Connaissances du primaire ou pré-requis.

PrimaireFiche 17 (cycle 3) : Lumière et ombres.

SecondaireModèle du rayon de lumière.

Compétences visées.

Prévoir la position et la forme des ombres dans le cas d’une source ponctuelle

La lumière : sources et propagation rectiligne.

Exemple d’une séquence

d’investigation.

Démarche d’investigation.

• Situation déclenchante.

Les ombres chinoises sont utilisées depuis des siècles pour illustrer des contes au théâtre. Des figurines ou des mains peuvent alors donner naissance à divers animaux ou personnages.

Peut-on observer l'ombre d’un objet dont la forme serait différente de celle de l’objet ?

Démarche d’investigation.

• Appropriation.

- Demander à un élève de venir au tableau pour faire une ombre chinoise avec sa main et un rétroprojecteur : on observe une ombre floue.

- Puis avec une lampe de poche : on observe une ombre plus nette et contrastée. Une ombre nette n’est obtenue qu’avec une petite source de lumière.

Démarche d’investigation.

• Formulation des hypothèses.

À la question posée, on peut envisager les réponses suivantes :

-Le choix de l’objet influence la forme de l’ombre : selon les matériaux utilisés, la forme ...

-La forme de l’ombre dépend de la position des objets par rapport à la source de lumière ou par rapport à l’écran.

- L’ombre a toujours la même forme que le contour de l’objet, car elle est dans son prolongement.

Ces hypothèses peuvent être notées au tableau ou écrites sur feuille.

Démarche d’investigation.

• Échange argumenté. Mise en commun des résultats

• Élaboration d’un protocole expérimental.Choix du matériel.

L’enseignant pourra mettre à la disposition des élèves le matériel suivant : divers objets de différentes formes et en différentes matières, sources de lumière ponctuelle (lampe de poche), écran blanc, feuilles blanches , fil de coton pour matérialiser les rayons de lumière .

Les hypothèses sont reprises une à une, et on montre que la forme de l’ombre ne dépend uniquement que du contour de l’objet éclairé.

Institutionnalisation / structuration des connaissances.

Lorsqu’un objet opaque est éclairé par une petite source de lumière :

_ La partie de l’objet, qui se trouve à l’opposé de la source, n’est jamais éclairée : c’est son ombre propre.

_ L’ombre projetée sur un écran est son ombre portée.

_ La forme de l’ombre portée est délimitée par les rayons de lumière issus de la source qui passent par les bords de l’objet.

_ La zone qui est comprise entre l’ombre propre et l’ombre portée constitue le cône d’ombre.

Réinvestissement

• Exercices de tracés d’ombres.• Pour apprendre à faire quelques ombres chinoises :

http://www.cite-sciences.fr/francais/ala_cite/expositions/ombres_lumieres/mains-ombres-chinoises.htm