décris l’aspect des morceaux de poulet à la fin de l’expérience :

�� 1

��

■■ Pour quelle raison cette expérience-ci peut-elle être considérée comme étant plus scientifique que celle réalisée par le médecin canadien ?

Chapitre

��

5 6

114

La nutrition

Décodage de document

■■ Après avoir lu le document ci-contre, dégages-en les idées essentielles. ��

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

��

L’estomac possède une entrée, le cardia, et une sortie, le pylore. Des muscles automatiques déterminent leur ouverture et leur fermeture. Quand le bol alimentaire arrive dans l’estomac, le pylore se ferme et des contractions lentes et périodiques (environ toutes les 20 secondes) permettent un brassage des aliments avec le suc gastrique acide. Une boisson ne reste que quelques minutes, alors qu’un repas solide y séjourne de 3 à 8 heures. Le suc gastrique s’attaque principalement aux protéines, mais son acidité empêche la salive de continuer son action sur l’amidon.

Synthèse

��

�� Remarques : – l’estomac est protégé de son « autodigestion » car sa paroi interne se renouvelle complètement tous les 3 jours et un mucus épais empêche les sucs digestifs d’être en contact avec la paroi ; – tu fabriques environ 3 litres de suc gastrique par jour ; – l’acidité du suc gastrique peut provoquer le « brûlant » et entraîner des œsophagites : renseigne-toi auprès de ton médecin traitant.

1 2

Chapitre

4 5 6 X. La digestion

115

7. Dans l’intestin grêle a.

Rappel

Comme tu as pu le constater dans les points précédents, les aliments sont attaqués chimiquement par des sécrétions de ton appareil digestif. La salive décompose l’amidon (glucide) du pain, des pâtes… Le suc gastrique s’occupe plus particulièrement des protéines (protides).

Document 1

Analyse d’un document

Ces actions permettent de rendre solubles des aliments qui ne l’étaient pas au départ afin de leur permettre d’aller dans le sang. Mais comment rendre solubles les autres composants des aliments comme, par exemple, les graisses ?

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

À la sortie de l’estomac, les aliments ont déjà subi une transformation telle que l’on peut parler de « bouillie alimentaire ». Quand elle arrive dans la première partie de l’intestin grêle, appelée le duodénum, elle reçoit la bile fabriquée par le foie et le suc pancréatique. La bile va traiter les graisses (lipides) en les transformant en un grand nombre de gouttelettes minuscules (on appelle ce phénomène une émulsion) qui sont plus facilement transformées par le suc pancréatique. Celui-ci continuera aussi le travail de décomposition des protéines (protides) et des glucides. Comme l’acidité due aux restes du suc gastrique pourrait irriter le duodénum, le suc pancréatique contient une substance qui neutralise cette acidité. La majeure partie de la digestion s’effectue dans le duodénum, le suc intestinal servant à achever la transformation des glucides, protides et lipides. Durant cette digestion, les aliments progressent par péristaltisme, comme dans l’œsophage. Cette lente progression dure environ 8 heures. Les fibres alimentaires, provenant des fruits et des légumes, ne sont pas transformées, mais elles favorisent les mouvements péristaltiques et assurent donc une bonne progression des aliments.

1 2

Chapitre

Explication

�� Remarque : Pour montrer l’action de la bile sur les graisses, prends un verre, verses-y un peu d’eau, un peu d’huile et mélange le tout. Recommence en ajoutant quelques gouttes de produit vaisselle. Communique oralement tes observations.

Assimilation

■■ Expérience préliminaire Sur le banc, verse un peu d’eau afin d’obtenir deux petites flaques de même dimension (± 20 cm2). Pose sur la première un morceau de papier absorbant d’environ 10 cm2 et sur la seconde une feuille entière de ce même papier absorbant.

5 6

116

La nutrition

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Schématise cette manipulation et précise dans quel cas l’absorption est la plus efficace.

��

■■ L’absorption intestinale À l’aide des documents suivants, recherche si l’intestin grêle possède les éléments indispensables à une bonne absorption des nutriments. Relève les indices qui y contribuent. 1

L’intestin grêle est richement irrigué (beaucoup de vaisseaux sanguins).

Chapitre

4 5 6 X. La digestion

117

Document 2 Intestin grêle

Villosité

Cellule épithéliale

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Capillaire

Villosités

Canal

Muscles

Veine Artère

Document 3

L’intestin grêle mesure presque 7 m de long, présente environ 800 replis internes couverts de 10 millions de villosités. Pour une surface externe de moins d’1 m2, la surface intérieure dépasse dès lors 100 m2.

Synthèse

��

�� 1 2

��

Chapitre

��

4 5 6

118

La nutrition

8. Dans le gros intestin a.

Questionnement

Réponds aux questions suivantes en t’aidant des renseignements fournis ci-après. 1. Les excréments (ou selles) habituellement solides, sont parfois très difficilement évacués (constipation), ou peuvent aussi être liquides (diarrhée). Pourquoi ces différences ? 2. Il t’arrive, comme à tout le monde, d’émettre des « gaz ». Ceux-ci sont toujours malodorants : pourquoi ?

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

3. Pourquoi doit-on donner souvent à boire à un bébé qui a la diarrhée ?

Documents

Document 1

Document 2

Dans le gros intestin, long d’1,5 m, les aliments non digérés sont presque liquides (l’appareil digestif produit de 7 à 9 l de liquide digestif par jour). Leur séjour dans cette dernière portion du tube digestif est d’environ 15 heures. Durant cette progression péristaltique lente, le gros intestin absorbe une grande partie de l’eau contenue dans les selles qui deviennent de plus en plus solides en s’approchant du rectum où elles s’accumulent avant leur évacuation.

Lors de problèmes d’irritation du gros intestin par des produits toxiques, des microbes (virus par exemple), ou à cause du stress, les mouvements péristaltiques sont accélérés et l’absorption de l’eau ne s’effectue pas ce qui rend les selles liquides. Cette perte d’eau peut provoquer une déshydratation. Par contre, des mouvements trop lents dus par exemple à une nourriture pauvre en fruits et légumes (fibres alimentaires), augmentent l’absorption de l’eau et les excréments sont de plus en plus solides.

Document 3

Dans le gros intestin, vivent des milliards de bactéries, comme l’Escherichia Coli, qui décomposent une partie des fibres alimentaires que nous sommes incapables de digérer. Elles nous procurent aussi de la vitamine K, mais surtout, elles produisent des gaz odorants, comme le sulfure d’hydrogène (boule puante). Le méthane (gaz naturel) est aussi produit par ces bactéries. Il est même un constituant majeur des gaz intestinaux ; il est cependant parfaitement inodore, mais il est combustible.

Synthèse

��

1 2 3

Chapitre

��

4 5 6

X. La digestion

119

Lieu

Durée

Phénomènes mécaniques

Actions chimiques

Phases importantes

�� 1. Bouche

�� Action de la salive sur �� l’amidon cuit

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

�� Déglutition puis

��

2. Œsophage

��

3. Estomac

3 à 8 heures

DIGESTION

��

Action de la bile sur les lipides, des suc pancréa �� tique et intestinal sur les lipides, �� glucides et protides ��

4. Intestin grêle

ABSORPTION

Mouvements �� péristaltiques

�� 1

5. Gros intestin

Environ 15 heures

��

Chapitre

��

4 5

Remarque : les aliments tels que l’eau, le glucose, les sels minéraux, les vitamines (présents dans les fruits, comme la banane) ne doivent pas subir de transformation : ce sont déjà des nutriments. Leur absorption est donc très rapide : parfois moins d’une heure !

120

Excréments évacués

La nutrition

UTILISE TES APPRENTISSAGES

A. Importance de la mastication Analyse l’expérience suivante et explique l’importance de la mastication. Eau Eaumaintenue maintenueàà37°C 37°C

Eau Eaumaintenue maintenueàà37°C 37°C

Suc Suc Gastrique Gastrique

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Liquide Liquide trouble trouble

Petits Petitsmorceaux morceaux de deblanc blancd'œuf d'œuf

Gros Grosmorceau morceau de deblanc blancd'œuf d'œuf

12 12 hh

15 15 hh

��

1 2

Chapitre

4 5 6 XI. Utilise tes apprentissages

121

XII

SAVOIRS À INTÉGRER

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

Voile du palais Cavité buccale Dents Langue

Glandes salivaires

Glande salivaire

Pharynx Épiglotte Œsophage

Diaphragme

Foie

Estomac

Vésicule biliaire

Pancréas

Intestin grêle

Cæcum

Appendice

1 2

Chapitre

Rectum Anus

Chez l’homme, la digestion a pour but de transformer les aliments en nutriments. Pour y arriver, l’appareil digestif agit sur nos aliments de manière mécanique (mastication, mouvement péristaltiques, …) avec l’aide de suc digestifs (actions chimiques). Les nutriments ainsi obtenus peuvent traverser la paroi de l’intestin grêle et celle des vaisseaux capillaires pour aller dans le sang : c’est l’absorption. Une alimentation équilibrée des différentes catégories d’aliments (féculents, viandes, fruits, légumes, poissons, …) est essentielle au bon fonctionnement de l’organisme.

4 5 6

122

Côlon (Gros intestin)

La nutrition

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

2 3

Chapitre 4 5

Les différents types de respiration

Le présent chapitre conserve la double perspective, animale et humaine, présente dans le chapitre trois, pour étudier la respiration. Dans un premier temps, tu es amené à découvrir la respiration chez l’homme : de la ventilation pulmonaire au rôle du diaphragme en passant par l’étude de la composition de l’air. Dans un deuxième temps, le phénomène même de la respiration sera pris en considération : différence entre air inspiré et air expiré ainsi que l’étude plus approfondie du rôle des alvéoles pulmonaires. Enfin, dans un troisième temps, tu aborderas la respiration chez d’autres êtres vivants : pigeon, criquet, lombric et végétaux.

SITUATION-PROBLÈME A. Extrait d’un article de journal Lis l’article ci-contre et réponds. Quelles observations le médecin légiste a-t-il faites pour affirmer que la mort n’est pas due à la noyade ? ��

rs io N nd e e pa d s ém im o pr ns im tra er tio n

« … Le 30 juin, un cadavre a été repêché près de l’ascenseur no 3 sur le Canal du Centre (ces ascenseurs ont été classés Patrimoine de l’Humanité !) … ». D’après le médecin légiste qui a pratique l’autopsie du corps, la mort ne serait pas due à la noyade : il était déjà décédé avant d’être jeté au canal.

��

B. Record du monde en apnée 1. Travail de recherche

Dans le dictionnaire, recherche la signification du mot « apnée » et, en utilisant d’autres sources, trouve la durée du record du monde en apnée.

Apnée :

��

Record du monde en apnée : . . . . . . . . . min . . . . . . . . s

Synthèse

..............................................................................

Chapitre

5 6

124

Les différents types de respiration

LA ventilation pulmonaire CHEZ L’HOMME

A. Appareil respiratoire

4 5 6

Légende

2. Les poumons Deux masses spongieuses et rosées à l’intérieur desquelles les bronches se ramifient en bronchioles de plus en plus petites. Celles-ci se terminent par des petits sacs boursoufles : les vésicules pulmonaires. Chaque vésicule est formée d’alvéoles pulmonaires. Les poumons sont protégés par les cotes auxquelles ils sont attachés grâce a une double membrane : la plèvre. Sous les poumons, la cage thoracique est fermée par un muscle plat : le diaphragme.

Réseau capillaire à la surface d’un alvéole

Alvéole