CAHIER D’ACTIVITÉS LABORATOIRES

MODULE 1 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 L’ÉCHELLE DE L’UNIVERS : Origine et composantes. 1.1 L’ÉCHELLE DE L’UNIVERS : Distances astronomiques.

EX – p.6-7 Planification des communications

Planification de

communication

2 T – 1.1 L’ÉCHELLE DE L’UNIVERS : Galaxies et système solaire. A – ACT 1.1 NOTRE SYSTÈME SOLAIRE (préparation)

EX – p.6-7 Prép – ACT 1.1 (QT p.5-6)

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

ACT 1.1 (p.7 à 9 brouillon)

ACT 1.1 (QT)

4 C - ACT 1.1 (brouillon) T – 1.2 L’ORIGINE DE LA VIE : Les conditions favorables.

EX – p.10-11 ACT 1.1 (propre)

ACT 1.1 (brouillon p.9)

5

C- ACT 1.1 question d’analyse T – 3.1 & 3.4 L’ORGANISATION DU VIVANTS A – LABORATOIRE 1.2 LA MÉTÉORITE (préparation)

EX–p.29-30/51-52 LAB 1.2 (prép) p.12 & 17

ACTIVITÉ 1.1

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

LAB 1.2 (QA) p.15 Observation p.16 & 18 LAB 1.2 (prép)

7 C – LABORATOIRE 1.1 (analyse & conclusion) T – 2.2 DÉVELOPPEMENT DE LA VIE SUR TERRE : Les grands épisodes de l’histoire du vivant.

EX – p.22-23 *Communication

Module 1

LAB 1.2 (QA p.15)

8

T – 2.2 DÉVELOPPEMENT DE LA VIE SUR TERRE : Les grands épisodes de l’histoire du vivant (suite). T 2.1 – LES SECRETS DE L’ÉCORCE TERRESTRE : Les fossiles. T - SANTÉ : LA CELLULE et LA TERRE

EX – p.16-17 RÉV – p.12 & p.24

**ÉTUDE ** MODULE 1

LAB 1.2 *PLAN ou TIC communication

9 ÉV- EXAMEN MODULE 1 Communication écrite module 1

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

X – TEAMWORK PH – VIE E.T.

2

GUIDE D’ÉTUDE : MODULE 1

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 (a.l.). 1.2 Décrire les étapes de la formation de la planète Terre. 1.2 Décrire les 4 conditions qui favorisent le développement et le maintien de la vie. 1.2 Les origines de l’atmosphère et de l’eau terrestre. 2.1 Expliquer l’utilité des fossiles pour la datation des couches stratigraphiques. 2.1 Expliquer la formation de strates par la superposition des couches de sédiments. 2.2 Ordonner les principales divisions de l’échelle des temps géologiques : précambrien, paléozoïque, mésozoïque, cénozoïque.

2.2 Situer l’apparition d’organismes vivants et leur évolution sur l’échelle des temps géo. 2.2 Décrire des événements associés aux divisions de l’échelle des temps géologiques. 2.2 Situer des périodes d’extinction massive d’espèces sur l’échelle des temps géo. 2.2 Décrire l’origine et l’évolution de l’homme : Australopithèque à Homo sapiens. 3.1 Décrire le rôle et la structure de l’ADN et définir la cellule : unité structurale de la vie. 3.1 Nommer les fonctions vitales assurées par la cellule. 3.1 Distinguer une cellule animale d’une cellule végétale.

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

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

3.4 Décrire les principales fonctions du corps humain (nutrition, relation, reproduction). LA SANTÉ – Communication orale ou écrite. A - Comment maintenir une cellule en santé (besoin et milieux de vie) ou éviter sa mort (maladies, apoptose (cancer) et nécrose).

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

Techniques et savoirs-faire � Représenter adéquatement 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 a.l.).

3

ACTIVITÉ 1.1 NOTRE SYSTÈME SOLAIRE SCIENTIFIQUE

MISE EN SITUATION : Tels de gigantesques boulets, les mouvements cycliques des astres de

notre système solaire règlent la vie humaine et sont utilisés à plusieurs

niveaux. Nous connaissons bien la terre et son environnement. Malgré

son immensité, nous maîtrisons relativement bien les distances à sa surface. Par contre, notre

compréhension du système solaire et des planètes qui le peuplent nous échappe souvent. Les

mesures que nous utilisons ont toujours été des notions bien ancrées dans nos têtes mais les

maîtrisons-nous vraiment lorsque l’on parle de l’espace ? Pouvons-nous nous représenter les

distances qui séparent les astres de la voûte céleste ?

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 Montréal à Paris, un trajet de 5 200 km en

avion, prend 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 ?

PROTOCOLE :

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 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 = 12 800 km = Lune = 3 500 km � x = Terre‘ 25 cm Lune’ x cm

2- Utiliser ce même rapport afin de calculer la

distance Terre-Lune à échelle réduite.

DISTANCE TERRE LUNE : 384 000 km

T = 12 800 km = dL = 384 000 km � x = T‘ 25 cm dL’ x 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 : 6,835Pcm = 6,8 cm

?

5

QUESTIONS THÉORIQUES (manuel ‘’ADN’’ p.3 à 5) 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)

/25

6

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

NOM LOCALISATION

9. Trouver les distances réelles entre des astres manquants (p.3 à 5).

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 +)

7

NOM : GROUPE : ÉQUIPE :

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

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

DISTANCE entre la planète et le soleil si on réduit le soleil à 1 m

MERCURE

Formule & calcul complet

exigés

VÉNUS

Formule & calcul complet

exigés

TERRE

MARS

Ceinture Principale

Chaîne d’astéroïdes rocheuses

Début : Fin :

JUPITER

SATURNE

URANUS

NEPTUNE

Ceinture Kuiper

Chaîne d’astéroïdes & de comètes

Début : Fin :

Alpha du centaure

XXXXXXXXXXXX BONUS

Galaxie d’Andromède

XXXXXXXXXXXX BONUS

QT

/ 15

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

/ 20

CALCULS

/ 5

UNITÉS

/ 5

8

QA / 15

QUESTION D’ANALYSE : 1. Si le soleil est un ballon de plage (1m), quelles sont la taille moyenne des planètes et la distance moyenne qui les sépare du soleil ? (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. Les astrologues (médium qui prédit l’avenir à partir des astres) prétendent que les planètes et les étoiles par leur taille et leur proximité, ont une influence sur le cours de nos vies et qu’ils peuvent ainsi prédire l’avenir de tous.

Es-tu d’accord avec cette affirmation ? Explique ta position.

CONCLUSION : Selon vos calculs, notre système est-il vide ou rempli ? Justifier.

PLAN DU SYSTÈME SOLAIRE : compléter à l’aide des consignes de la page suivante.

Mercure t= d=

Vénus t= d=

Terre t = d =

Mars t= d=

Jupiter t= d=

Saturne t= d=

Uranus t= d=

Neptune t= d=

9

Soleil t = 1m d = 0 m Ballon de

plage

POUR LE BROUILLON : Dans la section du haut : Selon vos calculs de la page 9, dessiner (compas ou gabarit) 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 (réduite), sa distance au soleil (réduite) et un exemple d’objet terrestre (réduit) de cette taille. Exemple : soleil = ballon de plage). Dans la section du bas : Un 2e calcul approximatif est nécessaire. Indiquer sur la droite du bas de la page l’emplacement approximatif (1 mm près) de chaque planète ou astres de notre système solaire en plaçant Neptune à la fin de la droite. POUR LE PROPRE : à partir du brouillon. 1- 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. 2- Dans la partie centrale : Dessiner (compas et couleur) les astres et les 8 planètes de notre système solaire à l’échelle réduite. 3- Sur la ligne du bas, relier les planètes à leur emplacement réduit dans le système solaire en plaçant Neptune à la fin de la droite.

LABORATOIRE 1.2 LA MÉTÉORITE SCIENTIFIQUE MISE EN SITUATION : 26 septembre 2010, 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.

On a repéré et mis la main sur une météorite (comète) qui viendrait de la planète mars. Nous pensons 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. On a retrouvé cette météorite dans un lac enfouie sous 50 mètres de glace ce qui les a parfaitement protégés et préservés. Vous vous levez d’un bond, prenant soudain conscience de l’ampleur de la découverte. Des tissus ? Des cellules ayant appartenues à une créature extra-terrestre ? Ce serait bien la plus grande découverte depuis les dinosaures.

En tant que cytologiste (spécialiste des tissus vivants) on vous demande de déterminer si les échantillons sont de véritables cellules et si oui à quoi pourrait bien ressembler la créature martienne. Rien de plus simple vous dites-vous en vous-même. Il suffira d’observer la présence d’un noyau, d’un cytoplasme et d’une membrane plasmique. Pour ce qui est du type de tissus, c’est là que votre connaissance des tissus vivants vous sera utile. Avec toutes ces informations recueillies, on pourrait peut-être même avoir une idée à quoi ressemblait la créature qui nous est tombé dessus. Vous prenez rapidement quelques vêtements, réunissez votre équipe de laboratoire et hop ! C’est parti. 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 pourrez extrapoler un modèle de l’extra-terrestre, si il en est un ? 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 croquis 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. 7. Choisir et justifier le modèle à partir de vos observations des tissus identifiés. 8. Justifier votre choix en fonction des conditions de vie de la planète Mars.

11

12

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

RECONSTITION D’UNE CRÉATURE INCONNUE : On doit extrapoler. Cela signifie qu’à partir de vos observations, vous devez tenter de déduire les parties manquantes ou cachées de la créature, afin de construire un modèle complet de l’organisme. Ex : on a reconstitué des modèles complets d’hominidés à partir de fragments d’os. Si vous trouvez des cellules musculaires, mais pas de cellules osseuses, vous pouvez tout de même déduire la présence d’os, de peau ou de poils.

MODÈLE DE LA CRÉATURE MARTIENNE : Vous pouvez les modifier !!

-A-

-B-

-C-

-D-

14

NOTE PENOTE PENOTE PENOTE PERRRRSONNELLESONNELLESONNELLESONNELLE

15

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. Choisir, parmi les 4 créatures (A, B, C ou D) de la page précédente (p.13), celle représentant le mieux l’être vivant de la météorite martienne. Note : Les tissus et organes retrouvés sur la météorite devront faire partie de la créature selon son environnement de vie (planète mars).

modèle

16

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 :

17

NOM :

DATE : LABO :

RÔLE : GROUPE : ÉQUIPE :

PROBLÈME :

RÉEL : SCIENTIFIQUE :

HYPOTHÈSE ou STRATÉGIE :

MATÉRIEL :

MANIPULATIONS : Résumer en 4 étapes ce que vous devez faire.

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 /10

18

OBSERVATIONS et RÉSULTATS : Cellules Tissus Cellule

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

ANALYSE : Déduction : Indiquer, à partir des cellules et tissus observés, les organes qu’il serait possible de retrouver sur la créature et leur rôle. Coller ou illustrer votre spécimen dans la case ‘’modèle’’ en y indiquant les organes déduis.

CONCLUSION : Répondre au problème réel en revenant sur l’hypothèse ou la stratégie. À partir des caractéristiques de Mars, justifier la présence du modèle choisi sur cette planète.

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

Modèle

MANIP

/5 TABLEAU

/5 QA

/5