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Le mouvement orbital

Information pour les enseignants

À propos de ce document

Ce document a été conçu pour faciliter l'enseignement des matières liées au mouvement orbital par l'entremise d'exemples et d'activités, incluant la géométrie et les propriétés énergétiques des orbites. La force gravitationnelle constitue le point central de ce module. La matière s'adresse particulièrement aux élèves de 3^e à 5^e secondaire qui connaissent déjà les notions élémentaires de la physique. Il se peut que certains concepts dépassent les exigences d'apprentissage de 3^e secondaire. Ceux-ci peuvent alors servir d'enrichissement aux notions du mouvement abordées dans le programme d'enseignement de ce niveau.

Préparation pour l'utilisation de ce document

Voici la marche à suivre pour vous préparer en vue de l'utilisation du matériel :

1. Imprimez d'abord tout le module. Les clichés de transparents peuvent être imprimés en couleurs (ou en noir) directement sur des transparents ou imprimés sur du papier ordinaire pour être ensuite photocopiés sur des transparents.

   Conseil : L'impression en noir s'avère pratique, car on peut surligner les points principaux avec des marqueurs de couleur pendant les discussions en classe.

2. Lisez le document en entier. Annotez le contenu en marge de manière à pouvoir l'adapter aux connaissances et aux habiletés de vos élèves.

3. Imprimez ou photocopiez les devoirs et les activités afin de les distribuer à vos élèves aux moments opportuns. En vous servant de ce document pour enseigner le mouvement orbital, la mécanique newtonienne et des sujets scientifiques connexes, vous aidez vos élèves à acquérir une bonne compréhension des notions de physique liées aux sciences de l'espace. Vous trouverez dans chaque module :

   1) des pages à imprimer contenant des notes explicatives;
   
   2) des clichés de transparents à utiliser avec un rétroprojecteur;
   
   3) des devoirs pour les élèves.
   
   

Ce que ce module n'est pas...

Ce module n'est pas une recherche sur le Web destinée à un auto-apprentissage.

Préalables pour les élèves

Pour suivre ce programme efficacement, les élèves doivent avoir acquis :

1. La capacité de résoudre de simples équations linéaires, telles que v = d/t;

2. La capacité de travailler avec les exposants, tels que 6,67 x 10^-11;

3. Une compréhension élémentaire de la mécanique newtonienne;

4. Une compréhension élémentaire de la force centripète;

5. Une compréhension élémentaire des grandeurs vectorielles.

Comment utiliser ce document

Le présent document peut être utilisé de plusieurs façons. Toutefois, en règle générale, l'enseignant imprime chaque ensemble de notes, les reproduit et les distribue aux élèves.

Une fois que les élèves ont lu une section et fait un résumé par écrit dans leur cahier de notes, l'enseignant utilise les transparents pour relever les points importants dans le cadre d'une discussion de groupe.

Les devoirs pour les élèves sont habituellement imprimés, photocopiés et distribués.

Lorsque les élèves ont fini un devoir, celui-ci devrait être ramassé.

À noter : Le présent document porte principalement sur des notions liées au mouvement orbital et aux forces gravitationnelles. On y aborde des concepts relatifs au mouvement orbital, au mouvement planétaire, à la conservation de l'énergie, aux sections coniques et aux vecteurs, mais ceux-ci ne sont pas traités en profondeur.

Bien qu'on y présente les changements de plans orbitaux, les notions de couple, de précession et de synchronicité ne sont pas étudiées.

Objectifs du programme

Tiré du Cadre commun de résultats d'apprentissage en sciences de la nature M à 12, Protocole pancanadien pour la collaboration en matière de programmes scolaires, Conseil des ministres de l'Éducation (Canada) [CMEC], 1997.

3^e secondaire : Le mouvement

Habiletés

• Choisir et utiliser des modes de représentation numérique, symbolique, graphique et linguistique appropriés pour communiquer des idées, des plans et des résultats.
  
  
• Estimer des quantités.
  
  
• Formuler des définitions opérationnelles de variables importantes.

Sciences, technologie, société et environnement

• Distinguer les questions scientifiques des problèmes technologiques.
  
  
• Établir des liens entre, d'une part, ses activités personnelles et diverses quêtes scientifiques et technologiques et, d'autre part, des disciplines scientifiques particulières et des études interdisciplinaires.
  
  
• Identifier des domaines possibles d'études ultérieures liées aux sciences et à la technologie.
  
  

Connaissances

• Démontrer une compréhension des diverses sortes de mouvements.

4^e et 5^e secondaire : L'énergie et la quantité de mouvement / Les forces, le mouvement et le travail

Habiletés

• Choisir et utiliser des modes de représentation numérique, symbolique, graphique et linguistique appropriés pour communiquer des idées, des plans et des résultats.
  
  
• Identifier des questions à étudier découlant de problèmes pratiques et d'enjeux.
  
  

Sciences, technologie, société et environnement

• Distinguer les questions scientifiques des problèmes technologiques.
  
  
• Analyser et donner des exemples de technologies dont le développement repose sur la compréhension scientifique.
  
  
• Expliquer comment un grand jalon scientifique a transformé la pensée dans les milieux scientifiques.
  
  

Connaissances

L'énergie et la quantité de mouvement

• Analyser quantitativement des problèmes traitant de la cinématique et de la dynamique, en se servant du concept de l'énergie mécanique.
  
  
• Décrire quantitativement l'énergie mécanique comme étant la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle.
  
  
• Appliquer quantitativement les lois de Newton aux impulsions et aux changements de la quantité de mouvement.
  
  

Les forces, le mouvement et le travail

• Décrire et étudier le mouvement circulaire uniforme à l'aide d'analyses algébriques et vectorielles.
  
  
• Analyser quantitativement le mouvement en deux dimensions, aussi bien sur un plan vertical que sur un plan horizontal.
  
  
• Analyser quantitativement les rapports entre le travail, le temps et la puissance.
  
  
• Analyser quantitativement les rapports entre la force, la distance et le travail.
  
  
• Appliquer les lois de Newton pour expliquer l'inertie, les rapports entre la force, la masse et l'accélération, et l'interaction des forces entre deux objets.
  
  
• Identifier le schème de référence d'un mouvement donné.
  
  
• Analyser quantitativement les mouvements horizontal et vertical d'un projectile.
  
  
• Utiliser des vecteurs pour représenter la force, la vitesse et l'accélération.
  
  

Stratégies d'enseignement pour les élèves ayant des besoins particuliers

1. Affichez un sommaire de la leçon et de l'activité du jour.

2. Énoncez clairement les objectifs d'apprentissage de l'activité ou de la leçon en cours.

3. Enseignez du nouveau vocabulaire avant d'assigner la lecture ou lorsque les élèves commencent une activité.

4. Utilisez des tableaux de présentation avant, pendant et après les activités d'apprentissage pour aider les élèves à structurer le contenu. Des plans, des diagrammes ou des schémas peuvent être distribués pour leur permettre de suivre les explications et les démonstrations de l'enseignant. Durant les activités, les élèves peuvent aussi remplir des tableaux du même type qui les aideront à se centrer sur des notions ou des processus. Après une activité, les élèves peuvent démontrer leur compréhension à l'aide de tableaux, tels que des schémas conceptuels, en organisant leurs idées dans un diagramme et en établissant des liens entre les notions par des lignes ou des mots. Discutez des schémas conceptuels avec les élèves pour vérifier la validité des liens, repérez les liens manquants, dissipez les fausses idées et cernez les nouvelles notions.

5. Utilisez des méthodes interrogatives structurées pour aider les élèves à tirer des conclusions et à acquérir des connaissances.

6. Pour récapituler chaque expérience ou activité, revoyez avec les élèves les notions abordées et les procédés utilisés. Encouragez les élèves à partager leurs idées à voix haute.

Évaluation

Barème

Note : Le tableau suivant présente quatre niveaux de rendement. Les niveaux 1 et 2 correspondent à un rendement qui répond partiellement aux exigences, le niveau 3 correspond à un rendement qui répond aux exigences, tandis que le niveau 4 correspond à un rendement qui dépasse les exigences.

Compréhension des notions de base

L'élève :

 

Application des habiletés à se renseigner : identification du problème et planification, réalisation et enregistrement des données, analyse et interprétation

L'élève :

 

Communication des connaissances requises

L'élève :

 

Établissement de liens entre la science et le monde extérieur à l'école

L'élève :