Séquence 2 · La Terre dans l’Univers Séances 1 et 2 · projet noté

Projet de recherche en binôme ou en trinôme

La grande frise du ciel

Comment a-t-on prouvé que la Terre tourne ? D’Aristote à Foucault, 2 000 ans d’enquête sur une feuille A3.

Mercredis 4 et 11 novembre 2 ou 3 élèves 10 à 12 savants sur un A3 Noté sur 20, 1er trimestre

Le projet en trois temps

Rendu le mercredi 11 novembre, en fin de séance. Pas d’oral : l’affiche doit parler d’elle-même.

  1. mer.4nov. Séance 1ChercherChoisir les savants, se les répartir, remplir les cartes de recherche
  2. du5au 10 À la maisonTerminerFinir les cartes, préparer les schémas au brouillon
  3. mer.11nov. Séance 2Réaliser et rendreLe calcul, la conclusion, puis l’affiche A3

Distribué en classe

Votre carnet de recherche

Chaque groupe reçoit un carnet de quatre feuilles. C’est là que vous prenez vos notes : il est rendu avec l’affiche.

Le carnet de recherche du groupe

Feuille 1 : la question, la méthode, puis la synthèse (le calcul, la conclusion et la maquette). Feuilles 2 à 4 : les 12 cartes de recherche, quatre savants par élève.

PDF · 4 feuilles recto verso
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Où chercher ?

Le manuel d’abord, page par page, puis une sélection de sites fiables. Chaque carte indique aussi des mots-clés pour votre recherche.

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Votre mission

Une frise scientifique sur une feuille A3

Pendant 2 000 ans, philosophes et astronomes se sont disputé le centre du monde. Votre groupe enquête sur toute l’histoire, d’Aristote à Foucault, et la raconte sur une seule feuille.

Le défi

Montrer, savant après savant, comment on est passé d’une idée à une preuve.

Pour chaque savant : un schéma, une explication, et une question de scientifique : ce qu’il apporte est-il une hypothèse, un modèle, une observation, une mesure, une expérience ou une preuve ? Votre frise doit répondre à la question du projet : à partir de quand, et grâce à qui, a-t-on su que la Terre tourne ?

  • Groupe2 ou 3 élèves
  • Durée2 séances de 1 h, et du travail à la maison
  • ProductionUne feuille A3, en format paysage
  • RenduMercredi 11 novembre, en fin de séance, avec le carnet
  • NoteSur 20, comptée au 1er trimestre

Votre frise

12 savants : 8 obligatoires, au moins 2 au choix

Votre frise compte 10 à 12 savants, dans l’ordre chronologique. Les huit obligatoires sont les étapes clés de l’histoire, d’Aristote à Foucault. Choisissez ensuite au moins deux savants parmi les quatre autres.

L’Antiquité

  1. 1vers 350 av. J.-C.AristotePourquoi la Terre serait-elle immobile, au centre du monde ?Obligatoire
  2. 2vers 280 av. J.-C.Aristarque de SamosPourquoi place-t-il déjà le Soleil au centre, 1 800 ans avant Copernic ?Obligatoire
  3. 3vers 150Claude PtoléméeComment son modèle explique-t-il la marche « à reculons » de certaines planètes ?Obligatoire

La révolution copernicienne · XVIe et XVIIe siècles

  1. 41543Nicolas CopernicQue change le fait de placer le Soleil au centre ?Obligatoire
  2. 51584Giordano BrunoQue dit-il de l’Univers, et pourquoi a-t-il été condamné ?Au choix
  3. 61588Tycho BrahePourquoi propose-t-il un modèle « entre les deux » ?Obligatoire
  4. 71609Johannes KeplerPourquoi les orbites des planètes ne sont-elles pas des cercles parfaits ?Au choix
  5. 81610GaliléeQu’a-t-il vu dans sa lunette qui contredit le modèle de Ptolémée ?Obligatoire
  6. 91687Isaac NewtonQuelle force fait tourner les planètes autour du Soleil ?Au choix

Les preuves du mouvement de la Terre · XVIIIe et XIXe siècles

  1. 101729James BradleyComment la lumière des étoiles montre-t-elle que la Terre se déplace ?Au choix
  2. 111838Friedrich BesselComment le minuscule déplacement d’une étoile prouve-t-il que la Terre tourne autour du Soleil ?Obligatoire
  3. 121851Léon FoucaultComment un pendule montre-t-il que la Terre tourne sur elle-même ?Obligatoire

La démarche scientifique

Deux repères pour chaque savant

Une frise d’histoire donne des dates. Une frise scientifique dit aussi quel genre de connaissance chaque savant a apporté, et pour quel camp. C’est ce qui permet de voir à quel moment l’idée devient une preuve.

Une étiquette : la nature de l’apport

  • HypothèseUne idée proposée pour expliquer, pas encore vérifiée.
  • ModèleUne représentation simplifiée qui décrit les mouvements et permet de prévoir.
  • ObservationUn fait constaté dans le ciel, à l’œil nu ou avec un instrument.
  • MesureUne valeur chiffrée obtenue avec un instrument : un angle, une durée…
  • ExpérienceUne situation préparée pour tester une idée.
  • PreuveUn fait qu’un seul des modèles en concurrence peut expliquer.

Une couleur : le camp

  • Terre au centreLe géocentrisme
  • Soleil au centreL’héliocentrisme
  • Preuve que la Terre bougeRotation ou révolution démontrée

Les couleurs sont libres, mais toujours les mêmes sur toute l’affiche, avec une légende. Exemple : Galilée observe les phases de Vénus. Étiquette « Observation », couleur « Soleil au centre » : il contredit Ptolémée, sans prouver encore que la Terre bouge.

p Soleil Terre 61 du Cygne 1 UA d = ?

La parallaxe p : l’angle sous lequel on verrait, depuis l’étoile, le rayon de l’orbite de la Terre. Schéma sans souci d’échelle.

Sur l’affiche · un encadré

La preuve en chiffres

En 1838, Bessel mesure la parallaxe de l’étoile 61 du Cygne. Avec la trigonométrie du triangle rectangle, vous calculerez la distance de cette étoile. Vous comprendrez alors pourquoi Tycho Brahe, malgré ses mesures très précises, ne pouvait pas voir cette parallaxe.

p = 8,61 × 10−5°

Le calcul est guidé au verso de la feuille 1 du carnet, et à faire en séance 2.

L’affiche

Ce que doit contenir votre affiche

Votre titre · Comment a-t-on prouvé que la Terre tourne ?AristoteAristarquePtoléméeCopernicTycho BraheKeplerGaliléeBradleyBesselFoucaultLégendeLa preuve en chiffresConclusion · sources
Un exemple de maquette : dix savants, au-dessus et au-dessous de l’axe du temps. L’axe peut être coupé entre l’Antiquité et le XVIe siècle.

Les éléments obligatoires

  • Un titre et la question du projet.
  • Un axe du temps, d’Aristote à Foucault.
  • 10 à 12 savants, dont les 8 obligatoires. Pour chacun : la date, un schéma légendé, une explication en 2 à 4 phrases, son étiquette et sa couleur.
  • La légende des étiquettes et des couleurs.
  • La preuve en chiffres : la distance de 61 du Cygne.
  • La conclusion du groupe, en 5 à 8 lignes.
  • Vos sources : au moins trois, dont le manuel.

Trois conseils

  • Chaque élève peut préparer ses savants sur de petites cartes, à coller ensuite sur l’A3.
  • Des schémas simples et bien légendés valent mieux que de grands dessins.
  • Écrivez avec vos mots : pas de copier-coller.
+ 1 point

Bonus : 1 300 ans entre Ptolémée et Copernic

On croit souvent que l’astronomie s’est arrêtée au Moyen Âge. Dans le monde arabo-musulman, des astronomes comme al-Battani, Nasir al-Din al-Tusi ou Ibn al-Shatir mesurent le ciel avec précision et améliorent le modèle de Ptolémée ; Copernic cite al-Battani dans son livre. Ajoutez sur la frise un encadré consacré à l’un d’eux.

Le déroulé

Deux séances, et du travail entre les deux

Séance 1 · mercredi 4 novembre

Chercher

  1. 5 minFormer le groupe et choisir les savants « au choix ».
  2. 5 minSe répartir les feuilles de cartes : quatre savants par élève.
  3. 40 minChercher et remplir les cartes : réponses, notes, schéma au brouillon, étiquette, couleur, sources.
  4. 5 minFaire le point : ce qui reste à chercher.

Entre les deux séances

Terminer

  1. cartesTerminer vos cartes de recherche et vérifier vos dates dans une deuxième source.
  2. schémasPréparer les schémas au brouillon, et si possible vos cartes à coller.

Séance 2 · mercredi 11 novembre

Réaliser et rendre

  1. 15 minLe calcul et la conclusion, au verso de la feuille 1.
  2. 35 minRéaliser l’affiche A3.
  3. 5 minRendre l’affiche et le carnet, avec les noms du groupe.

La note

Le barème, sur 20

  • La frise : au moins 10 savants, ordre chronologique, dates justes2
  • Les schémas : justes, lisibles et légendés5
  • Les explications : avec vos mots, sans erreur scientifique5
  • Les étiquettes et les couleurs, avec leur légende2
  • La preuve en chiffres : calcul justifié, résultat avec son unité2
  • La conclusion : elle répond à la question du projet2
  • Une affiche claire et soignée1
  • Les sources : au moins trois, dont le manuel1
  • Total, et un bonus de + 120

La note est commune au groupe. Le professeur peut l’ajuster pour un élève, d’après les cartes qu’il a remplies dans le carnet.

Pour chercher

Ressources

Séquence 2 · La Terre dans l’Univers · Projet des séances 1 et 2 · Manuel Hatier, chapitre 10. Revenir à la séquence 2