Découvrir le monde - Les aimants - Séquence complète : 2eme Maternelle - Cycle Fondamental

: 2eme Maternelle ) de maternelle – Découvrir le monde – Les aimants

Découvrir le monde : les objets magnétiques

Compétences : – S’approprier une démarche expérimentale : émettre des hypothèses, et expérimenter pour vérifier.
– Manipuler et nommer le matériel pour réaliser des expériences.
Nombre de séances : 3
Matériel : Voir expériences, fiche matériel
Durée de la séance : 20-30 minutes de réalisation d’expérience
Modalité : En petits groupes

SEANCE 1
Durée Activité Mode de travail

❶ Mise en route

L’objectif de cette activité est de transmettre la notion scientifique qui dit qu’un aimant est un objet qui peut attirer d’autres objets.
Commencer par présenter un objet magnétique comme un magnet de frigo et débuter un échange avec les élèves : « Comment s’appelle cet objet ? » Un aimant ; « A quoi sert-il ? » Il permet de coller des dessins sur le frigo et/ou de décorer. « Le dessin est-il réellement collé sur le frigo ? » Non, sinon on ne pourrait pas le décoller. On peut changer ce qu’on veut accrocher à un frigo grâce à l’aimant. « Bien, un aimant sert donc à accrocher des feuilles sur un frigo. Peut-il les accrocher ailleurs ? »
Donner à un élève une photo et un aimant pour qu’il expérimente seul. Puis faire un bilan en collectif : conclure que l’aimant peut attirer certains objets.

❷ Expérience 1 : La pôle position

Problématique : Un aimant attire-t-il un autre aimant ?

Poser la problématique aux élèves afin de recueillir les hypothèses. Les mettre par écrit afin de garder une trace de leur réflexion. Puis, guider la discussion afin de faire émerger le matériel nécessaire pour réaliser l’expérience.

Matériel : deux pailles, deux pics à brochette, 4 roues, un grand rectangle de papier cartonné de 15x10cm, un petit rectangle de papier cartonné de 9x10cm, du scotch, deux aimants, de la colle, du scotch double-face, une boîte en carton (de type boite d’allumettes).

Réalisation :

– Si vous possédez un petit train magnétique, le ressortir de vos placards. L’idéal serait de le placer dans un coin de la classe dès le premier jour où vous allez travailler sur les objets magnétiques. Les enfants joueront à assembler les wagons et à manipuler le train, sans réellement se poser de questions.
Puis, un jour, s’asseoir auprès des élèves dans ce coin, autour du train, et engager un échange : « Comment faites-vous pour créer un train ? » Il faut assembler les wagons. Essayer dans les deux sens afin que les enfants, s’ils ne vous en ont pas fait la remarque, constatent que les wagons s’attirent ou se repoussent. « Qu’est-ce qui permet d’accrocher les wagons entre eux » C’est la partie grise qui se trouve de chaque côté du wagon. « Qu’est-ce que c’est exactement ? » Une punaise, un clou, un aimant ? Tester en donnant deux punaises sans plastique autour, deux clous , deux aimants à un enfant : en les mettant côte à côte, il pourra retrouver qui peut s’attirer ou se repousser selon sa position. Seuls les aimants peuvent valider ces deux conditions.
Les wagons peuvent donc se connecter les uns aux autres grâce aux aimants. Les élèves pourront même tester avec ses wagons pour vérifier s’ils attirent ou repoussent d’autres objets en fer.
Attention, voici le secret du petit train : les aimants possèdent deux côtés/pôles : ils peuvent se repousser ou s’attirer.

Comment ça marche ? (Pour info, pour l’adulte !)

Un aimant est composé d’un matériau magnétique dur.
L’explication sur le fait que l’aimant attire certains métaux repose sur le mouvement des électrons qui gravitent autour du noyau de chaque atome qui compose le fer. Ces mouvements créent de ce fait un champ magnétique, qui se traduit par des forces d’attraction ou de répulsion entre deux objets contenant du fer.
En réalité, les aimants n’attirent pas que le fer, mais aussi le cobalt et le nickel.

Ce principe d’attraction/répulsion peut aussi être évoqué grâce au jeu de construction Géomag.

« Et bien, nous allons aussi essayer de créer un petit train, qui pourra fonctionner sans piles ! »

– Fabrication du petit train : 1/. Couper les pics à brochette pour qu’ils mesurent 12,5cm et les tailler légèrement pour qu’ils soient facilement encastrables dans les roues. Couper les pailles afin qu’elles mesurent 10 cm. Il vous faudra une paire de chaque par voiture. 2/. Assembler les essieux : les pics seront glissés dans les pailles et les roues sont enfoncées de part et d’autre des pics à brochette. 3/. Coller le petit rectangle de papier cartonné au centre du grand rectangle : ce sera le châssis. 4/. Scotcher les essieux de part et d’autre du châssis. 5/. Retourner le châssis et coller la boîte/ a carrosserie que les enfants auront décorée, dessus. 6/. Enfin, fixer un aimant à l’aide du scotch double-face à chaque extrémité du wagon. Voici un wagon !
Suivre ce mode d’emploi pour fabriquer autant de wagons que vous le souhaitez. Cependant, il vous en faudra au minimum deux, afin que votre enfant puisse jouer avec le principe d’attraction/répulsion des aimants.

En petits groupes

SEANCE 2
Durée Activité Mode de travail

❶ Mise en route

Rappel de l’expérience précédente.
Expliquer aux élèves qu’ils vont mener une nouvelle expérience sur le thème des objets magnétiques.

❷ Expérience 2: Un papillon planeur

Problématique : Peut-on faire planer un papillon en papier ?

Poser la problématique aux élèves afin de recueillir leurs hypothèses. Puis, les mettre par écrit afin de garder une trace de leur réflexion. Puis, guider la discussion afin de faire émerger le matériel nécessaire pour réaliser l’expérience.

Matériel : une boite à chaussures, du papier de soie, du fil, un trombone, du scotch.

Réalisation :

Positionner la boite à chaussures sans son couvercle sur le côté. Couper un morceau de fil plus long que la hauteur de la boite. Fixer un bout du fil au trombone.
Découper une silhouette de papillon dans du papier de soie et la scotcher au trombone.
Tenir le papillon dans la boite de manière à ce qu’il touche presque le haut de la boite. Tendre le fil et le scotcher dans le fond de la boite.
Poser un aimant sur le haut de la boite, juste au-dessus de l’endroit où le fil est fixé sur le fond. Tenir le papillon près de l’aimant et le lâcher : le papillon reste en l’air.
Vous pouvez ensuite éloigner l’aimant sur le dessus pour voir si le papillon plane toujours, ou bien même éloigner un peu le papillon de l’aimant en raccourcissant le fil et observer ce qu’il se passe. (Noter que plus l’aimant est puissant, plus la distance à laquelle son effet se fera sentir est grande).
Conclure cette expérience en disant qu’un aimant peut attirer un objet à travers une autre matière.

En petits groupes

SEANCE 3
Durée Activité Mode de travail

❶ Mise en route

Rappel de l’expérience précédente.
Expliquer aux élèves qu’ils vont mener une nouvelle expérience sur le thème des objets magnétiques.

❷ Expérience 2: la boussole

Problématique : Peut-on retrouver le Nord grâce à un aimant ?

Matériel : un bol d’eau, une épingle ou une aiguille à coudre, un aimant, un petit morceau de liège (ou un objet flottant comme le papier d’une brique de lait).

Réalisation :

Avant ce bricolage, il va falloir expliquer aux élèves ce qu’est une boussole.
Demander : « Quel objet peut-on utiliser lorsqu’on est perdu et que l’on ne retrouve pas sa direction ? » Les élèves devraient répondre par ce qu’ils ont déjà vu utiliser leurs parents : le GPS de la voiture ou du smartphone ou une carte/un plan. Pour leur faire deviner le terme de boussole, vous pouvez leur lire une histoire de pirates ou leur montrer une image et échanger sur les dessins : les pirates naviguent sur les océans à la recherche de trésors ; pour cela, ils détiennent souvent une carte qui montre où se cache le trésor et une boussole qui les aide à se diriger vers le trésor.
Bricolage :
Couper un petit cercle dans un matériau léger qui va flotter : dans une brique de lait ou un morceau de liège/polystyrène par exemple.
La prochaine étape va consister à transformer l’aiguille en aimant : frotter l’aiguille 20 fois dans la même direction avec un aimant : attention, ne pas oublier de soulever l’aimant à chaque fois.
Remplir le bol d’eau et déposer le petit cercle sur la surface de l’eau. Placer l’aiguille sur le petit cercle flottant. Au bout d’un moment (et cela peut prendre du temps), elle se met lentement à tourner, puis s’arrête lorsqu’elle a trouvé la direction Nord-Sud.
Afin de donner du sens à la fabrication de cet objet, proposer une petite chasse au trésor lors du goûter par exemple. Le cacher au nord de la position des élèves. Au moment du goûter, dire : « J’ai caché le goûter au nord de votre position actuelle. Quel objet pourriez-vous utiliser ? » Les élèves devraient se souvenir de la boussole fabriquée plus tôt. La leur redonner. Puis leur donner la direction en suivant cet exemple : « Marchez 4 pas vers le Nord. Comptez encore 3 pas vers le Nord et vous serez arrivés ! »

En petits groupes

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