Physique-chimie · Seconde

Idées d’apprentissage actif

Physique du Mouvement en Athlétisme

Les élèves retiennent mieux les lois de la physique quand elles sont ancrées dans des situations concrètes qu'ils observent ou vivent. Ce chapitre permet de transformer des concepts abstraits comme les forces et les trajectoires en expériences tangibles grâce à l'athlétisme, un terrain d'application privilégié pour la mécanique newtonienne.

• Programmes Officiels
• EDNAT.PC.27

• 20–50 min
• Binômes → Classe entière
• 4 activités

Activité 01

• Cercle de recherche
• 50 min · Petits groupes

Cercle de recherche: Analyse vidéo d'un saut

Les groupes utilisent un logiciel de pointage vidéo (Avimeca ou Tracker) pour analyser la trajectoire du centre de gravité d'un sauteur en longueur. Ils identifient les phases (course d'élan, impulsion, vol, réception) et relient chacune aux forces en jeu.

Analysez les forces agissant sur un athlète lors d'un saut en longueur.

Conseil de facilitation

Pendant l'analyse vidéo du saut, demandez aux élèves de mesurer manuellement la hauteur et la distance parcourue sur une image figée pour ancrer leurs calculs dans des données tangibles.

À observer

Présentez aux élèves une courte vidéo d'un lancer de poids. Demandez-leur d'identifier les forces principales agissant sur le poids pendant son vol et de schématiser la trajectoire attendue. Recueillez les schémas pour vérifier la compréhension des concepts.

• Analyser
• Évaluer
• Créer
• Autogestion
• Conscience de soi

Activité 02

• Penser-Partager-Présenter
• 20 min · Binômes

Penser-Partager-Présenter: L'angle optimal

Chaque élève calcule la portée d'un projectile lancé à 30°, 45° et 60° avec la même vitesse initiale. En binôme, ils comparent les résultats et formulent une hypothèse sur l'angle optimal, puis la classe confronte les conclusions.

Optimisez la trajectoire d'un projectile pour maximiser la distance de lancer.

Conseil de facilitation

Lors du Think-Pair-Share sur l'angle optimal, fournissez un tableau comparatif avec des angles de 30°, 40°, 45° et 50° pour que les élèves visualisent l'impact du choix de l'angle sur la portée.

À observer

Posez la question: 'Comment un athlète peut-il modifier son angle de départ pour améliorer la distance d'un saut en longueur, en tenant compte des lois de la physique ?' Animez une discussion en classe où les élèves argumentent en utilisant le vocabulaire scientifique approprié.

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Conscience de soi
• Compétences relationnelles

Activité 03

• Galerie marchande
• 30 min · Petits groupes

Galerie marchande: Forces sur l'athlète

Chaque groupe réalise un diagramme de forces pour une discipline sportive différente (sprint, saut en hauteur, lancer de javelot, course de haies). Les affiches sont exposées et les autres groupes annotent les erreurs ou posent des questions.

Expliquez comment la physique aide à améliorer les performances sportives.

Conseil de facilitation

Pendant le Gallery Walk, affichez les schémas des forces au sol avec des flèches de différentes couleurs pour chaque type de force (poids, réaction normale, frottement) afin de clarifier leur décomposition.

À observer

Distribuez une fiche avec deux scenarios : 1) un athlète en phase d'impulsion pour un saut, 2) un disque de jet en l'air. Demandez aux élèves d'écrire une phrase pour chaque scenario expliquant quelle loi de la physique est la plus pertinente et pourquoi.

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Créer
• Compétences relationnelles
• Conscience sociale

Activité 04

• Enseignement par les pairs
• 25 min · Binômes

Enseignement par les pairs: Record du monde et physique

Chaque binôme prépare un exposé de 3 minutes montrant comment un record du monde (saut en longueur de Bob Beamon, lancer de Usain Bolt au 100 m) s'explique par des paramètres physiques (vitesse initiale, angle, résistance de l'air).

Analysez les forces agissant sur un athlète lors d'un saut en longueur.

Conseil de facilitation

Lors de la Peer Teaching sur le record du monde, demandez aux élèves de préparer un schéma annoté au tableau pour expliquer comment la physique influence la performance record.

À observer

Présentez aux élèves une courte vidéo d'un lancer de poids. Demandez-leur d'identifier les forces principales agissant sur le poids pendant son vol et de schématiser la trajectoire attendue. Recueillez les schémas pour vérifier la compréhension des concepts.

• Comprendre
• Appliquer
• Analyser
• Créer
• Autogestion
• Compétences relationnelles

Quelques notes pour enseigner cette unité

Commencez par des observations concrètes avant d'introduire les concepts théoriques. Les élèves ont besoin de voir la physique en action pour comprendre pourquoi certains principes s'appliquent. Évitez de présenter les lois de Newton comme des vérités absolues : montrez leurs limites, notamment l'influence de la résistance de l'air en athlétisme. Utilisez des comparaisons entre athlètes ou entre disciplines pour ancrer les concepts dans des réalités différentes.

Les élèves expliquent les mouvements des athlètes en utilisant correctement les principes d'inertie, de force nette et de trajectoire parabolique. Ils distinguent les forces réelles des idées reçues, analysent des situations réelles et appliquent les calculs simples pour prédire ou optimiser des performances.

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Attention à ces idées reçues

• Pendant l'activité Collaborative Investigation : Analyse vidéo d'un saut, certains élèves pensent qu'un objet lancé en l'air continue d'être poussé par la force du lancer.

  Pendant l'activité Collaborative Investigation, utilisez le logiciel de vidéo analyse pour mesurer l'accélération du centre de masse après le lâcher. Montrez que l'accélération est constante et dirigée vers le bas, ce qui prouve l'absence de force résiduelle après le lancer.

• Pendant l'activité Think-Pair-Share : L'angle optimal, plusieurs élèves croient que l'angle de 45° est toujours optimal pour maximiser la portée.

  Pendant l'activité Think-Pair-Share, distribuez un tableau avec des angles de départ et des hauteurs de lâcher variables. Demandez aux élèves de calculer la portée pour chaque combinaison et de comparer les résultats pour montrer que l'angle optimal varie selon les conditions réelles.

• Pendant l'activité Gallery Walk : Forces sur l'athlète, certains élèves pensent que la masse de l'athlète n'influence pas la trajectoire du saut.

  Pendant l'activité Gallery Walk, affichez des schémas de forces pour des athlètes de masses différentes lors de l'impulsion. Montrez comment la masse influence la force de réaction au sol et la décélération après l'impulsion, en comparant les vecteurs de force pour chaque cas.

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Méthodes utilisées dans ce dossier

• Cercle de recherche
• Penser-Partager-Présenter
• Galerie marchande
• Enseignement par les pairs