CAHIER D’ACTIVITÉS & LABORATOIRES

MODULE 1-2 L’univers, la cellule et l’homme.

Préparation

LECTURE et QUESTIONS THÉORIQUES PRÉPARATION LAB (prob-hyp-mat-manip)

Manipulation MANIPULATION & QUESTION D’ANALYSE Analyse ANALYSE & CONCLUSION

COURS SUJET DEVOIR À REMETTRE

1 A – Formation des équipes et planification des communications. T – 1.1 LA TERRE DANS L’UNIVERS : Origine et composantes. Distances astronomiques.

EX – p.9-10 Planification des communications

CAHIER INTERACTIONS

en ligne

2 T – 1.1 LA TERRE DANS L’UNIVERS : Galaxies, système solaire et système Terre-Lune. A – ACT 1.1 NOTRE SYSTÈME SOLAIRE (préparation)

EX – p.11-12 Prép – ACT 1.1 (QT p.5-6)

3 A - ACTIVITÉ 1.1 (préparation)

4 C – ACT 1.1 (questions théoriques) A - ACT 1.1 C NOTRE SYSTÈME SOLAIRE (manipulations)

ACT 1.1 (p.7& 10 brouillon)

ACT 1.1 (QT)

5 C - ACT 1.1 (p.7 & brouillon) T – 1.2 LES CONDITIONS FAVORABLES À LA VIE

EX – p.16-17 ACT 1.1 (p.8-9)

ACT 1.1 (p.7& brouillon)

6 C- ACT 1.1 analyse et conclusion T – 2.1, 2.2 & 2.3 L’ORGANISATION DU VIVANTS A – LABORATOIRE 1.2 LA MÉTÉORITE (préparation)

EX–p.44-45 / 62-64 LAB 1.2 (prép) p.12 & 15

ACTIVITÉ 1.1

(p.7 à 9 propre) 7 A- LABORATOIRE 1.2 (préparation)

8 C - LABORATOIRE 1.2 (préparation) A – LABORATOIRE 1.2 LA MÉTÉORITE (manipulations)

LAB 1.2 (QA) p.13 p.14 & 16 (observations) LAB 1.2 (prép)

9 C – LABORATOIRE 1.2 (Question analyse) T – 1.3 L’HISTOIRE de la VIE sur TERRE : Les grands épisodes de l’histoire du vivant.

EX – p.23 LAB 1.2 analyse conclusion p.16

LAB 1.2 (p.13 à 16)

10

T – 1.3 L’HISTOIRE de la VIE sur TERRE: Les grands épisodes de l’histoire du vivant (suite). T 1.4 – LES COUCHES STRATIGRAPHIQUES : Les fossiles. T - SANTÉ : LA CELLULE et LA TERRE

EX – p.24 RÉVISION p.2 à 5/ p.7 à 9.

LAB 1.2 (p.18) analyse et conclusion

11 RÉVISION, SANTÉ & PLAISIR HUMAIN (Vie E.T.) ÉTUDE MODULE 1-2 12 ÉV- EXAMEN MODULE 1-2 CONGÉ! ����

GUIDE D’ÉTUDE : MODULE 1

T = Théorie, C = Correction en classe ÉV = Évaluation A = Activité et Laboratoire EX = EXERCICES (cahier ‘’ADN’’)

2

Connaissances et savoirs 1.1 La cosmologie : origine de l’Univers (Big Bang) et ses composantes. 1.1 Comparer les distances relatives de divers corps célestes. Comprendre l’évolution de l’univers, des galaxies, et de notre système solaire (soleil). Décrire qualitativement leur composition, âge, taille, température et leur luminosité.

1.1 Comparer certaines caractéristiques des planètes du système solaire. Notre système solaire (nom et position) : 8 planètes et 3 chaines d’astéroïdes.

1.1 Définir et utiliser l’unité astronomique (UA) et l’année-lumière (al). 1.2 Décrire les 4 conditions qui favorisent le développement et le maintien de la vie. 1.3 Ordonner les principales divisions de l’échelle des temps géologiques : précambrien, paléozoïque, mésozoïque, cénozoïque.

1.3 Décrire des événements associés aux principales divisions de l’échelle des temps géologiques : début, pendant et fin.

1.3 Situer l’apparition d’organismes vivants et leur évolution sur l’échelle des temps géologiques.

1.3 Décrire l’origine et l’évolution de l’homme : Australopithèque à Homo sapiens. 1.3 Situer des périodes d’extinction massive d’espèces sur l’échelle des temps géologiques : cause (catastrophe) et effet (disparition).

1.4 Définir et expliquer l’utilité des fossiles pour la datation des couches stratigraphiques. 1.4 Expliquer la formation de strates par la superposition des couches de sédiments. 2.1 Décrire structure (forme) et expliquer le rôle de l’ADN. 2.1 Définir la cellule (unité de base de la vie) et nommer ses fonctions vitales (respiration, photosynthèse, diffusion, osmose).

2.1 Distinguer une cellule animale d’une cellule végétale.

2.1 Identifier et décrire le rôle des principaux constituants cellulaires (organites).

2.3 Décrire et définir les différents niveaux d’organisation des organismes vivants : atome, molécule, organite, cellule, tissu, organe, système organisme vivant.

2.3 Décrire les principales fonctions du corps humain (nutrition, relation, reproduction). SANTÉ 1A - Comment maintenir une cellule en santé (besoin et milieux de vie) ou éviter sa mort (infection, apoptose (cancer) et nécrose).

SANTÉ 1B – Comment garder la planète Terre en santé (milieu de vie).

Techniques et savoirs-faire Représenter une situation problème et élaborer une démarche pertinente de résolution. Organiser les données en vue de les présenter (ex : tableau, diagramme, graphique). Élaborer des explications et des solutions pertinentes à une situation problème. Utiliser de façon adéquate un instrument d’observation (microscope). Utiliser aux moments adéquats les vis macro et micrométrique et la luminosité. Dessiner et identifier un spécimen observé (taille et parties). Établir et calculer des rapports de proportionnalités (mathématique). Comprendre et utiliser la notation scientifique et les unités de mesure (m, km, UA et al).

3

ACTIVITÉ 1.1 NOTRE SYSTÈME SOLAIRE SCIENTIFIQUE

MISE EN SITUATION : Comme nous l’avons vu, notre Univers peut sembler rempli sur photo.

Par contre, nous pouvons réaliser que les distances entre les galaxies

le rendent pratiquement vide. Les galaxies seraient deux petites pizzas

(20cm) séparé par une dizaine de mètres de vide. Il en était de même avec nos galaxies où les

étoiles seraient deux oranges (6 cm) séparé par 5 000 de kilomètres. Malgré notre

compréhension du système solaire et des planètes qui le peuplent, ses tailles et dimensions

peuvent nous échapper aussi. Les mesures que nous utilisons (m et km) ont toujours été des

notions bien ancrées dans nos têtes mais les maîtrisons-nous lorsque l’on parle de l’espace ?

Il est possible de se faire une idée de la taille de la Terre. Un trajet

Québec-Montréal (300 km) prend environ 3h00 (si on respecte les limites

de vitesse). Aller de Québec à Vancouver, un trajet de 5 000 km prend

tout de même 7 heures en avion à une vitesse de plus de 700 km/h.

Il est intéressant de constater que lorsqu’on voyage en voiture, entre deux villes, on rencontre

rarement de longs bouts de chemins désolés, sans rencontrer âmes qui vivent. Par contre, lors

d’un voyage outre-mer, on traverse une mer qui s’étend d’un bleu uniforme à perte de vue.

Seules quelques rares îles viennent perturber cette monotonie.

PROBLÈME : Notre système solaire est-il vide ou rempli ?

Qu’en est-il de notre système solaire ? Un voyage interplanétaire offre-t-il

moult distractions ? Ou encore s’agit-il d’une interminable traversée dans le

vide avec quelques objets célestes à se mettre sous la dent de temps à autre ?

STRATÉGIE :

Pour ce faire, nous allons réduire notre soleil à la taille d’un ballon

de plage (diamètre = 1m). On devra ensuite déterminer la taille

relative des 8 planètes et autres corps célestes de notre système et la

distance qui les sépare au soleil, une fois réduite à cette

échelle.

4

PRINCIPE : Les proportions Afin de réussir cette activité, tu devras faire appel à des connaissances acquises l’an dernier en mathématiques : le raisonnement proportionnel. 1- Déterminer le rapport (l’échelle) :

Établir le rapport en divisant l’objet céleste (réel) en le comparant à l’objet réduit. Note : on commence toujours par la valeur la plus grande.

DÉTERMINER LA GROSSEUR DE LA LUNE ET LA DISTANCE TERRE - LUNE SI

ON RÉDUIT LA TERRE À LA GROSSEUR D’UN BALLON DE SOCCER (25 CM).

MESURES RÉELLES : TERRE : 12 800 km LUNE : 3 500 km Terre = Lune 12 800 km = 3 500 km L‘ = Terre‘ Lune’ 25 cm L’ cm

2- Utiliser ce même rapport afin de calculer la

distance Terre-Lune à échelle réduite.

DISTANCE TERRE LUNE : 384 000 km

T = dL 12 800 km = 384 000 km dL‘ = T‘ dL’ 25 cm dL’ cm NOTE : Convertir les mesures calculées pour obtenir un nombre le plus petit possible au-dessus de 1

dans les unités suivantes (mm, cm, m, km, UA ou a.l. si possible). EXEMPLE : 0,035 m = 3,5 cm ou 1295m = 1,3 km.

Un chiffre significatif après la virgule est suffisant lorsqu’on arrondit. EXEMPLE : 4,835…cm = 4,8 cm

?

5

QUESTIONS THÉORIQUES (manuel ‘’INTERACTIONS’’ p.3 à 7) 1. Quelle est la vitesse de la lumière ? 2. Qu’est-ce qu’une année-lumière (définition) ? 3. Une unité astronomique équivaut à combien de kilomètres ? 4. De quelle distance dans le système solaire s’est-on servi pour définir l’UA ? 5. Une année-lumière (a.l.) équivaut à combien de : a) kilomètres ? Le calcul est requis. Indice : trouve combien il y a de secondes

dans une année et sers-toi ensuite de la réponse du #1. b) unités astronomiques (UA) (calculs requis) ?

6. Si l’étoile Bételgeuse est à 6 000 T km du Soleil. Cette distance équivaut à combien d’Unité Astronomique (UA) et d’année-lumière ?

UA

al

7. Si on ramenait le soleil (1 392 000 km) à la taille d’une petite pizza (30 cm). Quelles seraient la taille de Jupiter (143 000 km) et sa distance (775 M km) ? Donner la réponse telle que vu dans l’exemple Terre-Lune. Calcul requis.

Jupiter (taille)

Jupiter (distance)

/20

6

8. Nommer et situer les trois secteurs d’astéroïdes de notre système solaire.

NOM LOCALISATION

9. Trouver ou calculer les distances réelles entre des astres manquants (interactionsp.3 à 7).

OBJET CÉLESTE TAILLE (diamètre) Km

DISTANCE MOYENNE Astre - Soleil

Soleil 1 392 000 km 0 km Mercure 4 900 km 58M km Vénus 12 000 km 108M km Terre 12 800 km km Mars 6 800 km 228M km

Ceinture Principale XXXXXXXXXXXX UA Jupiter 143 000 km 775M km Saturne 121 000 km 1,4G km Uranus 51 000 km 2,9G km

Neptune 50 000 km UA Ceinture Kuiper XXXXXXXXXXXX UA

Alpha du centaure XXXXXXXXXXXX al Galaxie d’Andromède XXXXXXXXXXXX al 10. Classer en ordre croissant de taille et de luminosité ces objets célestes.

UNIVERS – GALAXIE – SYSTÉME SOLAIRE – ÉTOILE – PLANÈTE

TAILLE (+ petit au + grand)

LUMINOSITÉ (- au +)

k = x1000 M = x1 000 000 G = x1 000 000 000 T = x1 000 000 000 000

7

NOM : GROUPE : ÉQUIPE :

CALCUL ET RÉSULTATS : identifier vos réponses clairement!! Objet céleste TAILLE (diamètre mm ou cm)

de la planète si on réduit le soleil à une sphère de 1 m

DISTANCE (m ou km) entre la planète et le soleil si on réduit le soleil à 1 m

MERCURE

Formule & calcul complet

exigés

VÉNUS

TERRE

MARS

Ceinture Principale

Chaîne d’astéroïdes rocheuses

Début : Fin :

JUPITER

SATURNE

URANUS

NEPTUNE

Ceinture Kuiper

Chaîne d’astéroïdes & de comètes

Début : Fin :

Proxima (α) du centaure

XXXXXXXXXXXX BONUS

Galaxie d’Andromède

XXXXXXXXXXXX BONUS

k = x1000 M = x1 000 000 G = x1 000 000 000 T = x1 000 000 000 000

CALCULS

/ 5

QT

/ 5

QT %

RÉPONSES

/ 20

8

QA / 20

PROBLÈME (BUT-STRATÉGIE) : réel et scientifique QUESTION D’ANALYSE : En lien avec vos observations (plan). 1. Si le soleil est un ballon de plage (1m), quelles sont la taille moyenne des planètes et la distance moyenne qui les sépare entre elles ? (calcul exigé) Taille

Distance

2. Comment expliquer que le soleil est à 147 M km de la terre en hiver et qu’il est à 6 M km plus loin en été et qu’il fait plus chaud. Observe bien le schéma suivant et justifie ta réponse.

3. Les planètes sont-elles semblables et distribuées uniformément dans le système solaire ? Justifier vos observations ?

4. Es-tu d’accord que les astrologues (gens qui prédit l’avenir à partir des astres) prétendent que les planètes et les étoiles par leur position, ont une influence sur nos vies (personnalité) et qu’ils peuvent ainsi prédire notre avenir ? Justifier

5. Qu’est-ce que la Terre a d’unique dans notre système ? Justifier par 4 items. CONCLUSION : Revenir sur le problème et le but de départ et la stratégie.

PLAN DU SYSTÈME SOLAIRE

9

Mercure t= d=

Vénus t= d=

Terre t = d =

Mars t= d=

Jupiter t= d=

Saturne t= d=

Uranus t= d=

Neptune t= d=

Soleil t = 1,4M km d = 0 UA

Ballon de

plage

/ 25

POUR LE BROUILLON : sur une feuille lignée Dans le haut de la page : Selon vos calculs de la page 7, dessiner (à main levée ou gabarit) les astres et les 8 planètes de notre système solaire à l’échelle réduite. Sous chaque planète (fiche technique) : Indiquer le nom de l’astre, sa taille (réduite), sa distance au soleil (réduite) et un exemple d’objet terrestre (réduit) de cette taille. Exemple : soleil = 1m, 0m et ballon de plage. Dans le bas de la page : Un 2e calcul approximatif est nécessaire. Tracer une droite au bas de la page et indiquer l’emplacement approximatif de chaque planètes et astres de notre système solaire en plaçant Neptune à la fin de la droite à l’échelle réduite si le soleil = 0m. POUR LE PROPRE (p.9) : à partir du brouillon. Dans la section du haut : Dessiner (compas et couleur réaliste) les astres et les 8 planètes de notre système solaire à l’échelle réduite. Dans les cases centrales (fiche technique) : Indiquer le nom de l’astre, sa taille (réelle en km), sa distance au soleil (réelle en UA) et donner un exemple d’objet terrestre (réduit). Exemple : soleil = 1,4 M km, 0 UA et ballon de plage. Sur la ligne du bas : un 2e calcul proportionnel est nécessaire. Relier (au mm près) les 8 planètes et les astres à leur emplacement réduit dans le système solaire en plaçant Neptune à la fin de la droite. Indiquer les principales distances et leur distance réduite (m ou km) sur la droite.

10

LABORATOIRE 1.2 LA MÉTÉORITE SCIENTIFIQUE MISE EN SITUATION : 26 septembre 2019, 5h45 du matin. Un appel téléphonique vous tire du lit. ‘’Mon cher, nous allons avoir besoin de ton expertise !!’’. C’est Paul Stanley, votre vieux copain d’université biochimiste de l’Institut Nationale de Recherche Scientifique et il semble particulièrement fébrile au bout du fil en vous disant : ‘’Je me doute qu’il est tard mais je suis au nord du 80e parallèle et il fait constamment nuit en cette saison’’. Vous reconnaissez dans sa voix l’excitation propre au scientifique qui vient de faire une découverte.

Une jeune équipe universitaire aurait mis la main sur une météorite (comète) qui viendrait des environs de la planète mars. L’équipe déclare avoir trouvé des fragments de tissus vivants emprisonnés dans la roche comme des fossiles. Le froid de la comète les a probablement congelés durant leur voyage dans l’espace. Ils disent avoir retrouvé cette météorite dans un lac enfouie sous 50 mètres de glace. Les tissus étaient donc parfaitement préservés. L’improbabilité de la chose sème le doute en vous. Des cellules ayant appartenues à une créature extra-terrestre ? Ce serait bien la plus grande découverte depuis les dinosaures ou un simple canular pour devenir célèbre. Vous ne prenez donc pas de chance et sautez dans le premier avion.

En tant que cytologiste (spécialiste des tissus vivants) on vous demande de déterminer si les échantillons sont de véritables cellules et si oui est-ce bien des tissus d’extraterrestre ou un simple canular avec des tissus d’animaux terrestre voir même humain. Rien de plus simple pour vous. Il suffira d’observer les principales parties d’une cellule (membrane, cytoplasme et noyau). Pour ce qui est du type de tissus, votre clé histologique vous permettra d’identifier les tissus qui vous permettront de déduire de quel organe était fait cette mystérieuse créature. Dans l’avion, on vous remet le briefing de votre mission. On vous remettra quatre lames comportant chacune un tissu extrait de la météorite. Vous devrez les observer au microscope et identifier le type de tissu à l’aide d’une clé histologique (dictionnaire

illustré) fournie par votre laboratoire. Une fois ces renseignements colligés, vous serez peut-être en mesure de répondre à la question que tout le monde se pose : à quoi ressemble cette créature martienne ? PROTOCOLE : Vous devez identifier les 4 échantillons mais faire le dessin d’un seul. 1. Observer les lames (370,380,390 et 395) en utilisant le protocole d’utilisation du microscope (voir LAB des LABS p.13). Pour chaque lame : 2. Choisir le grossissement approprié pour créer une image claire et nette d’une cellule. 3. Comparer vos dessins avec les images de la clé histologique afin de déterminer à quel tissu votre échantillon appartient et les cellules spécialisées qui le composent. 4. Faire le dessin d’une cellule ou du tissu (bonus) d’un des échantillons observés. 5. Identifier et faire une légende des structures suivantes (si elles sont présentes) : noyau, membrane cytoplasmique et cytoplasme. 6. Calculer la taille d’une cellule pour chacun de vos spécimens. Vous devez fournir un exemple de calcul complet (p.16). 7. Répondre aux question d’analyse (p.15) et choisir et justifier le modèle de créature selon vos observations des tissus identifiés. 8. Justifier votre choix en fonction des conditions de vie de la planète Mars.

11

12

QT / 20

QUESTIONS THÉORIQUES : 1. Quelles sont les 3 principales parties de la cellule ? À quoi servent-elles?

Partie de la cellule Fonction

2. Donne 3 éléments qui différencient la cellule végétale de la cellule animale. 1. 2. 3. 3. Qu’elles sont les 2 grands types de cellules humaines? 4. Nommer les 4 types de tissus et donner sa fonction principale (un seul verbe). 1- 2- 3- 4- 5. On sait que chez le vivant, les organes s’assemblent en systèmes. Donnez, à partir ces deux exemples de systèmes, 2 organes qui les composent.

systèmes organes ou structures

DIGESTIF 1- 2-

REPRODUCTEUR

1- 2-

6. À partir de ces cellules, retracer le niveau d’organisation d’un organisme vivant.

1. cellules 2. 3. 4. 5. Organisme complet

7. Nommer les 3 fonctions de bases que doit accomplir un organisme vivant. 1.

2. 3.

13

QUESTIONS D’ANALYSE : 1. identifier pour chacun des 4 échantillons, les organes pouvant contenir ce type de cellules ainsi que le système comportant cet organe et son rôle principal.

LAME # ORGANE SYSTÈME RÔLE PRINCIPAL 370

380

390

395

360 BONUS

2. À partir des tissus observés, dire si oui ou non l’être vivant analysé pourrait accomplir les fonctions suivantes. Justifier chaque réponse positive en indiquant le numéro de lame (370, 380, 390, 395 et 360) permettant cette fonction. Respirer Digérer Se déplacer Voir Se reproduire Faire des réserves de graisse Uriner Faire circuler un fluide (sang) Soutenir son propre poids Réfléchir 3. Détermine les conditions du CLIMAT MARTIEN (planète Mars) TEMPÉRATURE Moyenne : min : max : GRAVITÉ Présence d’EAU ATMOSPHÈRE Composition : 4. Déterminer si les tissus de la mystérieuse créature proviennent d’un extraterrestre ou d’un vulgaire animal (homme). Est-il possible de venir de mars ? Note : Les tissus (organes) retrouvés sur la météorite devrait provenir de la planète mars, possible ? justifier..

ANIMAL \ EXTRATERRESTRE \ MARS ? :

14

OBSERVATIONS : En équipe, vous devez identifier les 4 lames mais faire individuellement le dessin et la légende d’une seule des 4 lames.

LAME # ___ : ___________________ ____X

Taille (approx) =

LAME # ___ :_____________________

_____ X

Taille (approx) = A

Faire un exemple de calcul de la taille complet en inscrivant la formule utilisée :

ÉVALUATION

-spécimen (2pt) -netteté (1pt) -luminosité (1pt) -contraste (1pt)

/5

ÉVALUATION

-spécimen (2pt) -netteté (1pt) -luminosité (1pt) -contraste (1pt)

/5

15

NOM :

LABO :

GROUPE : ÉQUIPE : POSTE :

PROBLÈME :

BUT & STRATÉGIE :

MATÉRIEL :

MANIPULATIONS : Résumer en 4 étapes ce que vous devez faire de l’observation jusqu’au dessin finale d’une cellule ou d’un tissu.

CD1-Représentation adéquate de la situation

1 2 3 4 5

CD1-Élaboration d’une démarche pertinente pour la situation

1 2 3 4 5

QT %

16

OBSERVATIONS et RÉSULTATS : Cellules Tissus Cellule

Forme et Taille LAME # 370 LAME # 380 LAME # 390 LAME # 395 LAME Bonus

ANALYSE : pour la déduction : Indiquer, à partir des cellules et tissus observés, les organes qu’il serait possible de retrouver sur la créature et leur rôle.

CONCLUSION : Répondre au problème réel en revenant sur la stratégie. À partir des caractéristiques de Mars, justifier la possibilité de retrouver cette créature sur cette planète.

Lame (# ) : (_____ X)

Taille cellule =

CD1-Concrétisation du plan d’action. Respect de la terminologie, des règles et des conventions.

1 2 3 4 5

CD1- Élaboration d’explication et de solutions pertinentes.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

DESSIN

/5 MANIP

/5 TABLEAU

/5

ÉVALUATION

-spécimen (2pt) -netteté (1pt) -luminosité (1pt) -contraste (1pt)

/5