Haltérophile

• Passez en revue le matériel en ligne destiné aux élèves. Utilisez un projecteur pour partager ce matériel avec vos élèves pendant la leçon. Si besoin, construisez à l’avance le modèle d’haltérophile à utiliser pendant la leçon afin d’aider les élèves qui peineraient lors de la phase de construction.
• Assurez-vous d’avoir traité les concepts pertinents (c.-à-d. la gravité, la multiplication et la démultiplication) lors d’une leçon antérieure.
• Tenez compte des capacités et des antécédents de tous vos élèves. Si besoin, différenciez la leçon pour la rendre accessible à tous. Reportez-vous à la section Différenciation ci-dessous pour découvrir des suggestions.

• Regardez la vidéo (également accessible via le matériel en ligne destiné aux élèves).

• Animez une brève discussion sur les forces que vos élèves ont pu observer dans la vidéo sur les différents types d’haltérophilie.
• Posez des questions pertinentes, telles que :
  • Quelles forces permettent à un haltérophile de soulever des poids ? (Les muscles s’étirent pour faire bouger notre corps, et ils se contractent ou se relâchent pour soulever et reposer des poids.)
  • Quelle force permet aux poids de redescendre ? (La gravité)
  • Qu’est-ce qu’une poulie, et qu’est-ce qu’un palan ? Comment ces éléments peuvent-ils aider un haltérophile à s’entraîner ? (Les poulies sont des roues sur lesquelles coulisse un câble ou une corde. Un palan est un système composé au minimum de deux poulies reliées entre elles par une corde ou un câble, permettant de créer un avantage mécanique pour tirer une charge.)
• Expliquez à vos élèves qu’ils vont devoir construire un modèle d’haltérophile, puis réaliser des expériences afin d’étudier les forces équilibrées et déséquilibrées.

• En binômes, demandez à vos élèves de construire le modèle d’haltérophile. Dites-leur de se relayer, l’un recherchant les briques tandis que l’autre construit, en échangeant les rôles après chaque étape.
• Les étapes de montage 21 à 29 peuvent être difficiles. Les élèves doivent intégrer davantage d’éléments LEGO^® Technic à leur construction et démontrer leurs capacités d’observation pour placer correctement la ficelle. Si nécessaire, présentez-leur le modèle de référence que vous avez construit afin de les aider à identifier eux-mêmes leurs erreurs de montage.
• Reportez-vous à la section Astuces ci-dessous pour découvrir des conseils de construction.

Expérience 1 :

• Demandez à vos élèves de tester le modèle et de soulever l’haltère avec la poulie en position 1 (voir les instructions de montage).
• Indiquez-leur de noter leurs observations sur leur fiche de travail (Support pour l’enseignant - Ressources supplémentaires). (Ce modèle n’offre aucun avantage mécanique, car il n’entraîne aucune augmentation ou réduction de la vitesse ou de l’effort nécessaire. Il ne fait que modifier la direction du mouvement.)
  • Dans cette configuration, le modèle n’est pas « assez fort » pour soulever l’haltère avec les 4 poids (roues). Il pourrait le soulever s’il y en avait moins.
• Demandez à vos élèves de répéter l’expérience à plusieurs reprises, en retirant un poids à chaque fois, et de consigner les résultats.

• Rassemblez les élèves afin d’échanger sur ce qu’ils ont appris.
• Demandez : La force agissant sur l’haltérophile était-elle équilibrée ou déséquilibrée ? (La force était équilibrée puisque le modèle n’a pas bougé avant d’être poussé/tiré à la main vers le haut et vers le bas.)

Expérience 2 :

• Montrez à vos élèves comment passer la poulie du modèle en position 2.
• Demandez-leur de tester le modèle dans cette position et de consigner leurs observations sur leur fiche de travail.

• Rassemblez les élèves afin d’échanger sur les expériences qu’ils ont réalisées.
• Posez des questions pertinentes, telles que :
  • Qu’avez-vous remarqué au sujet du mouvement de l’haltérophile après avoir modifié la position de la ficelle ? (Il était plus facile de soulever le poids, qui se déplaçait par lui-même, sans monter aussi haut.)
  • Qu’est-ce qui permet à l’haltérophile de soulever les poids ? (Le poids [c.-à-d. la force de gravité] tire les briques lestées vers le bas, et les poulies convertissent ce mouvement descendant en traction ascendante.)
  • Pourquoi la position 1 et la position 2 de la poulie génèrent-elles des résultats différents ? (La position 2 donne au modèle un avantage mécanique de 2 sur 1. Cela signifie que le modèle réduit de moitié l’effort nécessaire pour soulever la charge, mais réduit également de moitié la hauteur à laquelle elle est soulevée. Il faut donc tirer deux fois la longueur de la ficelle pour soulever la charge à la même hauteur qu’en position 1.)
• Prévoyez suffisamment de temps pour que les élèves démontent leurs modèles, trient les briques dans les plateaux et rangent leurs postes de travail.

• Posez des questions d'orientation pour encourager vos élèves à « réfléchir à voix haute » et à expliquer leur raisonnement en ce qui concerne les décisions qu’ils ont prises pour résoudre les problèmes rencontrés lors de la construction.

Checklist d’observation

• Évaluez la capacité de vos élèves à décrire les forces équilibrées et déséquilibrées à l’œuvre dans leur modèle.
• Créez un barème adapté à vos besoins. Par exemple :
  1. Soutien supplémentaire nécessaire
  2. Capacité à travailler en autonomie
  3. Capacité à apprendre aux autres

Auto-évaluation

• Demandez à chaque élève de choisir la brique qui représente le mieux ses performances.
  • Vert : Je pense pouvoir décrire les forces équilibrées et déséquilibrées.
  • Bleu : Je peux décrire les forces équilibrées et déséquilibrées.
  • Violet : Je peux décrire les forces équilibrées et déséquilibrées, et je peux aider un camarade à comprendre.

Évaluation croisée

• En binômes, demandez à vos élèves de discuter de leur expérience collaborative.
• Encouragez-les à utiliser les tournures suivantes :
  • J’ai aimé quand tu...
  • J’aimerais en savoir plus sur la façon dont tu...

Astuces de construction

• Les poulies peuvent être réglées comme suit :
  • Position 1

• Position 2

Pour simplifier :

• Demandez à vos élèves de commencer par tester le modèle sans les « poids », avec une main appuyée sur l’axe jaune et l’autre posée sur les briques lestées.
• Proposez-leur de décrire ce qu’ils voient et ressentent lorsqu’ils appuient sur l’axe jaune.

Pour aller plus loin :

• Demandez à vos élèves d’utiliser des briques et des roues de l’ensemble pour ajouter du poids à l’haltère et au contrepoids, puis mettez-les au défi de rééquilibrer le modèle.
• Demandez-leur de personnaliser leurs modèles à l’aide des briques restantes.

(Remarque : cela étend la durée du cours.)
Pour intégrer des notions de mathématiques, réglez la poulie du modèle d’haltérophile en position 1 avec le module de poids aussi haut que possible. Le modèle restera équilibré. Demandez à vos élèves de calculer le nombre de poids qu’ils devront retirer pour permettre à l’haltérophile de monter et au poids de descendre (c.-à-d. déséquilibrer la force).

Voici le poids des différentes parties du modèle d’haltérophile :

• Module de poids 121 g
• Haltérophile 40 g
• Roues 23 g (chacune)

L’alignement des poulies et la force de frottement sur celles-ci ont un léger effet sur les poids, c’est pourquoi le poids de chaque côté variera.

Cycle 3 – Consolidation – CM1, CM2, 6e - Mathématiques - Chercher, Modéliser, Représenter, Raisonner, Calculer, Communiquer
Croisements entre enseignements: apprendre à résoudre des problèmes portant sur des contextes et des données issus des autres disciplines.