Guide pédagogique : Matière, mouvement, énergie

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant observe des échantillons variés pour distinguer la matière d’origine végétale ou animale de la matière minérale, et les matériaux bruts issus de la nature (bois, laine, roche, sable) des matériaux transformés par l’industrie (papier, verre, plastique, béton). En classe, il manipule des objets réels, des roches et des matières synthétiques pour s’interroger sur leur origine. L’enseignant retrace avec lui le chemin qui va de la ressource prélevée dans la nature à l’objet du quotidien.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Classer des objets et des échantillons dans un tableau : matière naturelle ou matière transformée.
• Expliquer que le verre est fabriqué à partir de sable fondu à haute température, et que le papier provient de fibres de bois transformées.
• Savoir que le coton cueilli sur la plante est une matière naturelle, alors que le tee-shirt tissé et teint est un matériau transformé.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant découvre les grandes familles de matériaux : les matières organiques, d’origine animale ou végétale ; les minéraux, comme le verre, les céramiques et les roches ; les métaux, comme le fer, l’aluminium ou le cuivre ; et les plastiques, fabriqués par l’industrie. En classe, il trie des objets du quotidien selon leur matériau et teste leurs réactions. L’enseignant présente un même objet fabriqué en plusieurs matériaux, par exemple une cuillère en bois, en plastique et en métal, pour bien séparer l’objet du matériau qui le compose.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Classer le cuir (matière organique), l’acier (métal), la porcelaine (céramique) et le PVC (plastique).
• Expliquer que les plastiques sont des matériaux créés chimiquement par l’être humain, contrairement à la laine ou au bois, issus du vivant.
• Choisir le matériau le mieux adapté à un objet, par exemple pour la vitre d’une fenêtre.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend que la masse est une grandeur mesurable qui correspond à la quantité de matière d’un objet. Il utilise des balances, à plateaux (type Roberval) ou électroniques, et l’unité légale, le gramme, avec ses multiples. En classe, il pèse des solides variés et des liquides, en tenant compte de la masse du récipient : c’est le tarage. L’enseignant fait peser un gros bloc de polystyrène et une petite bille de plomb pour montrer qu’un objet volumineux peut être plus léger qu’un petit objet.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Lire l’affichage d’une balance et convertir les unités de masse.
• Calculer la masse d’un liquide par différence : si le verre vide pèse 120 g et le verre rempli 320 g, l’eau pèse 320 − 120 = 200 g.
• Savoir que la masse d’une boule de pâte à modeler de 50 g ne change pas si on l’aplatit ou la découpe.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend à lire la hauteur d’un liquide dans une éprouvette graduée en plaçant ses yeux à la hauteur du liquide et en lisant au bas de la surface courbe, appelée ménisque. Il utilise le litre et ses sous-multiples, le centilitre et le millilitre. En classe, il mesure des volumes de liquides et trouve le volume d’un objet de forme irrégulière en le plongeant dans l’eau. Transvaser un même volume dans des récipients différents montre que la quantité de liquide ne change pas quand sa forme change.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Lire sans erreur un volume sur le schéma d’une éprouvette graduée.
• Calculer le volume d’un caillou : si l’eau passe de 100 mL à 140 mL, le caillou mesure 140 − 100 = 40 mL.
• Savoir que 1 L = 1 000 mL et que 25 cL = 250 mL.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend que deux objets de même volume peuvent avoir des masses très différentes selon leur matériau, et inversement. En classe, il mesure la masse et le volume de cubes de même taille en bois, en aluminium, en fer et en plastique, puis compare leurs masses. Comparer masse et volume lui fait découvrir, de façon intuitive, que chaque matériau a sa propre « lourdeur » pour un même volume.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Lire un tableau de mesures présentant la masse et le volume de différents échantillons.
• Expliquer pourquoi un cube d’acier de 100 cm³ pèse 780 g alors qu’un cube de bois de même volume ne pèse que 70 g.
• Savoir qu’un kilogramme de plomb et un kilogramme de plumes ont la même masse, mais que les plumes occupent un volume bien plus grand.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend qu’un solide compact garde sa forme sans récipient, conserve son volume et ne se laisse presque pas comprimer. En classe, il manipule des solides compacts (bois, métal, pierre) et des solides divisés, en grains ou en poudre (sable, sel, farine). À la loupe, il observe qu’un grain de sable garde sa forme rigide.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Distinguer solides compacts et solides divisés.
• Expliquer pourquoi la farine versée sur une table est un solide et non un liquide.
• Savoir que le sable est un solide divisé : chaque grain a sa propre forme, et le sable forme un tas, ce qu’un liquide ne peut pas faire.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend qu’un liquide prend la forme du récipient qui le contient, conserve son volume, ne peut pas être saisi entre les doigts et présente au repos une surface plane et horizontale, appelée surface libre. En classe, il verse de l’eau dans des flacons inclinés de formes variées et vérifie avec un outil à bulle que la surface reste horizontale. L’enseignant lui fait dessiner la surface de l’eau dans une bouteille penchée.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Tracer à la règle la surface du liquide dans une bouteille penchée, parallèle au bas de la feuille.
• Savoir qu’un liquide coule s’il n’est pas retenu et garde le même volume quand on le transvase.
• Distinguer un liquide d’un solide en poudre, qui se verse aussi.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend qu’un gaz occupe tout le volume du récipient qui le contient : on dit qu’il est expansible. Il peut aussi être enfermé dans un espace plus petit si on le pousse : on dit qu’il est compressible. En classe, il manipule des seringues bouchées remplies d’air et pousse ou tire le piston. Pour rendre visible un gaz invisible, l’enseignant emprisonne de l’air sous l’eau dans un récipient retourné.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Expliquer que si l’on pousse le piston d’une seringue bouchée de 50 mL à 20 mL, la même quantité d’air occupe un volume plus petit.
• Savoir que la masse d’air dans la seringue fermée ne change pas : seuls le volume et la pression changent.
• Schématiser un gaz qui se répand dans tout un récipient fermé.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend que l’air, bien qu’invisible, occupe un espace et a une masse, d’environ 1,2 gramme par litre. En classe, il pèse un ballon gonflé, en retire un litre d’air recueilli dans une bouteille graduée remplie d’eau, puis pèse de nouveau le ballon. Il constate aussi qu’un mouchoir placé au fond d’un verre retourné et plongé dans l’eau reste sec : l’air emprisonné empêche l’eau d’entrer.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Décrire le protocole permettant de mesurer la masse d’un litre d’air.
• Calculer cette masse : un ballon qui passe de 420,5 g à 419,3 g a perdu 1,2 g d’air.
• Expliquer qu’ajouter de l’air dans un ballon augmente sa masse.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend le vocabulaire exact : la fusion (de solide à liquide), la solidification (de liquide à solide), la vaporisation, par évaporation ou ébullition (de liquide à gaz), et la condensation, aussi appelée liquéfaction (de gaz à liquide). En classe, il fait geler de l’eau et observe, au-dessus d’une eau qui bout, la condensation sur une coupelle froide. L’enseignant lui fait remarquer l’espace transparent juste à la sortie du bec de la bouilloire.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Compléter un schéma des changements d’état de l’eau avec le vocabulaire exact.
• Expliquer que les gouttes sur un verre d’eau glacée viennent de la condensation de la vapeur d’eau contenue dans l’air.
• Expliquer que le linge mouillé sèche par évaporation.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend à utiliser un thermomètre gradué en degrés Celsius (°C). Il découvre que, dans les conditions habituelles, la glace d’eau pure fond et l’eau gèle à 0 °C, et que l’eau bout à 100 °C. En classe, il relève chaque minute la température d’un mélange d’eau et de glace qui se réchauffe, puis trace la courbe. Pendant que glace et eau coexistent, le thermomètre reste immobile : c’est le palier.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Interpréter une courbe de température : une partie horizontale à 0 °C correspond au palier de fusion.
• Savoir que tant qu’il reste de la glace, le mélange d’eau et de glace reste à 0 °C.
• Lire des températures négatives sur un thermomètre.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend que, lorsque l’eau change d’état, sa masse reste identique, même si son volume change : l’eau augmente de volume en gelant. En classe, il pèse un flacon fermé contenant des glaçons, puis le pèse de nouveau après la fonte complète : les masses sont égales. Le récipient est fermé pour qu’aucune matière ne s’échappe.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Prévoir que 150 g d’eau placés au congélateur dans un flacon fermé donneront 150 g de glace.
• Expliquer que le volume augmente lors de la solidification, mais que la quantité de matière reste la même.
• Décrire les étapes d’une expérience qui vérifie la conservation de la masse.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend que la fusion demande un apport de chaleur pour faire passer un solide à l’état liquide, comme le glaçon ou le chocolat qui fond. La dissolution, elle, est le mélange d’un solide, appelé soluté, dans un liquide, appelé solvant, sans qu’il soit nécessaire de chauffer, comme le sel ou le sucre dans l’eau. En classe, il compare un glaçon qui fond au soleil et du sel qui disparaît dans l’eau à température ambiante. L’enseignant corrige systématiquement l’expression courante « le sucre fond ».

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Réécrire « Le sucre fond dans le thé » en « Le sucre se dissout dans le thé ».
• Expliquer que la fusion ne concerne qu’une seule matière qui change d’état, alors que la dissolution demande un liquide pour disperser le solide.
• Donner un exemple sûr de chaque phénomène.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend qu’un solide soluble forme avec l’eau un mélange homogène : on ne voit plus qu’une seule substance. Un solide insoluble forme un mélange hétérogène : on distingue plusieurs constituants, en suspension ou au fond. Il découvre aussi qu’au-delà d’une certaine quantité, l’eau ne peut plus dissoudre de solide : la solution est saturée. En classe, il mélange de l’eau avec du sel, du sucre, du sable, du terreau et de la farine, et sature de l’eau en sel.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Employer le vocabulaire exact : soluble, soluté, solvant, solution, homogène, hétérogène, saturée.
• Expliquer qu’un verre d’eau où du sel reste au fond malgré l’agitation contient une solution saturée.
• Savoir que l’eau et le sable forment un mélange hétérogène, alors que l’eau sucrée est une solution homogène et limpide.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend que deux liquides sont miscibles s’ils se mélangent parfaitement pour former un liquide homogène, comme l’eau et le sirop. Ils sont non miscibles s’ils se séparent en deux couches, comme l’eau et l’huile. En classe, il mélange de l’eau avec du sirop, du vinaigre, de l’huile et de l’alcool, puis agite fortement l’eau et l’huile pour observer une émulsion, un mélange trouble de gouttelettes, qui finit par se séparer au repos.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Sur le schéma d’un tube contenant de l’eau et de l’huile au repos, identifier les deux couches et dire que les liquides sont non miscibles.
• Savoir que l’huile, moins dense, flotte au-dessus de l’eau.
• Expliquer qu’après une forte agitation, l’émulsion est temporaire : l’eau et l’huile se séparent de nouveau.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend que le solide dissous, même devenu invisible, est toujours présent, et que sa masse s’ajoute à celle du liquide : masse de la solution = masse du solvant + masse du soluté. En classe, il pèse séparément un verre d’eau (200 g) et une coupelle de sel (20 g), réalise la dissolution, puis pèse la solution : la balance affiche 220 g.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Calculer la masse d’une solution : 15 g de sucre dissous dans 100 g d’eau donnent 115 g.
• Trouver la masse de solide dissous par différence : une solution de 420 g préparée avec 400 g d’eau contient 20 g de sucre.
• Expliquer que le sucre est dispersé dans l’eau mais n’a pas été détruit.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend trois techniques : la décantation, qui consiste à laisser les particules lourdes se déposer au fond ; la filtration, qui retient les particules solides grâce à un filtre pour obtenir un liquide limpide ; et l’évaporation, qui fait disparaître l’eau en la chauffant pour récupérer le solide dissous. En classe, il nettoie de l’eau boueuse par décantation puis filtration, et récupère du sel en faisant évaporer de l’eau salée. Il filtre aussi de l’eau salée pour constater qu’elle reste salée.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Pour de l’eau de mer chargée de sable, proposer une filtration pour retirer le sable, puis une évaporation pour récupérer le sel.
• Expliquer que le sel dissous est trop fin pour être arrêté par un filtre en papier.
• Dessiner et légender un montage de filtration.

Ce que votre enfant travaille en classe

L’enfant apprend que le choix d’un matériau dépend de ses propriétés : il conduit ou non la chaleur et l’électricité, il est attiré ou non par un aimant, il est plus ou moins dense, il se déforme ou non. Il découvre que le tri des déchets permet de réutiliser la matière et de préserver les ressources naturelles. En classe, il trie des déchets selon leur matériau, fabrique du papier recyclé et étudie le fonctionnement d’un centre de tri, où des aimants séparent par exemple le fer. L’enseignant retrace le cycle de vie d’une canette en aluminium.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Expliquer pourquoi une casserole a un manche en plastique, qui isole de la chaleur, et un fond en métal, qui la conduit.
• Savoir que le verre et l’aluminium triés peuvent être refondus pour fabriquer de nouveaux objets, ce qui économise de l’énergie et des ressources.
• Indiquer quels déchets vont dans le bac de tri et lesquels demandent une collecte spéciale.

Ce que votre enfant travaille en classe

Cette séquence de synthèse valide le premier grand attendu de fin de CM1 sur la matière : décrire en autonomie les trois états, solide, liquide et gazeux, leurs propriétés (forme, volume, compressibilité, surface libre) et les changements d’état sous l’effet de la température. L’enseignant observe la capacité de l’enfant à mener une démarche d’investigation, à utiliser la balance, l’éprouvette et le thermomètre, et à employer un vocabulaire exact. L’enfant a dépassé les idées fausses sur l’air, sur la masse et le volume, et sur la vapeur d’eau.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Décrire ce que deviennent des glaçons chauffés progressivement jusqu’à l’ébullition : les états successifs et les paliers à 0 °C et à 100 °C.
• Affirmer que la masse se conserve dans un récipient fermé, quel que soit l’état de l’eau.
• Trouver le volume d’un objet par déplacement d’eau, même lorsque plusieurs objets sont plongés ensemble.

Ce que votre enfant travaille en classe

Cette dernière séquence valide le second grand attendu de fin de CM1 : maîtriser les mélanges (homogènes, hétérogènes, dissolution, miscibilité), la conservation de la masse lors des mélanges et des dissolutions, et les principes du tri et du recyclage. L’enseignant retire son aide pour que l’enfant conçoive seul un protocole de séparation et analyse le cycle de vie des matériaux. L’enfant ne confond plus fusion et dissolution, et ne pense plus que le solide dissous a disparu.

Ce qu’on attend en fin de séquence

• Concevoir le protocole de séparation d’un mélange d’eau salée, d’huile, de sable et de clous en fer : aimant pour le fer, filtration pour le sable, décantation pour l’huile, évaporation pour le sel.
• Calculer une masse totale : une tasse de 180 g, 120 g d’eau et 10 g de sucre dissous donnent 310 g.
• Rédiger un compte rendu clair et factuel de sa démarche.