Les matériaux et leurs propriétés en CM2 : leçon, exercices et évaluation

Objet, matériau et propriété : ne les confonds pas

Autour de toi, tu utilises de nombreux objets techniques : une bouteille, une règle, une fenêtre, un pull, une casserole ou un vélo. Un objet technique est fabriqué par des êtres humains pour répondre à un besoin. Il peut servir à boire, mesurer, se déplacer, se protéger du froid ou cuisiner. Pour fabriquer cet objet, on utilise un ou plusieurs matériaux. Le matériau est la matière qui compose l’objet. Par exemple, une bouteille peut être en verre ou en plastique. Une table peut avoir un plateau en bois et des pieds en métal. Une chaussure peut réunir du tissu, du caoutchouc, du cuir et du plastique. Un même objet peut donc être composé de plusieurs matériaux. Une propriété est une caractéristique d’un matériau. Elle aide à comprendre ce que le matériau peut faire et pourquoi il a été choisi. Le verre peut être transparent et imperméable. Le caoutchouc peut être souple et imperméable. Le métal peut être dur et conducteur de l’électricité. Lorsque tu observes un objet, pose-toi trois questions : de quoi est-il fait ? Quelles sont les propriétés de ses matériaux ? Pourquoi ces propriétés sont-elles utiles pour son usage ? Nova te souffle cette idée : le matériau n’est pas choisi au hasard. Il doit convenir à la fonction de l’objet.

Les grandes familles de matériaux

Des propriétés à observer avec précision

Pour comparer des matériaux, utilise un vocabulaire précis. Un matériau dur résiste à une rayure ou à un choc léger : le métal et le verre sont souvent durs. Un matériau souple peut se plier ou se déformer facilement : le tissu ou certains plastiques sont souples. Un matériau rigide garde sa forme lorsqu’on le manipule doucement : une règle en métal ou une planche en bois sont rigides. Attention : souple ne veut pas dire fragile. Un élastique est souple et peut résister à de nombreux étirements. Un matériau fragile peut se casser assez facilement lorsqu’il tombe ou reçoit un choc : le verre est fragile. Un matériau transparent laisse voir nettement à travers lui, comme une vitre propre. Un matériau translucide laisse passer la lumière, mais ne permet pas de voir nettement les objets, comme certains abat-jours. Un matériau opaque ne laisse pas voir à travers lui, comme le bois ou le métal. Un matériau imperméable ne laisse pas passer l’eau : un verre, une bouteille en plastique ou un ciré doivent être imperméables. À l’inverse, un tissu en coton peut absorber l’eau. Enfin, certains matériaux conduisent la chaleur ou l’électricité, tandis que d’autres les isolent. Ces mots sont très utiles pour expliquer les choix de fabrication.

Conducteur ou isolant

Relie chaque propriété à un usage

• Choisis un matériau transparent pour une fenêtre : il laisse entrer la lumière et permet de voir dehors.
• Choisis un matériau imperméable pour un parapluie ou un manteau de pluie : il empêche l’eau de traverser.
• Choisis un matériau isolant thermique pour une manique : il aide à protéger les mains de la chaleur.
• Choisis un matériau conducteur pour le cœur d’un fil électrique : il permet au courant de circuler.
• Choisis un matériau isolant électrique pour l’enveloppe d’un fil : il aide à éviter le contact avec le courant.
• Choisis un matériau résistant et dur pour la partie d’un objet qui doit supporter des chocs ou des charges.
• Choisis un matériau souple ou élastique pour un objet qui doit se plier, s’étirer ou amortir les chocs.

Une méthode pour étudier un objet

Quand tu dois identifier les matériaux d’un objet, avance étape par étape. Commence par nommer l’objet et son usage. Par exemple, une casserole sert à chauffer ou cuire des aliments. Observe ensuite ses différentes parties : le récipient, le manche, le couvercle. Cherche les matériaux de chaque partie. Le récipient peut être en métal ; le manche peut être en plastique ou en bois ; le couvercle peut contenir du verre et du métal. Puis associe chaque matériau à une propriété utile. Le métal du récipient conduit bien la chaleur : il permet de chauffer les aliments. Le manche en plastique ou en bois est plus isolant thermique : il permet de tenir la casserole plus facilement. Le verre du couvercle peut être transparent : il permet d’observer les aliments sans soulever le couvercle. Termine par une phrase complète : « Le récipient est en métal car ce matériau conduit la chaleur ; le manche est en plastique car ce matériau est plus isolant thermique. » Ne te contente pas d’écrire « c’est pratique ». Indique toujours la propriété qui rend le matériau adapté. Tu peux aussi comparer deux matériaux pour un même usage. Pour une fenêtre, le bois ne convient pas à la partie qui doit laisser voir dehors, car il est opaque. Le verre convient mieux, car il est transparent. Mais le bois peut convenir au cadre de la fenêtre, car il est rigide et peut être isolant thermique.

Une propriété dépend parfois de la forme ou de l’objet

Un matériau peut avoir des avantages et des limites

Aucun matériau n’est parfait pour tous les objets. Le verre est transparent et imperméable, ce qui est utile pour une vitre ou un bocal. Cependant, il peut se casser lors d’un choc. Le métal est souvent résistant et conducteur de la chaleur, ce qui est utile pour une casserole. Cependant, un manche entièrement métallique peut devenir chaud. Le plastique est souvent léger, imperméable et facile à mettre en forme, ce qui peut être utile pour une gourde ou un jouet. Cependant, il ne convient pas à toutes les situations : certains plastiques peuvent se déformer avec une forte chaleur. Le bois peut être solide, agréable à toucher et isolant thermique, mais il doit parfois être protégé de l’eau. Le caoutchouc est souple et peut amortir les chocs, ce qui est utile pour un pneu ou une semelle. Pour choisir un matériau, les fabricants tiennent compte de plusieurs critères : l’usage de l’objet, la sécurité, la résistance, la masse, le prix, la possibilité de réparer ou de recycler l’objet, et les effets sur l’environnement. À ton niveau, retiens surtout ceci : un bon choix de matériau répond à une fonction précise.

Le vocabulaire à réutiliser

• Matériau : matière utilisée pour fabriquer un objet.
• Famille de matériaux : groupe de matériaux qui ont des origines ou des caractéristiques proches.
• Propriété : caractéristique d’un matériau.
• Rigide : qui garde sa forme et se plie difficilement.
• Souple : qui se plie ou se déforme facilement.
• Élastique : qui reprend sa forme après avoir été étiré ou comprimé.
• Imperméable : qui ne laisse pas passer l’eau.
• Conducteur : qui laisse passer la chaleur ou l’électricité.
• Isolant : qui limite le passage de la chaleur ou de l’électricité.

La phrase gagnante de Nova