L’ATELIER DE SCIENCES · CE1 → CM2
Ombres et lumière
Un objet qui bouge, une ombre qui change. Prévois, manipule, puis explique.
VUE DE CÔTÉ · UNE SEULE SOURCE · PAS DE LUMIÈRE AMBIANTE
portée 20 cm
L’objet mesure 10 cm. La lampe et l’écran sont fixes, à 100 cm l’un de l’autre.
À 50 cm de la lampe, l’objet de 10 cm produit une ombre de 20 cm sur l’écran.
1 · Source lumineuse
La lampe émet la lumière. Elle reste fixe dans cette expérience.
2 · Objet opaque
L’objet bloque la lumière. On déplace cet objet sans changer sa taille.
3 · Écran
L’écran reçoit la lumière et permet de repérer la silhouette sombre.
4 · Ombre portée
Cette partie de l’écran ne reçoit pas directement la lumière de la lampe, car l’objet la bloque.
5 · Trajets de la lumière
Les traits représentent des trajets rectilignes dans l’air. On ne voit pas ces traits dans l’air ordinaire.
JE PRÉDIS → JE TESTE → JE COMPARE
Que va devenir l’ombre ?
Chaque essai part de la même situation : objet à 50 cm de la lampe, ombre de 20 cm, lampe allumée.
Mon carnet d’observations
Les dix derniers essais restent dans cette page. Une prédiction différente du résultat est une occasion de comprendre.
| Objet à… | Ma prédiction | Ombre observée |
|---|---|---|
| Aucun essai pour le moment. | ||
Explique ce que tu as observé.
Préparer la séance · ce que représente le modèle
La lumière est représentée par des trajets rectilignes dans un milieu homogène. La source est assimilée à un point. L’objet opaque reste parallèle à l’écran, centré sur l’axe et de taille constante. Le modèle n’inclut ni pénombre, ni réflexion, ni autre éclairage. Il ne simule pas toutes les situations d’une vraie classe.
Les distances horizontales et les hauteurs utilisent la même échelle. Pour l’enseignant : hauteur de l’ombre = hauteur de l’objet × distance source–écran ÷ distance source–objet. Les valeurs affichées sont arrondies au dixième de centimètre si nécessaire. La formule n’est pas un prérequis pour observer et expliquer.
Faire varier un seul paramètre à la fois aide à comparer. En classe, prolongez l’atelier avec une petite lampe et une silhouette en carton. Les fiches imprimées utilisent toujours la situation de départ à 50 cm, indépendamment de la manipulation à l’écran.
Références : La main à la pâte — Le théâtre d’ombres ; Ombres et lumière au cycle 2.
CM1 · Manipuler et observer dans la cour
Objectifs : produire une ombre avec un objet opaque, distinguer ombre propre et ombre portée, puis relier la position et la taille de l’ombre à celles de la source et de l’objet. BO sciences 2026, cycle 3, p. 5, applicable au CM1 depuis la rentrée 2026.
- En classe, éclairer une balle opaque avec une petite lampe. Désigner la partie non directement éclairée de la balle et son ombre sur une feuille.
- Déplacer seulement la lampe autour de la balle : marquer les positions de la lampe et de l’ombre sur la feuille. Expliquer avec « entre » et « à l’opposé de ».
- Un jour ensoleillé, fixer un bâton vertical sur un support stable dans la cour. Conserver son emplacement et tracer le contour de son ombre à plusieurs moments.
- Pour chaque observation, noter l’heure, la longueur de l’ombre et son orientation sur un dessin de la cour. Comparer les tracés au déplacement apparent du Soleil, sans regarder le Soleil directement.
Trace écrite : dessin légendé de la balle (source, ombre propre, ombre portée), puis tableau « heure / longueur / orientation de l’ombre ». Les relevés sont ceux de la classe : l’écran ne fournit pas de fausses observations locales.
Ombres et lumière
Prénom : __________________ Date : __________
Corrigé enseignant
Situation de départ : objet de 10 cm, à 50 cm de la lampe. Écran à 100 cm de la lampe.
1. Retrouve les cinq légendes
Mots à placer : écran · objet opaque · ombre portée · source lumineuse · trajets de la lumière.
1. ________________________Source lumineuse
2. ________________________Objet opaque
3. ________________________Écran
4. ________________________Ombre portée
5. ________________________Trajets de la lumière
2. Prévois, puis observe
La lampe, l’écran et la taille de l’objet restent identiques. Chaque essai part de 50 cm.
| Nouvelle position | Ma prédiction | Résultat |
|---|---|---|
| 25 cm de la lampe | _____________ | _____________Plus grande : 40 cm |
| 75 cm de la lampe | _____________ | _____________Plus petite : environ 13,3 cm |
La prédiction est personnelle. Elle se confronte au résultat ; à 75 cm, l’ombre n’est pas réduite de moitié.
3. Raisonne et justifie
1. Sur l’illustration de la boule, où se trouve l’ombre propre ?
□ Sur la table, à droite de la boule.
□ Sur la partie de la boule qui ne reçoit pas directement la lumière.
Sur la partie de la boule qui ne reçoit pas directement la lumière. L’ombre propre est sur l’objet lui-même. L’ombre portée se trouve sur un autre support, ici la table.
□ Dans toute la pièce, même sur les surfaces éclairées.
Mon explication : __________________________________________________
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2. Pourquoi une partie de l’écran reste-t-elle sombre ?
□ L’objet envoie une matière noire sur l’écran.
□ L’objet opaque empêche la lumière de la lampe d’atteindre cette partie.
L’objet opaque empêche la lumière de la lampe d’atteindre cette partie. L’ombre est une région qui ne reçoit pas directement la lumière de cette source.
□ L’écran fabrique lui-même l’ombre.
Mon explication : __________________________________________________
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3. Pour étudier l’effet de la distance lampe–objet, que doit-on garder identique ?
□ La taille de l’objet et les positions de la lampe et de l’écran.
La taille de l’objet et les positions de la lampe et de l’écran. En ne changeant qu’un paramètre, on peut relier l’observation au déplacement de l’objet.
□ Rien : il faut tout déplacer en même temps.
□ La taille de l’ombre, en la dessinant toujours pareille.
Mon explication : __________________________________________________
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4. Dans ce modèle sans autre lumière, que se passe-t-il si la lampe est éteinte ?
□ Seule l’ombre devient plus grande.
□ L’objet devient transparent.
□ Tout l’écran est sombre ; on ne distingue plus une ombre sur une partie éclairée.
Tout l’écran est sombre ; on ne distingue plus une ombre sur une partie éclairée. Ce résultat suppose l’absence d’autre lumière. Une vraie pièce peut recevoir de la lumière ambiante.
Mon explication : __________________________________________________
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À retenir : un objet opaque bloque la lumière. Dans ce montage, rapprocher l’objet de la lampe agrandit son ombre sur l’écran. Pour comparer, on garde les autres paramètres identiques.
Modèle à source ponctuelle, sans lumière ambiante. Outils pour la classe · Références dans l’atelier en ligne.
