Partie de tir à la corde (photo de Resolingaire via Pixabay)

Petit garçon poussant un adulte sur une balançoire (photo de Slashme via Wikimédia)

Mise en contexte

Une force peut être comprise comme une poussée ou une traction exercée sur un objet. Elle peut accélérer, ralentir ou maintenir sur place un objet, ou en changer la forme. Les forces les plus simples à comprendre sont celles qui correspondent à un contact physique avec un objet, comme de tirer un traîneau ou pousser une porte. En permettant d’identifier et d’étudier les forces de poussée et de traction qui peuvent être appliquées à un objet simple comme une balle de ping-pong, la présente enquête donne aux élèves la possibilité d’observer, de classer et de comparer les forces intervenant dans des activités courantes telles que pousser une balançoire, faire avancer une planche à roulettes ou tirer un chariot, ainsi que les forces de poussée et de traction.

Cette enquête pourrait partir:

  • D'expériences faites à l’école ou sur le terrain de jeu local. Lancez la discussion à l’aide de questions comme :
    • « Qu’avez-vous fait pour mettre la balançoire en mouvement? »
    • « Comment une balançoire à bascule fait-elle pour bouger et changer de direction? »
    • « Si quelqu’un voulait se balancer plus haut, que faudrait-il changer dans la manière dont la balançoire est actionnée? »

  • Du visionnement de toute une variété d’images d’actions contraires (p. ex., monter et descendre, ouvrir et fermer, marcher et courir, lever et baisser, pousser et tirer, faire un sourire et faire la moue). Lancez la discussion à l’aide de questions comme:
    • « Je vois que vous avez apparié ces images. Comment avez-vous décidé quelles images mettre ensemble? »
    • « Quelles autres actions contraires pourrions-nous ajouter à cet ensemble? » (p. ex., plier et redresser, attaquer et défendre, avancer et reculer)

    Couverture de En poussant et en tirant de Keith Pigdon (photo de Parlons sciences)


  • De la lecture d’un livre comme En poussant et en tirant de Keith Pigdon. Lancez la discussion à l’aide de questions comme:
    • « De quelles différentes manières les objets peuvent-ils bouger? »
    • « Pouvez-vous citer un exemple de force de poussée? Et de force de traction? »
    • « Quels mots pourrions-nous utiliser pour décrire le mouvement? »
    • « Quels types de mouvements et de forces est-il amusant d’expérimenter? »
    • « Quels types de mouvements et de forces pourrait-il être dangereux ou effrayant d’expérimenter? »

Matériel et préparation (Cliquez pour Ouvrir)

Matériel:

Exemple de tableau en deux volets (photo de Parlons sciences)

  • Balles de ping-pong – 1 par groupe
  • Pailles – 3 à 4 par groupe (au moins 1 par élève)
  • Ficelle – 1 morceau d’environ 45 cm de long par groupe
  • Bâtonnets de bois – 1 par groupe
  • Cuillères en plastique – 1 par groupe
  • Tasses en plastique – 1 par groupe
  • Règles de 15 cm (6 po) – 1 par groupe
  • Sacs en plastique avec fermeture à glissière – 1 par groupe
  • Grandes feuilles de papier
  • Cerceaux pour réaliser un diagramme de Venn (facultatif)
  • Journal scientifique (facultatif)

Préparation:

  • Remplissez chaque sac en plastique avec les objets suivants : une balle de ping-pong, une paille par élève, un morceau de ficelle, un bâtonnet de bois, une cuillère en plastique, une tasse en plastique et une règle. Prévoyez suffisamment de sacs pour en donner un à chaque groupe de 3 à 4 élèves de votre classe.
    Remarque: Pour des raisons d’hygiène, veillez à ce que chaque élève reçoive sa propre paille et jetez les pailles usagées à la poubelle à la fin de l’expérience.
  • Consultez la stratégie d’apprentissage des tapis de tri (p. ex., tableau en deux volets, diagramme de Venn) et montrez aux élèves des exemples de moyens possibles de comparer et de consigner leurs idées à propos des forces de poussée et de traction qu’ils peuvent observer dans la vie quotidienne.

Exemple de diagramme de Venn (photo de Parlons sciences)

Quoi faire

Les élèves utilisent la stratégie d’apprentissage des tapis de tri et développent et mettent en pratique les habiletés « comparer et différencier » et « trier et classer » en étudiant les forces de poussée et de traction exercées sur des objets de la vie quotidienne.

Les élèves:

  • utilisent les objets contenus dans le sac pour explorer et observer toutes les manières de faire avancer et reculer la balle de ping-pong sur la table. L’idéal est que les élèves d’un groupe s’assoient les uns en face des autres autour d’une table ou d’un poste de travail.
  • comparent et différencient leurs observations sur ce qui se passe, ce qui est identique et ce qui est différent entre les différents types de poussée et de traction (p. ex., les élèves devraient conclure que l’on peut changer la direction d’une balle de ping-pong sur une table en appliquant un type de force différent – c’est-à-dire une poussée ou une traction – et que l’intensité de la poussée ou de la traction peut accélérer la vitesse de la balle, modifier sa direction ou la faire tomber de la table).
  • trient et classent, à l’aide de tapis de tri ou de cerceaux, les informations collectées sur les différentes manières de pousser et de tirer la balle, et consignent (avec des mots, des dessins ou des photos) les résultats de leur tri et de leur classement dans un tableau en deux volets ou un diagramme de Venn.
    • L’éducateur guide les élèves (si nécessaire) en posant des questions à propos de la manière d’utiliser un tableau en deux volets ou un diagramme de Venn.
  • communiquent ce qu’ils savent à propos de la poussée et de la traction en tant que forces qui font bouger des objets de nombreuses manières différentes.

Évaluation

Observez et consignez, à l’aide de commentaires annotés, de photos ou de vidéos, la capacité des élèves à:

  • Observer - Les élèves utilisent leurs sens pour observer des exemples de poussée et de traction exercées sur la balle de ping-pong.
  • Comparer ou différencier - Les élèves comparent et différencient les différentes manières de pousser et de tirer une balle.
  • Trier et classer - Les élèves trient et classent les choses ou les actions qui exercent une poussée ou une traction, ou qui ont besoin d’une poussée ou d’une traction pour fonctionner.
  • Consigner - Les élèves consignent les exemples de forces de traction ou de poussée qu’ils observent.
  • Communiquer - Les élèves communiquent leurs connaissances de différentes manières, en utilisant le vocabulaire spécialisé (p. ex., force, poussée, traction, direction, contraire).

Co-construction des connaissances

Les élèves:
parler, faire et représenter

Les éducateurs:
interagir en répondant et en questionnant

Les élèves observent des exemples de forces de poussée et de traction exercées sur la balle de ping-pong.

  • « De combien de manières différentes pouvez-vous pousser ou tirer la balle de ping-pong sur la table? »
  • « Comment pouvons-nous utiliser cet objet ou ce matériau pour pousser ou tirer la balle? »
  • « La balle a vraiment très vite traversé la table! Comment avez-vous fait pour qu’elle se déplace aussi rapidement? »

Les élèves comparent et différencient les forces de traction et de poussée qu’ils ont vues à l’œuvre.

  • « En quoi la poussée exercée par une paille diffère-t-elle de celle exercée par un bâtonnet de bois? »
  • « Cette poussée/traction-ci est-elle aussi forte que cette poussée/traction-là? »
  • « Existe-t-il autant de manières de pousser la balle que de la tirer? »

Les élèves trient et classent les forces qu’ils observent selon qu’il s’agit d’une poussée ou d’une traction.

  • « Si Jenna te renvoie la balle en se servant du bâtonnet comme d’un bâton de baseball, exercera-t-elle une poussée ou une traction? »
  • « Comment classeriez-vous ce mouvement? »
  • « Toutes les forces de poussée et de traction sont-elles provoquées par le contact direct d’un objet sur la balle? »
  • « Quand la ficelle se déroule de cette façon, est-ce le résultat d’une poussée ou d’une traction? »

Les élèves consignent et communiquent leurs connaissances à propos des forces et de l’influence que l’intensité d’une poussée ou d’une traction a sur le mouvement d’un objet.

  • « Que vous ont appris vos investigations à propos des forces de poussée et de traction? » (p. ex., les objets bougent dans la direction où est exercée la poussée ou la traction; plus la poussée est forte, plus l’objet va loin; plus la traction est forte, plus l’objet bouge vite)
  • « Est-il plus facile de pousser un objet ou de le tirer? Pourquoi pensez-vous cela? Que nous montrent nos résultats? »

Liens interdisciplinaires

Littératie

  • Poser des questions (p. ex., pour en apprendre plus sur les autres forces comme la friction et la flottabilité).
  • Communiquer son apprentissage de diverses manières (p. ex., en utilisant un tableau en deux volets ou un diagramme de Venn).
  • Utiliser le vocabulaire approprié (p. ex., « Nous pourrions pousser la voiture par l’arrière pour la faire aller vers l’avant. Une dépanneuse pourrait aussi tirer la voiture par l’avant. Je pense donc que tant la poussée que la traction permettent de créer un mouvement vers l’avant. »)

Pensée mathématique

  • Comparer l’intensité relative de différentes forces (p. ex., « Cette poussée plus forte a permis d’envoyer la balle hors de la table. »)
  • Lire les données primaires présentées notamment dans des graphiques et des tableaux, et décrire ces données en utilisant la terminologie de la comparaison (p. ex., « Il y a trois exemples de plus de poussée que de traction dans le tableau. »)

  • Représenter des idées (à l’aide d’images, de diagrammes, de graphiques, de tableaux, de nombres, de mots ou de symboles).

Assortiment d’équipements sportifs pour étudier les forces (photo via Pixabay)

Éducation physique

  • Développer les habiletés de manipulation en exerçant une force sur des objets ou en subissant la force exercée par ceux-ci quand les élèves les envoient, les reçoivent ou les retiennent (p. ex., lancer, attraper, ramasser, frapper, botter, dribler, porter, volleyer, cogner).
  • Développer sa conscience de l’effort fourni (p. ex., réfléchir à la manière dont le corps bouge et explorer les forces que l’on peut exercer avec le corps).

Enrichissement

Si vos élèves souhaitent en apprendre plus, voici quelques pistes pour stimuler leur curiosité :

Balançoires sur un terrain de jeu (photo de summa via Pixabay)

  • Élargissez l’étude des forces de poussée et de traction à d’autres domaines, à l’intérieur et à l’extérieur de la classe ou au domicile, en observant et en consignant des exemples de choses qui exercent une poussée ou une traction, ou qui ont besoin d’une poussée ou d’une traction pour fonctionner.

  • Étudiez la poussée et la traction des aimants. Réalisez une enquête comme Attirants aimants où les élèves étudient le fait que les aimants exercent une force sans contact, capable de créer un mouvement.

  • Abordez la friction, une autre force par contact direct que les élèves peuvent facilement comprendre et étudier. Cette force ralentit le mouvement ou s’y oppose. Donnez aux élèves des possibilités de continuer à étudier le mouvement en réalisant, par exemple, l’enquête Comment une surface influe-t-elle sur le mouvement.

Enfant tirant un chariot (photo de Biscan via Wikimedia)

Enfant poussant une vadrouille (photo de StockSnap via Pixabay)