Les propriétés des matériaux

Durée de travail estimée

Prérequis

Avoir complété les activités en lien avec Quels matériaux utilise-t-on pour fabriquer les objets?

Attente(s)

A1. utiliser une démarche de recherche, une démarche expérimentale et un processus de design en ingénierie pour effectuer des recherches et des expériences ainsi que pour résoudre des problèmes, tout en respectant les consignes de santé et de sécurité.

D2. démontrer sa compréhension du fait que les objets, y compris les structures, ont des caractéristiques observables et que les matériaux utilisés dans leur fabrication ont des propriétés précises qui déterminent leur utilisation.

Contenu(s) d’apprentissage

A1.2 utiliser une démarche expérimentale et les habiletés connexes pour effectuer des expériences.

A1.5 communiquer les résultats de ses recherches et de ses expériences en utilisant la terminologie propre aux sciences et à la technologie et les moyens de communication appropriés selon les objectifs établis et l’auditoire cible.

D2.6
décrire les propriétés de matériaux qui sont essentielles au fonctionnement et à l’utilisation d’objets.

Déroulement et directives

1. Au préalable, placer dans une boite de petits échantillons des matériaux suivants : du plastique, du carton, du polystyrène, de la céramique, du bois, du métal, du tissu, du caoutchouc, de la laine, du cuir. Fermer la boite et faire un trou assez grand sur le côté pour passer une main.

Mentionner à l’élève que la boite contient des matériaux. Expliquer qu’elle ou il devra tenter d’identifier les matériaux en les touchant. Lorsqu’un matériau sera identifié, l’élève pourra le sortir de la boite afin de vérifier s’il s’agit bien du matériau identifié.

Inviter l’élève à réaliser l’activité. Une fois terminée, poser à l’élève des questions comme celles-ci :

• Comment as-tu fait pour identifier le caoutchouc?
• Comment as-tu fait pour identifier la laine?
• Comment as-tu fait pour identifier le carton?
• Quel sens as-tu utilisé pour cette activité?
• Qu’est-ce qui t’a permis d’identifier ces matériaux?

Amener l’élève à comprendre que les matériaux ont des propriétés. Expliquer à l’élève le mot propriétés en faisant référence aux caractéristiques des êtres vivants. Chaque être vivant a des caractéristiques semblables et différentes. Les matériaux ont aussi des propriétés semblables et différentes.

Ainsi, grâce au sens du toucher, elle ou il a pu déterminer certaines propriétés (caractéristiques) des matériaux. De cette façon, elle ou il pouvait mieux deviner les matériaux de la boite.

2. À l’aide de l’affiche Les matériaux, faire la lecture de l’activité à gauche de l’affiche Nomme ou identifie des matériaux qui sont flexibles, rugueux, lisses et solides? Cliquer sur les mots flexibles, rugueux, lisses et solides afin de présenter à l’élève le diaporama qui explique des propriétés de matériaux.

3. Mentionner à l’élève qu’elle ou il va expérimenter sur les propriétés des matériaux qui lui ont été présentées lors de l’activité précédente.

Au préalable, préparer le matériel nécessaire énuméré dans la section Matériel pour la réalisation des expériences. Cliquer ici pour obtenir une feuille d’activités sur laquelle elle ou il y consignera ses prédictions et les résultats obtenus pour chaque expérience.

Expliquer les quatre expériences suivantes :

Expérience 1 : Les matériaux flexibles

Quel matériau est le plus flexible et le moins flexible?

L’élève doit classer les matériaux du plus flexible au moins flexible. Les objets composés de différents matériaux à tester sont : un bloc de bois, un trombone en métal, une règle en plastique flexible et une gomme à effacer en caoutchouc.
Elle ou il doit expliquer ses réponses en dessinant ou en écrivant ce qu’elle ou il observe sur la feuille d’activités.

Expérience 2 : Les matériaux rugueux :

Quel matériau est le plus rugueux et le moins rugueux?

L’élève doit classer les matériaux du plus rugueux au moins rugueux. Les objets composés de différents matériaux à tester sont : un morceau de ciment, une feuille de papier abrasif, une planche de mélamine et une brique.
Elle ou il doit expliquer ses réponses en dessinant ou en écrivant ce qu’elle ou il observe sur la feuille d’activités.

Expérience 3 : Les matériaux lisses :

Quel matériau est le plus lisse et le moins lisse?

L’élève doit classer les matériaux du plus lisse au moins lisse. Les objets composés de différents matériaux à tester sont : un couvercle de plastique (couvercle de yogourt), un morceau de boîte de carton, du cuir et du polystyrène.
Elle ou il doit expliquer ses réponses en dessinant ou en écrivant ce qu’elle ou il observe sur la feuille d’activités.

Expérience 4 : Les matériaux solides :

Quel matériau est le plus solide et le moins solide?

L’élève doit classer les matériaux du plus solide au moins solide. Les objets composés de différents matériaux à tester sont : un bouchon de plastique, un morceau de bois, un rouleau de papier hygiénique en carton et des morceaux de polystyrène.
Elle ou il doit expliquer ses réponses en dessinant ou en écrivant ce qu’elle ou il observe sur la feuille d’activités.

S’assurer de la compréhension des quatre expériences.

Permettre à l’élève d’expérimenter.

Guider l’élève pendant les différentes expérimentations.

À la fin de ces expériences, poser la question suivante :

• Quels sont les matériaux que tu connais qui sont flexibles, rugueux, lisses et solides?

Inviter l’élève à revoir les objets fabriqués à l’aide des différents matériaux présentés sur l’affiche Les matériaux et à les classer selon qu’ils sont flexibles, rugueux, lisses et solides.

Poser des questions comme celles-ci :

• Quels sont les matériaux flexibles, rugueux, lisses et solides?
• Quels sont les matériaux qui pourraient présenter deux propriétés? (p. ex. le bâton de baseball et les ciseaux sont lisses et solides.)
• Un même matériau peut-il être parfois solide et parfois non solide? (p. ex. une paille en plastique et une boîte en plastique, montrer à l’élève que certains plastiques sont plus flexibles et moins solides que d’autres.)
• Pourquoi une brique LEGO n’est-elle pas flexible?

Amener l’élève à comprendre que les matériaux choisis pour la fabrication de l’objet font en sorte que l’objet est utile. Par exemple, si des ciseaux étaient flexibles comme une ceinture, on ne pourrait pas s’en servir pour couper, ils ne seraient donc d’aucune utilité. Si une ceinture était rugueuse comme du papier abrasif, ce serait inconfortable de la porter, elle ne serait donc d’aucune utilité.

4. Poursuivre en questionnant l’élève :

• Pourquoi utilises-tu une serviette pour te sécher après avoir pris un bain ou une douche? (Pour enlever l’eau sur mon corps.)
• Lorsque tu vas au magasin, tu remarques qu’il y a beaucoup de sortes d’essuie-tout. En quoi sont-ils différents? (Certains sont plus épais, d’autres sont minces.)

Proposer à l’élève de réaliser deux autres expériences qui se trouvent en fichier joint, l’expérience Imperméable ou non? et l’expérience Une expérience absorbante afin de découvrir deux autres propriétés que peuvent avoir les matériaux. S’assurer de fournir à l’élève le matériel requis et d’expliquer la marche à suivre pour la réalisation de cette expérience. L’élève pourra noter ses observations sur la Feuille de route – Imperméable ou non? et la Feuille de route – Une expérience absorbante.

5. Lire avec l’élève la bande dessinée Carcajou. Suite à cette lecture, questionner l’élève pour réviser les notions apprises sur les matériaux et leurs propriétés :

• Quels matériaux Carcajou et Carcajouette utilisent-ils pour leur construction?
• Pourquoi choisissent-ils le plastique pour la construction? Le verre? Le bois? etc.

6. Amener l’élève à établir un lien entre les propriétés des matériaux et leur utilité en lisant avec l’élève le texte Les matériaux et leur utilité. Poursuivre le questionnement afin de favoriser la compréhension :

• De quels matériaux sont faits ces objets? (Bicyclette : métal, plastique, caoutchouc; Table de pique-nique : bois; Tente : tissu, métal, plastique.)
• Pourquoi a-t-on utilisé ces matériaux? (Le métal et le bois sont solides, le tissu est souple, etc.)

7. L’élève pourra démontrer sa compréhension des propriétés des matériaux en réalisant l’activité en fichier joint Les caractéristiques des matériaux. 

Activité(s) d’apprentissage

1. Identification de matériaux en utilisant le sens du toucher.
2. Visionnement d’un diaporama sur des propriétés de matériaux.
3. Expérimentations sur les propriétés suivantes : flexibles, rugueux, lisses et solides.
4. Expérimentations sur l’imperméabilité et l’absorption des matériaux.
5. Lecture d’une bande dessinée Carcajou. 
6. Lecture Les matériaux et leur utilité.
7. Activité d’association sur Les caractéristiques des matériaux.

Matériel

Expérience 1 :

1. Un bloc de bois.

2. Un trombone en métal.

3. Une règle en plastique flexible.

4. Une gomme à effacer en caoutchouc.

Expérience 2 :

1. Un morceau de ciment.

2. Une feuille de papier abrasif.

3. Une planche de mélamine.

4. Une brique.

Expérience 3 :

1. Un couvercle de plastique (couvercle de yogourt).

2. Un morceau de boîte de carton.

3. Du cuir.

4. Du polystyrène.

Expérience 4 :

1. Un bouchon de plastique.

2. Un morceau de bois.

3. Un rouleau de papier hygiénique en carton.

4. Des morceaux de polystyrène.