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LA CHARTE DU PROFESSEUR JACQUARD Ne dites pas : « Apprends tes leçons, accumule du savoir, deviens savant. » Dites : « Essaie de toujours mieux comprendre; critique tes propres raisonnements, développe ta capacité à tenir des raisonnements logiques. » Ne dites pas : « Suis les chemins qui te sont proposés, apprends les réponses fournies par les livres. » Dites : « Pénètre dans le domaine de la science en formulant tes propres questions et en employant les voies de ta propre compréhension. » Ne dites pas : « Tu vas à l’école pour apprendre ce qui est au programme, préparer des examens, entrer plus tard dans la vie active. » Dites : « À l’école, tu vis la période la plus active de ton existence, tu apprends à poser des questions, tu construis ton intelligence. »
Neurones+ 2 – Livre - Ressources
Albert JACQUARD, L’équation du nénuphar. Les plaisirs de la science © Éditions Calmann-Lévy, 1998
www.vanin.be ISBN 978-90-306-7654-6
564152
A. Charneux - B. Linart - E. Loriaux - N. Meunier - Hordies
LIVRE-RESSOURCES
AndrĂŠ Charneux Brigitte Linart Etienne Loriaux Nicole Meunier-Hordies
Ton professeur (via un formulaire de demande sur www.lesplusprofesseur.be) pourra activer l’accès à Udiddit pour ta classe à partir du moment où chaque élève dispose du Cahier d’activités. La période de validité débute dès l’activation et s’achève au 30 septembre de l’année suivante. Udiddit, la plateforme d’exercisation en ligne pour les élèves et les enseignants La plateforme Udiddit te donne accès à : • des exercices en ligne pour t’entraîner • des jeux captivants Ton professeur pourra t’indiquer comment accéder à Udiddit. Composition de Neurones+ 2 Pour l’élève : - un Livre-Ressources - un Cahier d’activités - un accès à Udiddit Pour le professeur, un accès au contenu de Udiddit comprenant :
- le Guide du professeur - le Manuel Numérique - des compléments (exercices, devoirs…)
Neurones+ 2 – Livre-Ressources
Auteurs : André Charneux, Brigitte Linart, Étienne Loriaux et Nicole Meunier-Hordies Couverture : Bruno Kattus Mise en page : Bruno Kattus Illustrations : www.afd.be (Fanny Vanderlinden) et Wem Les photocopieuses sont d’un usage très répandu et beaucoup y recourent de façon constante et machinale. Mais la production de livres ne se réalise pas aussi facilement qu’une simple photocopie. Elle demande bien plus d’énergie, de temps et d’argent. La rémunération des auteurs, et de toutes les personnes impliquées dans le processus de création et de distribution des livres, provient exclusivement de la vente de ces ouvrages. En Belgique, la loi sur le droit d’auteur protège l’activité de ces différentes personnes. Lorsqu’il copie des livres, en entier ou en partie, en dehors des exceptions définies par la loi, l’usager prive ces différentes personnes d’une part de la rémunération qui leur est due. C’est pourquoi les auteurs et les éditeurs demandent qu’aucun texte protégé ne soit copié sans une autorisation écrite préalable, en dehors des exceptions définies par la loi. L’éditeur s’est efforcé d’identifier tous les détenteurs de droits. Si, malgré cela, quelqu’un estime entrer en ligne de compte en tant qu’ayant droit, il est invité à s’adresser à l’éditeur.
© Éditions VAN IN, Louvain-la-Neuve – Wommelgem, 2017 Tous droits réservés. En dehors des exceptions définies par la loi, cet ouvrage ne peut être reproduit, enregistré dans un fichier informatisé ou rendu public, même partiellement, par quelque moyen que ce soit, sans l’autorisation écrite de l’éditeur. 1re édition : 2017 ISBN 978-90-306-7654-6 D/2017/0078/79 Art. 564152/01
INTRODUCTION Durant ta première année du secondaire, tu as appris à mieux comprendre la nature et ton environnement grâce à Neurones +1. Nous te proposons la suite.
Neurones+, c’est • • • •
un Cahier d’activités un Livre-Ressources un manuel numérique que ton professeur peut utiliser en classe un accès à la plateforme Udiddit (documents et exercices supplémentaires)
Sois curieux Dans Neurones +, les savoirs te seront proposés au travers de cinq thèmes. Tu pourras les découvrir rapidement en lisant la table des matières. Avec ton professeur, tu pourras construire le cours en proposant des pistes, en vérifiant par des expériences, par des exemples… si ces pistes sont bonnes ou mauvaises. Ton Cahier d’activités te permettra de noter toutes tes démarches et ton Livre-Ressources, riche en photos et en documents, t’aidera à coup sûr. Le Livre-Ressources que tu tiens en main va te permettre de trouver des informations utiles à tes apprentissages scientifiques. Il contient des Documents regroupés en fonction des cinq thèmes étudiés : articles de presse, textes informatifs, photos, sites à consulter… Tu y trouveras également des Prérequis qui te permettront de te rappeler des notions déjà rencontrées ainsi que des Fiches-outils illustrant les savoir-faire que tu devras maîtriser à la fin de ton apprentissage : représenter des schémas et les annoter, trier, classer, établir un graphique, rechercher des informations… demandent des savoir-faire bien établis. Pour cela, les consignes à respecter se retrouvent dans tes fiches-outils, au début du Livre-Ressources.
tes les est là pour t’aider et te donner tou N’oublie pas que ton professeur te seront utiles. consignes et tous les conseils qui les séquences vont commencer ! Branche bien tous tes neurones…
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Fiche - outil
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Réaliser un graphique RÉALISER UN GRAPHIQUE, C’EST COMMUNIQUER
À quoi sert un graphique ? Un graphique est une représentation d’informations chiffrées qui facilite la comparaison, l’analyse, l’interprétation…
Quel type de graphique choisir ?
1. Si le graphique doit exprimer une évolution ou une variation d’une grandeur, choisis le graphique en ligne ou en bâtonnets. 2. Si le graphique doit exprimer une répartition d’un tout, ton choix peut être : • un graphique en bâtonnets (histogramme) ; • un graphique en bandelettes ; • un graphique en secteurs (camembert).
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Réaliser un graphique en ligne (brisée ou courbe) ou en bâtonnets • Je trace l’axe horizontal (axe des abscisses) et l’axe vertical (axe des ordonnées), se coupant en un point 0 dans le coin inférieur gauche de l’espace graphique. • Je note le titre du graphique. • Je note la grandeur (variable) reportée sur chaque axe, ainsi que l’unité (si nécessaire) : la variable contrôlée sur l’axe horizontal et la variable dépendante sur l’axe vertical. • Je choisis le type de graphique. Graphique en ligne
Graphique en bâtonnets
• Je choisis une échelle, je gradue à l’aide de petits traits et (si nécessaire) j’oriente les axes par une flèche. • Je prends comme origine 0 ou la valeur la plus petite. • Je reporte les valeurs des variables sur les traits de la graduation sur les deux axes. • Je repère chaque point du graphique en reportant les valeurs (données) du tableau. • Je relie les points obtenus par un trait fin au crayon, en ligne brisée à la latte ou en ligne courbe à la main.
• Je précise une échelle, je gradue les axes. • Je prends comme origine 0 ou la valeur la plus petite. • Je trace les graduations sur l’axe horizontal par des petits traits et je reporte les valeurs de la variable. • Je prévois 1 cm pour la base de chaque barre. (On peut prévoir 0,5 cm entre les différentes barres sur l’axe horizontal). • Je trace les graduations sur l’axe vertical par des petits traits et j’y reporte les valeurs de la variable. • Je trace les barres : la hauteur correspond à la valeur de la variable sur l’axe vertical.
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MAIS VOICI, EN PRATIQUE • Graphique en ligne 600
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Évolution de la masse d’une jeune vache en fonction de son âge 600 Masse (en kg)
Variable dépendante Masse (en kg)
Masse (en kg)
Variable 500 contrôlée 400 Âge (en mois)
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Âge (en mois)
• Graphique en ligne et bâtonnets 80
Précipitations mm
Diagramme ombrothermique de la station d’Yvetot (Normandie) en 1995 Précipitations 80
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températures 70
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Réaliser un graphique en bandelettes • Je vérifie dans le tableau des valeurs (données) que la somme de tous les pourcentages est plus petite ou égale à 100 et je les range (du plus grand au plus petit, par exemple). • Je dessine un rectangle de 10 cm sur 1 cm. • Je convertis : 1 % est représenté par 1 mm et je divise le rectangle. Exemple : 30 % correspond à un rectangle de 30 x 1 mm soit 3 cm de long. • Je représente chaque secteur en tenant compte de sa valeur en % et j’établis une légende en donnant, par exemple, une couleur à chaque partie. • J’indique le titre, la date et l’origine des données.
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Fiche - outil
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MAIS VOICI, EN PRATIQUE Graphique en bandelettes Taux d’audience des principales radios en Belgique francophone
1mm d’épaisseur correspond à 1% Mai 2014 – Source : Sudinfo
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Bel RTL (14,1 %)
Autres (8,9%)
Vivacité (13,4 %)
Classic 21 (8,5 %)
Radio Contact (12,7 %)
Fun Radio (5,4 %)
NRJ (10,9 %)
Musique 3 (2,1 %)
Pure FM (3,8 %)
Nostalgie (10,7 %) La Première (RTBF) (9,5 %)
Lire et analyser un graphique en secteurs (diagramme circulaire) • Je vérifie si la source du document est bien fiable. • Je lis le titre pour connaître le sujet. • Je prends connaissance de la légende pour connaître les éléments comparés dans le diagramme. Après avoir ordonné les différents éléments, j'exprime mes observations à l'aide d'une phrase. Exemple : Le régime alimentaire du renard varie en fonction des saisons. En été, son régime alimentaire se compose de fruits (50%) et de petits mammifères (30%) complétés d'insectes et d'oiseaux. En hiver, le renard se contente de petits mammifères (80%) et de fruits.
MAIS VOICI, EN PRATIQUE Régime alimentaire du renard roux
Graphiques en secteurs
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Thème
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Un effort ? D’accord ! Document 1
Un peu d’histoire
Des instruments pour mesurer une force A. Un dynamomètre du 18e siècle en laiton ciselé et gravé, d’un diamètre de 45 cm.
Dynamomètre
L’appareil suspendu verticalement présente un crochet pour y suspendre l’objet à peser. Le crochet est fixé à un ressort qui, par sa déformation, commande la déviation de l’aiguille devant un écran au moyen d’une roue dentée.
B. Le peson (ancêtre du dynamomètre)
Peson
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Document 1
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C. Le dynamomètre d’aujourd’hui
Crochet de suspension Boîtier Ressort
Dynamomètre
Index Tige Échelle graduée
© Cdang
Crochet
2
Des instruments pour mesurer la masse A. La balance romaine Cet instrument de pesée est l’un des plus anciens.
Balance romaine
Une version plus actuelle…
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B. La balance de Roberval (ou balance à plateaux ou à trébuchet)
Balance de Roberval
C. La balance électronique
Balance électronique
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Document 1
3
7
L’interaction dans l’Histoire Depuis l’Antiquité, la force était considérée comme faisant partie de l’objet. Pour Aristote, il n’existe qu’une force continuelle pour maintenir l’objet en mouvement.
Pour Galilée, un corps en mouvement s’arrête si une force intervient.
Aristote
(384-322 av. J.-C.)
Galilée
(1564-1642)
C’est avec Newton que le principe des interactions se clarifie. Dès ce moment, deux idées se précisent : - une force n’agit jamais seule ; Newton
(1642-1727)
- une force n’est pas une caractéristique liée à l’objet. Les bases de cette notion sont acquises !
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L’interaction dans la locomotion des êtres vivants Tous les déplacements (marche, vol, nage, reptation...) ne sont possibles que par l’interaction entre l’être vivant et le milieu physique. De tout temps, les hommes de sciences ont réfléchi au problème de la locomotion. Léonard de Vinci, précurseur de la bionique, conseillait déjà d’étudier le mouvement des animaux à partir des lois mécaniques.
Léonard de Vinci
(1452-1519)
Descartes, dans son Traité de l’homme, conçoit celui-ci comme une machine vivante.
Galilée, fondateur de la mécanique moderne, utilisa la résistance des matériaux pour interpréter la proportion des os porteurs chez les mammifères.
Descartes (1596-1650)
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Document 2
SITUATION 1
SITUATION 4
Des situations du quotidien SITUATION 2
SITUATION 5
SITUATION 6
SITUATION 7
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SITUATION 3
Document 3
De la locomotion...
Document 3
1
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La marche
Promeneurs
2
La nage
Nageur
3
Le vol
Aigle royal
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4
La reptation
Serpent
5
Le saut
Antilope
6
La suspension
Orang-outan
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Document 4
Document 4
7
Des forces de natures différentes
Dans la vie de tous les jours, de nombreuses forces sont exercées tout autour de nous. Elles peuvent être caractérisées d’après la situation qui les provoque, l’élément qui les produit ou l’objet qui les subit... En voici quelques exemples. Les forces provoquées par les courants ou les déplacements des fluides sont dites hydrauliques si elles sont provoquées par l’eau, éoliennes si c’est le vent qui en est la cause. Boussole
Deltaplane
L’Homme exploitera les forces marémotrices des marées... C’est grâce aux forces ascensionnelles que les montgolfières s’élèvent dans l’air. Notre planète Terre exerce une force magnétique qui oriente les aiguilles des boussoles ; elle est également responsable de la force de pesanteur (poids) exercée sur tous les objets posés sur elle ou qui se trouvent à proximité. Ce sont les forces centrifuges qui sont à l’origine de l’extraction des jus de fruits ou de l’essorage du linge lavé ; ce sont aussi celles-là qui te poussent vers l’extérieur des virages quand tu es passager d’une voiture qui se déplace rapidement. Saut à l’élastique
Extracteur de jus
Toi-même, chaque jour, tu fais appel à ton corps pour en produire les forces musculaires nécessaires à te lever, sauter, manger, sourire... Ce sont des forces élastiques que tu exploites lorsque tu manipules catapultes ou arcs-à-flèches et c’est encore la force d’inertie qui s’oppose à tout changement d’état de repos ou de mouvement.
Lorsque tu roules à vélo, le vent contraire (l’air) semble t’empêcher d’avancer ; si tu pratiques le VTT, la terre, le sable, les cailloux freinent tes déplacements : on parle des forces de frottements. Cycliste en haute montagne
D’autres forces existent encore dont nous n’avons pas parlé dans ce texte. Peut-être en connais-tu ?
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Table des matières INTRODUCTION
FICHES-OUTILS 1 - Ranger, trier, classer… quelles différences ? fiche 2 - Réaliser et annoter un croquis ou un schéma fiche 3 - Réaliser un graphique fiche 4 - Rechercher des informations fiche 5 - Établir un rapport d’expérience, un rapport d’observation fiche 5.A - Savoir mener une démarche scientifique fiche 5.B - Réaliser et annoter le schéma d’un montage expérimental fiche 6 - Des consignes de sécurité en laboratoire fiche 7 - Du matériel de laboratoire : noms, précautions d’usage... fiche 8 - Unités de base du Système International (SI) et appareils de mesures fiche
4 7 9 12 13 13 14 15 16 19
PRÉREQUIS - UN MONDE DE VIVANTS 1 - Tous les êtres vivants… se reproduisent - Cycle de vie des vivants 2 - L’organisme humain 3 - La matière 4 - L’énergie
3
22 24 26 30
DOCUMENTS thème 7 - Un effort ? D’accord ! 34 1. 2. 3. 4.
Un peu d’histoire Des situations du quotidien De la locomotion... Des forces de natures différentes
34 38 39 41
thème 8 - Atmosphère, atmosphère 42 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Expérience des hémisphères de Magdebourg par Otto von Guericke Il était une fois : l’atmosphère L’histoire du baromètre Des instruments pour mesurer la pression À propos de la météo Cuisiner en haute montagne Histoire des sciences : quelques hommes illustres Variation de la pression dans les fluides
42 43 45 46 50 52 53 54
175
thème 9 - Manger mais surtout respirer… pour vivre 58 1. 2. 3. 4. 5. 6.
L’eau, besoin spécifique d’un sportif Manger… quelques conseils pratiques Ventiler, respirer… De quoi s’agit-il ? Un système circulatoire qui distribue Cellules et muscles Un peu d’histoire
58 66 74 83 87 89
thème 10 - Comment ça marche ? 90 1. De l’énergie… des réservoirs, des transformateurs, des receveurs (récepteurs) 90 2. Un petit bout d’histoire à propos de l’énergie 94 3. Des circuits électriques 98 4. Comment ça marche ? 100 5. Le rendement des machines 104 6. L’électricité 105 7. Une multitude de chaînes énergétiques dans notre environnement 115 8. Changeons nos habitudes : économisons ! 124
thème 11 - À deux pour au moins un troisième 126 1. Se protéger ou se soigner ? 2. Une discussion chez les jeunes ados 3. Des humains qui se reproduisent 4. Les amphibiens 5. La classification des amphibiens 6. À propos du comportement reproducteur 7. Naissances multiples chez quelques vertébrés 8. Vers la nouvelle génération 9. Classification phylogénétique des vertébrés 10. L’Homme et son environnement
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126 132 134 142 147 151 154 161 163 173