Connaissances du primaire ou pré-requis. Primaire Fiche 17 (cycle 3) : L umière et ombres.

1. La lumière : sources et propagation rectiligne. Exemple d’une séquence d’investigation. Connaissances du primaire ou pré-requis. Primaire Fiche 17 (cycle 3) : Lumière et ombres. Secondaire Modèle du rayon de lumière. Compétences visées.Prévoir la position et la forme des ombres dans le cas d’une source ponctuelle

2. Démarche d’investigation. • Situation déclenchante. Les ombres chinoises sont utilisées depuis des siècles pour illustrer des contes au théâtre. Des figurines ou des mains peuvent alors donner naissance à divers animaux ou personnages. Peut-on observer l'ombre d’un objet dont la forme serait différente de celle de l’objet ?

3. Démarche d’investigation. • Appropriation. - Demander à un élève de venir au tableau pour faire une ombre chinoise avec sa main et un rétroprojecteur : on observe une ombre floue. - Puis avec une lampe de poche : on observe une ombre plus nette et contrastée. Une ombre nette n’est obtenue qu’avec une petite source de lumière.

4. Démarche d’investigation. • Formulation des hypothèses. • À la question posée, on peut envisager les réponses suivantes : • Le choix de l’objet influence la forme de l’ombre : selon les matériaux utilisés, la forme ... • La forme de l’ombre dépend de la position des objets par rapport à la source de lumière ou par rapport à l’écran. • - L’ombre a toujours la même forme que le contour de l’objet, car elle est dans son prolongement. • Ces hypothèses peuvent être notées au tableau ou écrites sur feuille.

5. Démarche d’investigation. • Échange argumenté. Mise en commun des résultats • Élaboration d’un protocole expérimental. • Choix du matériel. L’enseignant pourra mettre à la disposition des élèves le matériel suivant : divers objets de différentes formes et en différentes matières, sources de lumière ponctuelle (lampe de poche), écran blanc, feuilles blanches , fil de coton pour matérialiser les rayons de lumière . Les hypothèses sont reprises une à une, et on montre que la forme de l’ombre ne dépend uniquement que du contour de l’objet éclairé.

6. Institutionnalisation / structuration des connaissances. Lorsqu’un objet opaque est éclairé par une petite source de lumière : _ La partie de l’objet, qui se trouve à l’opposé de la source, n’est jamais éclairée : c’est son ombre propre. _ L’ombre projetée sur un écran est son ombre portée. _ La forme de l’ombre portée est délimitée par les rayons de lumière issus de la source qui passent par les bords de l’objet. _ La zone qui est comprise entre l’ombre propre et l’ombre portée constitue le cône d’ombre.

7. Réinvestissement • Exercices de tracés d’ombres. • Pour apprendre à faire quelques ombres chinoises : • http://www.cite-sciences.fr/francais/ala_cite/expositions/ombres_lumieres/mains-ombres-chinoises.htm