Fiche Pédagogique : Volume, masse et masse volumique

Matière :	Physique et Chimie	Durée :	6h
Niveau :	1eme AC	Professeur :	nom
Thème :	La matière	Etablissement :
Titre de cours : "Volume, masse et masse volumique "

Situation de départ

Prérequis, Compétences et Objectifs

Prérequis	Compétences	Objectifs d'apprentissage	Outils didactiques	Références
Distinction entre solide, liquide, gaz. Notion d'espace et de matière. Utilisation basique d'une balance. Lecture de graduations simples.	La capacité de mobiliser un ensemble de connaissances, méthodes, techniques, attitudes, etc. (liées aux propriétés physiques et chimiques du matériau, les transformations physiques et chimiques, les modèles et les lois qui les encadrent) pour résoudre des situations-problèmes liés à l'utilisation et à la rationalisation des ressources naturelles ou pour maintenir la santé et l’environnement.	Connaître la notion de volume, ses unités internationales et usuelles. Mesurer expérimentalement le volume d'un corps (liquide et solide). Connaître la notion de masse et son unité internationale. Déterminer expérimentalement la masse d'un corps. Connaître la signification de la masse volumique et son unité. Déterminer et exploiter la masse volumique d'une substance.	Éprouvettes graduées de différentes capacités. Balance électronique. Eau, huile. Pâte à modeler (solide déformable). Solides de même volume mais de métaux différents (aluminium, plomb, cuivre). Fiole jaugée, béchers.	Programme officiel de physique-chimie Manuel scolaire

Déroulement du cours : Partie 1

Détermination du volume d'un liquide et d'un solide

Axe de cours (titre de la partie)	Activité de l’enseignant	Activité de l’apprenant	Évaluation (diagnostique, formative, sommative)	Durée
Partie 1 : Détermination du volume d'un liquide et d'un solide	Situation de départ Présente la situation d'Amine et sa pierre. Pose la question-problème : "Comment mesurer le volume d'un objet de forme complexe ?" Recueille les hypothèses des élèves (ex: "on le fait fondre", "on le mesure avec une règle", "on le plonge dans l'eau"). Activité Distribue les documents et présente le matériel (éprouvette, eau, pâte à modeler). Fait lire les consignes et s'assure de leur compréhension. Guide les élèves dans la lecture du volume (Doc 1) : "Où devez-vous placer votre œil ? Quelle partie du ménisque faut-il lire ?" Circule pour aider les groupes à réaliser l'expérience (ou à l'analyser via les schémas). Pose les questions de l'activité pour guider l'analyse : "Que représente le volume V1 ? Et V2 ? Pourquoi V2 est-il plus grand que V1 ?" Anticipe une confusion possible : "Est-ce que la forme de la pâte change son volume ?" (en référence au Doc 2, schéma C). Synthèse Interroge les élèves pour corriger collectivement les questions. Formalise la conclusion : "Le volume d'un solide peut être mesuré par déplacement d'un liquide. Ce volume ne dépend pas de sa forme." Écrit la formule au tableau : Vsolide = Vfinal - Vinitial.	Écoute la situation et s'approprie le problème. Propose des hypothèses pour résoudre le problème. Représentation possible : un élève peut penser que déformer l'objet change son volume. Prend connaissance des documents et du protocole. Réalise (ou analyse) l'expérience en suivant les étapes. Répond aux questions sur sa feuille. L'élève observe que le niveau d'eau monte (V2 > V1). Il calcule la différence pour trouver le volume de l'objet. Il observe que même si la forme change, le volume reste le même (Doc 2C). Question possible de l'élève : "Monsieur, est-ce que ça marche avec tous les solides ?" Participe à la correction collective. Confronte ses réponses avec celles de ses camarades. Note la conclusion et la méthode dans son cahier.	Diagnostique : Formative :

Déroulement du cours : Partie 2

Mesure de la masse d'un corps

Axe de cours (titre de la partie)	Activité de l’enseignant	Activité de l’apprenant	Évaluation (diagnostique, formative, sommative)	Durée
Partie 2 : Mesure de la masse d'un corps	Situation de départ Présente la situation de Mouad et Nizar avec les bidons d'eau et d'huile. Pose la question-problème : "À volume égal, deux liquides ont-ils la même masse ?" Recueille les hypothèses. Certains élèves penseront "oui", d'autres "non". Activité Présente le matériel (balance, fiole, eau, huile) et les documents. Fait lire le protocole et explique le rôle de la fiole jaugée ("mesurer un volume précis"). Met l'accent sur la fonction TARE : "Pourquoi est-il important d'appuyer sur ce bouton avant de verser le liquide ?" Guide l'analyse des résultats (Doc 4) via les questions. Anticipe la question : "Monsieur, si on n'utilise pas la tare, comment on fait ?" (Réponse : on mesure la masse du récipient plein, puis la masse du récipient vide, et on soustrait les deux). Synthèse Corrige les questions collectivement. Formalise la conclusion : "La masse est la quantité de matière d'un objet. On la mesure avec une balance. L'unité internationale est le kilogramme (kg). Pour un même volume, des substances différentes peuvent avoir des masses différentes."	Écoute la situation et se demande si Nizar a raison. Propose des hypothèses. Représentation possible : "Le volume est le même, donc c'est pareil." ou "L'huile c'est plus épais, donc c'est plus lourd." Prend connaissance du protocole et des documents. Comprend que la tare sert à "enlever" la masse de la bouteille. Lit les masses sur les schémas et les compare. Répond aux questions sur sa feuille. Conclut que pour 100 mL, l'eau est plus lourde que l'huile. Participe à la correction. Comprend que sa première hypothèse était peut-être fausse. Note la définition de la masse, son unité, et la méthode de mesure par tarage.	Diagnostique : Formative :

Déroulement du cours : Partie 3

La signification physique de la masse volumique

Axe de cours (titre de la partie)	Activité de l’enseignant	Activité de l’apprenant	Évaluation (diagnostique, formative, sommative)	Durée
Partie 3 : La masse volumique	Situation de départ Présente le problème de la camionnette-citerne. Pose la question : "Comment savoir si le chargement est autorisé sans peser le camion plein ?" Recueille les hypothèses. Les élèves doivent comprendre qu'il faut trouver la masse de l'eau à partir de son volume. Activité Présente le protocole et les documents. Guide les élèves pour remplir le tableau de mesures à partir des schémas. Demande de calculer le rapport m/V : "Que remarquez-vous sur ce rapport ? Est-il constant ?" Laisse les élèves faire le calcul pour la citerne. Anticipe les erreurs de conversion (L en mL, g en kg). Guide la conclusion : "Ce rapport constant est donc une propriété de l'eau. On l'appelle la masse volumique." Synthèse Corrige les questions, en insistant sur la méthode de calcul et les conversions. Formalise la définition de la masse volumique (notée ρ) et sa formule : ρ = m/V. Donne son unité (kg/m³ ou g/cm³). Souligne que c'est une caractéristique d'une substance.	Analyse la situation-problème. Comprend qu'il manque une information : la masse de 1600 L d'eau. Hypothèse : "Il faut trouver une relation entre les litres et les kilos." Suit le protocole et relève les mesures dans un tableau. Calcule le rapport m/V pour chaque mesure et constate qu'il est constant (égal à 1 g/mL pour l'eau). Utilise ce rapport pour calculer la masse des 1600 L d'eau. Fait les conversions d'unités. Compare la masse totale calculée à la masse autorisée et conclut. Question possible : "Est-ce que ce rapport est le même pour l'huile ?" Participe à la correction. Note la définition de la masse volumique, sa formule (ρ = m/V) et ses unités. Comprend que la masse volumique permet d'identifier une substance ou de calculer la masse à partir du volume (et vice-versa).	Diagnostique : Formative :

Déroulement du cours : Partie 4

Comment peut-on déterminer la masse volumique d'une substance ?

Axe de cours (titre de la partie)	Activité de l’enseignant	Activité de l’apprenant	Évaluation (diagnostique, formative, sommative)	Durée
Partie 4 : Détermination de la masse volumique	Situation de départ Présente la situation du pêcheur Moha. Pose la question : "Pourquoi utiliser du plomb spécifiquement ? Pourquoi pas du fer ou de l'aluminium ?" Laisse les élèves émettre des hypothèses : "C'est plus lourd", "Ça ne rouille pas", "C'est moins cher". Activité 4 Présente les documents et le matériel. Demande aux élèves de concevoir eux-mêmes le protocole en se basant sur les activités précédentes. "Comment feriez-vous pour comparer ces trois métaux ?" Guide les élèves pour qu'ils pensent à mesurer la masse ET le volume pour chaque échantillon. Fournit des valeurs de mesure réalistes si l'expérience n'est pas faite en réel. Circule pour aider à la mise en place du tableau et au calcul des masses volumiques. Synthèse Fait la synthèse des résultats obtenus par les élèves. Met en évidence que pour un même volume, le plomb a la masse la plus élevée car sa masse volumique est la plus grande. Conclut sur l'utilité de la masse volumique pour choisir un matériau en fonction de l'application souhaitée (légèreté ou densité).	S'interroge sur le choix du plomb. Propose des hypothèses basées sur son intuition. En groupe, élabore un protocole en mobilisant les savoir-faire acquis : mesure de volume par déplacement d'eau, mesure de masse avec une balance. Remplit le tableau de mesures et effectue les calculs de masse volumique. Compare les valeurs et constate que ρplomb est la plus élevée. Question possible : "Alors les flotteurs, c'est le contraire, leur masse volumique est toute petite ?" Participe à la discussion collective. Comprend que la masse volumique est le critère scientifique qui justifie le choix du plomb. Note la conclusion générale sur l'importance de la masse volumique dans le choix des matériaux.	Sommative : Capacité à concevoir un protocole expérimental complet pour mesurer une masse volumique. Capacité à réinvestir les connaissances (mesure m, mesure V, calcul ρ) dans une situation nouvelle. Justesse du raisonnement pour expliquer le choix d'un matériau à partir de sa masse volumique.