Observation : Nous avons vu que les animaux qui vivent dans l’air y prélèvent du dioxygène et y rejettent du dioxyde de carbone.
Problème : Les animaux aquatiques respirent-ils aussi ?
Hypothèse : On suppose que les animaux aquatiques réalisent leurs échanges gazeux respiratoires avec l’eau.
Expérience :
Protocole :
Il est donné dans les documents 1 et 2.
Résultats :
Doc. 3 : Ce graphique représente l’évolution de la quantité de dioxygène (en mg/L) en fonction du temps (en minutes).
On voit qu’avec le poisson la quantité de dioxygène passe de 9200 à 8700 mg/L. Elle diminue.
On voit que dans le témoin, la quantité de dioxygène reste constante à 9200 mg/L.
Doc. 4 :
Quand on mélange l’eau du témoin avec l’eau de chaux, l’eau de chaux reste incolore.
Quand on mélange l’eau du poisson avec l’eau de chaux, l’eau de chaux blanchit.
Interprétation :
La quantité de dioxygène dans l’eau diminue avec le poisson car il en prélève.
L’eau de chaux blanchit avec l’eau du poisson car le poisson rejette du dioxyde de carbone dans l’eau du bocal..
Conclusion :
Le poisson prélève du dioxygène dans l’eau et il y rejette du dioxyde de carbone donc ils respirent dans l’eau.
Max : « Avez-vous des questions ? »
Léo : « Non, pas de questions mais une remarque si vous me le permettez monsieur Max. »
Max : « Je te le permets. »
Léo : « En fait, on avance d’étape en étape en reprenant le plus important de l’étape précédente et en complétant. »
Max : « Je vois ce que tu veux dire Léo. Pourrais-tu venir l’expliquer au tableau ? »
Léo : « Je peux utiliser des couleurs ? »
Max : « Bien sûr Léo. »
Léo : « D’accord. Alors… Je reprends à partir des résultats… »
Résultats :
Doc. 3 : Ce graphique représente l’évolution de la quantité de dioxygène (en mg/L) en fonction du temps (en minutes).
On voit qu’avec le poisson la quantité de dioxygène passe de 9200 à 8700 mg/L. Elle diminue.
On voit que dans le témoin, la quantité de dioxygène reste constante à 9200 mg/L.
Doc. 4 :
Quand on mélange l’eau du témoin avec l’eau de chaux, l’eau de chaux reste incolore.
Quand on mélange l’eau du poisson avec l’eau de chaux, l’eau de chaux blanchit.
Interprétation :
La quantité de dioxygène dans l’eau diminue avec le poissoncaril en prélève.
L’eau de chaux blanchit avec l’eau du poisson carle poisson a rejeté du dioxyde de carbone dans l’eau du bocal..
Conclusion :
Le poisson prélève du dioxygène dans l’eau et il y rejette du dioxyde de carbonedoncils respirent dans l’eau.
Samuel : « Je comprends ! On reprend à chaque fois le plus important des résultats et on les explique en introduisant l’explication par car et ça donne l’interprétation. Ensuite on reprend les nouveautés de l’interprétation dans la conclusion pour répondre au problème ! »
Max : « Vous avez tout compris 🙂 »
Léo : « C’est toujours comme ça la démarche expérimentale monsieur Max ? »
Max : « Mmmm… Oui, il me semble bien. »
Samuel : « Alors c’est facile ! C’est toujours pareil 🙂 »
Max : « Nous verrons ça au cours de l’année. Pour le moment vous pouvez filer vous aérer. »
Léo : « Monsieur Max, nous avons vu que les organes réalisent des échanges avec le sang. Ils prélèvent du dioxygène et du glucose et rejettent du dioxyde de carbone. Mais à quoi ça sert ? »
Samuel : « Nous le savons Léo ! Ça sert à produire de l’énergie. Si on ne mange pas et qu’on de respire pas il est impossible de produire de l’énergie ! »
Max : « La production d’énergie par les organes… Ce n’est pas facile à mettre en évidence… Mais j’ai une idée ! Voici un graphique. Vous allez l’étudier et puis vous me direz ce que vous en pensez. »
Ces mesures ont été réalisées dans une classe. Elle était vide de 8h00 à 8h30 moment où les élèves sont arrivés. À 10h20 les élèves sont sortis en récréation. Dans une classe inoccupée, la température est restée constante à 18°C.
1. Quelle est la grandeur représentée sur l’axe horizontal ? (1 pt)
2. Quelle est son unité ? (1 pt)
3. Quelle est la grandeur représentée sur l’axe vertical ? (1 pt)
4. Quelle est son unité ? (1 pt)
5. Donnez un titre au graphique. (5 pts)
6. Commentez l’évolution de la température. (Vous décrirez 3 parties : 8h-8h30 ; 8h30-10h20 ; 10h20-10h35). (6 pts)
7. Comment expliquez-vous l’évolution de la température entre 8h30 et 10h20 ? (2 pts)
8. Comment expliquez-vous la diminution de la température entre 10h20 et 10h35 ? (2pts)
Léo : « Monsieur Max, je suppose que c’est noté. »
Max : « Bien sûr Léo. »
Samuel : « On travaille ! »
Un peu plus tard…
Max : « Je ramasse les copies. Léo… Samuel… Samuel, va faire la correction au tableau s’il te plaît. »
Samuel : « J’y vais monsieur Max ! »
Max : « Très bien Samuel ! »
Samuel : « Merci monsieur Max. »
Max : « Vous savez maintenant que les organes prélèvent du dioxygène et du glucose pour produire de l’énergie. Une partie de cette énergie est perdue sous forme de chaleur. Et la production d’énergie s’accompagne de la production de déchets comme le dioxyde de carbone, l’eau… »
Léo : « Je comprends tout maintenant ! Quand nous avons fait un effort physique au début du chapitre nos rythmes cardiaque et respiratoire ont augmenté ainsi que notre température corporelle. On sait pourquoi maintenant ! Pour faire un effort, il faut produire plus d’énergie. Il faut donc plus de dioxygène et on respire plus vite et plus fort. Et il faut manger avant. Comme une partie de l’énergie est perdue sous forme de chaleur, notre température corporelle augmente. »
Samuel : « Moi je sais pour le rythme cardiaque. Enfin, c’est une hypothèse. Il faut que le sang circule pour apporter le dioxygène et le glucose dans les muscles. C’est pour cela que le rythme cardiaque augmente ! »
Max : « Bravo mes petits ! Vous avez tout compris ! Il faut que j’ajoute quelque chose. Chez les végétaux, les cellules ont également besoin de dioxygène et de glucose pour produire de l’énergie. Elles produisent également des déchets comme le dioxyde de carbone. »
Léo : « Alors c’est presque pareil que chez les animaux. »
Samuel : « Sauf que les végétaux n’ont pas de sang ! »
Max : « Nous verrons cela plus tard. Pour le moment vous pouvez ranger vos affaires. Et ne produisez pas trop d’énergie pendant la récréation ! »
Léo : « Monsieur Max, nous sommes des élèves. »
Samuel : « Alors on chahute pendant la récréation. C’est normal ! »
Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »
Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max. »
Max : « Bonjour mes petits. Léo, veux-tu bien nous faire le petit rappel s’il te plaît ? »
Léo : « Je veux bien 🙂 Nous avons vu que nos organes prélèvent du dioxygène et qu’ils rejettent du dioxyde de carbone. Nous pouvons dire que nos organes respirent. »
Max : « Très bien Léo. Selon, nos organes ont-ils d’autres besoin ? »
Samuel : « Nous savons qu’il est impossible de réaliser une effort physique si on manque de sucre. Du coup, je suppose que nos organes ont besoin de sucre pour fonctionner. On peut supposer qu’ils se nourrissent. »
Max : « Encore une bonne réponse ! Bien, je vais vous donner un protocole et les résultats qu’on obtiendrait en le réalisant. Vous ferez la suite de la démarche expérimentale, ce qui vous permettra de savoir si l’hypothèse de Samuel est correcte. »
Léo : « C’est noté monsieur Max ? »
Max : « Quand allez-vous cesser de vous inquiéter de cela. Vous travaillez pour apprendre ! Je distribue les sujets et au travail ! »
Un peu plus tard…
Samuel et Léo : « Nous avons terminé monsieur Max ! »
Max : « Samuel va faire la correction au tableau s’il te plaît. »
Samuel : « J’y vais de ce pas monsieur Max ! »
Max : « Très bien Samuel ! Nous savons maintenant que les organes respirent et qu’ils se nourrissent ! Avez-vous des questions ? «
Samuel et Léo : « Non monsieur Max ! »
Max : « Bien. Nous allons représenter cela sous forme de schéma. »
Léo : « Voilà monsieur Max ! »
Max : « Toujours pas de question ?
Samuel et Léo : « Non monsieur Max ! »
Max : « Alors filez en récréation ! Vous l’avez bien méritée ! »
Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. »
Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »
Max : « Bonjour 🙂 Nous allons corriger l’activité que vous avez faite lors de la séance précédente. »
Léo : « Vous allez rendre les copies ? »
Max : « A la fin de l’heure. Je ne vous donne pas vos notes mais la moyenne de classe est encore de 20/20 🙂 J’affiche le sujet au tableau. »Max : « Nous allons relire chaque paragraphe en essayant de trouver les idées ou les mots importants. Je vais les surligner puisque beaucoup d’élèves aiment surligner. Certains aiment tellement cela qu’ils surlignent presque tout le texte. »
Léo : « Mais ça sert à rien de tout surligner ! Il ne faut que quelques mots ! »
Samuel : « Ben oui ! Une ou deux phrases ! »
Max : « Oui 🙂 Une ou deux phrase au maximum… Léo, peux-tu lire le premier paragraphe s’il te plaît ? Et tu souligneras les idées ou mots importants. »
Léo : « ‘Vers 100 km de profondeur, il règne dans le sous-sol une pression et une température beaucoup plus élevées qu’à la surface (plusieurs milliers d’atmosphères et 1200°C). Dans ces conditions certaines roches fondent, mais pas complètement : c’est la fusion partielle. Celle-ci donne naissance à un matériau liquide contenant des solides et des gaz : c’est le magma. Il est différent selon la nature des roches en fusion. La fusion partielle est spécifique de la formation d’un magma. Aucun corps en surface ne peut subir de phénomène.‘ »
Samuel : « Là, on apprend que le magma se forme par fusion partielle des roches. »
Léo : « Et le magma est un matériau liquide contenant des liquides et des gaz. »
Samuel : « On a déjà répondu aux deux premières questions 🙂 »
Max : « Vous remarquerez que ces idées importantes sont celles qui figurent sur le schéma : fusion partielle des roches. Le magma est représenté même si ce n’est pas écrit. Samuel, paragraphe suivant s’il te plaît. »
Samuel : « ‘Les gouttelettes de magma sont moins denses que les roches qui les entourent. Elles remontent lentement et se rassemblent. Quand elles atteignent des roches qui ont la même densité qu’elles, elles arrêtent leur remontée et s’accumulent. Il se forme un réservoir magmatique. Le magma s’y accumule et y séjourne parfois pendant plusieurs siècles.' »
Léo : « Là, on apprend que le magma remonte parce qu’il est moins dense que les roches qui sont autour. »
Samuel : « Comme un ballon qu’on pousse au fond de l’eau. Il va remonter. »
Léo : « Et on a déjà vu que la remontée provoque des microséismes. Mais ça c’est pas dans ce texte. »
Samuel : « Si ! Mais à la fin ! »
Léo : « Et puis quand le magma arrive où les roches ont la même densité que lui, il s’arrête et forme le réservoir magmatique. »
Max : « Oui. Vous avez bien compris. Je ne devrais pas vous le dire mais dans certaines copies j’ai lu que le magma formait un réservoir magnétique 🙂 «
Samuel et Léo : « Noooon 🙂 «
Max : « Si si 🙂 Lisons la suite. Léo s’il te plaît. »
Léo : « ‘En se refroidissant, le magma évolue. Les gaz se séparent de la lave. Ils forment des bulles qui remontent et entraînent la lave vers le haut. Une éruption volcanique correspond donc à la reprise de la remontée du magma depuis le réservoir magmatique jusqu’à la surface à cause des bulles de gaz qui remontent. Une fois à la surface et libéré de ses gaz, le magma donne naissance à la lave. »
Samuel : « Réponses aux questions 4 et 5 ! En se refroidissant les gaz sortent du magma et ça donne de la lave et des bulles. »
Léo : « Comme quand on ouvre une bouteille de soda. Les gaz dissous deviennent des bulles et si on avait agité avant, les gaz sortent fort et entraînent le liquide hors de la bouteille. Pschitt le soda ! »
Samuel : « C’est la réponse à la question 5. Les bulles remontent et entraînent la lave vers le haut. Et ça fait l’éruption ! »
Léo : « Pschitt le volcan ! »
Max : « Oui mes petits. La suite Samuel. »
Samuel : « ‘En remontant, la lave doit forcer le passage en fracturant les roches. Il se produit de petits séismes. En s’accumulant sous le volcan, la lave et les gaz peuvent faire gonfler les parois du volcan. Et on assiste parfois à des émissions de gaz qui montrent que le volcan est actif et qu’une éruption pourrait se produire bientôt.’ J’ai mis en évidence les trois indices qui peuvent faire penser qu’une éruption volcanique va peut-être se produire. »
Max : « C’est bien Samuel. Nous allons rédiger les réponses puis nous ferons le résumé qui nous servira de leçon. Prenez vos cahiers et notez. »
II. L’ORIGINE DES PRODUITS VOLCANIQUES.
En profondeur les conditions sont telles que les roches fondent en partie. Cette fusion partielle des roches donne naissance à un magma qui est un mélange de liquide, solide et gaz. Moins dense que les roches qui l’entourent, le magma remonte. Plus haut, il s’arrête et s’accumule dans un réservoir magmatique. Là il refroidit doucement. Les gaz se séparent de la lave. Des bulles cherchent à remonter et entraînent la lave vers le haut. Quand les gaz et la lave arrivent à la surface il y a éruption.
Des signaux annoncent l’éruption volcanique : des microséismes, le gonflement du volcan et des émissions de gaz.
Magma : le magma est un mélange de roches fondues, de solides et de gaz.
Max : « Si vous n’avez pas de question, vous pouvez ranger vos affaires et filer en récréation. »
Samuel et Léo : « Pas de question ! »
Max : « Alors amusez vous bien. »
Samuel et Léo : « Merci monsieur Max. Au revoir monsieur Max ! »
Bonjour à tous ! J’ai bien reçu vos devoirs et il me faut maintenant vous donner la correction. Je vais en profiter pour faire quelques remarques sur la démarche de modélisation. Commençons…
Observation : Nous savons qu’il existe deux types de volcans : les volcans effusifs et les volcans explosifs.
Problème : Comment expliquer la différence de dynamisme éruptif entre ces deux types de volcans ?
Hypothèse : On suppose que la différence de dynamisme s’explique par la différence de viscosité des laves.
Modèle :
Protocole : Commençons par modéliser les éruptions effusives. Dans un tube en U on met de la sauce tomate qui représente la lave fluide et un peu d’eau. Les gaz volcaniques sont représentés par les gaz produits par un cachet effervescent. Puis on bouche le côté où se trouve le cachet. Pour modéliser les éruptions explosives on prend un second tube en U dans lequel on place de la purée qui représente la lave visqueuse et un peu d’eau. Puis on bouche des deux côtés.
Résultats : Dans le premier tube en U, les gaz du cachet effervescent peuvent remonter facilement et la sauce tomate remonte et s’écoule calmement le long du tube. Dans le second tube, les gaz du cachet effervescent ont du mal à s’échapper. Ils s’accumulent puis poussent la purée qui éjecte le bouchon. Puis la purée sort verticalement.
Interprétation : Avec un produit fluide les gaz s’échappent facilement. Les bulles remontent le liquide s’écoule calmement. Avec un produit visqueux les gaz ont du mal à s’échapper. ils s’accumulent et finissent par s’échapper brutalement en provoquant une explosion.
Conclusion : Quand la lave est fluide les gaz s’échappent facilement. Les bulles remontent et entraînent calmement la lave qui forme des coulées. Quand la lave est visqueuse les gaz n’arrivent pas à s’échapper. Ils s’accumulent puis sont libérés de façon explosive. Une nuée ardente apparaît puis les gaz continuent à s’échapper en entraînant des cendres sous forme de panache éruptif. Puis il arrive que la lave forme une aiguille de lave. La différence de dynamisme entre les volcans gris et les volcans rouges vient de la différence de viscosité de la lave.
Voilà ! Ce n’était pas bien difficile 🙂
J’ai parlé de remarques. Il y en a une qui me vient là, tout de suite. Vous avez peut-être remarqué que les résultats décrivent ce qu’il se passe dans le modèle. Ici, dans les résultats, on parle de sauce tomate, de purée… Dans l’interprétation on explique ce qu’il se passe dans la modèle. Puis, dans la conclusion, on revient à la réalité. On ne parle plus de la sauce tomate mais de la lave fluide. De même on oublie la purée et on décrit le comportement de la lave visqueuse. C’est plus facile que dans la démarche expérimentale. Je répète : dans l’interprétation on parle du modèle alors que dans la conclusion on revient à la réalité.
Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires ! »
Samuel et Léo : « Bonjour monsieur Max ! »
Max : « Bonjour… Je ne sais pas si vous allez encore trouver que c’est un bon jour après ce que je vais vous annoncer. Mes petits sortez une feuille ! Je vais vous donner un exercice que vous ferez seuls afin que je vois si vous avez bien étudié et bien compris. »
Samuel : « C’est une interro ? »
Léo : « C’est noté ? »
Max : « Éternelles questions des élèves… Oui et oui. Dépêchez-vous un peu ! »
Max : « Bonjour à tous ! Enlevez vos blousons, asseyez vous et sortez vos affaires. Nous allons corriger le devoir maison. »
Léo : « Vous ne nous le rendez pas tout de suite monsieur Max ? »
Max : « Non, sinon vous passeriez votre temps à compter les points et contester vos notes. Écoutez plutôt la correction. Quand je vous ai donné ce devoir nous avions vu quatre définitions : caractère spécifique, caractères acquis, caractères héréditaire et espèce. Bien évidemment il fallait se servir de ces définitions pour réussir le devoir. »
Léo : « Monsieur Max, le devoir ne portait pas du tout sur la notion d’espèce. »
Max : « Nous pouvons donc mettre de côté les définitions d’espèce et de caractère spécifique. Samuel, pourrais-tu nous redonner les deux autres définitions ? »
Samuel : « Un caractère acquis est un caractère qui peut apparaître au cours de la vie. Il dépend de l’environnement et peut être réversible. Un caractère héréditaire est un caractère qui est présent dans toutes les générations, ou presque, d’une famille et qui est indépendant de l’environnement. »
Max : « Très bien Samuel. Nous allons donc utiliser ces définitions. »
Exercice n°1 : Un caractère dans une famille.
Max : « La première question ne posait pas de problème. Sauf pour les étourdis qui ne lisent pas les questions et qui n’ont donc pas complété l’arbre généalogique. Il ne fallait pas oublier de mettre un titre au document et surtout de faire une légende ! Il faut toujours donner un titre et faire une légende ! »
Samuel : « Vous ne faites pas la correction de l’arbre généalogique monsieur Max ? »
Max : « Non, c’est inutile. Passons à la troisième question. Demandons-nous si l’hypertrichose des oreilles vérifie la définition d’un caractère acquis ou d’un caractère héréditaire. Léo, nous t’écoutons. »
Léo : « L’hypertrichose des oreilles est un caractère physique mais il ne dépend pas de l’environnement. Quelque soit l’endroit où on se trouve les poils dans les oreilles sont présents ou absents. Ce n’est donc pas un caractère acquis. »
Max : « Bien Léo. Samuel… »
Samuel : « L’hypertrichose est un caractère physique, présent dans toutes les générations de cette famille et c’est indépendant de l’environnement. On peut dire que c’est probablement un caractère héréditaire.«
Léo : « Et on peut ajouter qu’il ne touche que les hommes. »
Max : « Très bien. Passons à l’exercice suivant. »
Exercice n°2 : Deux familles.
Max : « La première question est très simple. »
Léo : « Le caractère commun à ces deux familles est l’hypertension artérielle.«
Max : « Oui Léo. Passons à la deuxième question. Il fallait faire attention en la lisant. On ne vous disait pas d’affirmer que c’est un caractère héréditaire mais de donner des arguments en faveur d’une transmission héréditaire. Qu’est ce qui peut nous faire penser que c’est héréditaire ? Reprenons la définition. Léo… »
Léo : « L’hypertension artérielle est un caractère physique présent dans toutes les générations dont parle l’énoncé pour les deux familles. On peut supposer que c’est héréditaire. »
Samuel : « Mais il ne faut pas l’affirmer. Parce que, dans la famille de Marc, un changement d’alimentation a fait disparaître l’hypertension artérielle. »
Léo : « Mais dans la famille de Jean on précise bien que l’environnement n’y est pour rien puisque, je cite, ‘les conditions de vie sont différentes‘. »
Max : « Très bien. Vous pouvez donc répondre à la dernière question. Samuel, la famille de Jean… »
Samuel : « Dans la famille de Jean, l’hypertension est un caractère physique, présent dans toutes les générations de la famille et c’est bien indépendant de l’environnement. On peut dire que c’est probablement un caractère héréditaire.«
Léo : « Dans la famille de Marc, c’est un caractère physique présent dans toutes les générations mais il dépend de l’environnement puisqu’un régime appauvri en sel l’a fait disparaître. C’est réversible. Je peux affirmer que c’est un caractère acquis.«
Max : « Bravo ! Vous voyez qu’un même caractère peut-être héréditaire ou acquis. La seule façon de savoir est de bien vérifier les définitions. Passons au troisième exercice. »
Exercice n°3 : Deux caractères.
Max : « Encore une fois, la première question est très simple. Léo, c’est à ton tour de répondre. »
Léo : « Dans la famille de Victor, trois générations sont touchées alors que dans celle de Marion il n’y en a que deux.«
Max : « Samuel, question suivante. »
Samuel : « Nous voyons que dans la famille de Victor, le caractère est présent dans toutes les générations et qu’il touche les deux sexes alors que dans la famille de Marion, il touche presque toutes les générations et seuls les hommes sont atteints.«
MAx : « Qui veut terminer la correction ? »
Léo : « Moi monsieur Max ! »
Max : « Léo, nous t’écoutons. »
Léo : « Nous voyons que ces deux caractères sont des caractères physiques présents dans presque toutes les générations des deux familles et qu’ils ne dépendent pas de l’environnement. On peut donc dire qu’ils sont probablement héréditaires.«
Max : « Bravo ! Je peux maintenant vous rendre vos copies. Mais le plus important n’est pas la note. Le plus important est de comprendre vos erreurs pour ne plus les refaire. Si vous n’avez pas de questions vous pouvez ranger vos affaires. N’oubliez pas de revoir vos leçons et la correction de ce devoir. «
Radiographie de la main gauche d’un individu atteint de polydactylie postaxiale (source : Travail personnel, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=120504)
Max : « Souvenez-vous : nous nous sommes demandé ce qu’il y a dans un environnement. Pouvons-nous répondre maintenant ? »
Léo : « Oui ! Moi monsieur ! »
Max : « Je t’écoute Léo. »
Léo : « Dans un environnement il y a : des composantes minérales, des êtres vivants et des objets techniques. »
Max : « Très bien Léo. Avez-vous des questions ? »
Samuel : « Monsieur Max, pourriez-vous expliquer ce que c’est qu’un objet technique ? »
Max : « Bien sûr Samuel. Un objet technique est un objet fabriqué par un animal pour répondre à un besoin. Pourriez-vous me donner des exemples s’il vous plaît ? »
Samuel : « Moi ! Il y a les nids, les toiles d’araignées… »
Léo : « Les terriers, les barrages des castors… »
Max : « Très bien. Nous pouvons rédiger le cours maintenant. Sortez vos cahiers et écrivez. »
Samuel : « Monsieur Max ! Nous n’avons pas donné les définitions de faune et de flore ! »
Max : « Exact Samuel. Nous les noterons directement dans le cours lors de la prochaine séance. Pour le moment, vous pouvez ranger vos affaires et filer en récréation. »
