Physique-chimie, Sixième • Exercices corrigés à Montréal
Cette fiche ne redonne pas le cours sur la lumière et le ciel : votre enfant l'a dans son cahier. Elle dit ce qui fait perdre des points au contrôle, et le geste exact qui évite chaque perte.
C'est le chapitre où les idées fausses sont les plus tenaces, parce qu'elles viennent de ce que l'on croit voir : un Soleil qui se lève, une Lune qui brille, un été plus proche de l'astre. Chacune se démonte avec un schéma, et c'est ce schéma que le correcteur attend.
Le fil du chapitre
La lumière va tout droit, et cette seule propriété explique l'ombre, le jour, la nuit et les saisons : les points se perdent quand on oublie que la Lune et les planètes ne produisent aucune lumière, et que ce n'est pas le Soleil qui se déplace mais la Terre qui tourne sous lui.
La question « pourquoi voit-on la Lune » attend le mot RENVOIE, ou diffuse. « Parce qu'elle brille » ne rapporte aucun point.
Deux rotations, deux effets : sur elle-même en un jour pour le jour et la nuit, autour du Soleil en un an pour les saisons. Les échanger est l'erreur la plus courante du chapitre.
Les erreurs ci-dessous sont celles que je corrige le plus souvent en séance. Chacune coûte des points sur une copie, même quand le raisonnement est juste.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« La nuit, le Soleil s'éteint et se rallume au matin. »
Ce qu'il faut écrire
« Le Soleil éclaire sans interruption la moitié de la Terre; la nuit, notre lieu se trouve du côté non éclairé. »
Pourquoi : L'élève raisonne sur ce qu'il voit et non sur le schéma. Un dessin de la Terre coupée en deux par la limite jour-nuit répond à la question sans une phrase de plus.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« On voit la Lune parce qu'elle brille. »
Ce qu'il faut écrire
« On voit la Lune parce qu'elle RENVOIE vers nous la lumière du Soleil : elle n'en produit aucune. »
Pourquoi : C'est la question de cours la plus posée du chapitre, et la distinction source-objet diffusant est celle que tout le reste utilise. Le même raisonnement vaut pour les planètes.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Le Soleil est à l'est, donc l'ombre part vers l'est. »
Ce qu'il faut écrire
« L'ombre se forme du côté OPPOSÉ au Soleil : Soleil à l'est, ombre vers l'ouest. »
Pourquoi : L'ombre est la région où l'objet EMPÊCHE la lumière d'arriver : elle est forcément derrière lui. Sur un schéma, il suffit de prolonger les rayons.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« À midi le Soleil est au plus haut, donc l'ombre est la plus longue. »
Ce qu'il faut écrire
« Plus le Soleil est HAUT, plus l'ombre est COURTE : l'ombre est minimale au milieu de la journée. »
Pourquoi : Le lien est inverse, et c'est contre-intuitif tant qu'on n'a pas tracé un rayon. Cette règle est la clé de tout l'exercice du gnomon et du cadran solaire.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« En été il fait plus chaud parce que la Terre est plus près du Soleil. »
Ce qu'il faut écrire
« En été le Soleil monte plus haut ET la journée est plus longue : c'est l'inclinaison de l'axe de la Terre qui l'explique, pas la distance. »
Pourquoi : La distance est la même pour toute la planète au même instant : si elle expliquait tout, il ferait chaud partout en même temps. Or c'est l'hiver dans l'hémisphère sud pendant notre été.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Le Soleil se déplace d'est en ouest, on le voit bien. »
Ce qu'il faut écrire
« Le Soleil PARAÎT se déplacer d'est en ouest, mais c'est la Terre qui tourne sur elle-même. »
Pourquoi : Le mot APPARENT est celui qu'attend le barème. C'est la même illusion que le paysage qui défile par la fenêtre d'un train, et le lien avec l'objet de référence est attendu.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Les saisons viennent de ce que la Terre tourne sur elle-même. »
Ce qu'il faut écrire
« La rotation sur elle-même en donne le jour et la nuit; c'est le tour du Soleil en un an, avec l'axe incliné, qui donne les saisons. »
Pourquoi : Deux mouvements, deux durées, deux effets. Les nommer avec leur durée dans la même phrase est le meilleur moyen de ne plus les échanger.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Vénus est l'étoile du berger, donc c'est une étoile. »
Ce qu'il faut écrire
« Vénus est une PLANÈTE : elle ne produit pas de lumière et tourne autour du Soleil. Son surnom est trompeur. »
Pourquoi : Le nom populaire contredit la définition. Une étoile produit sa lumière, une planète la renvoie : c'est le seul critère, et il se vérifie aussi à l'oeil, une étoile scintille et une planète non.
Posez deux questions dans cet ordre : produit-il sa lumière, et autour de quoi tourne-t-il ?
Si l'astre produit sa propre lumière → c'est une ÉTOILE
Exemple : le Soleil, et tous les points du ciel nocturne qui scintillent
Si il ne produit pas de lumière et tourne autour d'une étoile → c'est une PLANÈTE
Exemple : la Terre, Mars, Vénus malgré son surnom d'étoile du berger
Si il ne produit pas de lumière et tourne autour d'une planète → c'est un SATELLITE
Exemple : la Lune, seul satellite naturel de la Terre
Si c'est une traînée lumineuse qui dure une seconde → ce n'est aucun des trois : c'est un grain de poussière qui brûle dans l'atmosphère
Exemple : une étoile filante, dont le nom est trompeur lui aussi
Deux noms populaires piègent l'élève à chaque contrôle : l'étoile du berger, qui est Vénus, et l'étoile filante, qui n'est pas un astre.
Regardez la DURÉE dont parle l'énoncé.
Si l'énoncé parle d'une journée, du jour, de la nuit, du décalage horaire → rotation de la Terre SUR ELLE-MÊME, en
Exemple : midi à Montréal et à Paris : six heures de rotation d'écart
Si l'énoncé parle des saisons, de l'été, de l'hiver, de la durée du jour au fil de l'année → tour de la Terre AUTOUR DU SOLEIL en un an, avec l'axe INCLINÉ
Exemple : le Soleil monte plus haut en juin qu'en décembre
Si l'énoncé parle de la position de la Lune dans le ciel d'un mois sur l'autre → tour de la LUNE autour de la Terre, en jours
Exemple : elle nous montre toujours la même face
Si l'énoncé parle de la hauteur du Soleil au cours d'UNE journée → rotation sur elle-même encore, lue sur l'ombre d'un gnomon
Exemple : l'ombre est la plus courte au milieu de la journée
l'ombre tourne dans le sens inverse du Soleil
Un mot de l'énoncé suffit à décider : « journée » renvoie toujours à la rotation sur elle-même, « année » et « saison » toujours au tour du Soleil.
Le correcteur coche des étapes. Les voici dans l'ordre, avec la phrase de conclusion qu'il attend mot pour mot.
Quand l'utiliser : L'énoncé demande « expliquez pourquoi il fait nuit » ou « pourquoi le jour succède à la nuit ».
Phrase de conclusion
« Le Soleil éclaire toujours la moitié de la Terre qui lui fait face. Comme la Terre tourne sur elle-même en , notre lieu passe alternativement dans la partie éclairée, où il fait jour, et dans la partie sombre, où il fait nuit. »
Le piège : Oublier le schéma. Sur cette question, le dessin vaut souvent autant de points que le texte.
Barème : 1 point pour la moitié éclairée, 1 point pour la rotation avec sa durée, 1 point pour le schéma légendé.
Quand l'utiliser : L'énoncé donne deux longueurs d'ombre relevées à midi à six mois d'écart et demande quelle est la saison.
Phrase de conclusion
« L'ombre de midi mesure en juin contre en décembre. Comme une ombre plus courte signifie un Soleil plus haut, c'est en juin que le Soleil monte le plus, et la journée y est aussi la plus longue : c'est l'été. »
Le piège : Conclure sur la température plutôt que sur la hauteur du Soleil : une journée d'été peut être fraîche, l'ombre de midi ne ment pas.
Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.
L'ombre est-elle du bon côté ?
Sur le schéma, tracer une flèche du Soleil vers l'objet et prolonger : l'ombre doit se trouver dans le prolongement, jamais entre le Soleil et l'objet.
Une ombre dessinée vers le Soleil est refusée même si le reste de la copie est juste.
Le mot APPARENT est-il là ?
Relire les phrases qui parlent du déplacement du Soleil et vérifier qu'elles disent « paraît se déplacer » ou « mouvement apparent ».
« Le Soleil se déplace d'est en ouest » coûte le point de vocabulaire; « le Soleil paraît se déplacer » le rapporte.
La bonne rotation a-t-elle été invoquée ?
Repérer le mot de l'énoncé, « journée » ou « saison », et vérifier que la durée citée est bien dans le premier cas et un an dans le second.
Expliquer les saisons par la rotation en est l'échec le plus fréquent de la question.
L'astre nommé produit-il vraiment sa lumière ?
Pour chaque astre cité, se demander s'il produit ou s'il renvoie. Seul le Soleil, parmi ceux du chapitre, produit sa lumière.
Écrire « l'étoile Vénus » ou « la Lune brille » signale que la distinction n'est pas acquise.
On plante un bâton vertical de dans une cour et on mesure la longueur de son ombre au cours d'une même journée : à h, à h, à h, à h et à h.
Questions : à quel moment le Soleil est-il le plus haut ? Dans quel sens l'ombre se déplace-t-elle ? De combien l'ombre raccourcit-elle entre h et h ? Que vaudrait ce relevé six mois plus tard ?
Étape 1
La plus petite valeur du relevé est , à h. C'est donc à h que le Soleil est le plus haut.
Pourquoi
On applique la règle « Soleil haut, ombre courte » sans aucun calcul. Chercher le minimum d'un tableau est le geste attendu, et il rapporte le point même si la suite est fausse.
Étape 2
Le Soleil va d'est en ouest, donc l'ombre va d'OUEST en EST : le matin elle pointe vers l'ouest, le soir vers l'est.
Pourquoi
L'ombre est toujours à l'opposé du Soleil : quand l'un avance vers la droite, l'autre avance vers la gauche. C'est ce qui permet de lire l'heure sur un cadran solaire.
Étape 3
Raccourcissement entre h et h : .
Pourquoi
Une soustraction, avec les unités écrites. On remarquera que l'allongement de l'après-midi, , n'est pas égal : le minimum ne tombe pas exactement à l'heure du relevé.
Étape 4
À h, l'ombre mesure pour un bâton de : elle est un peu plus LONGUE que le bâton.
Pourquoi
Comparer l'ombre à la hauteur de l'objet mesure la hauteur du Soleil sans rapporteur. Une ombre plus longue que l'objet signifie que le Soleil reste assez bas, ce qui est le cas toute l'année à Montréal comme à Paris.
Étape 5
Six mois plus tard, on est passé de l'été à l'hiver ou l'inverse : toutes les ombres seront beaucoup plus longues, ou beaucoup plus courtes, et il n'y aura peut-être plus de Soleil à h.
Pourquoi
La question teste le lien entre la saison et la hauteur du Soleil. Répondre « ce sera pareil » reviendrait à nier l'inclinaison de l'axe, donc l'existence des saisons.
Conclusion rédigée
Le Soleil est le plus haut à h, où l'ombre est minimale avec . L'ombre se déplace d'ouest en est, à l'opposé du Soleil. Elle raccourcit de entre h et h. Six mois plus tard, le relevé serait tout autre, puisque la hauteur du Soleil à midi change avec la saison.
L'erreur classique sur cet exercice : Répondre que l'ombre est la plus longue à h parce que le Soleil est au plus haut : le lien est inverse, et cette seule confusion fait perdre la moitié de l'exercice.
Parce que la Terre tourne sur elle-même en vingt-quatre heures. Le Soleil éclaire en permanence la moitié de la Terre qui lui fait face, et notre lieu passe tour à tour dans la partie éclairée, où il fait jour, et dans la partie sombre, où il fait nuit. Le Soleil ne s'éteint jamais : quand il fait nuit chez nous, il fait plein jour de l'autre côté du globe.
Parce qu'elle renvoie vers nous la lumière du Soleil, exactement comme un mur blanc renvoie celle d'une lampe. Le Soleil éclaire en permanence une moitié de la Lune, et c'est cette lumière renvoyée qui entre dans notre oeil. Sans le Soleil, la Lune serait invisible : c'est un objet éclairé, pas une source de lumière.
Parce que le Soleil est alors au plus haut dans le ciel. Plus la source de lumière est haute, plus le rayon qui frôle le sommet de l'objet retombe près de son pied, donc plus l'ombre est courte. Le matin et le soir, le Soleil est bas et les ombres s'allongent beaucoup. La longueur de l'ombre mesure donc la hauteur du Soleil.
Parce que l'axe de rotation de la Terre est incliné et garde toujours la même direction pendant qu'elle fait le tour du Soleil. Un hémisphère est donc tourné vers le Soleil pendant une partie de l'année : le Soleil y monte plus haut et la journée y est plus longue, ce qui fait l'été. Ce n'est pas la distance au Soleil qui l'explique.
Une étoile produit elle-même sa lumière, comme le Soleil. Une planète n'en produit aucune : elle tourne autour d'une étoile et renvoie la lumière qu'elle en reçoit. À l'oeil nu, une étoile scintille alors qu'une planète brille d'un éclat calme, et surtout une planète se déplace lentement devant le fond fixe des étoiles.
