Plan de Cours | Méthodologie Teachy | Quantité de mouvement et impulsion : Collisions bidimensionnelles

Objectifs

Durée: 10 - 15 minutes

Cette étape est fondamentale pour préparer les élèves, les contextualisant avec les principaux concepts et compétences qu'ils doivent maîtriser à la fin de la leçon. Ainsi, les élèves comprendront l'importance de résoudre des problèmes de collisions en deux dimensions et utiliseront le coefficient de restitution dans le processus.

Objectifs Principaux

1. Comprendre les concepts d'impulsion et de quantité de mouvement dans les collisions en deux dimensions.

2. Appliquer le coefficient de restitution pour résoudre des problèmes pratiques de collisions.

Objectifs Secondaires

1. Relier les principes physiques des collisions à des événements quotidiens, tels que dans le sport ou les accidents de la route.

Introduction

Durée: (10 - 15 minutes)

Cette étape est fondamentale pour préparer les élèves, les contextualisant avec les principaux concepts et compétences qu'ils doivent maîtriser à la fin de la leçon. Ainsi, les élèves comprendront l'importance de résoudre des problèmes de collisions en deux dimensions et utiliseront le coefficient de restitution dans le processus.

Échauffement

 Échauffement : Pour commencer la leçon, faites une brève introduction sur la façon dont l'étude des collisions en deux dimensions est cruciale pour comprendre de nombreux phénomènes de notre quotidien, tels que les accidents de la route, les mouvements sportifs et même les interactions entre particules subatomiques. Demandez aux élèves d'utiliser leurs téléphones portables pour rechercher un fait intéressant ou curieux sur les collisions en deux dimensions, qui peut être lié aux sports, aux accidents ou même aux événements astronomiques. Encouragez-les à partager avec la classe ce qu'ils ont trouvé.

Réflexions Initiales

1.  Quelle est la différence entre une collision élastique et une collision inélastique ?

2.  Comment le coefficient de restitution influence-t-il le résultat d'une collision ?

3.  Quels sont les principaux facteurs à considérer lors de l'analyse d'une collision en deux dimensions ?

4.  Comment pouvons-nous appliquer le concept de quantité de mouvement pour résoudre des problèmes de collisions dans notre quotidien ?

5.  Existe-t-il des exemples de collisions en deux dimensions dans le sport ? Lesquels seraient et comment pourrions-nous les analyser ?

Développement

Durée: 70 - 80 minutes

Cette étape vise à placer les élèves dans des situations pratiques où ils peuvent appliquer les concepts d'impulsion et de quantité de mouvement dans des collisions en deux dimensions. Avec des activités qui utilisent des simulations numériques et des outils multimédia, les élèves seront mis au défi de résoudre des problèmes réels, favorisant un engagement accru et une compréhension approfondie du sujet.

Suggestions d'Activités

Il est recommandé de ne réaliser qu'une des activités proposées

Activité 1 -  Investigation de Collisions dans des Jeux de Hockey Numériques

> Durée: 60 - 70 minutes

- Objectif: Appliquer les concepts d'impulsion, de quantité de mouvement et de coefficient de restitution dans un contexte pratique et ludique, en utilisant un simulateur de jeux de hockey.

- Description: Dans cette activité, les élèves seront divisés en groupes et utiliseront un simulateur de jeux de hockey en ligne pour étudier les collisions en deux dimensions. Ils devront analyser les mouvements des joueurs et l'impact du palet dans différentes collisions pendant le jeu.

- Instructions:

• Divisez la classe en groupes de jusqu'à 5 élèves.

• Chaque groupe accédera à un simulateur de jeux de hockey en ligne (ex. : Physics Simulation Hockey Game).

• Les élèves devront observer et enregistrer différents types de collisions qui se produisent pendant le jeu.

• Utilisez des outils d'enregistrement d'écran pour capturer les collisions et, ensuite, les analyser à l'aide de logiciels de montage vidéo simples, comme iMovie ou Windows Movie Maker.

• Les groupes devront calculer la quantité de mouvement et l'impulsion dans au moins trois collisions différentes, en utilisant les concepts de physique appris précédemment.

• Chaque groupe présentera ses analyses et conclusions à la classe.

Activité 2 -  Reconstitution d'Accidents de la Route avec des Modèles Numériques

> Durée: 60 - 70 minutes

- Objectif: Comprendre l'application des concepts de quantité de mouvement et d'impulsion dans les accidents de la route, en utilisant des simulations numériques pour recréer et analyser des collisions.

- Description: Les élèves utiliseront un simulateur de collisions de véhicules en ligne pour recréer et analyser des accidents de la route en deux dimensions. Ils travailleront en groupes pour enquêter sur les causes des collisions et calculer les forces impliquées.

- Instructions:

• Formez des groupes de jusqu'à 5 élèves et demandez à chaque groupe d'accéder à un simulateur de collisions de véhicules, comme PhET Interactive Simulations ou Algodoo.

• Chaque groupe devra choisir un scénario de collision à recréer, en observant tous les détails comme les vitesses initiales, les masses des véhicules et les angles d'impact.

• Simulez l'accident et utilisez les outils du logiciel pour collecter des données sur la collision.

• À partir des données collectées, les élèves calculeront la quantité de mouvement et l'impulsion pour chaque véhicule impliqué, en plus d'analyser le coefficient de restitution.

• Les groupes créeront un rapport multimédia (en utilisant des outils comme Google Slides ou Prezi) pour présenter leurs résultats et conclusions à la classe.

Activité 3 - ⚽ Analyse des Collisions dans des Situations de Football

> Durée: 60 - 70 minutes

- Objectif: Appliquer les concepts d'impulsion, de quantité de mouvement et de coefficient de restitution dans un contexte sportif, en utilisant des vidéos et des logiciels d'analyse pour étudier les collisions dans des matches de football.

- Description: Dans cette activité, les élèves utiliseront des vidéos de matches de football pour analyser les collisions entre les joueurs et le ballon. Ils travailleront en groupes pour enquêter sur les forces impliquées et discuter des stratégies pour optimiser les performances des joueurs.

- Instructions:

• Divisez la classe en groupes de jusqu'à 5 élèves.

• Fournissez des liens vers des vidéos de matches de football où se produisent des collisions pertinentes (par exemple, YouTube ou plateformes de streaming sportifs).

• Chaque groupe choisira trois actions spécifiques à analyser.

• En utilisant un logiciel d'analyse vidéo, comme Kinovea ou Tracker, les élèves doivent importer les vidéos et marquer les mouvements des joueurs et du ballon.

• Calculez la quantité de mouvement et l'impulsion dans chaque collision, en explorant le coefficient de restitution.

• Les groupes créeront une vidéo commentée expliquant leurs analyses, et ces vidéos seront partagées dans un groupe privé sur YouTube ou Google Classroom.

• Les élèves regarderont les vidéos des autres et discuteront des analyses lors d'une séance de questions-réponses.

Retour d'Information

Durée: (20 - 25 minutes)

Cette étape a pour but de consolider l'apprentissage à travers la réflexion et le feedback. La discussion en groupe permet aux élèves de partager leurs expériences, défis et conclusions, favorisant une compréhension plus profonde des concepts étudiés. De plus, le feedback 360° aide au développement de compétences interpersonnelles et de travail d'équipe, essentielles pour la croissance académique et personnelle des élèves.

Discussion de Groupe

️ Discussion en Groupe : Encouragez une discussion ouverte où chaque groupe présentera ses expériences, analyses et conclusions sur l'activité réalisée. Pour introduire cette discussion, utilisez le plan suivant :

1. Introduction : Demandez à chaque groupe de faire une brève description de l'activité qu'ils ont réalisée (hockey, accidents de la route ou football).
2. Résultats : Demandez-leur de partager les calculs et les analyses effectués, en soulignant comment ils ont appliqué les concepts de quantité de mouvement, d'impulsion et de coefficient de restitution.
3. Réflexions : Encouragez les groupes à discuter des défis rencontrés lors de l'activité et comment ils ont surmonté ces défis.
4. Applications dans le Monde Réel : Terminez en demandant aux élèves de faire un lien entre ce qu'ils ont appris et des situations réelles dans leur vie ou dans des nouvelles qu'ils ont déjà vues.

Réflexions

1. ❓ Quelles ont été les principales difficultés rencontrées lors de l'application des concepts de physique durant l'activité ? Comment les avez-vous surmontées ? 2. ❓ Comment appliqueriez-vous les concepts de quantité de mouvement et d'impulsion dans un contexte en dehors de la salle de classe, comme dans le sport ou sur la route ? 3. ❓ Qu'est-ce qui a changé dans votre compréhension des collisions en deux dimensions après avoir réalisé cette activité pratique ?

Retour d'Information à 360°

 Feedback 360° : Demandez aux élèves de réaliser une étape de feedback 360°, où chaque élève doit recevoir un retour constructif de ses camarades de groupe. Pour orienter la classe, suggérez qu'ils considèrent les points suivants lors de leurs retours :

• Contribution : Comment le camarade a-t-il contribué au travail de groupe ?
• Communication : La communication a-t-elle été claire et efficace ?
• Collaboration : Le camarade a-t-il bien travaillé en équipe, aidant et respectant les autres ?
• Suggestions : Que le camarade pourrait-il améliorer pour de futures activités en groupe ?

Rappelez aux élèves l'importance d'être respectueux et constructifs dans leurs commentaires, en se concentrant sur des comportements observables et en évitant les critiques personnelles.

Conclusion

Durée: (10 - 15 minutes)

 Finalité : Cette étape finale du plan de leçon vise à consolider l'apprentissage, en connectant les concepts étudiés avec des situations du monde réel et en soulignant la pertinence pratique des connaissances acquises. C'est un moment pour réfléchir aux applications concrètes des principes de physique et réaffirmer l'importance d'un apprentissage pratique et contextualisé.

Résumé

 Résumé Amusant : Imaginez que vous êtes un détective de la physique, enquêtant sur des collisions magiques entre objets ! ️‍♂️ Aujourd'hui, nous avons exploré comment des corps se heurtent et transfèrent de l'énergie en deux dimensions, déchiffrant les mystères de l'impulsion et de la quantité de mouvement. Vous êtes devenu un expert pour identifier les différences entre collisions élastiques et inélastiques et avez même calculé le coefficient de restitution ! 

Connexion au Monde

 Dans le Monde Moderne : La physique est toujours autour de nous. Que ce soit un joueur de football dribblant des adversaires ou un pilote de voitures de course gérant des collisions à haute vitesse, les principes des collisions en deux dimensions nous aident à comprendre et à améliorer l'efficacité et la sécurité dans divers domaines. De plus, avec les technologies numériques, nous avons pu simuler et analyser ces phénomènes comme de véritables scientifiques numériques.

Application Pratique

️ Applications Pratiques : Connaitre l’impulsion et la quantité de mouvement est essentiel pour améliorer la sécurité sur les routes, développer des équipements sportifs qui maximisent les performances des athlètes et même comprendre les collisions galactiques dans l'espace. Ces concepts permettent une application pratique et innovante, résolvant des problèmes réels de notre quotidien.