1) Notion d'horizontalité et de verticalité
COMPRENDRE LA VERTICALE ET L’HORIZONTALE :
Dans le programme de sciences et technologie en cycle 3, aborder la notion de plan
horizontal et plan vertical peut être source de difficultés :
Quel problème soulever ?
Quelles situations d’entrée choisir ? quelles investigations proposer ?
Voici quelques pistes de réflexion pédagogiques :
Pour l’enseignant :
Le « dénominateur commun » qui permet de comprendre la nature physique de ces deux notions est la gravitation. C'est la force de gravitation qui "attire" le poids qui tend le fil à plomb. C'est encore elle qui attire l'eau et fait que la surface du liquide est horizontale.
· La verticale : La gravitation est une propriété de la matière : deux corps s'attirent mutuellement d'autant plus qu'ils sont plus massifs et que leur distance est faible. Par exemple, si vous lâchez un morceau de craie, il tombe par terre. Pourquoi ? Parce que la Terre et la craie s'attirent mutuellement. On peut considérer que la masse de la Terre est concentrée en son centre de masse ( que l'on peut prendre dans une première approximation comme étant le centre de la Terre). L'attraction de la Terre sur la craie sera donc dirigée vers le centre de la Terre. C'est pourquoi le fil à plomb est dirigé vers le centre de la Terre et matérialise la verticale en un point : il se tend en indiquant le "centre des masses terrestres". Ainsi, en tombant (si vous le lâchez sans le lancer), le morceau de craie suit lui aussi la verticale.
· L’horizontale : Il se produit exactement le même phénomène avec toutes les particules d'une quantité d'eau : elles sont toutes attirées vers le centre de la Terre. Au repos, toutes les parties de la surface d'un récipient d'eau seront à la même distance du centre de la Terre. C'est pourquoi la surface d'un liquide dans un récipient est parallèle à la surface terrestre : à notre échelle, elle dessine un plan horizontal, à l'échelle de la planète, elle épouse la courbure terrestre. Localement, la surface de l'océan (sans vagues !) est plane, mais à l'échelle du globe, c'est une sphère.
Pour les élèves :
Comme pour toute notion scientifique, la démarche d’investigation (c’est-à-dire de recherche) et les manipulations sont à privilégier. Il est préconisé d’utiliser ces notions d’horizontalité et de verticalité, ainsi que l’utilisation du niveau à bulle et du fil à plomb au cours d’un projet technologique (par exemple l’installation d’un piquet pour effectuer des relevés d’ombres, la pose d’une étagère dans la classe…)
· La verticale : « Fixer un piquet dans la cour de façon à ce qu’il soit vertical en utilisant une technique de votre choix ». Introduire ensuite l’utilisation d’un fil à plomb fabriqué en classe.
·L’horizontale : La notion d’horizontalité peut être introduite par le dessin par anticipation d’un récipient incliné contenant de l’eau. Vérifier ensuite et remarquer que la surface de l’eau n’a pas changé l’inclinaison. Un défi peut ensuite être lancé :
« Prouver que la table est horizontale en utilisant divers moyens ». Les hypothèses probables des élèves seront : «Je mets un objet rond sur la table et je vois s’il reste immobile», «j’utilise un niveau à bulle» (qu’on peut fabriquer avec une ampoule de sérum physiologique fixée sur un carton), «J’utilise l’horizontalité de la surface de l’eau » (par exemple en remplissant un récipient jusqu’à un repère).
AVRIL 2006 N° 54 Périodique d’Informations Scientifiques créé par le Centre IUFM de REIMS et diffusé par le CDDP de la Marne |
