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Sommaire / Proposition de séquences / Cycle 3 / Le ciel et la Terre : astronomie







ASTRONOMIE
La Lune
LES PHASES

mardi 8 juin 2010


DANS LA MEME RUBRIQUE :
Le mouvement du soleil dans le ciel : observations et relevés avec des élèves de C3 

THEMES ABORDES :

Cycle 3

documentation

modélisation

observation

Ombre et lumière

Cette proposition de séquence est adaptée à une classe de cycle 3.
Elle comporte de nombreuses observations directes et des lectures de documents.
Elle fait appel à la modélisation
Il vaut mieux pour entreprendre cette séquence avoir déjà travaillé sur la rotation de la Terre sur elle-même .
Elle peut découler directement d'un travail sur les ombres.

A. Motivations :



La maîtrise de la langue : lecture documentaire, compte rendu écrit.
L'effort d'abstraction : représentation dans l'espace d'un phénomène complexe
La modélisation : qui a pour but de faciliter ces phases d'abstraction.

B. Objectifs :



Sciences :

-  La Lune est visible de la Terre parce qu'elle est éclairée par le Soleil

-  L'observation des différentes phases dépend de l'angle : Soleil, observateur terrestre, Lune et non pas de l'ombre de la Terre sur la Lune. L'existence et la périodicité des phases de la Lune s'expliquent par le mouvement de la Lune autour de la terre.

-  Le mouvement apparent d'Est en Ouest au cours de la journée s'explique par la rotation de la Terre sur elle-même

-> Pour en savoir plus

Autres :


Savoir chercher des informations dans un document scientifique (texte, schéma)

C. Plan de séquence :

Durée estimée : 4 séances de 45min hors situation de départ.

Situation de départ Questionnements divers sur la Lune, observations de documents, observations directes de la Lune (choisir un moment où la Lune est facilement visible sur le temps scolaire).
Problème scientifique Représentations Emergence de trois problèmes : Elle n'est pas toujours visible. Au cours d'une matinée ou d'une après - midi, elle se déplace. Elle prend des aspects différents. Recueil des représentations.
Recherche documentaire Informations sur les différents mouvements de la Lune. Etude de calendriers . Documents sur la Lune.
Modélisation Elaboration d'un modèle avec des balles (Lune) et des spots (Soleil)
Synthèse et prolongement Structuration du savoir Trace écrites

D. Mise en œuvre :

I. Situation de départ :

Faire une observation de la Lune avec les enfants : En s'aidant du calendrier des postes, choisir une période où la Lune est visible sur le temps scolaire , sachant que le premier quartier est visible l'après - midi et le dernier quartier est visible le matin.

Sur une demi - journée la Lune garde la même forme mais se déplace d'Est en Ouest en passant par le Sud, pratiquement comme le soleil.

Comment répondre à la question sur l'aspect de la Lune ?
Réponse attendue : " Il faut observer la Lune"
On prépare un tableau d'observations à faire en classe ou à la maison

Date Heure Aspect de la Lune (dessin)

II - Problème, représentations :

Mise en commun des résultats des observations sur la Lune :
-  Elle n'est pas toujours visible

-  Au cours d'une matinée ou d'une après - midi, elle se déplace.

-  Elle prend des aspects différents.

Les représentations des enfants doivent être prises individuellement pour que chaque enfant fasse le point sur ses idées, et les fixe par écrit.

Les élèves de cycle 3 confondent très souvent les aspects différents de la Lune et les éclipses de Lune. Ils pensent que les différentes phases sont dues à l'ombre de la Terre sur la Lune qui se modifie puisque la Terre tourne .

La mise en commun et une première discussion de ces idées (différences, questions restées sans réponse), font alors apparaître le besoin d'informations supplémentaires.

III - Recherche documentaire :

-  Matériel : tableaux de la situation de départ, différentes photographies de la Lune (phases différentes), calendriers (il est bien d'avoir un calendrier sur lequel les phases PQ et DQ sont représentées par des demi disques noirs et non des « croissants » avec des yeux et une bouche !), relevé des heures de lever et coucher de la Lune (calendrier des postes ou journaux ..) voir www.bdl.fr

-  Photographies avec huit différentes phases et les noms correspondants : Nouvelle Lune NL, premier croissant, premier quartier PQ, Lune gibbeuse croissante, pleine Lune (PL), Lune gibbeuse décroissante, dernier quartier DQ, dernier croissant.

photo Lune - 831 ko
photo Lune
(Word, 831 ko)

-  Consultation du calendrier : Retrouver les dates des quatre phases : NL, PQ, PL, DQ correspondant aux observations. voir www.imcce.fr/minitel/phases/phases.html
Les enfants peuvent vérifier, grâce aux heures de lever et de coucher la validité des observations.

En approfondissement, on peut poser les questions suivantes :

-  Durée moyenne de la lunaison ? ( intervalle de temps entre deux phases identiques successives )
Succession cyclique des phases tous les 29 ou 30 jours.

-  D'un jour à l'autre, la Lune se lève t-elle à la même heure ? En moyenne, il y a un retard de 48' par jour.

Pour la" Lune des moissons", au voisinage de la pleine Lune de septembre, écart voisin de 30'.

Pour la "Lune des chasseurs", au voisinage de la pleine Lune de Mars, écart voisin de 66'.

-  Chercher un jour où la Lune et le Soleil se lèvent pratiquement en même temps.
Nouvelle Lune, elle n'est pas visible de la Terre

-  Chercher un jour où la Lune se lève quand le soleil se couche.
Pleine Lune. Elle est visible la nuit

-  Peut - on voir les quartiers dans la journée ?
Oui : le premier quartier PQ, partie arrondie éclairée à droite, est visible l'après - midi

Le dernier quartier DQ, partie arrondie éclairée à gauche, est visible le matin.

IV - Modélisation :

Matériel : une boule opaque sur tige par groupe de quatre à six enfants et éventuellement une lampe, si le temps ne permet pas d'utiliser la lumière du Soleil.

-  Un ou plusieurs enfants représentent la Terre (c'est celui qui va observer les phases de la Lune),
-  une boule représente la Lune
-  Une lampe représente le Soleil si le temps ne permet pas de l'utiliser directement.

-  Donner les limites du modèle : (distances et tailles non respectées)

On fait tourner la boule, éclairée par la lampe ou le Soleil autour de l'enfant. L'enfant observe les différentes phases et retrouve le sens du mouvement de la Lune autour de la Terre ( sens inverse des aiguilles d'une montre, pour un observateur situé dans l'hémisphère Nord).

Avec cette modélisation, les enfants voient apparaître les différentes phases de la Lune.

modélisation croissant - 6.1 ko
modélisation croissant
modélisation  Lune gibbeuse - 6.3 ko
modélisation Lune gibbeuse

On peut également avec le même matériel , montrer le mouvement apparent de la Lune en faisant tourner la Terre sur elle-même en laissant fixe la Lune et le Soleil .

Avec des CM2 on peut également montrer, pourquoi, lorsqu'on observe la Lune tous les jours à la même heure, elle se décale vers l'Est. On fait faire un tour sur elle-même à la Terre (1jour), pendant ce temps, la Lune a eu le temps de faire environ un trentième de tour de la Terre (voir remarque 2).

-  La Lune n'est pas lumineuse par elle-même. Comme les planètes, elle diffuse la lumière qu'elle reçoit du Soleil. Elle possède à chaque instant une face éclairée tournée vers le Soleil, et une face obscure (son ombre propre). C'est la position relative de l'observateur terrestre par rapport à la Lune et au Soleil qui provoque l'observation des différentes phases.

-  Quand la Lune tourne vers la Terre sa face obscure, c'est la Nouvelle Lune invisible. Quand elle tourne vers la Terre sa face éclairée, c'est la Pleine Lune. Entre la Nouvelle Lune et la Pleine Lune, la Lune croît, passant du croissant au demi - disque, appelé premier quartier, puis à la phase gibbeuse, où plus de la moitié est éclairée. Après la Pleine Lune, elle décroît, passant des phases gibbeuses au dernier quartier et à des phases de croissant.

Le cycle des phases ou lunaison est de 29,5 jours en moyenne.

Remarque 1 : La Lune a une orbite inclinée de 5° par rapport au plan de l'écliptique contenant le Soleil et la Terre, en général, les 3 Astres ne sont pas dans le même plan. Lorsque c'est le cas, on observe une éclipse de Lune ( pendant la Pleine Lune) ou une éclipse de Soleil ( pendant la nouvelle Lune).

Remarque 2 : décalage journalier de la Lune :
En 24H, c'est à dire après un tour complet de la Terre sur elle - même, l'observateur retrouve à peu près les mêmes étoiles au méridien. Puisque la Lune tourne en 30 jours environ, en 24 H elle a tourné de 1/30 tour ; L'observateur ne la voit plus au même endroit, elle s'est déplacée. Son passage au méridien, ainsi que son lever et coucher, se décalent de jour en jour de 1/30 Ï24h soit 48 minutes en moyenne.

V - Synthèse et prolongement :

La structuration de l'ensemble des connaissances acquises est indispensable. Elle peut se faire par la reprise du questionnement de départ et la reconstitution progressive des différents points. En complément du travail à l'oral, des réponses à des questions par écrit seront sans doute nécessaires, au moins pour certaines parties.

Prolongements :
-  Conquête spatiale

-  Les calendriers solaires et lunaires

-  Signaler le phénomène des marées. L'explication étant trop complexe.


Les phases de la Lune

modélisation