Physique-chimie, Sixième • Exercices corrigés à Montréal
Cette fiche ne redonne pas le cours sur les états de la matière : 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.
Le chapitre paraît facile et se corrige mal : sur une copie moyenne, la moitié des points perdus tiennent à une unité oubliée ou à une conversion faite par cent au lieu de mille. Ces deux réflexes se prennent en Sixième, et tout le collège les tiendra ensuite pour acquis.
Le fil du chapitre
Une mesure sans unité ne vaut rien, et la masse et le volume ne se mesurent ni avec le même instrument ni dans la même unité : presque tous les points perdus de ce chapitre viennent de ces deux oublis.
Écrire l'unité à CHAQUE ligne du calcul, pas seulement au résultat : c'est un demi-point par question dans la plupart des barèmes, et c'est aussi ce qui fait repérer une erreur.
« Invisible » ne veut jamais dire « absent ». C'est la phrase à se répéter devant toute question sur un gaz.
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
« Le volume de l'eau est . »
Ce qu'il faut écrire
« Le volume de l'eau est . »
Pourquoi : Sans unité, le nombre ne veut rien dire : peut être des millilitres, des grammes ou des centilitres. Le correcteur ne devine pas, il retire le point.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« L'eau monte jusqu'à la graduation , donc il y a . »
Ce qu'il faut écrire
« Le BAS du ménisque est à mi-chemin entre et , donc il y a . »
Pourquoi : L'eau remonte le long des parois : le bord est toujours plus haut que la vraie surface. On lit au point le plus creux, l'oeil exactement à la hauteur de la surface.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« La balance affiche , donc l'eau a une masse de . »
Ce qu'il faut écrire
« Masse de l'eau = masse de l'ensemble moins masse du bécher, soit . »
Pourquoi : La balance pèse tout ce qu'on pose dessus, récipient compris. La touche TARE fait la soustraction avant, mais elle doit être pressée AVANT de verser.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« . »
Ce qu'il faut écrire
« , donc . »
Pourquoi : L'élève applique le facteur des centimètres aux millilitres. Il n'y a qu'une chose à retenir : entre le litre et le millilitre, il y a .
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Le sucre a disparu dans l'eau, donc il ne pèse plus rien. »
Ce qu'il faut écrire
« Le sucre est dissous mais toujours présent : la masse totale reste . »
Pourquoi : Dissoudre n'est pas détruire : les particules de sucre sont dispersées entre celles de l'eau, trop petites pour être vues. La conservation de la masse est le principe qui portera toute la chimie du collège.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« La masse ne change pas quand l'eau gèle, donc le volume non plus. »
Ce qu'il faut écrire
« La masse reste , mais le volume AUGMENTE d'environ : c'est pour cela qu'une bouteille pleine et fermée éclate au congélateur. »
Pourquoi : Masse et volume ne suivent pas la même règle, et l'eau est justement le contre-exemple célèbre. C'est aussi ce qui explique qu'un glaçon flotte.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Le bécher est vide, il n'y a rien dedans. »
Ce qu'il faut écrire
« Le bécher contient de l'AIR, et l'air est de la matière : un litre d'air a une masse d'environ . »
Pourquoi : L'élève confond invisible et absent. Un gaz se pèse, s'entend s'échapper d'un ballon et se sent quand on souffle : ce sont trois preuves à citer.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« d'huile ont une masse de . »
Ce qu'il faut écrire
« L'égalité pour ne vaut que pour l'EAU. Pour l'huile, il faut peser. »
Pourquoi : Cette égalité est un cas particulier, très pratique et très mal retenu. Chaque matière a sa propre relation entre masse et volume, et c'est ce que la Cinquième appellera la masse volumique.
Ce qu'il ne faut pas écrire
« Le caillou dépasse un peu de l'eau, mais le calcul reste . »
Ce qu'il faut écrire
« Le solide doit être ENTIÈREMENT immergé, sinon la montée d'eau ne mesure qu'une partie de son volume et le résultat est trop petit. »
Pourquoi : La méthode repose sur le fait que l'eau est chassée par tout le volume du solide. Un caillou à moitié immergé n'en chasse que la moitié.
Regardez le mot de l'énoncé, pas le contexte.
Si l'énoncé dit « pèse », « masse », « combien de matière » → c'est une MASSE : balance, en ou
Exemple : « quelle est la masse d'eau versée » →
Si l'énoncé dit « contient », « volume », « quelle place » → c'est un VOLUME : éprouvette, en ou
Exemple : « quel volume la bouteille contient-elle » →
Si l'objet est un solide sans forme géométrique simple → VOLUME par déplacement d'eau :
Exemple : , soit
le solide doit être entièrement immergé
Si l'objet est un cube ou un pavé droit → VOLUME par la formule, en , puis conversion en
Exemple : un cube de d'arête fait , soit
Si l'énoncé donne un volume et demande une masse, la seule conversion permise en Sixième est celle de l'EAU : pour . Sinon, la donnée manque.
Regardez ce qui a changé entre le début et la fin.
Si changement de récipient, dissolution, changement d'état, et le récipient est FERMÉ → la MASSE est conservée : elle est identique avant et après
Exemple : d'eau plus de sucre donnent de sirop
Si le récipient est OUVERT et une partie s'échappe → la masse de ce qui reste diminue, mais la masse totale est toujours conservée
Exemple : l'eau évaporée d'un verre est passée dans l'air de la pièce, elle n'est pas détruite
Si on change seulement de récipient → la masse ET le volume sont conservés, seule la FORME change
Exemple : versés dans un bécher plus large restent
Si de l'eau liquide devient de la glace → la masse est conservée, le VOLUME augmente d'environ
Exemple : d'eau donnent environ de glace
La conservation de la masse est vraie dans TOUS les cas : quand elle paraît fausse, c'est que la balance ne pèse pas tout ce qui est en jeu.
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 donne un objet sans forme géométrique simple, un caillou, une bille, une clé, et demande son volume.
Phrase de conclusion
« Le caillou étant entièrement immergé, son volume vaut , c'est-à-dire . »
Le piège : Écrire directement sans montrer la soustraction : le point de méthode est perdu même si le résultat est juste.
Barème : 1 point pour les deux lectures avec unités, 1 point pour la soustraction posée, 1 point pour la phrase de conclusion avec l'unité.
Quand l'utiliser : L'énoncé donne la masse du récipient vide et celle de l'ensemble.
Phrase de conclusion
« La masse de l'eau vaut . »
Le piège : Répondre , c'est-à-dire donner la masse de l'ensemble au lieu de celle du contenu.
Cinq minutes de vérification récupèrent plus de points qu'un exercice de plus commencé à la hâte.
Chaque nombre porte-t-il son unité ?
Parcourir la copie du regard, sans relire les calculs, et chercher les nombres nus. Il en reste toujours.
« » est incomplet, « » est complet.
L'ordre de grandeur est-il croyable ?
Comparer au verre d'eau et à la bouteille : un verre fait environ , une bouteille , une personne .
Un caillou de serait plus gros qu'un seau : le résultat est faux, on a confondu et .
La conversion va-t-elle dans le bon sens ?
Se demander si le nombre doit grossir ou rétrécir. En passant des litres aux millilitres, le nombre GROSSIT, parce que le millilitre est plus petit.
qui donnent est absurde : on a divisé au lieu de multiplier.
La masse trouvée est-elle celle qu'on demandait ?
Relire l'énoncé et souligner le mot qui dit ce qu'on doit peser : le contenu, l'ensemble, ou le récipient.
Si la réponse est exactement le nombre affiché par la balance, la soustraction du récipient a probablement été oubliée.
Un pichet vide a une masse de . On y verse d'eau, puis on ajoute de sirop et on remue jusqu'à ce que tout soit dissous.
On sert ensuite des verres de .
Questions : quelle est la masse de l'ensemble après la dissolution ? Combien de verres pleins peut-on servir ? Quelle masse de sirop chaque verre contient-il ?
Étape 1
, et comme il s'agit d'eau, ont une masse de .
Pourquoi
On convertit AVANT de calculer, jamais pendant : mélanger des litres et des grammes dans la même ligne est la première cause d'erreur du chapitre. L'égalité pour n'est utilisable que parce que c'est de l'eau.
Étape 2
Masse de l'ensemble : .
Pourquoi
On additionne les trois masses, pichet compris, parce que la question porte sur l'ENSEMBLE. La dissolution ne fait perdre aucun gramme : c'est la conservation de la masse, et c'est le point de cours que la question teste.
Étape 3
Volume total de boisson : d'eau. Nombre de verres : verres pleins.
Pourquoi
La question passe de la masse au volume, donc on change d'unité et d'instrument. On divise le volume disponible par le volume d'un verre, et on garde le quotient entier : un verre à moitié rempli n'est pas un verre servi.
Étape 4
Sirop par verre : par verre.
Pourquoi
Le sirop est réparti également puisque le mélange a été remué : c'est ce que « dissous » autorise à supposer. Sans cette phrase de l'énoncé, on ne pourrait pas diviser.
Étape 5
Vérification : de sirop répartis, et servis. Les deux totaux sont retrouvés.
Pourquoi
La substitution inverse coûte dix secondes et attrape l'erreur de division la plus fréquente, celle où l'on divise par le nombre de verres au lieu du volume d'un verre.
Conclusion rédigée
L'ensemble a une masse de , soit . On peut servir verres pleins de , contenant chacun de sirop.
L'erreur classique sur cet exercice : Oublier le pichet dans la masse de l'ensemble et répondre : l'énoncé dit bien « masse de l'ensemble », donc contenant compris.
On place l'oeil exactement à la hauteur de la surface, jamais au-dessus ni au-dessous, et on lit au BAS du ménisque, le point le plus creux de la surface. Le bord, où l'eau remonte le long des parois, est toujours plus haut et donne une valeur trop grande. On compte ensuite combien vaut un intervalle entre deux graduations chiffrées avant d'annoncer le résultat.
La masse dit quelle quantité de matière est présente et se mesure avec une balance, en grammes. Le volume dit quelle place cette matière occupe et se mesure avec une éprouvette graduée, en millilitres. Les deux ne se déduisent pas l'une de l'autre : un kilogramme de plumes et un kilogramme de plomb ont la même masse mais des volumes très différents.
Par déplacement d'eau. On verse de l'eau dans une éprouvette, on note le volume lu, on plonge le caillou en veillant à ce qu'il soit entièrement immergé, puis on note le nouveau volume. Le volume du caillou est la différence entre les deux lectures. Si l'eau passe de cinquante à soixante-huit millilitres, le caillou occupe dix-huit millilitres, soit dix-huit centimètres cubes.
Oui. L'air est un gaz, et un gaz est de la matière : il occupe un volume et il a une masse. Un litre d'air a une masse d'environ un virgule deux gramme, ce qui se vérifie en pesant un ballon dégonflé puis gonflé. Un récipient qui paraît vide contient donc quelque chose. Invisible ne veut jamais dire absent.
Parce que l'eau augmente de volume d'environ neuf pour cent en gelant, alors que sa masse ne change pas. Dans une bouteille pleine et fermée, la glace n'a nulle part où aller et pousse sur les parois jusqu'à les déformer ou les faire éclater. C'est aussi la raison pour laquelle un glaçon flotte au lieu de couler.
