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Collège Voltaire / IDS/ Exercices / 2016-2017

EXERCICES

IDS http://dcpe.net/POII/sites/default/files/cours%20et%20ex/ex-ids.pdf

Table des matièresSérie 1 IDS / Les unités (SI) / Septembre 2016...........................................................................................3

Comprendre,connaître et utiliser le système international d’unités de mesure (SI)..................3Série 2 IDS / Préfixes (giga, méga, nano, késako ?) / Septembre 2016..................................................8

Utiliser les préfixes (milli, méga, etc.)......................................................................................8Série 3 IDS / Unités et notation / Septembre 2016..................................................................................10

Comprendre et faire la transformation d’unités......................................................................10Comprendre et écrire en notation scientifique........................................................................10

Série 4 IDS / Un peu de concentration ! / Septembre 2016.....................................................................12Exercer la démarche scientifique............................................................................................12Utiliser la proportionnalité, les préfixes et les unités (SI).......................................................12

Série 5 IDS / La tête dans les étoiles / Septembre 2016.........................................................................16Exercer la démarche scientifique............................................................................................16Utiliser la proportionnalité, les changements d’unités et la modélisation...............................16

Série 6 IDS / Démarche scientifique / Septembre 2016.........................................................................20Comprendre la démarche scientifique.....................................................................................20Faire des hypothèses, vérifier expérimentalement, avoir un esprit critique, conclure, etc.....20

Série 7 IDS / Incertitude et chiffre significatif/ Novembre 2016.......................................................22Comprendre et utiliser l’incertitude sur les mesures et les chiffres significatifs.....................22

Série 8 IDS / Riz-ra bien qui comptera le dernier/ Septembre 2016....................................................26Appliquer une démarche scientifique pour résoudre un problème (grains de riz)..................26

Série 8 (correction) IDS / Riz-ra bien qui comptera le dernier/ Octobre 2016.................................28Appliquer une démarche scientifique pour résoudre un problème (grains de riz)..................28Construire un graphique à partir de données expérimentales et utilisez la proportionnalité. .28

Série 9 IDS / Un problème soluble ou insoluble ?/ Octobre 2016...........................................................30Exercer la démarche scientifique,...........................................................................................30Développer l'esprit critique.....................................................................................................30Observer les limites d’un modèle............................................................................................30Construire un graphique à partir de données expérimentales.................................................30

Série 10 IDS / Mesure de volume / Novembre 2016..................................................................................32Comparer la précision de différente verrerie de chimie..........................................................32Exercer la démarche scientifique............................................................................................32Calculer l'erreur relative et absolue.........................................................................................32

Burette................................................................................................................................................................... 32Série 11 IDS / Le crime était presque parfait / Novembre 2016............................................................40

Comprendre la démarche scientifique :...................................................................................40

www.dcpe.net/ eleve/ volt1234

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Faire des hypothèses, vérifier expérimentalement, avoir un esprit critique, conclure, etc.....40Série 12 IDS / Étude de la croissance d’une population / Novembre 2016............................................41

Exercer la démarche scientifique............................................................................................41Série 13 IDS / Question de goût / Novembre 2016....................................................................................44

Exercer la démarche scientifique............................................................................................44Série 14 IDS / Boite de Pétri / Décembre 2016..........................................................................................50

Rédiger un rapport sur le développement des microorganismes.............................................50Observer, dessiner, faire des hypothèses et conclure..............................................................50

Série 15 IDS / Stylo à la mode / Décembre 2016.......................................................................................52Vérifier des hypothèses sur le fonctionnement d'un stylo.......................................................52Proposer et effectuer des expériences.....................................................................................52Observer, interpréter les résultats des expériences et conclure...............................................52

Série 16 IDS / Dilution / Janvier 2017..........................................................................................................56Comprendre la notion de concentration, de dilution et de solution mère...............................56Utiliser l’application Color Grab du smartphone....................................................................56Tracer une courbe d’étalonnage ( valeurs H mesurées par l’application Color Grab en fonction de la concentration) et utiliser la courbe pour déduire la concentration d’une solution....................................................................................................................................56Exercer la démarche scientifique ( faire une hypothèse, rédiger un mode opératoire, construire un tableau , un graphique, observer les limites d’une courbe d’étalonnage (esprit critique) et conclure)...............................................................................................................56Comprendre le principe de la dilution en série et apprendre à faire des dilutions en série.....56

Série 17 IDS / Transvaser un liquide / Janvier 2017..................................................................................61Prendre conscience des limites de l’usage des proportions.....................................................61Construire un graphique..........................................................................................................61Reconnaître une situation de proportionnalité........................................................................61

Manipulation et questions...................................................................................................61Série 18 IDS / une question de précision / ..................................................................................................66

Tracer un graphe en tenant compte de l’incertitude................................................................66Série 19 IDS / Imperfection des modèles / ................................................................................................69

modéliser et esprit critique (les limites d’un modèle).............................................................69

Série 1 IDS / Les unités (SI) / Septembre 2016

Objectifs✔ Comprendre,connaître et utiliser le système international d’unités de mesure (SI)


Mètres, kilogrammes, secondes – les sorciers prennent des mesures

Ce questionnaire sur le film "Mètres, kilogrammes, secondes – les sorciers prennent desmesures" est destiné à être complété lors du visionnement du film, dont le sujet est le système international d'unités de mesure (SI).

Le système internationale de mesure (1'10'')

1. Pour quelle raison l'utilisation de certaines unités (cuillère à soupe, pincée, goutte, enjambée, planche, wagon, etc.) est-elle peu appropriées dans les activités et les échanges commerciaux ou scientifiques?

2. Quelles sont les sept grandeurs physiques de base du SI, et les unités associées? (1'40'')

Grandeur de base du SI Unité de base du SI


3. Citez quatre grandeurs dérivées, ainsi que les unités SI associées. (2'40'')

Grandeur dérivée du SI Unité dérivée du SI

4. Une sonde conçue par des ingénieurs européens et américains s'est écrasée sur Mars. Pour quelle raison ? (3'35'')

5. Quelle décision la NASA (agence spatiale américaine) a-t-elle prise après ce coûteux"couac"?

La mesure du temps (4'00'')

6. Cite trois instruments de mesure du temps antiques

7. Quelle civilisation a-t-elle introduit la division de la journée en 12, puis en 24 heures? (5'20'')

8. D'où vient probablement ce choix de 12, puis de 24? (6'10'')

9. Quel est l'avantage du système sexagésimal (base 60) sur le système décimal (base 10)?

10. D'après le film, la "précision" avec laquelle une horloge atomique permet de mesurer la durée d'une seconde est de mille milliardièmes de seconde. Dans cas, avec quelle "précision" cette horloge atomique permet-elle de mesurer une année ? Quelle conclusion tirer de ce résultat? (8'20'')

11. Comment la seconde a-t-elle été initialement définie ? (8'40'')

12. Pourquoi cette définition n'est-elle pas satisfaisante?

13.Quelle nouvelle base de temps a-t-on adoptée lorsque la définition de la seconde a été modifiée en 1960?

14. 1 seconde a ensuite été définie comme : 1 s = durée de l'année 1900 / 31'556'925,9747 s

ce qui représente pour une horloge atomique :1 s = 9'192'631'770 x période d'oscillation d'un atome de Césium 133.a) Quel est le retard pris chaque jour par la Terre (qui ralentit!) sur l'horloge

atomique?

b) Et tous les 3000 ans ?

c) Que fait-on pour permettre à la Terre de rattraper son retard?

15. Pourquoi la "précision" de l'horloge atomique est-elle nécessaire au bon fonctionnement du système de localisation GPS ? (11'15'')

La mesure des distances (12'40'')

16. Pour quelle raison le pied était-il autrefois une unité problématique ? (12'50'')

17.Quand le mètre a-t-il introduit?

18. Pour quelle raison a-t-on choisi le platine pour fabriquer les quatre mètres étalons? (14'00'')

19. Comment le mètre a-t-il été initialement défini?

20. En 1983, le mètre a été une nouvelle fois défini. A partir de quelle vitesse, et grâce à quel appareil ?

21.Quelle est la "précision" de la longueur des cales de 10 cm étalonnées à l'aide du laser étalon?

22. Si la "précision" du mètre étalon est de 10−7 m, et que Paris est à 1000 km de Marseille, calcule avec quelle "précision" la distance Paris-Marseille peut être mesurée. Compare ton résultat avec le résultat de Jamy, qui trouve 1 cm. Quelle conclusion tirer de cette comparaison? (17'00'')

23. A quelle "imprécision" sur la distance Terre – Mars (2∙108 km) conduit une "imprécision" de 0,000 000 01 m sur le mètre étalon ?

24. La vitesse de la lumière a été fixée en 1983 égale à 299 792 458 m/s. Quelle est la nouvelle définition du mètre que l'on en a déduit? (18'20'')

25.Quelle est, en mètre, la "précision" avec laquelle il est nécessaire de graver les plus petits composants électroniques?

La mesure de la masse (18'37'')

26. Comment le kilogramme a-t-il été défini à la révolution française ? (18'40'')

27. En quelle matière le kg étalon français a-t-il été fabriqué?

28. Avec quelle "précision" faut-il parfois pouvoir doser des médicaments?

29. Pour quelle raison la perte ou l'endommagement du kg étalon serait-elle problématique? (20'45'')

La mesure de la température (20'58'')

30. A quelle époque la notion de température est-elle apparue ? (21'00'')

31. Sur quel phénomène repose le fonctionnement du thermoscope de Galilée et des premiers thermomètres vénitiens? Quelle est son explication moléculaire? (21'55'')

32. A quoi correspondait initialement 0°Celsius ? et aujourd'hui ?

33. Pourquoi la température de zéro degré kelvin (0°K) ne peut-elle jamais être atteinte?

Fiabilité et contrôle des instruments (23'43'')

34. Quelle est l'erreur de mesure sur 1 kg tolérée pour les balances commerciales destinées à peser des aliments?

35. A quoi sert le pifomètre?

FIN (25'25'')

Série 2 IDS / Préfixes (giga, méga, nano, késako ?) / Septembre 2016

Objectifs✔ Utiliser les préfixes (milli, méga, etc.)


Giga, méga, nano, késako?

Dans la vie courante, comme en sciences, nous utilisons couramment des préfixes numériques comme par exemple : méga, giga, micro, kilo,etc.Le préfixe kilo signifie mille, ce préfixe signifie que l'on multiplie par mille (c'est-à-dire103 ) l'unité dont il précède le nom. Le Système International d'unités (SI) fixe les unités de base (mètre, seconde, gramme, etc.) auxquelles peuvent être associés les préfixes numériques.

a) Complétez le tableau suivant en utilisant vos connaissances personnelles.

grandeur ou domained'utilisation

préfixe unités puissance de 10

taille de certaine molécule nano

volume d'un liquide milli

seconde 10-3

masse 103

mémoire d’une clé USB

fréquence des radios FM Herz

taille d’une photo numérique

Remarque : Les multiples et sous multiples des unités employés en informatiqueL'octet (en anglais byte) est une unité d’information composée de 8 bits. Il permet par exemple de stocker un caractère, tel qu'une lettre ou un chiffre. Le système utilisé en informatique est binaire (0 ou 1) et les grandeurs sont de ce fait des puissances de 2. Longtemps l'informatique a considéré que le préfixe kilo valait 1024 (2 10) et non pas 103 et que méga valait 10242 (220 ) au lieu de 106 . Cette situation a été corrigée officiellement en 1998, mais de nombreux logiciels utilisent toujours l'ancienne notation.


b) Placez les préfixes correspondant aux différentes puissances de 10.

préfixefacteur 1012 109 106 103 1 10-3 10-6 10-9 10-12

symbole

c) Donnez, en précisant leur valeur, deux exemples d'autres préfixes qui ne correspondent pas à des puissances de 10 avec un exposant multiple de 3.

d) Pour les Ipod, un modèle est nommé « Ipod nano ». Pensez-vous que cela corresponde à sa taille ? Selon vous, pourquoi l'avoir nommé ainsi ?

e) Pour décrire les bombes, on parle de mégatonnes (exemple: la bombe H de 100 mégatonnes). S'agit-il de leur masse ? Justifiez.

f) Il existe des préfixes tels que « super » ou « hyper ». Donnez un exemple de leur utilisation. Sont-ils comparables aux préfixes numériques du système SI ?

g) En utilisant les préfixes numériques, exprimez :

– la vitesse de la lumière (environ 300 000 km/s) en m/s.

– la taille moyenne d'une bactérie de 0,001 mm en mètre.

– la distance qui sépare les deux atomes d'oxygène dans une molécule d’oxygène O2

est de 1,21 Angström en mètre (sachant qu' Angström = 10 -10 m).

Série 3 IDS / Unités et notation / Septembre 2016

Objectifs✔ Comprendre et faire la transformation d’unités ✔ Comprendre et écrire en notation scientifique


a) Dans les cas possible, effectuez les transformations suivantes.

10 mL d’eau = ………………...dm3 d’eau Justification:

0.5 km/h = …………………... m/s Justification:

4 jours = ………..………... m Justification:

4 mg/L de sucre dans le sang= ………………… g/L de sucre dans le sang Justification:

c) Donnez les nombres suivants en notation scientifique

27300 00000 cal = ……….…………………. cal

0.00000000089 km = …………………………. km

0.345 m= ………………………………….. m

13.45 m= ………………………………….. cm

0.1002 cm= ………………………………….. cm


d) Complétez les cases vides du tableau ci-dessous.

GrandeurNom de l’unité

SIcorrespondante

Notationscientifique en

unité SI

Notationutilisant les

préfixes

667 milliards de kilomètres

180'000'000’000 millimètres

0,015 microseconde

a) Dans les cas possible, effectuez les transformations suivantes.

3 m = ………………...dm Justification:

0.2 m2 = ………………...dm2 Justification:

102 mm3 = …………………... m3 Justification:

105 L = ………..………... m3 Justification:

Série 4 IDS / Un peu de concentration ! / Septembre 2016

Objectifs✔ Exercer la démarche scientifique✔ Utiliser la proportionnalité, les préfixes et les unités (SI)


Un peu de concentration !

1. Y a-t-il plus de sucre (glucides) dans le lait, le jus d'orange ou les noisettes ?

Avis de la classe :

L’aliment contenant leplus de glucides est : le lait le jus d’orange les noisettes

Nombre de personnes

Comment pouvez-vous vérifier votre choix ?


Généralisation (étiquetage des produits)Le nom et la concentration des substances contenues dans les produits courants sont indiqués de différentes manières. Observez les étiquettes, classez-les (points communs) et expliquez votre classement.

Exercez-vous !

2. Le lait contient-il plus de calcium ou de sodium ?

100 ml de lait contiennent:120 mg de calcium

0.25 l (un verre) de lait contient :0.13 g de sodium

3. Est-il possible de mettre le gaz carbonique contenu dans l'air de cette classe dans une bouteille d'un litre?

Indication: la concentration de gaz carbonique dans l'air est de 382 ppm vol.(signification: 382 p artie p ar m illion volumique)

Quantité de gazcarbonique

382 l

Quantité d'air 1 000 000 l

4. Un diabétique mesure sa glycémie (taux de sucre dans le sang), elle est de 1.2 g de sucre pour 1 l de sang (1.2 g/l) . Le volume de sang dans son corps est de 5000 cm3.

Combien de sucre au total y a-t-il dans son sang?

5. Combien de grammes d'or y a-t-il dans une bague ?

Exemple : une bague en or ( indication derrière la bague : ………...)

6.

a) Transformez en notation scientifique

0,000031 = ……… 1 234 000 000 = …………….

b) Complétez par une puissance de 10

dm= ……………….mm ………………...kL= mL 0.1 mL =………….dm3

c) Complétez avec un préfixe

1Gs = 103 …….…s 1 …….....g = 10-3 g

1 …....byte = 106 byte 1 pm = 10-3 …......m

d) Dans les cas possible, effectuez les transformations suivantes.

940 Km/s = …………………...nm Justification :

940 Km/h = …………………... m/s Justification:

3 g de sucre / mL de lait = …………kg de sucre

Justification:

0.0012 kgL

de sucre dans le sang= ………………...g

mL de sucre dans le sang

Justification:

e) Quel volume d’alcool y a-t-il dans un verre de 2 cl de bière (concentration d’alcool :3.9 % vol.) ?

Série 5 IDS / La tête dans les étoiles / Septembre 2016

Objectifs✔ Exercer la démarche scientifique✔ Utiliser la proportionnalité, les changements d’unités et la modélisation


1. Introduction ``La Grande Ourse est la troisième constellation du ciel par son étendue. Elle contient

le « grand chariot » ou « grande casserole » ´´. Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Grande_Ourse

La Grande Ourse est composée de 7 étoiles et nous allons les numéroter en commençant la numérotation par le "manche de la casserole" et en tournant dans le sens anti-horaire

2. Question L'étoile n°6 est-elle plus proche de l'étoile n°2 ou de l'étoile n°7 dans la réalité?

Faites une hypothèse et donnez une justification

https://fr.wikipedia.org/wiki/Grande_Ourse


3. Vérification de votre hypothèse Afin de trouver une réponse définitive, nous allons

construire un modèle en trois dimensions de la visiond'une constellation depuis la Terre. A l'aide dumatériel à disposition, montez un dispositif semblableà celui montré sur la photographie. Afin de constituerun modèle à l'échelle de la réalité. Vous vous servirezdes données du tableau ci-dessous.

a) Complétez le tableau : -en convertissant en mètre, les distances mesurées en année lumière [AL] et en les écrivant en notation scientifique. -en choisissant une échelle compatible avec votre modèle, vous calculerez la distance à laquelle il faut placer chaque étoile.

Nom de laconstellation

Nom de l’étoileDistance

en année lumière[AL]

Distance[………...…..]en notationscientifique

Distance sur lemodèle

[………..…….]

Gran

de O

urse

1. Alkaid η 100

2. Mizar ζ 78

3. Alioth ε 80

4. Megrez δ 81

5. Phad γ 83

6.Merak β 79

7.Dubhe α 123

Échelle choisie : ………… correspond à …………

Justifiez vos résultats par des calculs et en montrant les proportionnalités utilisées.

b) Pour le dispositif, placer une boule de pâte à modeler sur chaque fil du modèle, à la position représentative de la distance à laquelle l'étoile se trouve par rapport à nous (làoù les fils se rejoignent).

4. ConclusionObservez votre modèle et discutez l'hypothèse que vous avez émise. Justifiez en calculant les distances entre l’étoile n°6 et l’étoile n°2 et n°7.

Série 6 IDS / Démarche scientifique / Septembre 2016

Objectifs✔ Comprendre la démarche scientifique

Faire des hypothèses, vérifier expérimentalement, avoir un esprit critique, conclure, etc. http://dcpe.net/POII/sites/default/files/cours%20et%20ex/ex-ids.pdf

Démarche scientifique ?

Un peu d’histoire…

Voici un texte de M. Priestley datant de 1771. :

« On serait porté à croire puisque l’air est nécessaire à la vievégétale, aussi bien qu’à la vie animale, que les plantes et lesanimaux devraient l’affecter (l’utiliser) de la même manière. Etj’avoue que je m’attendais à cet effet la première fois que je misune tige de menthe dans un bocal de verre renversé sur uncristallisoir plein d’eau. Mais après qu’elle eut poussé pendantquelques mois, je trouvais que l’air n’éteignait pas les chandelles,qu’il n’était pas nuisible à une souris que j’y exposais ...Voyant que les chandelles brûlaient très bien dans l’air, dans lequelles plantes avaient poussé depuis longtemps, je pensais que lesplantes rétabliraient aussi l’air altéré par la combustion deschandelles. D’après cette idées, le 17 août 1771, je mis un pied dementhe dans un volume d’air où une bougie avait cessé de brûler : jetrouvai que le 27 du même mois une autre bougie pouvait y brûlerparfaitement bien.Je répétai cette expérience sans la moindre variation, dans lerésultat, jusqu’à 8 ou 10 fois pendant le reste de l’été. Plusieursfois, je divisai le volume d’air dans lequel la chandelle avait brûlé endeux parties. Mettant la plante dans l’une, je laissai l’autre dans lamême situation que la première c’est-à-dire dans un bocal de verrerenversé sur un cristallisoir plein d’eau, mais sans aucune plante. Jene manquai jamais de trouver qu’au bout de 5 à 6 jours une bougiebrûlait dans la première, mais s’éteignait dans la seconde. »

a) Soulignez dans le texte : - en bleu les hypothèses,- en vert les manipulations, - en noir les résultats.


b) Donnez une définition du mot hypothèse.

c) Dans ces extraits, un élément indispensable à la réussite de l’expérience n’est pasclairement mentionné. Lequel ?

d) Indiquez dans quel ordre se pratiquent les éléments suivants dans la démarchescientifique. En une phrase, décrivez l’intérêt de chaque élément.

Mesurer

Identifier problème, un questionnement

Rechercher une démarche expérimentale

Formuler des hypothèses

Expérimenter

Critiquer des résultats

Rejeter une hypothèse

Consulter la littérature scientifique

Série 7 IDS / Incertitude et chiffre significatif/ Novembre 2016

Objectifs✔ Comprendre et utiliser l’incertitude sur les mesures et les chiffres significatifs


Ex.1.Voici différents instruments de mesure, complétez le tableau.

Règle pour écrire le résultat d’une mesure Seuls les chiffres qui correspondent à une mesure seront indiqués lors du résultat.exemple : 4,9 cm avec la règle qui a une précision à 0.1 cm (4.9± 0,1) Chiffres significatifs Le nombre de chiffres significatifs d’une mesure est le nombre de chiffres qui correspondent réellement à sa précision.exemple : mesure d’une feuille de papier de 21,1 cm. Il est absurde d’écrire 21,000 cm.

‘’Le nombre de chiffres significatifs indique la précision d'une mesure physique. Il s'agit des chiffres connus avec certitude plus le premier nombre incertain. La précision (ou l'incertitude) avec laquelle on connaît la valeur d'une grandeur dépend du mesurage (ensemble d'opérations ayant pour but de déterminer une valeur d'une grandeur).Par exemple : 12345 a cinq chiffres significatifs. Le deuxième chiffre incertain est le 5.

Cas du 0

• Lorsqu'il y a une virgule, le nombre de chiffres situés après le dernier 0 non significatif représente le nombre de chiffres significatifs.

• 0,8 a un chiffre significatif • 0,0052 a deux chiffres significatifs • 0,31 a deux chiffres significatifs

• Lorsque le 0 est le dernier chiffre (donc placé à droite), il est significatif :

• 1,200 a quatre chiffres significatifs • 0,0520 a trois chiffres significatifs

• Le cas des nombres entiers tels : 400, 1 000, 10 peut prêter à confusion.

• Si le résultat d'une mesure donne 400 et qu'un seul chiffre est significatif alors le

Incertitude sur lesmesures

Marge d’erreur ouprécision ou imprécision

de la mesure

Chiffres significatifs

Règle graduée

Cylindre graduée

Balance de ménage

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mesure_physique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A9cision_arithm%C3%A9tique


résultat final peut être écrit 4 × 102 ou encore 0,4 × 103

• Si deux chiffres sont significatifs alors le résultat final peut être écrit 4,0 × 102 ou encore 0,40 × 103

• Si trois chiffres sont significatifs alors le résultat final peut être écrit 4,00 × 102 ou encore 0,400 × 103 ou encore 400

• Si quatre chiffres sont significatifs alors lerésultat final peut être écrit 4,000 × 102 ou encore 0,4000 × 103 ou encore 400,0

Selon la façon dont il est écrit, le nombre de chiffres significatifs varie. Il peut donc être préférable d'écrire de tels nombres en notation scientifique ou en notation ingénieur, car avec ces notations, par convention, tous les chiffres de la mantisse sont significatifs.

Convention

On rencontre fréquemment dans les tables des valeurs telles que 12,43, avec quatre chiffres significatifs. Par convention il s'agit d'une valeur abrégée pour 12,43 ± 0,01. Si la valeur est 12,43 ± 0,005 on peut écrire 12,43(5).’’

Source: https://fr.wikipedia.org/wiki/Chiffre_significatif

Ex.2.Indiquez le nombre de chiffres significatifs dans les mesures suivantes :

a) 0,0025 b) 9,0002

c) 4,32∙10-12 d) 0,120

Ex.3.Exprimez le nombre en tenant compte du nombre des chiffres significatifs demandés entre parenthèses.

a) 237 (3) b) 2,111 (4)

c) 0,009817 (2) d) 712083 (1)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Chiffre_significatif

https://fr.wikipedia.org/wiki/Mantisse

https://fr.wikipedia.org/wiki/Notation_ing%C3%A9nieur

https://fr.wikipedia.org/wiki/Notation_scientifique

Ex.4.

Complétez le tableau

Mesureréelle

Intervalled’incertitude

(Mesures en tenantcompte de

l’imprécision)

Incertitude surla mesure

Chiffressignificatifs

Thermomètre

…….. °C

Min :…………..Max. :……………

[….. ;…….]

Thermomètre digitale

…….…°C

Min :…………..Max. :……………

[….. ;…….]Balance de ménage

……….

Min :…………..Max. :……………

[….. ;…….]

Ampèremètre

……….

Min :…………..Max. :……………

[….. ;…….]Voltmètre

….. V

Min :…………..Max. :……………

[….. ;…….]

Cylindre graduée de 100 ml

……. ml

Min :…………..Max. :……………

[….. ;…….]

Ex.5. Propagation de l’incertitude

a) Mesurez les côtés d’une feuille de papier, Calculez la surface en cm2.b) Sachant que l’incertitude sur la mesure avec la règle est de ……., calculez la surface que

la feuille peut avoir au minimum et au maximum.c) Donnez l’intervalle d’incertitude sur l’aire calculée de la feuille.d) Donnez l’incertitude sur l’aire calculée de la feuille. Expliquez.

Série 8 IDS / Riz-ra bien qui comptera le dernier/ Septembre 2016

Objectifs✔ Appliquer une démarche scientifique pour résoudre un problème (grains de riz)


Riz-ra bien qui comptera le dernier

NOM : ……………………………..PRÉNOM : ……………………………..NOM : ……………………………..PRÉNOM : ……………………………..

1. Estimez le nombre de grains de riz contenus dans un kilogramme de riz.

2. Proposez et décrivez une démarche qui permettra de vérifier cette hypothèse, sans bien sûr compter tous les grains de riz du paquet.

3. Quel est le matériel nécessaire à votre expérience ?

4. Faites au moins 20 mesures et reportez vos résultats dans un tableau comportant 3 grandeurs : le nombre grains comptés, la masse (pesée et non calculée) de l’échantillon et le calcul du nombre de grains de riz par kilogramme de riz.

5. Sur une feuille de papier millimétré, représentez graphiquement vos résultats. (nombre de grains de riz dans un kilogramme en fonction de la masse de l’échantillon compté)


6. En utilisant une autre couleur, ajoutez sur votre graphique les résultats d’un autre groupe.Questions - Conclusions

7. Pouvez-vous déduire de votre expérience le nombre de grains de riz contenus dans un kilo de riz ?Si oui, combien y en a-t-il ? Sinon, pourquoi ?

8. Est-il intéressant d’effectuer plusieurs fois la même mesure (même nombre de grains) et de faire ensuite une moyenne des résultats obtenus ? Justifier votre réponse.

9. A quelle(s) difficulté(s) se trouve-t-on confronté si on veut peser un seul grain de riz ?

11. En observant le graphique, précisez comment varie l’incertitude de la mesure avec la taille de l’échantillon.

12. De quoi dépend le nombre de grains de riz que l’on trouve dans un paquet d’un kilogramme ?

13. Si vous deviez recommencer cette expérience que modifieriez-vous dans votre démarche ?

Série 8 (correction) IDS / Riz-ra bien qui comptera le dernier/ Octobre 2016

Objectifs✔ Appliquer une démarche scientifique pour résoudre un problème (grains de riz) ✔ Construire un graphique à partir de données expérimentales et utilisez la proportionnalité

http://dcpe.net/POII

Ex.1.A partir des données expérimentales ci-dessous, complétez le tableau (justifiez) et tracez le graphique sur du papier millimétré (nombre de grains de riz dans un kilogramme en fonction de la masse de l’échantillon compté) :Nombre de grains de riz de l’échantillon

5 6 11 26 28 33 36 44 46 52

Masse de l’échantillon compté [g]

0.1 0.1 0.2 0.5 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Nombre de grains dans 1kg de riz

50000 60000 55000 52000 56000 51429 55000 511111 52000

Nombre de grains de riz de l’échantillon

54 59 70 72 80 105 130 155 184 208

Masse de l’échantillon compté [g]

1.0 1.1 1.3 1.4 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

Nombre de grains dans 1kg de riz

54000 53636 53846 51429 53333 52500 52000 51667 52 571 52000

Indications (c.f. aide-mémoire) :

-Choisir les échelles et la disposition de la feuille. une échelle simple et occupant la plus grande part de l’axe (min. 2/3). http://dcpe.net/POII

-Tracer les axes du graphique. Tracer 2 axes perpendiculaires orientés par une flèche, l’ordonnée (axe vertical) et l’abscisse (axe horizontal). Indiquer sur chaque axe le nom de la grandeur correspondante et son unité (entre parenthèses). Graduer les axes de manière régulière.

-Ajouter un titre au graphique. De manière simplifiée, le titre peut toujours être exprimé comme étant [l’évolution de] « la variable de l’axe vertical » en fonction de « la variable de l’axe horizontal ».

-Placer les points.A partir des coordonnées du tableau, placer chaque point en le représentant à l’aide d’une croix (+) ou un point .Déterminer si l’origine, c’est-à-dire le point (0 ;0), fait partie du graphique ou non, et l’y intégrer le cas échéant.

- Tracer la droite ou la courbe.Si la répartition des points est régulière, déterminer si elle correspond plutôt à une droite ou à une courbe,et tracer celle-ci.Remarques :

Pour relier les points d’un graphique, il faut que les points situés entre deux valeurs mesurées existent, même si elles n'ont pas été mesurées.

S’il y a plusieurs droites/courbes représentées sur le même graphique, ajouter des légendes pourles distinguer.

http://dcpe.net/POII/sites/default/files/cours%20et%20ex/cours-ids.pdf

http://dcpe.net/POII/sites/default/files/cours%20et%20ex

Ex.2.Voici le graphique construit suite aux mesures expérimentales d’une autre classe:

a) Que pouvez-vous observer ?

b)En observant le graphique, précisez comment varie l’incertitude de la mesure avec la taille de l’échantillon.

c) Combien de grains de riz y a-t-il dans un 1kg de riz ?

Série 9 IDS / Un problème soluble ou insoluble ?/ Octobre 2016

Objectifs✔ Exercer la démarche scientifique, ✔ Développer l'esprit critique✔ Observer les limites d’un modèle ✔ Construire un graphique à partir de données expérimentales


Un problème soluble ou insoluble ?


a) Peut-on dissoudre une infinité de sel de cuisine dans un verre d’eau ?Justifiez votre point de vue.

b) Quel l est le matériel nécessaire pour vérifier expérimentalement votre hypothèse ?

Manipulations : 1. Demandez le matériel à votre enseignant.

2. Vérifiez expérimentalement.

c) Après vérification expérimentale, que pouvez-vous observer ?

d) A votre avis, comment pourrait-on dissoudre une plus grande quantité de sel dans la même quantité d’eau ? Justifiez votre point de vue.

Pour vérifier votre hypothèse, effectuez les mesures de température à laquelle la quantité de sel KClO3 (composé de la famille des sels) ne se dissout plus dans 20 mL d’eau.


Manipulations :

1. Dans un bécher de 50 mL, pesez 3 g de KClO3. 2. Avec un cylindre gradué, mesurez 20 ml d'eau et versez-les dans le bécher contenant le KClO3 . 3. Chauffez tout en mélangeant délicatement avec le thermomètre jusqu'à dissolution complète du sel. 4. En refroidissant les premiers cristaux de KClO3 apparaissent (la solution se trouble), notez la température à ce moment dans le tableau ci-dessous.

Tableau des résultats :

Masse de sel KClO3 dans 20 mL d'eau [g]Température de dissolution

(ou cristallisation) [°C]3

4

5

e) Représentez graphiquement l’évolution de la température de dissolution en fonction de lamasse de sel (masse comprise entre 0 et 10 g et température jusqu’à 110°C).

f) Sur la base du graphique, prédisez la température nécessaire pour dissoudre 5.5 g de sel dans 20 mL d’eau. Hypothèse : ………….

g) Vérifiez expérimentalement. La mesure correspond-t-elle à votre prédiction ?

h) Sur la base du graphique, prédisez la quantité de sel que l’on peut dissoudre dans 20 mL d’eau à 110°C. Hypothèse : ………….

i) Vérifiez expérimentalement. Constat :

Série 10 IDS / Mesure de volume / Novembre 2016

Objectifs✔ Comparer la précision de différente verrerie de chimie✔ Exercer la démarche scientifique✔ Calculer l'erreur relative et absolue


Mesure de volume

NOM : ………………………..PRÉNOM : …………………………NOM : ………………………..PRÉNOM : ……………………..

ProblèmeQuelle est la verrerie mesurant avec le plus de précision un volume ?Proposez un classement dans l’ordre croissant de précision de la verrerie ci-dessous.

Hypothèse (votre proposition)

Burette


Cylindre graduée Bécher Ballon jaugé Pipette jaugée Partie pratique (vérification de votre hypothèse)

Pour vérifier votre hypothèse , voici quelques indications pour la partie pratique :

-On peut mesurer la précision d’un prélèvement en mesurant la masse de liquide prélevée à l’aide d’une balance de précision. En effet, connaissant la masse volumique du liquide prélevé et connaissant sa masse mesurée avec une balance, onpeut facilement calculer le volume et voir s’il correspond au volume prélevé désiré.

Rappel : ρ=mV

=massevolume

=masse volumique

La masse volumique de l’eau varie en fonction de la température :

Questions préliminaires avant vérification de votre hypothèse:

a) Quelle est la température de l’eau à votre disposition?

b) Quelle est la masse volumique de cette eau à cette température?

c) Combien pèse 25 mL d’eau dans cette salle ? (rappel : 1cm3 =1mL)

d) Quel est le volume de 20 g d’eau dans cette salle ?

1. Prélèvement avec la graduation d’un bécher

Chaque personne dans le groupe pèse un bécher sec de 100 mL sur la balance 1 (à 1chiffre après la virgule), puis sur la balance de précision 2 à 3 chiffres après la virgule.

a) Inscrire les masses dans le tableau ci-dessous. Chaque personne prélève à l’aide de son bécher un volume de 25 mL d’eau. Peser les béchers contenant l’eau sur les deux types de balances.b) Noter les masses. Vider les bécher et recommencer l’opération de prélèvement en échangeant les béchers

au sein du groupe.c) Calculer les masses d’eau. Calculer les volumes d’eau en utilisant sa masse volumique.

Balance 1 (1 chiffre après la virgule) Balance 2 (3 chiffres après la virgule)Massebécher

vide

Massebécher +

eau

Massed’eau

Volumed’eau

mesuré

Massebécher

vide

Massebécher +

eau

Massed’eau

Volumed’eau

mesuré

d) Mettre une échelle adéquate sur l'axe gradué ci-dessous et inscrire par des points les volumes mesurés avec la balance 1 et par une croix les volumes mesurés avec la balance 2.

e) Pour chaque type de balance et en prenant la valeur expérimentale la plus éloignée de la valeur théorique (Vth.= 25 mL), calculer l’erreur absolue (eabs= |V théorique−V exp| )

et l'erreur relative ( erel=|V théorique−V exp|

V théorique

∙100 )

Balance 1 Balance 2

g) Quelle balance est-il préférable d’utiliser pour ce type d’expérience ? Justifier.

h)Que pouvez-vous dire concernant la graduation d’un bécher de 100 mL ? Qu’indique le fabriquant à propos de cette graduation ? Peut-on prélever précisément un volume avec un bécher?

2. Prélèvement par un cylindre gradué

● Peser un cylindre gradué de 25 mL sur la balance de précision 2.a) Inscrire la masse dans le tableau ci-dessous.

● Prélever 25 mL d’eau.● Peser le cylindre gradué contenant l’eau sur la balance 2

b) Noter la masse. ● Vider le cylindre gradué et recommencer l’opération de prélèvement 3 fois.

c) Calculer les masses d’eau. Calculer les volumes d’eau en utilisant sa masse volumique.

Masse cylindrevide

Masse cylindre +eau Masse d’eau Volume d’eau

mesuré

d) Mettre une échelle adéquate sur l'axe gradué ci-dessous et inscrire par une croix les volumes mesurés.

e) Calculer l’erreur absolue et l’erreur relative selon vos mesures et selon le fabriquant.

Mesures expérimentales Fabriquant

f) Commentaires :

3. Prélèvement par un ballon jaugé

● Peser un ballon jaugé de 25 mL sur la balance de précision 2.a) Inscrire la masse dans le tableau ci-dessous.

● Remplir précisément jusqu’au trait de jauge avec de l’eau.● Peser le ballon jaugé contenant l’eau sur la balance 2.

b) Noter la masse.● Vider le ballon jaugé et recommencer l’opération 3 fois.


Masse ballon vide Masse ballon + eau Masse d’eau Volume d’eaumesuré

d) Mettre une échelle adéquate sur l'axe gradué et inscrire par une croix les volumes mesurés.

e) Calculer l’erreur absolue et l’erreur relative selon vos mesures et selon le fabriquant.Mesures expérimentales Fabriquant

f) Commentaires :

4 et 5. Prélèvements à la pipette jaugée et à la burette.

● Peser un bécher de 100 mL sur la balance de précision 2.a) Inscrire la masse dans le tableau ci-dessous.

● Prélever 25 mL d’eau à l’aide de la pipette jaugée et les verser dans le bécher.● Peser le bécher contenant l’eau sur la balance 2.

b) Noter la masse.● Vider le bécher et recommencer l’opération de prélèvement 3 fois en prenant un

bécher sec.● De la même manière, faire 4 mesures en utilisant la burette.


Masse béchervide

Masse bécher +eau Masse d’eau Volume d’eau

mesuré

Pipette jaugée

Burette

d) Mettre une échelle adéquate sur l'axe gradué ci-dessous et inscrire par une croix les volumes mesurés avec la pipette jaugée.

Mettre une échelle adéquate sur l'axe gradué ci-dessous et inscrire par une croix les volumes mesurés avec la burette.

e) Calculer l’erreur absolue et l’erreur relative de la pipette jaugée selon vos mesures et selon le fabriquant.


Commentaires :

Calculer l’erreur absolue et l’erreur relative de la burette selon vos mesures et selon le fabriquant.


Commentaires :

f) Que pouvez-vous dire concernant les masses des 8 béchers de 100 mL utilisés au point 4 ?

Résumé et conclusion

a) Classer les différents instruments dans l’ordre croissant de leur précision selon vos mesures.

1.

2.

3.

4.

5.

b) Donner les avantages et inconvénients associés aux instruments suivants :

Cylindre gradué :

Burette :

Pipette jaugée :

Ballon jaugé :

c) Votre hypothèse est-elle vérifiée ? Expliquez.

Série 11 IDS / Le crime était presque parfait / Novembre 2016

Objectifs✔ Comprendre la démarche scientifique :

Faire des hypothèses, vérifier expérimentalement, avoir un esprit critique, conclure, etc. http://dcpe.net/POII/sites/default/files/cours%20et%20ex/ex-ids.pdf

Répondez aux questions suivantes sur le documentaire : ‘’ le crime était presque parfait’’:

a) Énoncez le problème :

b) Donnez les trois premières hypothèses de la mort des koudous :

c) Quels sont les résultats de l’autopsie ?

d) Que faut-il retenir du travail des chercheurs sur les épines des acacias ?

e) Pourquoi l’arbre devient-il suspect ?

f) Lors de l’expérience qui suit, quelle est l’hypothèse des chercheurs ?

g) Quelle expérience est effectuée ?

h) Quels sont les résultats de cette expérience ?

i) Quelle est la conclusion ?

j) Que faut-il retenir des recherches menées à Neuchâtel et en Allemagne ?

k) Quelle est la solution à la mort des koudous ?


Série 12 IDS / Étude de la croissance d’une population / Novembre 2016

Objectifs✔ Exercer la démarche scientifique http://dcpe.net/POII/sites/default/files/cours%20et%20ex/ex-ids.pdf

Étude de la croissance d’une population

L’image ci-contre représente une population de levures encroissance. Leur mode de reproduction est le bourgeonnement, dont on voit plusieurs stades.Les levures sont des organismes vivants composés d’une seule cellule (unicellulaires). Ce sont des champignons dont les cellules mesurent un centième de millimètre de diamètre. Dans notre cas ce sont des levures de boulanger ou de bière (Saccharomyces cerevisiae).

Le cycle de reproduction Lorsque l’on place des levures Saccharomyces dans un milieu nutritif à 37°C, celles-ci se multiplient activement. Elles se reproduisent essentiellement parbourgeonnement (reproduction asexuée par mitose). La cellule gonfle et en un point, rarement deux, on voit apparaître un petit bourgeon. C’est une cellule-fille qui se détache lorsqu’elle a atteint le volume de la cellule-mère. Entre-temps, elle donne à son tour un nouveau bourgeon. On arrive ainsi à des chaînes de cellules. Une cellule peut produire plusieurs générations (environ 100 bourgeons) et ensuite, elle meurt. Le temps de doublement de la population est de 40 minutes.

a) Observez l’image afin de bien visualiser le bourgeonnement, puis soulignez dans le texte l’information pertinente permettant de décrire la vitesse de croissance de cette population.

b) Afin de visualiser la croissance de la population de levures en fonction du temps, faites un diagramme arborescent sur 4 générations avec une seule cellule au départ en précisant le temps sur l’axe proposé.


c) Pour obtenir les valeurs indiquées dans le graphique (ci-dessous), on a pratiqué l’expérience suivante :

les levures sont placées dans un récipient avec de l’eau et tous les éléments nutritifs nécessaires à leur développement, le tout stabilisé à 35 °C. Puis, à intervalles réguliers, on prélève une goutte du milieu contenant les levures que l’on place sur une lame de verre munie d’une grille très fine. Le comptage des levures s’effectue par une observation sous microscope. Les valeurs du graphique correspondent donc à un nombre de cellules par goutte de milieu.

d) Complétez le tableau ci-dessous en appliquant le même raisonnement que celui que vous avez utilisé pour réaliser votre diagramme, mais cette fois en considérant une population initiale de 150 cellules contenues dans une goutte de milieu.

temps en minutes Nombre de levures

0 1504080120160

200

Puis ajoutez (en rouge) les valeurs du tableau au graphique ci-dessus.

Comment pourriez-vous expliquer la différence entre les deux courbes du graphique, la vôtre (théorique) et celle résultant de l’expérience ?

e) Comme tous les êtres vivants, la levure puise dans son milieu de vie les éléments nécessaires à sa croissance et se débarrasse de ses déchets . Toutes les activités nécessitent un apport d’énergie que la levure se procure par transformation du glucose (un sucre) selon les réactions suivantes :

o La respiration cellulaire, qui est une réaction complexe rapportant beaucoup d’énergie, consomme du glucose et de l’oxygène (O2) gazeux et produit du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O).

o La fermentation alcoolique, qui est une réaction plus simple rapportant peu d’énergie, consomme du glucose et produit du dioxyde de carbone (CO2) et de l’alcool (éthanol). L’alcool produit perturbe progressivement le fonctionnement des cellules et finalement les tue.

Recherchez plusieurs paramètres liés aux conditions de vie des levures ainsi qu’à l’espace disponible.

f) Questions de réflexion et de développement o Quel serait, selon vous, l’aspect de la courbe si l’on avait poursuivi l’expérience

jusqu’à 800 min ?

g) Si l’on faisait la même expérience de culture de levures dans un récipient de la taille d’unepiscine, cela changerait-il la forme de la courbe ?

Série 13 IDS / Question de goût / Novembre 2016

Objectifs✔ Exercer la démarche scientifique http://dcpe.net/POII/sites/default/files/cours%20et%20ex/ex-ids.pdf

Une question de goût

Cette activité IDS sur le goût a été élaborée et développée à partir d’une idéede Yves Carraux, didactique romande de chimie 2013. L’objectif de cetteactivité est de se connaître un peu mieux soit même et de comprendre quelssont les mécanismes qui régissent notre corps humain ; tout en restant dansl’optique d’une démarche scientifique (questionnements, hypothèses,

expériences, conclusions, etc.)Source : activité de M. X. Rathgeb.

Le questionnement et hypothèses :

a) Combien de goûts la bouche est-elle capable de détecter ?

Hypothèses : □ 5 □ 50 □ 500 □ 5’000 □ plus de 5’000

b) Quel autre sens a une influence sur le goût ? Justifier.

Hypothèses :

Sens : ……………………, justification : ………………………………………………………………………………….....…………………..

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….


…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….


…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….


…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….


Expérience n°1 :

Prendre un morceau de chocolat et tout en se pinçant le nez, le mettre dans sa bouche.

Laisser le fondre doucement. Libérer le nez et continuer à déguster le chocolat. Décrivez vos

observations/sensations. Quel(s) goût(s) avez-vous perçu avec le nez bouché ? Quel(s)

goût(s)s avez-vous perçu le nez libéré ?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Prendre une pointe de cuillère de sucre avec la cannelle et tout en se pinçant le nez, la

mettre dans sa bouche. Laisser fondre le sucre, puis libéré le nez. Décrivez vos



……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Prendre une pointe de cuillère de sucre à la vanille et tout en se pinçant le nez, la mettre

dans sa bouche. Laisser fondre le sucre, puis libéré le nez. Décrivez vos



……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

En dégustant les trois échantillons, combien de saveurs différentes avez-vous perçues ? …….

Combien de goûts différents la bouche a-t-elle été capable de détecter ? ………………………………..

Parmi les trois échantillons ci-dessus, quel est le point commun ? ………………………………..

Expérience n°1 (suite) :

Expliquer la différence entre le(s) goût(s) perçu(s) seulement par la bouche et le nombre total

de saveurs détectées au cours de l’expérience 1 (aidez-vous du

schéma).

Source image : http://tasteit.e-monsite.com/pages/ii-inflence-

de-l-odorat-sur-le-gout.html

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Que se passe-t-il au niveau de votre appétit quand vous avez un rhume ? …………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Quelle hypothèse semble être confirmée ? …………………………………………………………………

Expérience n°2 :

Goûter la solution 1 en se pinçant le nez. Quel goût avez-vous détecté ? ………………………………….



Goûter la solution 4 en se pinçant le nez. Quel goût avez-vous détecté ? …………………………….

Goûter la solution 5 en se pinçant le nez. Quel goût avez-vous détecté ? …………………………….

Combien de goûts différents ont été détectés par la bouche ? ………………………...

Voulez-vous changer votre hypothèse de départ ? ………………….

Hypothèses : □ 5 □ 50 □ 500 □ 5’000 □ plus de 5’000

Expérience n°3 :

Ne buvez pas la totalité des solutions en goûtant.

Goûter la solution 1 (rouge) ? Quel goût de fruit avez-vous perçu ? ………………………………

Goûter la solution 2 (verte) Quel goût de fruit avez-vous perçu ? ………………………………

Noter les différences entre la solution verte et la solution rouge (plus ou moins sucrée, plus ou

moins salée, plus ou moins acide, plus ou moins amer, plus ou moins umami).

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Goûter la solution 3 (jaune) Quel goût de fruit avez-vous perçu ? ………………………………

Noter les différences avec les solutions verte et rouge (plus ou moins sucrée, plus ou moins

salée, plus ou moins acide, plus ou moins amer, plus ou moins umami).

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Fermer les yeux et goûter à nouveau les trois solutions dans un ordre aléatoire. Essayer de

déterminer si vous êtes en train de goûter la solution 1, la 2 ou la 3. Que constatez-vous ?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Il existe plusieurs colorants alimentaires (rouge, jaune, bleu et vert) qui peuvent être acheté

dans le commerce et qui n’altèrent en rien le goût des aliments. Quel serait votre réaction si

on vous servait dans un restaurant une fondue bleue ?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….


Expérience n°4 :

Prendre des chips d’un paquet neuf et les ramollir à la vapeur d’eau. Goûter les chips ramollies

à la vapeur, puis celles du paquet. Comparer les goûts (plus ou moins sucrée, plus ou moins

salée, plus ou moins acide, plus ou moins amer, plus ou moins umami).

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Qu’est-ce qui a réellement changé et quelles conclusions peut-on en tirer ?

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….


Le 5ème sens… et conclusion

Le seuls sens qui n’a pas été expérimenté lors des expériences 1 à 4 est l’ouïe. De prime à

bord, il n’y aurait aucune influence de l’ouïe sur le goût. Cela est sûrement vrai dans la plupart

des cas, il faut toutefois comprendre que notre cerveau peut associer un goût à une image, une

odeur, une texture… et donc pourquoi pas à un son ? Qui n’a pas déjà salivé lors de l’ouverture

d’un emballage de biscuit ? Lors de la cuisson d’un steak frémissant dans une poêle ? Lors d’un

bouchon de champagne qui saute ou quand le bouchon d’une bonne bouteille de vin sort ?

(Attention l’abus d’alcool est dangereux pour la santé). N’aime-t-on pas entendre le son de

certaines céréales qui crépitent avec le lait ? Ne se prépare-t-on pas à déguster un bon repas

quand on entend notre maman (ou papa !) sortir les casseroles dans la cuisine ?

Ivan Pavlov était un médecin et physiologiste russe qui réalisa en 1890 une expérience célèbre

avec un chien. Il montra qu’il était possible de développer un réflexe conditionné chez le chien.

En effet, en faisant des recherches sur la salive du chien, il remarqua que ce dernier avait

tendance à saliver avant même d’être au contact des aliments. Il décida de pousser ses

recherches et fit teinter une cloche à chaque fois qu’il servait le repas au chien. Au bout de

quelques temps, Pavlov remarqua que le seul son de la cloche sans aucune nourriture faisait

saliver le chien.

Source : http://antoinesimen.a.n.pic.centerblog.net/523c0e5a.gif

Références :

Un extrait de E=M6 sur le goût :

http://www.minutefacile.com/sante-bien-etre/sante/19385-influence-des-sens-sur-le-gout/

http://www.minutefacile.com/sante-bien-etre/sante/19385-influence-des-sens-sur-le-gout/

Série 14 IDS / Boite de Pétri / Décembre 2016

Objectifs✔ Rédiger un rapport sur le développement des microorganismes ✔ Observer, dessiner, faire des hypothèses et conclure


Boîte de PétriSource : cours de M. C. Ebener

Vous allez observer le développement de colonies de microorganismes sur un milieu nutritif stérile déposé sur une boîte de Pétri.

Marche à suivre avec attention :

1) Ensemencement des boîtes de PétriVous recevez des boîtes rondes, nommées boîtes de Pétri, dans lesquelles on a coulé un milieu nutritif stérile qui se solidifie en refroidissant.Il est important de garder ces boîtes fermées dans un premier temps, car elles doivent rester stériles.

a) Couvercle fermé, retournez la boîte et dessinezsur le fond 4 secteurs que vous nommerez A, B,C et D.

b) Ouvrez légèrement la boîte.Dans chacun des secteurs, déposez ou appliquez légèrement un objet, un doigt, de la poussière, un bijou, ...etc.

Attention : une fois appliqué, l'objet doit être retiré !Veillez à ne pas endommager la surface du milieu nutritif. Si vous voulez tester un liquide, imbibez-enun coton-tige et appliquez légèrement le coton imbibé sur le milieu nutritif.

c) Fermez la boîte hermétiquement avec une bande de papier collant (s'il venait à se déchirer, à ce moment ou par la suite, replacez un papier collant sans ouvrir la boîte).

La boîte doit ensuite rester toujours fermée (défense de l'ouvrir).Elle sera déposée chez vous, fermée, entreposée à l'envers (à cause de la condensation sur le couvercle), en sécurité dans un lieu tempéré (tiroir de bureau, dessus d'une armoire, partie haute d'une bibliothèque, ...).

Attention : pour des raison sanitaires, les boîtes ne doivent plus être ouvertes. En cas d’incident, la boîte est mise dans un sachet en plastique fermé hermétiquement, puis jetée à la poubelle.


2) Rédaction du rapport :

Voici les consignes de présentation pour votre rapport :Dans le rapport, il doit figurer une entête, date, un titre, une introduction/but, les sous-titresnécessaires… . Veillez à soigner particulièrement votre présentation, les dessins ainsi que l'orthographe et la syntaxe.

Toute information supplémentaire en relation avec le sujet sera appréciée.

a) Le premier soir, lors de l'ensemencement, notez ce que vous déposez dans chacun des secteurs et expliquez vos stratégies pour effectuer les empreintes.

De plus, rédigez un classement hypothétique des quatre secteurs en ce qui concerne le développement de colonies de microorganismes (du plus "contaminé" au plus "propre"), en justifiant pour chacun des secteurs la raison de sa place dans le classement = Hypothèse.

Il est souhaitable de fournir un dessin de la boîte de Pétri avec les traces éventuelles de l'empreinte sur la surface du milieu nutritif des différents secteurs. Cela permettra de savoir si les colonies qui se développeront proviennent, ou non, de l'objet en question.

b) Toutes les 24h, plus ou moins à la même heure pendant les 6 jours suivants, décrivez cequi se développe sur le milieu nutritif, en observant vu de dessus.La description se fera chaque jour par un dessin de la boîte de Pétri en taille réelle, avec mise en évidence des colonies (taille, couleur, texture). Le dessin doit se faire sur du papier blanc.Chaque jour, le dessin sera accompagné par un texte décrivant ce qui se développe dansla boîte (couleur, forme, apparence,...) ainsi que l'évolution des différents secteurs.Les dessins originaux devront toujours être présentés (même si, par exemple, vous voulez insérer des photos numériques).

Conseil : utilisez une nouvelle page par jour d'observation

c) Remarques et questionnements sont vivement souhaités.

d) Une conclusion devra exposer si le développement au sein des différents secteurs correspond à votre hypothèse de départ. Si ce n'est pas le cas, une tentative d'explication devra être fournie à ce sujet.

3) Conclusion générale : De retour en classe et suite à la discussion qui suivra tous ensemble etaux documents fournis, vous allez pouvoir compléter votre rapport par une conclusion générale de cette expérience.

Série 15 IDS / Stylo à la mode / Décembre 2016

Objectifs✔ Vérifier des hypothèses sur le fonctionnement d'un stylo ✔ Proposer et effectuer des expériences✔ Observer, interpréter les résultats des expériences et conclure.


Un stylo à la modeSource : cours de M. X. Rathgeb

Depuis 2008, un nouveau stylo a vu le jour et a été très vite adopté par un grand nombred’étudiants, car son principe est révolutionnaire. En effet, ce stylo permet rapidement etproprement d’effacer ce qui est écrit, puis de réécrire par-dessus. Plus besoin dès lorsd’utiliser une solution blanche et d’attendre qu’elle sèche, plus besoin d’utiliser un rouleaucorrecteur. Le stylo permet d’écrire et d’effacer autant de fois que l’on désire sur une mêmesurface, contrairement à une plume à encre et un effaceur. Les stylos sont à bille et ont unaspect fuselé. Une zone antidérapante permet un bon maintien du stylo. Cette gamme destylos est décorée de dessins tribaux, leur procurant un look "jeune". Le stylo existe en neufcoloris, ainsi qu’un lot de trois surligneurs fluo (jaune, rose et vert). Le questionnement scientifique

a) Problèmes et hypothèses

Comment fonctionne ce stylo ? Quel est son principe ? L’encre est-elle spéciale ? La boule dustylo est-elle spéciale ? Voici plusieurs hypothèses, cochez la plus plausible selon vous. :

□ Hypothèse 1 : Le boule du stylo fonctionnerait comme une gomme le ferait sur du crayon gris. La boule du stylo serait un peu abrasive et permettrait de gratter la microcouche d’encre.

□ Hypothèse 2 : La boule du stylo serait faite d’un composé chimique qui réagirait avec l’encre. Cette dernière transformée chimiquement deviendrait incolore.

□ Hypothèse 3 : Le frottement de la boule du stylo sur le papier produirait de la chaleur qui rendrait l’encre incolore.

□ Hypothèse 4 : Des microorganismes vivants (sorte d’acariens ?) seraient emprisonnés dans la boule du stylo et se nourriraient de l’encre.


b) Vérification des hypothèses (expériences, résultats, etc.)

Hypothèse 1 : -Proposer une méthode expérimentale qui pourrait confirmer ou infirmer l’hypothèse 1.

-Quelles observations faites-vous?

-Quelles conclusions en tire-t-on ?




c) Conclusion de l’expérience

Rédiger une conclusion (réponses aux problèmes posées).

d ) Message caché

Suite à la conclusion, trouvez une méthode pour découvrir le message caché dans l’encadré ci-dessous :

Série 16 IDS / Dilution / Janvier 2017

Objectifs✔ Comprendre la notion de concentration, de dilution et de solution mère✔ Utiliser l’application Color Grab du smartphone✔ Tracer une courbe d’étalonnage ( valeurs H mesurées par l’application Color Grab en fonction de la

concentration) et utiliser la courbe pour déduire la concentration d’une solution✔ Exercer la démarche scientifique ( faire une hypothèse, rédiger un mode opératoire, construire un

tableau , un graphique, observer les limites d’une courbe d’étalonnage (esprit critique) et conclure) ✔ Comprendre le principe de la dilution en série et apprendre à faire des dilutions en série


Dilution


Problème posé et hypothèses

Nous avons mélangé du nitrate de cuivre (II) trihydraté avec de l’eau pour obtenir des solu-tions de concentrations différentes (à 5 %, à 15% et à 20 % de nitrate de cuivre (II) trihy-draté).

a) Faites des hypothèses sur les concentrations des deux solutions de concentrations inconnues I et II. Justifiez vos hypothèses en observant les cinq solutions.

Introduction et rappel pour vérifier vos hypothèses:

Pour vérifier vos hypothèses de manière précise, nous allons utiliser le smartphone. Eneffet, l’application Color Grab du smartphone permettra l'analyse de la couleur de vossolutions et de distinguer notamment les différents types de bleu. Il sera ainsi possible dedéduire les concentrations des solutions de manière plus précise que visuellement. Pour télécharger Color Grab, cliquez sur le lien ci-dessous :

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.loomatix.colorgrab.

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.loomatix.colorgrab


Nous allons utiliser le pourcentage masse/volume (m/V), car les solutions de référence sontdonnées en % (m/V). Quelle est la signification de pourcentage ( m/V) ? Par exemple, 5g nitrate de cuivre(II) trihydraté sont dissous dans environ 24 mL d'eaupour former une solution de 25 mL. -Résumé : 5g nitrate de cuivre(II) tri-hydraté + env. 24 mL d'eau distillée = 25 mL de solution -Calcul de la concentration en % (m/V) : 5g /25 mL de solution = 0.2 g/mL = 20 g/100 mL= 20% (m/V) Le pourcentage (m/V) nous donne la masse en gramme de nitrate de cuivre (II) trihydraté pour 100 mL de solution.

Dans un premier temps, vous ne disposerez pas des solutions de référence à 5 ,15 et 20 %.Cependant, il est possible de varier la concentration par dilution et vous avez à disposition30mL d’une solution mère 1g/mL. Vous allez ainsi préparer vos propres solutions deconcentrations connues par une série de dilutions.

Voici la démarche :

b) Calculez et indiquez les facteurs* de dilution sur le schéma ci-dessous:

Calculez et indiquez le volume la solution mère à transférer :

*Calcul du facteur (F) de dilution : F = Concentration de la solution concentrée / Concentration de la solution diluée (solution de départ) (solution après dilution)

Solution-mère

1g/mL

1g dans 1mL desolution

0.2g dans 25mLde solution

(3ème dilution)

2g dans 25mL desolution

(2ème dilution)

/

5g dans 25 mL desolution

(1ère dilution)

Cette démarche s’appelle une dilution en série . c) Expliquez brièvement le principe de la dilution en série.

Vérification de vos hypothèses

d) Complétez le mode opératoire ci-dessous. Avant de manipuler, vérifiez votre mode opératoire par l’enseignant.

Mode opératoire (première dilution)

1. Prélever à l'aide ............................................................................................................................

2. Introduire.......................................................................................................................................

3. Compléter jusqu'au.............................. .........................................................................................

4. A l'aide du smartphone et de l'application Color Grab, mesurer la valeur H**en[ °] pour la solution préparée. Placer le smartphone toujours à la même distancepour effectuer les mesures dans les mêmes conditions pour toutes les solutions.Mettre une feuille blanche derrière votre solution (voir ci-contre).

Source: http://www.scienceinschool.org/content/smartphones-lab-how-deep-your-blue

5. Même mode opératoire pour les dilutions suivantes

** Color Grab analyse grâce à la caméra de votre smartphone la couleur selon différents

paramètres HSV. La première paramètre H permet de distinguer notamment les différents types de bleu

expérience

élèves

http://www.scienceinschool.org/content/smartphones-lab-how-deep-your-blue

e) Complétez le tableau des résultats :

La valeur H [ °]

Masse de nitrate d e cuivre (II)

trihydraté dans 25 mL de solution

1ère dilution

2ème dilution

3ème dilution

f) Représentez graphiquement l’évolution de la valeur H en fonction de la masse de nitrate de cuivre (II) trihydraté (masse comprise entre 0 et 10 g ) dans 25 mL de solution sur du papier millimétré. Placez les points sans les relier.

6. A partir des ballons jaugés de concentrations connues (solutions de référence) qui sont mis à disposition: -Solution à 5% (1.25g dans 25mL de solution(nitrate de cuivre(II) trihydraté+eau ))

-Solution à 15% (3.75g dans 25mL de solution) -Solution à 20% (5g dans 25mL de solution),

mesurer la valeur H pour ces solutions. g) Construisez un tableau ci-dessous avec les résultats obtenus avec les solutions de référence.

h) Sur le même graphique que précédemment, tracez la courbe (par ex. : droite) d’étalonnage à l’aide des points obtenus avec les solutions de référence. Vérifiez vos dilutions. Les points obtenus lors des dilutions en série passent-ils par la courbe ? Commentez.

7.À partir des solutions de concentrations inconnues I et II qui sont mis à disposition, mesurer les valeurs H pour ces solutions. i) Notez les valeurs H. Déduisez les masses de nitrate de cuivre(II) trihydraté et les pourcentages (m/V) de chacune des solutions de concentrations inconnues . Justifiez sur le graphique à l’aide de traits de construction et expliquez vos résultats.

Conclusion

j) - Vos hypothèses sont-elles vérifiées ? - Y a-t-il cohérence entre les concentrations de vos dilutions et celles des solutions de références ? - Abordez la problématique des limites de la relation entre la valeur H et la concentration.

Série 17 IDS / Transvaser un liquide / Janvier 2017

Objectifs✔ Prendre conscience des limites de l’usage des proportions✔ Construire un graphique✔ Reconnaître une situation de proportionnalité


Transvaser un liquidePrésentation

Pour transvaser un liquide d’un récipient dans un autre, on plonge un tube de verre verticalement dans le liquide jusqu’au fond du premier récipient rempli. On laisse pénétrer leliquide à l’intérieur du tube puis on ferme l’orifice supérieur du tube à l’aide d’un doigt. On déplace ensuite le tube au-dessus de l’autre récipient et on libère l’orifice, laissant ainsi le liquide s’échapper du tube et tomber dans le second récipient.

Manipulation et questions

Introduction

Transvasez la moitié du contenu du récipient plein (100 mL) dans le récipient vide en comptant le nombre d’opérations effectuées et en relevant le niveau dans chaque récipient toutes les 2 opérations. Construisez un tableau avec les mesures expérimentales.


Expérience IHypothèse

Estimez le nombre d’opérations nécessaires pour transvaser ¾ du liquide. Notez ce nombre. Expliquez.

Vérification expérimentale

Réalisez ce transfert en relevant le niveau dans chaque récipient toutes les 2 opérations.Construisez un tableau avec les mesures expérimentales.

Conclusion

Comparez le résultat à votre pronostic. Concluez et expliquez.

Expérience IIHypothèse

Estimez maintenant le nombre d’opérations nécessaires pour revenir à égalité de niveaux dans les deux récipients. Notez ce nombre. Expliquez.

Vérification expérimentale

Réalisez ce transfert en relevant le niveau dans chaque récipient toutes les 2 opérations.Construisez un tableau avec les mesures expérimentales.

Conclusion

Comparez le résultat à votre pronostic. Concluez et expliquez.

Résumé et proportionnalité

a) Construisez un tableau récapitulatif avec les mesures expérimentales de l’introduction et l’expérience I de la manière suivante :

b) Établissez un graphique donnant le niveau dans les deux récipients (sur le même axe les niveaux des deux récipient) en fonction du nombre d’opérations à l’aide de papier millimétré.

Pourquoi le verre vide ne se remplit pas proportionnellement aux nombres d’opérations effectués ?

c) Supposez que vous transvasez la moitié du contenu du récipient plein dans le récipient vide en prenant à chaque opération 2 mL à l’aide d’une pipette.

• Construisez un tableau avec le nombre d’opérations et le niveau du verre vide. • Esquissez l’allure de l’évolution du niveau dans le récipient vide en fonction du nombre d’opérations sur le même graphique que précédemment. • Le verre vide se remplit-il proportionnellement aux nombres d’opérations effectués ?

d) Supposez que vous transvasez la moitié du contenu du récipient plein dans un récipient contenant 15 mL en prenant à chaque opération 2 mL à l’aide d’une pipette.

• Construisez un tableau avec le nombre d’opérations et le niveau de verre contenant 15 mL au départ. • Esquissez l’allure de l’évolution du niveau dans le récipient contenant 15 ml au départen fonction du nombre d’opérations sur le même graphique que précédemment. • Le verre se remplit-il proportionnellement aux nombres d’opérations effectués ?

e) Que remarquez-vous graphiquement lors d’une relation de proportionnalité entre des grandeurs? Donnez les conditions nécessaires pour observer une relation de proportionnalitéà l’aide d’un graphique et à l’aide d’un tableau.

Nombre d’opération 0 2 4 etc.Récipient vide au départ [ml] …. …. ….. etc.Récipient plein au départ [ml] …. …. ….. etc.

Résumé: transvaser un liquideTransvasement à l’aide d’un tube

Tableau

Mesure proportionnelle : □oui □nonJustification :

Graphique


Transvasement à l’aide d’une pipette de 2mLdans un verre vide

Tableau


Graphique


Transvasement à l’aide d’une pipette de 2mLd’un verre rempli de 15 mL d’eau

Tableau


Graphique


Nombred’opération

0 2 4 6 etc.

Récipient vide audépart [mL]

0 ~10 ~16 ~23 etc.

Nombre d’opération 0 2 4 6 etc.Récipient vide au

départ [mL]0 4 8 12 etc.

Nombre d’opération 0 2 4 6 etc.Récipient avec15ml au départ [mL]

15 19 21 23 etc.

Série 18 IDS / une question de précision / ...

Objectifs✔ Tracer un graphe en tenant compte de l’incertitude


Une question de précision (masse volumique)


But • Déterminer la composition d’échantillon de forme géométrique simple.

Déroulement du travail

a) Effectuez sur chaque échantillon toutes les mesures nécessaires à déterminer son volume(à l’aide du pied à coulisse ou de la règle graduée) et sa masse (avec une balance digitale ou à plateau). Complétez le tableau ci-dessous (colonne 1).

En tenant compte de l'imprécision des mesures effectuées (selon l’instrument utilisé), évaluez le volume minimum et maximum de chaque échantillon. Complétez le tableau (colonne 2 et 3).

En tenant compte de l'imprécision des mesures effectuées (selon l’instrument utilisé), évaluez la masse minimale et maximale de chaque échantillon. Complétez le tableau (colonne4 et 5).

Complétez en indiquant les mesures et les calculs effectués :

Forme etmesures

Volume (instrument utilisé : …………………………..)

Masse (balance …….………)

Vol. minimum Vol. maximum m. min. m. max.Forme :

Mesures :- pour calculer le volume

-pour la masse :


Forme :


-pour la masse :

Forme :


-pour la masse :

Forme :


-pour la masse :

b) Tracez un graphique de la masse en fonction du volume. Chaque échantillon sera représenté par une fenêtre de confiance (d’incertitude) de sa masse et son volume.

Une fenêtre : masse[massemin ; masse max]

volume [volumemin ; volume max]

c) Tracez la droite la plus pentue et la moins pentue passant par toutes les fenêtres de confiance. Mesurez les pentes de ces droites afin de déterminer la masse volumique minimale et maximale.

Pente = masse

volume= masse volumique

Complétez :• Pente minimale :…………………………………

Masse volumique minimale : ………………………………….

• Pente maximale :…………………………………

Masse volumique maximale : ………………………………….

d) À l’aide de la table CRM, déterminez de quelles substances peuvent être constitués vos échantillons d’après leur masse volumique

Votre substance est : …………………………………………………………………….

Justification : ………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Série 19 IDS / Imperfection des modèles / ...

Objectifs✔ modéliser et esprit critique (les limites d’un modèle)


L’imperfection des modèles

a) La découverte de l'existence des électrons conduit Thomson à proposer en 1898 un nouveau modèle de l'atome : les électrons, chargés négativement, sont en suspension dansune sphère de "gelée" chargée positivement. Thomson fera l’analogie avec des raisins (électrons) dans un cake (la matière positive). Faites un dessin de l'atome selon Thomson.

b) En 1911, Rutherford fit une expérience qui releva les failles du modèle atomique de Thomson. Faites un schéma du dispositif de l’expérience et mettez des légendes.

c) Selon le modèle atomique de Thomson, toutes les particules alpha bombardées auraient dû traverser la fine couche d'or. Pourquoi ?

Remarque: la particule alpha est l'atome d'hélium ayant perdu tous ses électrons, donc une petite goutte de gelée positive selon l'hypothèse de Thomson.

d) Pourquoi certaines particules alpha rebondissent-elles sur latrès fine couche d'or ? Proposez un modèle de l'atome enaccord avec les observations de l'expérience de Rutherford.

e) Pourquoi utilise-t-on le terme ''modèle'' lors de lareprésentation de l'atome ?

f) Proposez un modèle atomique qui vous semble le plus proche dela réalité.


la structure électronique - dcpe.netdcpe.net/poii/sites/default/files/cours et ex/ex-ids.pdf ·...

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