Sciences et technologie · CM2 · La Terre et le système solaire · 2e Trimestre

La Lune et ses phases

Les élèves observent les phases de la Lune et comprennent le mouvement de la Lune autour de la Terre à l'aide de modèles.

• Programmes Officiels
• MEN: Cycle 3 - Situer la Terre dans le système solaire

À propos de ce thème

L'observation des phases de la Lune est une activité scientifique accessible et captivante pour les élèves de CM2. Ce thème du programme de Cycle 3 les amène à comprendre que la Lune ne produit pas sa propre lumière mais reflète celle du Soleil, et que ses changements d'apparence résultent de sa position relative par rapport à la Terre et au Soleil au cours de sa révolution (environ 29,5 jours).

Les élèves passent de l'observation empirique à la modélisation. Un carnet lunaire tenu sur plusieurs semaines leur fournit des données d'observation qu'ils confrontent ensuite au modèle construit en classe avec une balle et une lampe. Ils identifient les quatre phases principales (nouvelle lune, premier quartier, pleine lune, dernier quartier) et comprennent pourquoi la partie éclairée visible depuis la Terre change. L'alternance entre observation réelle et modélisation en groupe donne aux élèves les outils pour prédire les phases suivantes, consolidant ainsi leur raisonnement scientifique.

Questions clés

1. Expliquez pourquoi la Lune semble changer de forme au cours du mois.
2. Analysez la relation entre la position de la Terre, de la Lune et du Soleil pour les phases lunaires.
3. Prédisez la prochaine phase de la Lune à partir d'une observation donnée.

Objectifs d'apprentissage

• Identifier les quatre phases principales de la Lune (nouvelle lune, premier quartier, pleine lune, dernier quartier) à partir d'observations.
• Expliquer le phénomène des phases lunaires en reliant les positions relatives de la Terre, de la Lune et du Soleil.
• Analyser des schémas représentant les positions Terre-Lune-Soleil pour prédire la phase lunaire observable.
• Démontrer le cycle des phases lunaires à l'aide d'un modèle physique simple (balle et lampe).

Avant de commencer

La Terre, notre planète

Pourquoi : Les élèves doivent avoir une compréhension de base de la forme de la Terre et de son mouvement de rotation pour appréhender le contexte de la Lune tournant autour d'elle.

Le Soleil, source de lumière

Pourquoi : Il est essentiel que les élèves comprennent que la Lune ne produit pas sa propre lumière mais réfléchit celle du Soleil.

Vocabulaire clé

Phases lunaires	Changements apparents de la forme de la Lune observés depuis la Terre, dus à l'angle sous lequel nous voyons la partie éclairée par le Soleil.
Nouvelle Lune	Phase où la Lune est située entre la Terre et le Soleil. La face éclairée est tournée vers le Soleil, donc invisible depuis la Terre.
Pleine Lune	Phase où la Terre est située approximativement entre le Soleil et la Lune. La face éclairée de la Lune est entièrement visible depuis la Terre.
Premier quartier	Phase environ une semaine après la nouvelle lune, où la moitié droite de la Lune est éclairée et visible depuis l'hémisphère Nord.
Dernier quartier	Phase environ une semaine après la pleine lune, où la moitié gauche de la Lune est éclairée et visible depuis l'hémisphère Nord.
Révolution lunaire	Temps que met la Lune pour faire un tour complet autour de la Terre, d'environ 29,5 jours, ce qui correspond au cycle des phases lunaires.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

Les phases de la Lune sont causées par l'ombre de la Terre projetée sur la Lune.

Ce qu'il faut enseigner à la place

L'ombre de la Terre sur la Lune correspond à une éclipse lunaire, phénomène rare. Les phases, elles, résultent de l'angle sous lequel on voit la face éclairée de la Lune depuis la Terre. La modélisation balle-lampe en salle obscure permet aux élèves de constater que c'est leur point de vue qui change, pas l'éclairage.

Idée reçue courante

La Lune n'est visible que la nuit.

Ce qu'il faut enseigner à la place

La Lune est souvent visible en plein jour, notamment en premier quartier (visible l'après-midi) et en dernier quartier (visible le matin). Le carnet d'observation encourage les élèves à regarder le ciel aussi en journée, ce qui leur permet de constater par eux-mêmes cette réalité et de corriger cette idée reçue.

Idée reçue courante

La Lune ne tourne pas sur elle-même puisqu'on voit toujours la même face.

Ce qu'il faut enseigner à la place

La Lune effectue une rotation sur elle-même en exactement le même temps qu'une révolution autour de la Terre (rotation synchrone). Pour le démontrer, un élève tourne autour d'un camarade en gardant toujours le visage tourné vers lui : il constate qu'il fait bien un tour complet sur lui-même à chaque tour.

Idées d'apprentissage actif

Journal d'observation : Mon carnet lunaire

Pendant trois à quatre semaines, chaque élève dessine la forme visible de la Lune chaque soir (quand le ciel est dégagé). En classe, les observations sont compilées sur un calendrier collectif. Les élèves repèrent la régularité du cycle et nomment les phases.

10 min·Individuel

Modélisation : La Lune en boule de polystyrène

Dans une salle obscurcie, un élève tient une lampe torche (Soleil), un autre se place au centre (Terre) et un troisième tourne lentement autour de lui avec une balle blanche (Lune). L'élève « Terre » décrit à chaque position ce qu'il voit : portion éclairée, zone sombre. Le groupe identifie les phases.

35 min·Petits groupes

Penser-Partager-Présenter: Prédire la prochaine phase

L'enseignant affiche une photo de la Lune prise la veille. Chaque élève prédit individuellement la phase dans trois jours et dans une semaine, puis compare sa prédiction avec celle de son voisin. La validation se fait par le retour aux observations du carnet lunaire ou via un calendrier lunaire en ligne.

20 min·Binômes

Liens avec le monde réel

• Les astronomes, comme ceux de l'Observatoire de Paris, utilisent des modèles précis des mouvements célestes pour prédire les éclipses et planifier des observations futures, basées sur la compréhension des cycles lunaires.
• Les marins et les pêcheurs côtiers, par exemple en Bretagne, tiennent compte des phases de la Lune pour anticiper les marées (coefficient de marée), qui influencent directement leurs activités et la sécurité en mer.

Idées d'évaluation

Billet de sortie

Distribuez une image montrant la position de la Terre, de la Lune et du Soleil. Demandez aux élèves d'écrire le nom de la phase lunaire correspondante et d'expliquer brièvement pourquoi elle est ainsi nommée.

Vérification rapide

Pendant la manipulation du modèle (balle et lampe), posez des questions ciblées : 'Montrez-moi où se trouve la Lune pour observer une pleine lune. Où est le Soleil ?' Observez la capacité des élèves à positionner correctement les éléments.

Question de discussion

Demandez aux élèves : 'Si aujourd'hui nous observons un premier quartier, quelle sera la phase de la Lune dans une semaine ? Justifiez votre réponse en vous basant sur le mouvement de la Lune autour de la Terre.'

Questions fréquentes

Pourquoi la Lune change-t-elle de forme au cours du mois ?

La Lune ne change pas réellement de forme. Elle est toujours une sphère dont une moitié est éclairée par le Soleil. Ce qui varie, c'est la portion de cette face éclairée visible depuis la Terre, selon la position de la Lune sur son orbite. En 29,5 jours, on passe de la nouvelle lune (face éclairée invisible) à la pleine lune (face éclairée entièrement visible) et retour.

Comment observer les phases de la Lune avec des élèves ?

Le plus efficace est de tenir un carnet lunaire sur quatre semaines. Chaque soir, les élèves dessinent ce qu'ils voient (ou notent si le ciel est couvert). En classe, les dessins sont mis en commun sur un calendrier mural. Cette démarche d'observation longue ancre le cycle dans l'expérience directe et fournit les données pour la modélisation.

Quelle est la différence entre les phases de la Lune et une éclipse lunaire ?

Les phases sont un phénomène permanent lié à la position de la Lune sur son orbite. Une éclipse lunaire est un événement ponctuel qui se produit quand la Terre s'interpose exactement entre le Soleil et la Lune, projetant son ombre sur la surface lunaire. Les éclipses ne surviennent que quelques fois par an car l'orbite lunaire est inclinée.

Comment l'apprentissage actif aide-t-il à comprendre les phases de la Lune ?

La modélisation en trois dimensions (balle, lampe, observateur) place l'élève au centre du phénomène. Il voit littéralement la Lune changer d'apparence en tournant autour de lui. Cette expérience kinesthésique est incomparablement plus parlante qu'un schéma en deux dimensions, car elle reproduit exactement le changement de perspective qui cause les phases.