Origines Cahier 1 by Les Éditions CEC

CAHIER D’APPRENTISSAGE 1re année du 1er cycle du secondaire

Isabelle Dumont Étienne Meyer Dominic Paul François Pomerleau Vincent Roy Contenu numérique unique inclus : • Vidéos • Réseaux de concepts • Images interactives • Simulations

CONFORME À LA PROGRESSION DES APPRENTISSAGES

TABLE DES MATIÈRES

.................................................................................................... VIII

CHAPITRE 1 La diversité de la vie..................................... 2 Section 1.1 : Les espèces.................................... 3 Section 1.2 : La taxonomie................................. 7 Section 1.3 : La population................................. 14 Section 1.4 : L’habitat et la niche écologique....... 20 Section 1.5 : Les adaptations physiques et comportementales............................................ 30 Section 1.6 : L’évolution..................................... 36 SYNTHÈSE 1....................................................... 40

CHAPITRE 2 Le maintien de la vie.................................... 46 Section 2.1 : Les caractéristiques du vivant.......... 47

Section 2.2 : Les cellules végétales et animales et leurs constituants visibles au microscope............ 51 Savoir-faire 1 : L’utilisation du microscope optique.................................................................. 54 SYNTHÈSE 2....................................................... 58

CHAPITRE 3 La perpétuation des espèces..................... 62 Section 3.1 : La reproduction asexuée et la reproduction sexuée..................................... 63 Section 3.2 : Les modes de reproduction chez les végétaux.................................................. 67 Section 3.3 : Les modes de reproduction chez les animaux................................................... 76 SYNTHÈSE 3....................................................... 82

....................................................................................................

CHAPITRE 4 La matière et ses propriétés..................... 90 Section 4.1 : Les trois états de la matière............ 91 Section 4.2 : La masse........................................ 99 Savoir-faire 2 : La mesure de la masse d’une substance..................................................... 102 Section 4.3 : Le volume...................................... 106 Savoir-faire 3 : La mesure du volume d’un liquide avec un cylindre gradué.......................................... 109 Savoir-faire 4 : La mesure du volume d’un solide irrégulier insoluble................................................... 110 Section 4.4 : La température.............................. 114 Savoir-faire 5 : La mesure de la température avec un thermomètre à alcool................................. 117 © 2014, Les Éditions CEC inc. • Reproduction interdite

Section 4.5 : L’acidité et la basicité...................... 121 Section 4.6 : Les propriétés caractéristiques........ 126 SYNTHÈSE 4....................................................... 130

CHAPITRE 5 La matière et les mélanges......................... 136 Section 5.1 : Les mélanges................................. 137 Section 5.2 : Les solutions.................................. 142 Section 5.3 : La séparation des mélanges............ 147 Savoir-faire 6 : Les techniques de séparation........ 151 SYNTHÈSE 5....................................................... 158

TABLE DES MATIÈRES

III

.................................................................................................... 164

CHAPITRE 6 Les forces et les mouvements ................. 166

CHAPITRE 7 Les matériaux et l’ingénierie..................... 190

Section 6.1 : Les forces....................................... 167 Section 6.2 : Les mouvements............................ 173 Section 6.3 : Les fonctions mécaniques élémentaires......................................................... 177 SYNTHÈSE 6....................................................... 184

Section 7.1 : Les matières premières, les matériaux et le matériel.................................... 191 Section 7.2 : Le cahier des charges..................... 198 Section 7.3 : Le schéma de principe................... 203 Savoir-faire 7 : La projection à vues multiples........ 204 Savoir-faire 8 : Les symboles en technologie.......... 205 Section 7.4 : Le schéma de construction............. 210 SYNTHÈSE 7....................................................... 216

.................................................................................................... 224

CHAPITRE 8 Les caractéristiques de la Terre............... 226 Section 8.1 : La structure interne de la Terre...... 227 Section 8.2 : La lithosphère et le relief................ 231 Section 8.3 : L’atmosphère................................. 238 Section 8.4 : L’hydrosphère et le cycle de l’eau................................................................. 243 SYNTHÈSE 8....................................................... 249

CHAPITRE 9 Les phénomènes géologiques et géophysiques............................................. 256 Section 9.1 : La tectonique des plaques.............. 257 Section 9.2 : L’orogenèse................................... 263

Section 9.3 : Les volcans..................................... 268 Section 9.4 : Les tremblements de terre............. 272 Section 9.5 : L’érosion........................................ 277 SYNTHÈSE 9....................................................... 282

CHAPITRE 10 Les phénomènes astronomiques............. 290 Section 10.1 : Les propriétés de la lumière......... 291 Section 10.2 : Le cycle des saisons...................... 294 Section 10.3 : Le cycle du jour et de la nuit......... 298 Section 10.4 : Les phases de la Lune.................. 302 Section 10.5 : Les éclipses.................................. 307 SYNTHÈSE 10..................................................... 311

RÉVISION ............................................................................................................................................ 317 GLOSSAIRE ........................................................................................................................................ 335 INDEX ................................................................................................................................................... 342 SOURCE DES PHOTOS ............................................................................................................. 343

PRÉSENTATION

DU CAHIER D’APPRENTISSAGE Le cahier d’apprentissage Origines est divisé selon les quatre univers du programme Science et technologie : l’univers vivant, l’univers matériel, l’univers technologique et l’univers Terre et espace. Chaque univers comporte deux ou trois chapitres dans lesquels les connaissances à acquérir sont organisées de manière à suivre le plus fidèlement possible la présentation faite dans la Progression des apprentissages. À la fin du dernier chapitre du cahier, on trouve, dans l’ordre, la rubrique Révision, un glossaire, ainsi qu’un index pratique.

LES UNIVERS

Un court texte d’introduction présente, de façon générale et quelquefois sous forme de questions, les contenus des chapitres de l’univers.

Une citation en lien avec les contenus des chapitres de l’univers permet une ouverture sur le sujet.

Une table des matières détaillée présente le contenu de chacun des chapitres de l’univers.

LES CHAPITRES Un court texte présente et met en contexte les connaissances à acquérir dans le chapitre. La liste des connaissances ciblées dans le chapitre, qui provient de la Progression des apprentissages, est donnée.

PRÉSENTATION DU CAHIER D’APPRENTISSAGE

Les sections numérotées sont rapidement identifiables. Les sous-sections sont également numérotées pour un repérage facile. Les mots en bleu dans le texte courant sont définis dans le glossaire à la fin du cahier.

La définition des termes importants à retenir est mise en évidence.

Des rubriques à caractère historique (personne, événement, découverte) apportent des compléments d’information sur le sujet traité.

Un losange rouge annonce une notion de type « enrichissement » selon la Progression des apprentissages.

Des rubriques de type « connaissances générales », en lien avec le sujet, sont présentées à l’occasion. Chaque section se termine par deux pages ou plus d’activités (exercices et problèmes) en lien avec l’ensemble des connaissances présentées dans la section.

Une rubrique Savoir-faire présente, lorsque nécessaire, des techniques prescrites dans la section « Techniques » de la Progression des apprentissages.

Un losange rouge annonce une question de type « enrichissement » selon la Progression des apprentissages.

Chaque chapitre se termine par une rubrique Synthèse dans laquelle on trouve des exercices et des problèmes qui portent sur les connaissances vues dans l’ensemble des sections du chapitre. À la fin d’une Synthèse, on trouve toujours une question permettant d’évaluer une partie des composantes de la compétence disciplinaire 1 (CD 1), et une autre pour la compétence disciplinaire 2 (CD 2).

La révision , le glossaire et l’index La rubrique Révision, placée après le dernier chapitre, permet de faire un retour sur l’ensemble des connaissances acquises dans le cahier.

Chaque mot en bleu dans le texte courant du cahier est repris et défini dans le glossaire.

La couleur de la pastille du numéro indique de quel univers provient la connaissance ciblée dans la question.

Les pictogrammes Vidéo

Réseau de

concepts

simulation

Annonce qu’une vidéo en lien avec le sujet est disponible.

L’index permet un repérage facile et rapide des connaissances présentées dans le cahier. image

interactive

Annonce qu’un réseau de concepts en lien avec le sujet est disponible. Annonce qu’une simulation en lien avec le sujet est disponible.

Annonce qu’une image interactive en lien avec le sujet est disponible. Indique la présence de contenu enrichi et non prescrit par la PDA.

CD1

CD2

présentation du cahier d’apprentissage

VII

SOMMAIRE

« Une mauvaise herbe est une plante dont les vertus n’ont pas encore été découvertes. » RALPH WALDO EMERSON

VIII

CHAPITRE 1 La diversité de la vie.................. 2 Section 1.1 : Les espèces............... 3 Section 1.2 : La taxonomie.............. 7 1.2.1 : Les règnes............................ 8 1.2.2 : La nomenclature binominale : le genre et l’espèce............... 9 1.2.3 : L’identification des espèces....................... 10 Section 1.3 : La population........... 14 1.3.1 : La distinction entre population et espèce........... 14 1.3.2 : La densité de population..... 15 1.3.3 : Les facteurs modifiant la population....................... 16

Section 1.4 : L’habitat et la niche écologique..................................... 20 1.4.1 : L’habitat et ses caractéristiques................... 20 1.4.2 : La description d’un habitat.. 21 1.4.3 : La niche écologique et ses caractéristiques........ 22 1.4.4 : La description d’une niche écologique.......................... 24 Section 1.5 : Les adaptations physiques et comportementales.... 30 1.5.1 : Les adaptations physiques.. 30 1.5.2 : Les adaptations comportementales.............. 31 1.5.3 : Les facteurs liés aux adaptations.................. 32

Dans la vie de tous les jours, on entre régulièrement en interaction avec toutes sortes d’êtres vivants, sans même s’en rendre compte. On pense souvent, à tort, que les êtres vivants se limitent à ceux qu’on croise quotidiennement : notre animal domestique, les personnes de notre entourage, une mouche, etc. Toutefois, l’ensemble des êtres vivants est beaucoup plus vaste et fascinant que ces seuls êtres. Qu’en est-il des champignons sur les arbres morts, de la moisissure sur un légume oublié au fond du réfrigérateur, de la bactérie qui infecte une plaie, du plancton qui nourrit les crevettes ? Dans les trois prochains chapitres, tu apprendras à distinguer les différentes catégories des vivants et à les classifier. Tu étudieras aussi leur mode de reproduction, leurs besoins, le fonctionnement de leurs cellules et plus encore.

Section 1.6 : L’évolution................ 36 1.6.1 : La sélection naturelle........... 36 1.6.2 : Les étapes de l’évolution..... 36 Synthèse 1................................... 40 CHAPITRE 2 Le maintien de la vie................ 46 Section 2.1 : Les caractéristiques du vivant........................................ 47 Section 2.2 : Les cellules végétales et animales et leurs constituants visibles au microscope................... 51 2.2.1 : Les cellules végétales et animales.......................... 51 2.2.2 : Le rôle des constituants cellulaires............................ 52

2.2.3 : Les constituants cellulaires visibles au microscope........ 53 2.2.4 : Les fonctions vitales assurées par la cellule......... 53

Savoir-faire 1 : L’utilisation du microscope optique.................. 54 Synthèse 2................................... 58 CHAPITRE 3 La perpétuation des espèces .62 Section 3.1 : La reproduction asexuée et la reproduction sexuée........................................... 63 3.1.1 : La reproduction asexuée..... 63 3.1.2 : La reproduction sexuée....... 64

Section 3.2 : Les modes de reproduction chez les végétaux..... 67 3.2.1 : La reproduction asexuée chez les végétaux............... 67 3.2.2 : La reproduction sexuée chez les végétaux............... 69 Section 3.3 : Les modes de reproduction chez les animaux...... 76 3.3.1 : La reproduction sexuée chez les animaux................ 76 3.3.2 : La reproduction asexuée chez les animaux................ 78 Synthèse 3................................... 82

UNIVERS VIVANT

La vie, mais qu’est-ce que la vie ? Qu’est-ce qui fait qu’une moisissure sur un bout de pain est vivante mais qu’un nuage ne l’est pas ? Les cinq règnes du vivant qui peuplent la terre ont-ils des caractéristiques communes ? Lorsqu’on regarde une plante, un chat ou un membre de sa famille, on ne se rend pas vraiment compte qu’ils sont en fait constitués de milliards de cellules. A-t-on seulement conscience que tout ce qui concerne la taille, la forme, le comportement, l’état de santé ou le vieillissement des organismes vivants est l’aboutissement de la coopération d’un nombre inimaginable de cellules ?

CHAPITRE

Le maintien de la

vie

PROGRESSION DES APPRENTISSAGES • Décrire certaines caractéristiques communes à tous les êtres vivants • Définir la cellule comme étant l’unité structurale de la vie • Nommer des fonctions vitales assurées par la cellule • Distinguer une cellule animale d’une cellule végétale • Identifier les principaux constituants cellulaires visibles au microscope • Décrire le rôle des principaux constituants visibles au microscope

Chapitre 2

SECTION

2.1

Les caractéristiques du vivant

Pour être considéré comme vivant, un organisme doit posséder sept caractéristiques précises. Un peu comme c’est le cas pour les espèces, l’organisme ne doit pas présenter qu’une seule de ces caractéristiques, mais bien chacune des sept caractéristiques (voir la figure 2.1).

Les générations spontanées

Reproduction

Organisation cellulaire

Utilisation d’énergie

Vivant Échanges avec le milieu

Adaptation au milieu

Croissance et développement

FIGURE 2.1

Réaction aux stimuli

Au XVIIe siècle, plusieurs scientifiques croyaient encore que des êtres vivants pouvaient naître spontanément de la matière inerte. En 1648, Jean-Baptiste Van Helmont, un chimiste belge, proposa une recette pour fabriquer des souris : 1) Mettre suffisamment de blé dans un grand contenant. 2) Bien recouvrir d’une chemise sale et imprégnée de sueur. 3) Laisser dans un endroit chaud et humide. 4) Attendre une vingtaine de jours…

Les sept caractéristiques du vivant.

DÉFINITION

Caractéristiques du vivant : Ensemble des caractéristiques que tout être vivant doit posséder pour être considéré comme tel : 1. Organisation cellulaire 2. Reproduction 3. Utilisation d’énergie 4. Adaptation au milieu

5. Réaction aux stimuli 6. Croissance et développement 7. Échanges avec le milieu

UNIVERS VIVANT

À l’aide du tableau 1, tu peux observer les différences possibles, à la lumière des sept caractéristiques énumérées précédemment, entre le vivant et le non-vivant.

TABLEAU 1 Les différences entre le vivant et le non-vivant

Caractéristiques

L’anémone de mer

Le nuage

Organisation cellulaire L’être vivant possède une organisation complexe dont l’unité de base est la cellule.

est constituée d’un grand nombre de cellules ;

est constitué d’eau et d’autres fines particules, mais d’aucune cellule ;

Reproduction L’être vivant se reproduit pour assurer la continuité de son espèce.

donne naissance à de nouvelles anémones ;

ne se reproduit pas ;

Utilisation d’énergie L’être vivant utilise de l’énergie pour assurer ses fonctions vitales et quotidiennes (se déplacer, chasser, se reproduire, etc.).

se déplace par glissement dans le fond marin pour éviter ses prédateurs ;

est déplacé par le vent ;

Adaptation au milieu L’être vivant s’adapte à son milieu pour survivre (voir la section 1.5).

a développé des cellules qui produisent du venin pour se protéger de ses prédateurs ;

ne s’adapte pas ;

Réaction aux stimuli Les stimuli (lumière, sons, odeurs, saveurs, chaleur, etc.) qui proviennent du milieu sont des excitations qui provoquent des réactions chez l’être vivant.

réagit à la présence de petits poissons en les capturant avec ses tentacules ;

ne répond à aucun stimulus ;

Croissance et développement Grâce, entre autres, à l’énergie produite par les cellules, l’être vivant croît et se développe.

peut atteindre une taille de près de 2 m de diamètre ;

peut grossir par amoncellement, mais n’a aucune cellule ;

Échanges avec le milieu L’être vivant fait des échanges avec le milieu, entre autres pour se nourrir et respirer (respiration, nutrition, déchets, etc.).

ingère les petits poissons capturés par ses tentacules pour se nourrir.

peut déverser des précipitations.

Vivant

FENÊTRE SUR…

Non-vivant

Francesco Redi

Francesco Redi (1626-1697) était un médecin, biologiste et poète italien. En 1668, il démontra, à l’aide de deux morceaux de viande, dont l’un était laissé à l’air libre et l’autre, couvert d’un fin tissu, qu’il n’y avait pas de vers dans la viande si les mouches n’allaient pas y pondre leurs œufs. Mais les plus ardents défenseurs de la génération spontanée affirmèrent qu’il n’en était pas ainsi pour toutes les générations spontanées. Il fallut attendre les travaux de Louis Pasteur en 1866, soit 200 ans plus tard, pour clore le débat.

Chapitre 2

NOM GROUPE

ACTIVITÉS 2.1 1 Parmi les éléments suivants, identifie ceux qui ne représentent pas des vivants. Explique chacun de tes choix en utilisant un argument basé sur les caractéristiques du vivant.

• Une bactérie • Une voiture • Une tique

• Un livre • Une étoile • Une plaque de métal

• Un pou • Une moisissure • Une abeille

• Une marguerite • Un rosier • Un champignon

2 Indique à quelle caractéristique du vivant fait référence chacun des énoncés suivants. a) La bactérie mangeuse de chair (fasciite nécrosante) est un organisme unicellulaire. b) Lorsqu’un chat entend un bruit, ses oreilles se tournent en direction de celui-ci. c) Le requin puise son oxygène à même l’eau des océans à l’aide de ses branchies. d) Un éléphanteau qui mesure environ 1 m à la naissance pourra atteindre une taille de 4 m à l’âge adulte. e) Lors de sa migration, la bernache du Canada (outarde) peut parcourir plus de 1000 km par jour. f ) Le grand pic est un oiseau qui a développé un long bec effilé et dur afin de pouvoir percer l’écorce des arbres. g) Le sexe du bébé alligator est déterminé par la température du nid dans lequel la femelle a pondu ses œufs.

h) Lorsqu’un enfant met sa main sur une surface très chaude, il la retire immédiatement.

UNIVERS VIVANT

NOM GROUPE

3 Indique, parmi les caractéristiques du vivant, celle ou celles qui sont représentées par chacune des images suivantes.

f )

4 Indique si chacun des énoncés ci-dessous est vrai ou faux. S’il est faux, explique pourquoi. Vrai Faux

a) Pour être considéré comme un être vivant, il faut respecter la plupart des sept caractéristiques du vivant.

b) Les êtres moins complexes, comme les monères, possèdent seulement cinq des sept caractéristiques du vivant.

c) Pour être considéré comme un être vivant, il faut entre autres pouvoir s’adapter à son milieu.

Chapitre 2

SECTION

2.2

Les cellules végétales et animales et leurs constituants visibles au microscope

Tu as appris, dans le premier chapitre, les fondements de la théorie de l’évolution. Il est toutefois difficile de concevoir une telle théorie sans connaître la cellule et tous les secrets qu’elle dissimule. C’est pour cette raison que tu aborderas maintenant l’étude de la cellule et de ses structures. DÉFINITION

Cellule : Unité de base des vivants. Tous les vivants en sont constitués. FIGURE 2.2 nerveuse.

2.2.1

Une cellule

Les cellules végétales et animales

Toutes les cellules, quelles qu’elles soient, ont une structure fondamentale commune. Les quelques différences qu’on observe parfois dépendent du rôle qu’elles occupent dans l’organisme. Par exemple, la cellule nerveuse a des dendrites (de grands filaments) qui lui permettent de transmettre des pulsions électriques (voir la figure 2.2). Les cellules cardiaques, quant à elles, sont des cellules musculaires, elles sont contractiles (voir la figure 2.3). La figure 2.4 illustre ce qui caractérise les cellules végétales et les cellules animales. Cellule végétale

Chloroplaste

IMAGE

Cellule animale

INTERACTIVE

IMAGE

INTERACTIVE

Membrane cellulaire Vacuole Noyau Enveloppe nucléaire Mitochondrie

Paroi cellulosique FIGURE 2.4

FIGURE 2.3 Des cellules musculaires cardiaques.

Cytoplasme

FENÊTRE SUR… Louis Pasteur Louis Pasteur (18221895) est un scientifique important du XIXe siècle. On lui doit notamment la découverte de la vaccination. Il a également mis au point un vaccin contre la rage, réfuté la théorie de la génération spontanée et il est à l’origine de la pasteurisation, celle du lait par exemple.

La cellule végétale et la cellule animale.

On remarque que les cellules végétales et animales ont une majorité de constituants communs. Par contre, la cellule végétale contient un ou plusieurs chloroplastes et est recouverte d’une paroi cellulosique que la cellule animale ne possède pas. © 2014, Les Éditions CEC inc. • Reproduction interdite

UNIVERS VIVANT

2.2.2

Le rôle des constituants cellulaires

Tous les constituants cellulaires, dont les organites, nommés précédemment jouent un rôle précis dans le fonctionnement de la cellule (voir le tableau 2). TABLEAU 2

Le rôle des constituants cellulaires

Constituant Chloroplaste

Cellule

Description et rôle

végétale animale

• Petites bulles situées dans le cytoplasme. • Contient la chlorophylle, un pigment impliqué dans la photosynthèse et qui donne la couleur verte aux végétaux.

• Matière gélatineuse transparente et incolore qui contient les organites. • Permet la distribution de substances (oxygène, eau, éléments nutritifs, déchets, etc.) à toute la cellule.

Enveloppe nucléaire

• Structure qui entoure et protège le noyau. • Contrôle les échanges du noyau avec le cytoplasme.

Membrane cellulaire

• Structure semi-perméable qui entoure la cellule et protège les organites contenus dans le cytoplasme. • Contrôle les échanges de la cellule avec le milieu extérieur.

Mitochondrie

• De forme ovale, elle est située dans le cytoplasme. • Effectue la respiration cellulaire qui apporte l’énergie nécessaire à la cellule.

Noyau

• De forme plutôt ronde. • Constitue le centre de contrôle (le « cerveau ») des activités de la cellule. • Contient l’ADN (code génétique).

Paroi cellulosique

• Membrane épaisse et rigide qui recouvre la membrane cellulaire. • Permet une meilleure rigidité grâce à la cellulose qu’elle contient.

Vacuole

• En forme de petits compartiments. • Dans la cellule végétale, stocke les nutriments ou les déchets en attendant leur utilisation ou leur élimination. • La cellule végétale n’en contient qu’une seule de grande taille. • Dans la cellule animale, sert à la digestion et aux transports entre les organites.

Cytoplasme

DÉFINITION

Organite : Ensemble des constituants cellulaires qui baignent dans le cytoplasme, tels le noyau, les chloroplastes, les mitochondries et les vacuoles. Des cellules « zombies » En 2013, des chercheurs américains ont créé une cellule « zombie » : une première mondiale ! Il s’agissait d’une cellule morte, mais toujours en fonction. Étonnamment, cette cellule, qui provenait d’un mammifère, s’avérait plus performante morte que vivante. Étant donné ses performances, les chercheurs croient qu’elle pourrait être utile dans certains secteurs environnementaux.

Chapitre 2

2.2.3

Les constituants cellulaires visibles au microscope

Les microscopes que tu utilises en classe sont des microscopes optiques qui permettent généralement de grossir de 400 à 2000 fois de petits objets. Ces microscopes permettent entre autres de voir plusieurs organites. Par contre, l’utilisation de colorants est parfois nécessaire pour mieux distinguer les constituants translucides.

Les photographies présentées aux figures 2.5 et 2.6 ont été prises à l’aide d’un microscope optique. On y distingue certains constituants des cellules végétales et animales qui peuvent être visibles à l’aide d’un microscope optique. Il est possible, avec un microscope suffisamment puissant, d’apercevoir les mitochondries (certaines mesurant 1 à 2 mm, soit 0,001 à 0,002 mm). Membrane cellulaire

Vacuole

Cytoplasme

Cytoplasme Paroi cellulosique Chloroplaste

Membrane cellulaire

FIGURE 2.5

2.2.4

Enveloppe nucléaire

Cellules d’une feuille d’élodée.

Noyau

FIGURE 2.6

Cellules de l’épithélium de la trachée.

Les fonctions vitales assurées par la cellule

Le noyau ainsi que les organites constituant la cellule jouent un rôle primordial et vital dans le bon fonctionnement et le maintien en santé des diverses cellules. Que ce soit pour la respiration, qui apporte l’énergie nécessaire à la cellule, ou l’élimination des déchets, ou encore les échanges avec le milieu extérieur de la cellule, tous les constituants assurent une fonction indispensable à la vie de la cellule. Mais chacune des cellules, que ce soit une cellule digestive, nerveuse, musculaire, pulmonaire ou osseuse, joue un rôle essentiel au maintien de la santé et de la survie d’un individu, peu importe le règne du vivant auquel il appartient. Les cellules ont besoin en tout temps d’un apport d’énergie pour assurer leurs fonctions vitales.

FENÊTRE SUR…

Les microscopes

Le premier microscope optique a été inventé à la fin du XVIe siècle, soit vers 1590. Le meilleur grossissement qu’il est possible d’atteindre avec un tel microscope est de 2000x (qui grossit 2000 fois). Le microscope électronique, quant à lui, a été inventé en 1933. Aujourd’hui, il est possible d’atteindre un grossissement de 2 000 000x avec un tel appareil.

UNIVERS VIVANT

L’utilisation du microscope optique Le microscope optique est un instrument qui permet de voir des objets qui ne sont pas perceptibles à l’œil nu. Un microscope optique à un seul oculaire est dit monoculaire, alors qu’à deux oculaires, il est dit binoculaire.

A Oculaires

B Tubes optiques

C Potence I Revolver porte-objectifs D Valets

E Chariot mobile

F Vis macrométrique

J Objectifs

K Platine

L Condenseur G Vis micrométrique

et diaphragme

M Source lumineuse

H Pied

Chapitre 2

Procédure 1

Brancher le microscope et allumer la source lumineuse M .

2 Éloigner la platine K de l’objectif de la vis macrométrique F .

En regardant par les oculaires A , manipuler délicatement la vis macrométrique F afin d’obtenir l’image la plus claire possible.

à l’aide

Ajuster la luminosité à l’aide du diaphragme

Déposer la lame d’observation sur la platine et la centrer.

Centrer l’objet d’observation à l’aide du chariot mobile E .

Fixer la lame à l’aide des valets

Ajuster la mise au point de l’image à l’aide de la vis micrométrique G .

Placer l’objectif J avec le plus petit grossissement directement au-dessus de la lame d’observation en tournant le revolver porte-objectifs I .

Si nécessaire, augmenter le grossissement en tournant le revolver porte-objectifs I et refaire les étapes 8 à 10.

À l’aide de la vis macrométrique F , rapprocher la platine K le plus près possible de l’objectif J . Attention, il faut éviter tout contact entre la lame d’observation et l’objectif.

Grossissement total

Débrancher le microscope et ranger le matériel.

Grossissement des oculaires

Grossissement de l’objectif

UNIVERS VIVANT

NOM GROUPE

ACTIVITÉS 2.2 1 Associe chacun des constituants de la cellule suivants à la fonction qu’il remplit. Noyau

Vacuole

Enveloppe nucléaire

Chloroplaste

Membrane cellulaire

Paroi cellulosique

Cytoplasme

Mitochondrie

a) Assurer l’apport en énergie à la cellule par la respiration cellulaire. b) Diriger toutes les activités se déroulant à l’intérieur de la cellule. c) Entourer la cellule végétale pour lui procurer une certaine rigidité. d) Effectuer la photosynthèse. e) Permettre d’emmagasiner les nutriments jusqu’à ce que la cellule végétale les utilise. f ) Entourer la cellule pour lui procurer une protection et contrôler les échanges avec l’extérieur. g) Protéger le noyau et contrôler les échanges avec le cytoplasme. h) Contenir les organites et permettre la distribution des nutriments. 2 L’illustration suivante représente une cellule animale. Indique, à l’aide d’une flèche, l’endroit où se situe chacun des constituants suivants. Cytoplasme

Enveloppe nucléaire

Membrane cellulaire

Mitochondrie

Noyau

Vacuole

3 L’image suivante représente une cellule végétale. Indique, à l’aide d’une flèche, l’endroit où se situe chacun des constituants suivants. Vacuole Cytoplasme Mitochondrie Membrane cellulaire

Chapitre 2

NOM GROUPE

4 Explique dans tes mots ce que sont les organites dans la cellule, puis nomme trois organites.

5 Quelle est la différence entre la membrane cellulaire et la paroi cellulosique ?

6 Quelles sont les principales différences entre la cellule animale et la cellule végétale ?

7 Les deux images ci-dessous représentent des cellules vues à l’aide d’un microscope optique. Identifie correctement les constituants cellulaires indiqués sur les images. Cellule végétale

Cellule animale

8 Quelle est la partie mobile du microscope qui peut monter et descendre ?

9 Quelle est la différence entre un oculaire et un objectif ?

UNIVERS VIVANT

NOM GROUPE

SYNTHÈSE 2 1 Qui suis-je ? a) Nous sommes au nombre de sept et nous permettons de distinguer les vivants des non-vivants. b) Je suis l’unité de base des vivants et je suis essentielle à la vie. c) Nous provoquons des réactions plus ou moins fortes chez les vivants. d) Je suis un appareil permettant de voir certaines composantes de la cellule invisibles à l’œil nu. e) Je dirige toutes les activités de la cellule. f ) Je contiens tous les organites de la cellule. g) Absente de la cellule animale, je donne de la rigidité à la cellule végétale. h) Je suis une des caractéristiques du vivant et j’inclus le mimétisme et les adaptations comportementales. i) Je suis une partie mobile d’un microscope optique, qui se déplace de haut en bas. j) J’ai découvert la vaccination et inventé la pasteurisation.

2 Pourquoi toutes les cellules ont-elles besoin d’un apport continuel en énergie ?

3 Explique dans tes mots le rôle du cytoplasme dans la cellule.

Chapitre 2

NOM GROUPE

4 Indique, parmi les caractéristiques du vivant, celle ou celles qui sont représentées par chacune des images suivantes.

5 Les deux images ci-dessous représentent des cellules. Identifie correctement les constituants cellulaires indiqués sur les images. Cellule animale

Cellule végétale

6 Qu’est-ce qui est responsable de la pigmentation verte chez la cellule végétale ?

7 Quel procédé peut-on utiliser pour faciliter l’observation de constituants translucides au microscope ?

8 Quel sera le grossissement total d’un microscope si les oculaires et l’objectif offrent chacun un grossissement de 10x ?

UNIVERS VIVANT

NOM GROUPE

9 Complète la grille de mots entrecroisés à l’aide des énoncés suivants. Horizontalement 1 Substance responsable de la couleur verte chez les végétaux.

15 1

2 Organite qui permet le stockage des déchets et des nutriments dans la cellule végétale.

2 13

3 Unité de base des vivants.

4 Partie de la cellule contenant tous les organites. 5 Une des sept caractéristiques du vivant. 6 Division du règne du vivant correspondant aux deux noms de la nomenclature binominale. 7 Endroit où vit un individu.

3 4

8 Qui est relatif à la cellule.

9 Être majoritairement unicellulaire.

10 Un des cinq règnes du vivant.

11 Nécessaire pour apporter l’énergie aux vivants. Verticalement 12 Une des sept caractéristiques du vivant.

16 18 6 7

13 Appareil servant à grossir les petits objets.

14 Se dit des êtres vivants dont les activités principales se déroulent le jour.

15 Organite qui contient la chlorophylle.

16 Excitations provoquant des réactions. 17 Endroit où une espèce vit et se développe.

18 Son unité de base est la cellule. 19 Sa plus petite division est l’espèce. 20 « Cerveau » de la cellule. 21 Un des cinq règnes du vivant.

Chapitre 2

NOM GROUPE

CD1 10 Selon toi, avec l’amélioration continuelle des technologies et de la robotique, devrait-on créer un 6e règne du vivant pour pouvoir y inclure les robots ? Justifie ta réponse à l’aide d’arguments de nature scientifique.

CD2 11 En te référant aux sept caractéristiques du vivant, prouve qu’un pommier fait bel et bien partie du vivant.

UNIVERS VIVANT

SOMMAIRE

« La liaison fortuite des atomes est l’origine de tout ce qui est. » DÉMOCRITE

CHAPITRE 4 La matière et ses propriétés... 90 Section 4.1 : Les trois états de la matière.................................. 91 4.1.1 : La matière........................... 91 4.1.2 : Les états de la matière........ 92 4.1.3 : Les changements d’état...... 94 Section 4.2 : La masse................. 99 4.2.1 : La définition de la masse..... 99 4.2.2 : La masse et le poids......... 100 4.2.3 : La mesure de la masse..... 101

Savoir-faire 2 : La mesure de la masse d’une substance...... 102 Section 4.3 : Le volume............... 106 4.3.1 : La définition du volume..... 106

4.3.2 : Les unités de mesure du volume......................... 106 4.3.3 : La mesure du volume........ 107 4.3.4 : La masse volumique......... 108

Savoir-faire 3 : La mesure du volume d’un liquide avec un cylindre gradué....................... 109 Savoir-faire 4 : La mesure du volume d’un solide irrégulier insoluble...................................... 110 Section 4.4 : La température....... 114 4.4.1 : La définition de la température................... 114 4.4.2 : La température et la chaleur...................... 115 4.4.3 : La dilatation thermique...... 115

Quel univers vaste que l’univers matériel ! Cet univers englobe tout ce que nos yeux peuvent voir, tout ce qui est tangible, et parfois même ce qui ne l’est pas. Ici, c’est le concept de matière qui sera principalement développé : la structure de la matière, ses propriétés et la façon dont elle peut se transformer et se mélanger. La plupart des innovations technologiques sont le fruit de la connaissance de la matière. En déchiffrant la structure de l’atome, l’être humain a pu exploiter l’énergie nucléaire, synthétiser des médicaments pour traiter et même guérir des maladies autrefois mortelles. Les chapitres qui suivent te permettront d’acquérir les connaissances et les savoir-faire de base quant à la matière. Ils t’amèneront à faire des liens entre la structure de la matière et ses propriétés pour pouvoir ensuite juger d’une utilisation adéquate de certains matériaux.

4.4.4 : La mesure de la température................... 116

Savoir-faire 5 : La mesure de la température avec un thermomètre à alcool................... 117 Section 4.5 : L’acidité et la basicité................................ 121 4.5.1 : Les acides........................ 121 4.5.2 : Les bases......................... 121 4.5.3 : La mesure de l’acidité et de la basicité : le pH...... 122 Section 4.6 : Les propriétés caractéristiques........................... 126 4.6.1 : La définition des propriétés caractéristiques................. 126

4.6.2 : Les métaux, des substances particulières.... 127 4.6.3 : Les propriétés caractéristiques et l’utilisation des substances................. 127 Synthèse 4................................. 130 CHAPITRE 5 La matière et les mélanges...136 Section 5.1 : Les mélanges......... 137 5.1.1 : La définition d’un mélange.137 5.1.2 : Les types de mélanges..... 138 Section 5.2 : Les solutions.......... 142 5.2.1 : La définition d’une solution................... 142

5.2.2 : Les propriétés des solutions..................... 143 Section 5.3 : La séparation des mélanges.............................. 147 5.3.1 : La sédimentation et la décantation............... 147 5.3.2 : La filtration........................ 148 5.3.3 : L’évaporation.................... 149 5.3.4 : La distillation..................... 149 5.3.5 : La séparation des constituants d’un mélange complexe............ 150

Savoir-faire 6 : Les techniques de séparation.............................. 151 Synthèse 5................................. 158 UNIVERS MATÉRIEL

SOMMAIRE CHAPITRE 6 Les forces et les mouvements......................166

« Une personne qui n’a jamais commis d’erreurs n’a jamais tenté d’innover. » ALBERT EINSTEIN

Section 6.1 : Les forces.............. 167 6.1.1 : Les types de forces........... 167 6.1.2 : Les effets des forces......... 169 Section 6.2 : Les mouvements.... 173 Section 6.3 : Les fonctions mécaniques élémentaires............ 177 6.3.1 : Les liaisons....................... 177 6.3.2 : Les guidages.................... 178 Synthèse 6................................. 184

164

Notre vie quotidienne est ponctuée par l’utilisation de toutes sortes d’objets, du réveille-matin qui nous permet de nous lever à la bonne heure, à la musique que nous écoutons dans notre lecteur, en passant par l’eau qui nous est acheminée par le réseau d’aqueduc, le grille-pain dans lequel nous préparons nos rôties, le couteau avec lequel nous étendons notre confiture et le réfrigérateur où nous conservons notre lait. Tous ces objets, du couteau au lecteur, sont des objets techniques. La technologie est l’ensemble des théories et des pratiques qui permettent à l’être humain de façonner des matériaux, de fabriquer des outils, de bâtir des édifices et divers objets pour répondre à ses besoins. De l’invention de la roue à la construction d’un avion, de la maîtrise du feu à la distribution de l’électricité, l’être humain n’a cessé d’innover et de fabriquer des objets toujours plus impressionnants.

CHAPITRE 7 Les matériaux et l’ingénierie...........................190 Section 7.1 : Les matières premières, les matériaux et le matériel................................ 191 7.1.1 : Les matières premières..... 191 7.1.2 : Les matériaux................... 192 7.1.3 : Le matériel........................ 194

Savoir-faire 7 : La projection à vues multiples........................... 204 Savoir-faire 8 : Les symboles en technologie............................. 205 Section 7.4 : Le schéma de construction........................... 210 Synthèse 7................................. 216

Section 7.2 : Le cahier des charges................................ 198 Section 7.3 : Le schéma de principe.................................. 203

UNIVERS TECHNOLOGIQUE

165

SOMMAIRE

« À l’échelle cosmique, l’eau liquide est plus rare que l’or. » HUBERT REEVES

224

CHAPITRE 8 Les caractéristiques de la Terre................................226 Section 8.1 : La structure interne de la Terre................................... 227 8.1.1 : Les différentes parties....... 227 8.1.2 : Les principales caractéristiques................. 228 Section 8.2 : La lithosphère et le relief..................................... 231 8.2.1 : La lithosphère................... 231 8.2.2 : La lithosphère et les activités humaines............. 232 8.2.3 : Le relief............................. 233 8.2.4 : Le relief et les activités humaines.......................... 234 Section 8.3 : L’atmosphère......... 238

8.3.1 : Les couches de l’atmosphère................ 238 8.3.2 : La composition de l’air...... 239 8.3.3 : L’atmosphère et les activités humaines............. 239 Section 8.4 : L’hydrosphère et le cycle de l’eau....................... 243 8.4.1 : L’hydrosphère................... 243 8.4.2 : L’eau salée et l’eau douce.243 8.4.3 : Les interactions entre l’hydrosphère et l’atmosphère................. 244 8.4.4 : Le cycle de l’eau............... 245 Synthèse 8................................. 249 CHAPITRE 9 Les phénomènes géologiques et géophysiques......................256

Pourquoi les éclipses sont-elles si rares ? Comment se fait-il que le Soleil disparaisse de l’horizon à l’ouest ? Pourquoi la Lune connaît-elle plusieurs phases ? Pourquoi le trou du rocher Percé change-t-il au fil du temps ? De quel phénomène est-il question lorsqu’on parle de « dérive des continents » ? Qu’est-ce qui cause les volcans, les tremblements de terre et les tsunamis ? Pourquoi la vie est-elle possible uniquement sur la Terre ? Tu t’es sûrement déjà posé ces questions et d’autres semblables. Les trois prochains chapitres te permettront de te familiariser avec les caractéristiques de la Terre et de mieux comprendre les phénomènes géologiques, géophysiques et astronomiques qu’on y observe.

Section 9.1 : La tectonique des plaques................................. 257 9.1.1 : La théorie de la tectonique des plaques...................... 257 9.1.2 : Les conséquences des mouvements des plaques. 258 Section 9.2 : L’orogenèse............ 263 9.2.1 : La collision entre deux plaques : des chaînes de collision........................ 263 9.2.2 : Les zones de subduction : des cordillères................... 264 9.2.3 : Les points chauds : des collines....................... 264 9.2.4 : Les volcans éteints : des montagnes................. 265 Section 9.3 : Les volcans............ 268 9.3.1 : L’éruption volcanique........ 268

9.3.2 : Les volcans dans le monde.269 Section 9.4 : Les tremblements de terre........................................ 272 9.4.1 : Les causes des tremblements de terre....... 273 9.4.2 : Les tremblements de terre sous-marins.............. 274 Section 9.5 : L’érosion................. 277 9.5.1 : Un agent d’érosion : l’eau... 277 9.5.2 : Un agent d’érosion : le vent. 279 9.5.3 : Un agent d’érosion : les êtres vivants................. 279 Synthèse 9................................. 282 CHAPITRE 10 Les phénomènes astronomiques.........................290

Section 10.1 : Les propriétés de la lumière................................ 291 Section 10.2 : Le cycle des saisons................................. 294 Section 10.3 : Le cycle du jour et de la nuit.................................. 298 10.3.1 L’alternance du jour et de la nuit....................... 298 10.3.2 La durée du jour et de la nuit.......................... 299 Section 10.4 : Les phases de la Lune................................... 302 Section 10.5 : Les éclipses......... 307 10.5.1 L’éclipse de Soleil............. 307 10.5.2 L’éclipse de Lune.............. 308 Synthèse 10............................... 311 UNIVERS TERRE ET ESPACE

225

Comment est-il possible de transformer la lumière en électricité ? Comment une éclipse de Lune a-t-elle pu sauver Christophe Colomb lors d’une de ses expéditions ? Si le Soleil éclaire le Québec, pourquoi fait-il noir en Chine ? Pourquoi la forme de la Lune change-t-elle constamment dans le ciel ? Qu’est-ce qui explique que tous les pays n’ont pas quatre saisons comme le Québec ? Dans ce chapitre, tu découvriras les diverses interactions entre ces phénomènes et tu pourras trouver des réponses à ces questions.

CHAPITRE

10 Les phénomènes

astronomiques PROGRESSION DES APPRENTISSAGES • Définir la lumière comme étant une forme d’énergie rayonnante • Décrire des propriétés de la lumière : propagation en ligne droite, réflexion diffuse par des surfaces • Expliquer le phénomène des saisons par la position de la Terre par rapport au Soleil

290

Chapitre 10

• Expliquer l’alternance du jour et de la nuit à l’aide du mouvement de rotation terrestre • Décrire les phases du cycle lunaire • Expliquer le déroulement d’une éclipse lunaire ou solaire • Expliquer divers phénomènes à l’aide des propriétés de la lumière

NOM GROUPE

RÉVISION 1 Parmi les unités suivantes, laquelle est la plus appropriée pour exprimer le volume d’une boîte de biscuits ? a) L

b) mm3

c) kl

d) cm3

2 Parmi les unités suivantes, laquelle est la plus appropriée pour exprimer la masse d’un grain de sable ? a) mg

b) kg

c) dag

3 Indique si chacun des énoncés suivants est vrai ou faux. S’il est faux, corrige-le.

d) hg Vrai Faux

a) Tous les chiens domestiques font partie de la même espèce.

b) Seuls les animaux peuvent se reproduire de façon sexuée.

c) Dans la nomenclature binominale des espèces, l’ordre des termes n’a pas d’importance.

d) La niche écologique d’une espèce correspond à son milieu de vie.

e) La reproduction asexuée favorise l’évolution rapide des espèces.

f ) Dans certains cas, une même espèce peut se reproduire à la fois de façon sexuée et asexuée.

4 Montre qu’un robot n’est pas vivant en te basant sur trois caractéristiques des vivants.

RÉVISION

317

NOM GROUPE

5 a) À l’aide de la banque de mots, complète le schéma ci-dessous. Magma

Lave

Cheminée principale Gaz et cendres

Chambre magmatique Cratère

Cheminée secondaire

Cône

b) Explique dans tes mots les différentes étapes d’une éruption volcanique.

6 Pour chacune des situations suivantes, détermine : 1) le type de force impliqué ; 2) l’effet de cette force. a) Tenir une corde en planche nautique.

318

b) Marcher sur un câble.

c) Faire une purée d’avocat.

GLOSSAIRE Accouplement : Union sexuelle entre un individu mâle et un individu femelle qui mène à une reproduction sexuée. Acide : Substance qui, lorsqu’elle est dissoute dans l’eau, possède les propriétés suivantes. 1. A un goût aigre ; 2. Conduit le courant électrique ; 3. Produit une réaction d’effervescence au contact d’un métal ; 4. Donne une couleur rouge au papier tournesol bleu. Adaptation comportementale : Modification du comportement d’une espèce dans son habitat afin d’augmenter ses chances de survie. Adaptation physique : Modification d’une partie du corps ou de l’apparence d’une espèce pour améliorer ses chances de survie dans son habitat. Alliage : Mélange homogène constitué d’un métal et d’au moins un autre élément chimique. Atmosphère : Enveloppe de gaz, appelé air, qui entoure la Terre. Elle est formée de quatre couches distinctes : la troposphère, la stratosphère, la mésosphère et la thermosphère. Atome : Plus petite partie possible de la matière. C’est l’unité de base de la matière. Aurore polaire : Phénomène atmosphérique lumineux causé par l’interaction des particules du vent solaire et des gaz de la haute atmosphère terrestre (thermosphère). Base : Substance qui, lorsqu’elle est dissoute dans l’eau, possède les propriétés suivantes. 1. A un goût amer ; 2. A une texture visqueuse ; 3. Conduit le courant électrique ; 4. Donne une couleur bleue au papier tournesol rouge. © 2014, Les Éditions CEC inc. • Reproduction interdite

Bidirectionnel : Mouvement qui peut s’effectuer dans les deux sens. Biosphère : Ensemble des êtres vivants et des milieux où ils vivent sur la Terre, c’est-à-dire l’atmosphère, l’hydrosphère et la lithosphère. Bouturage : Procédé de reproduction végétal durant lequel un fragment de plante se régénère et reconstitue une plante entière. Cahier des charges : Document dans lequel sont décrites la fonction d’un objet technique ainsi que les contraintes à respecter lors de sa fabrication. Caractéristiques du vivant : Ensemble des caractéristiques que tout être vivant doit posséder pour être considéré comme tel : 1. Organisation cellulaire 2. Reproduction 3. Utilisation d’énergie 4. Adaptation au milieu 5. Réaction aux stimuli 6. Croissance et développement 7. Échanges avec le milieu Cellule : Unité de base des vivants. Tous les vivants en sont constitués. Centrifugation : Procédé de séparation d’un mélange qui consiste à faire tourner celui‑ci à haute vitesse afin de séparer le constituant solide du constituant liquide. Chaleur : Énergie thermique se manifestant par une variation de la température. Chambre magmatique : Lieu situé dans la lithosphère où le magma s’emmagasine avant une éruption volcanique. Chimie : Science qui étudie la composition et les propriétés des substances, ainsi que les effets des unes sur les autres. GLOSSAIRE

335

La collection Origines, destinée à l’enseignement du cours Science et technologie au 1er cycle du secondaire, est conçue de manière à couvrir l’ensemble des concepts prescrits par le Programme de formation du MELS tout en respectant la Progression des apprentissages (PDA).

Le cahier d’apprentissage Origines, c’est : • une organisation par univers comportant chacun de deux à trois chapitres ; • des savoirs rigoureux et concis ; • près de 60 % de pages d’exercices et de problèmes ; • des rubriques de connaissances générales et à caractère historique ; • des Savoir-faire procéduraux placés au fil des pages ; • une Révision globale de l’année en 18 pages ; • un Bilan de fin de cycle (cahier de 2e secondaire seulement) ; • un glossaire ; un accès gratuit à du contenu numérique unique (vidéos, réseaux de concepts, images interactives et simulations).

Un Carnet des savoirs en couleurs est offert avec le cahier d’apprentissage, dans lequel vous trouverez un résumé des principaux concepts et Savoir-faire à l’étude.

La version numérique : élèves • Disponible sur MaZoneCEC (PC, Mac, iPad, Android). • La version numérique du cahier permet à l’élève : – de feuilleter et d’annoter chaque page ; – d’écrire ses réponses dans le cahier ; d’accéder gratuitement à du contenu numérique unique (vidéos, réseaux de concepts, images interactives et simulations).

Le guide-corrigé Origines, c’est : • des tableaux d’adéquation facilitant la planification annuelle ; • un corrigé en couleurs du cahier d’apprentissage ; • des notes pédagogiques pratiques pour chacun des chapitres ; • des outils utiles ; • des laboratoires et des ateliers ; • un test clé en main pour chacun des chapitres ; • une banque de questions pour chacun des univers.

La version numérique : enseignants • Disponible sur MaZoneCEC (PC, Mac, iPad, Android). • Pour l’animation en classe et la correction collective, la version numérique vous permet : – de projeter, d’annoter et de feuilleter le cahier en entier ; – d’afficher le corrigé du cahier ; – d’accéder à tout le matériel reproductible ; – de partager des notes et des documents avec vos élèves ; – de corriger leurs réponses directement dans la version numérique de leur cahier ; d’accéder gratuitement à du contenu numérique unique (vidéos, réseaux de concepts, images interactives et simulations).