Sciences et technologie · CE1 · Objets techniques et électricité · 3e Trimestre

L'ombre portée et l'ombre propre

Les élèves distinguent l'ombre propre d'un objet (partie non éclairée) et l'ombre portée (projetée sur une surface).

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 2 - Modéliser des phénomènes naturels

À propos de ce thème

Cette séquence approfondit l'étude des ombres en introduisant la distinction entre ombre propre et ombre portée. L'ombre propre est la partie non éclairée de l'objet lui-même (la face d'un ballon opposée à la lampe), tandis que l'ombre portée est celle projetée sur une surface (le sol, un mur). Cette distinction développe la capacité d'observation fine et prépare la compréhension des phénomènes astronomiques comme les phases de la lune.

Les élèves de CE1 explorent cette notion avec des objets simples (balles, cubes) et une lampe torche dans un espace semi-obscur. Ils observent que l'ombre portée change de forme et de taille selon la position de la source lumineuse, tandis que l'ombre propre reste sur l'objet. Ce travail s'inscrit dans l'attendu 'Modéliser des phénomènes naturels' du programme. Les méthodes actives sont indispensables ici : la distinction entre ombre propre et ombre portée ne peut se comprendre que par l'observation directe et la manipulation d'objets en trois dimensions.

Questions clés

1. Distinguer l'ombre propre d'un objet de son ombre portée.
2. Expliquer pourquoi l'ombre portée change de forme et de taille.
3. Analyser comment l'orientation de la lumière affecte les ombres.

Objectifs d'apprentissage

• Identifier l'ombre propre sur un objet tridimensionnel.
• Comparer la forme et la taille de l'ombre portée projetée par un objet sous différentes sources lumineuses.
• Expliquer comment la position de la source lumineuse affecte la taille et la forme de l'ombre portée.
• Distinguer visuellement l'ombre propre de l'ombre portée dans des schémas ou des photographies.

Avant de commencer

Les formes géométriques de base

Pourquoi : La reconnaissance des formes est nécessaire pour décrire et comparer les ombres projetées.

La lumière et sa propagation

Pourquoi : Comprendre que la lumière se déplace en ligne droite est fondamental pour expliquer la formation des ombres.

Vocabulaire clé

Ombre propre	La partie d'un objet qui n'est pas éclairée par une source de lumière car elle est cachée par l'objet lui-même.
Ombre portée	La zone sombre projetée sur une surface (mur, sol) par un objet qui bloque la lumière.
Source lumineuse	L'objet qui produit de la lumière, comme une lampe ou le soleil.
Surface d'ombre	La surface sur laquelle l'ombre portée est projetée.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

L'ombre propre et l'ombre portée sont le même phénomène.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les élèves voient souvent 'l'ombre' comme un seul concept. Éclairer une balle et demander de pointer la zone sombre sur la balle puis celle sur la table crée une distinction visuelle claire. Le dessin en couleurs différentes renforce cette séparation.

Idée reçue courante

L'ombre propre est toujours noire.

Ce qu'il faut enseigner à la place

L'ombre propre n'est pas totalement noire si la lumière ambiante éclaire partiellement la face opposée à la source. Les élèves peuvent observer que dans une pièce bien éclairée, l'ombre propre est plus claire que dans le noir complet. Les expériences en conditions variées clarifient ce point.

Idée reçue courante

L'ombre portée a toujours la même forme que l'objet.

Ce qu'il faut enseigner à la place

La forme de l'ombre portée dépend de l'angle d'éclairage et de l'orientation de l'objet. Un cylindre peut projeter un cercle ou un rectangle selon sa position. Les manipulations avec des objets géométriques simples permettent de vérifier cette variation.

Idées d'apprentissage actif

Cercle de recherche: Deux ombres pour un objet

En petits groupes, les élèves éclairent une balle avec une lampe torche et identifient la zone sombre sur la balle (ombre propre) et celle sur la table (ombre portée). Ils dessinent les deux ombres et les colorient différemment pour bien les distinguer.

30 min·Petits groupes

Penser-Partager-Présenter: Où est l'ombre propre ?

L'enseignant éclaire différents objets et demande de pointer l'ombre propre puis l'ombre portée. Les élèves identifient seuls, comparent avec un voisin, puis vérifient ensemble. L'exercice se complexifie avec des objets de formes variées (cube, cylindre, cône).

20 min·Binômes

Rotation par ateliers: Les ombres sous toutes les coutures

Trois ateliers : dessiner l'ombre propre et l'ombre portée d'un cube éclairé sous différents angles, observer comment l'ombre portée s'allonge quand la source est basse, comparer les ombres d'objets opaques et translucides. Rotation toutes les 10 minutes.

35 min·Petits groupes

Galerie marchande: La galerie des doubles ombres

Les élèves affichent leurs dessins légendés montrant l'ombre propre (sur l'objet) et l'ombre portée (sur la surface) pour trois objets différents. La classe circule et vérifie que les légendes sont correctes, en discutant les cas ambigus.

25 min·Classe entière

Liens avec le monde réel

• Les artistes utilisent la compréhension des ombres pour donner du volume et de la profondeur à leurs peintures et sculptures. Par exemple, un peintre peut observer comment la lumière du soleil crée des ombres distinctes sur un visage pour le rendre plus réaliste.
• Les architectes et les urbanistes considèrent l'ombre portée des bâtiments pour concevoir des espaces extérieurs agréables, en s'assurant que les parcs ou les places ne soient pas constamment dans l'ombre ou trop exposés au soleil.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Distribuez une feuille avec le dessin d'un objet (ex: un cône) éclairé par une lampe. Demandez aux élèves d'entourer l'ombre propre de l'objet et de tracer l'ombre portée sur le sol. Posez la question : 'Que se passerait-il si la lampe était plus haute ?'

Question de discussion

Montrez aux élèves une photographie d'une scène avec des ombres (ex: un arbre et son ombre). Posez les questions : 'Où est la source de lumière ? Comment savez-vous que c'est l'ombre portée ? Pouvez-vous identifier l'ombre propre de l'arbre ?'

Vérification rapide

Pendant l'activité de manipulation, circulez dans la classe avec une lampe et différents objets. Demandez à chaque élève de montrer l'ombre propre de l'objet et de positionner l'objet pour créer une ombre portée spécifique (ex: longue et fine, courte et large).

Questions fréquentes

Quelle différence entre ombre propre et ombre portée pour les CE1 ?

L'ombre propre est la partie sombre de l'objet lui-même, celle qui n'est pas éclairée directement. L'ombre portée est la silhouette projetée par l'objet sur une surface (sol, mur, table). Éclairer une balle suffit à montrer les deux simultanément.

Comment illustrer l'ombre propre avec des objets de classe ?

Utiliser des objets à surface arrondie (balle, orange, globe terrestre) car l'ombre propre y est très visible : la transition entre la zone éclairée et la zone sombre est progressive et facile à observer. Les objets plats sont moins parlants pour cette notion.

Pourquoi enseigner la distinction ombre propre et ombre portée en CE1 ?

Cette distinction prépare la compréhension des phases de la lune et du cycle jour/nuit en CM1-CM2. Les élèves qui maîtrisent ces notions en CE1 abordent les phénomènes astronomiques avec des bases solides. C'est aussi un exercice de vocabulaire scientifique précis.

Pourquoi les approches actives sont-elles nécessaires pour ce sujet ?

La distinction entre ombre propre et ombre portée est abstraite sur le papier mais évidente quand on manipule une lampe et un objet. L'élève qui éclaire une balle et pointe du doigt chaque type d'ombre construit une compréhension spatiale impossible à obtenir par une simple explication verbale.