Expérience photosynthèse enfant : les disques de feuille qui remontent
« Les feuilles qui respirent la lumière »
- ÂgeDès 9 ans
- Durée50 min
- AdulteAdulte dans la pièce
- OùPrès d’une fenêtre
Une feuille peut-elle fabriquer assez de gaz pour se soulever dans l’eau ? Avec cette expérience sur la photosynthèse, tu peux le vérifier à l’aide de petits disques d’épinard, dès 9 ans, avec un adulte dans la pièce. Prévois 20 minutes de préparation puis 30 minutes d’observation pour voir les disques réagir peu à peu.
La question
Une feuille fabrique-t-elle vraiment un gaz à la lumière ?
Ton idée
Que va-t-il se passer, à ton avis ? Choisis une idée avant de commencer.
Le matériel
- 2 ou 3 Feuilles d’épinard frais, souples et non flétries
- 1 Paille pour découper les disques
- 1 Seringue doseuse sans aiguille, avec un piston coulissant facilement, d’une capacité d’au moins 10 ml
- 1/8 de cuillère à café Bicarbonate de soude alimentaire
- 30 cl, soit 300 ml au total Eau à température ambiante
- 1 goutte Liquide vaisselle
- 2 Gobelets transparents en plastique, d’une capacité d’au moins 40 cl chacun
- 1 Fenêtre ensoleillée donnant sur une surface de travail stable
- 1 Plateau
- 1 Chronomètre
- 1 Carnet
- 1 Crayon
L’expérience
- 1
Installe les deux gobelets sur un plateau, sur une table stable près de la fenêtre. Repère aussi une place nettement moins éclairée, sur la même table, hors des rayons directs.
Travaille de côté ou dos à la lumière. Les deux places doivent rester à une température aussi proche que possible. - 2
Verse les 300 ml d’eau dans un des gobelets d’au moins 40 cl, en utilisant les graduations de la seringue pour mesurer. Ajoute 1/8 de cuillère à café de bicarbonate alimentaire et une seule goutte de liquide vaisselle, puis remue doucement avec la paille.
Évite de faire de la mousse : les bulles collées aux feuilles gêneraient la comparaison. - 3
Pose une feuille d’épinard à plat sur le plateau. Appuie l’extrémité de la paille en tournant doucement pour découper 12 petits disques, dans les parties tendres entre les grosses nervures.
Déloge les disques en pressant doucement la paille avec les doigts, sans utiliser ta bouche. - 4
Retire le piston de la seringue et dépose les 12 disques dans son corps. Replace le piston sans les écraser, puis aspire environ 5 ml du mélange préparé.
- 5
Tiens la seringue embout vers le haut, au-dessus du gobelet, et pousse très lentement le piston pour chasser la grande poche d’air. Bouche ensuite l’embout avec un doigt, puis tire doucement le piston pour agrandir l’espace intérieur et maintiens cette position pendant environ 10 secondes.
Arrête de tirer si le piston résiste fortement. Garde l’embout loin du visage. - 6
Retire ton doigt de l’embout pour laisser revenir l’air, puis balance doucement la seringue. Recommence la diminution de pression jusqu’à cinq fois, jusqu’à ce que les disques coulent ou restent au fond après un léger mouvement.
Les petites bulles qui quittent les disques montrent que de l’air sort des feuilles. - 7
Reverse doucement le contenu de la seringue dans le gobelet, en retirant le piston si nécessaire pour libérer les disques. Répartis le mélange entre les deux gobelets, à niveaux égaux, avec six disques qui coulent dans chacun.
Utilise la paille pour guider doucement les disques pendant le partage. Si plusieurs flottent déjà, reprends la préparation dans la seringue avant de commencer la comparaison. - 8
Place un gobelet dans la zone éclairée et l’autre à la place moins éclairée. Démarre le chronomètre et compte les disques à la surface au départ, puis toutes les cinq minutes pendant 30 minutes, sans déplacer les gobelets. Note chaque comptage dans ton carnet avec le crayon.
Un disque collé à la paroi n’est pas forcément remonté grâce au gaz : note-le séparément.
Observe
Au départ, les disques correctement préparés reposent au fond des deux gobelets. Dans le gobelet bien éclairé, certains se soulèvent peu à peu et peuvent atteindre la surface en 10 à 30 minutes. Dans le gobelet moins éclairé, la remontée est généralement plus lente ou moins importante. De petites bulles peuvent être visibles, mais leur absence à l’œil nu ne signifie pas qu’aucun gaz n’est produit. Selon la fraîcheur des feuilles et la lumière disponible, tous les disques ne remontent pas pendant la séance.
À noter dans ton carnet
- Le nombre de disques à la surface dans chaque gobelet à 0, 5, 10, 15, 20, 25 et 30 minutes.
- Le moment où le premier disque atteint la surface dans chaque gobelet.
- La présence de bulles, de mousse ou de disques collés à la paroi.
- Les changements d’éclairage, par exemple lorsqu’un nuage passe.
Comprendre
À la lumière, la feuille utilise de l’eau et du dioxyde de carbone pour fabriquer des sucres, et elle libère du dioxygène, un gaz. Quand assez de ce gaz s’accumule dans un disque, celui-ci peut flotter.
La photosynthèse est la fabrication de sucres par les parties vertes d’une plante grâce à l’énergie de la lumière. La feuille utilise de l’eau et du dioxyde de carbone, un gaz présent aussi dans l’air. Le bicarbonate dissous enrichit ici l’eau en une réserve de carbone utilisable pour cette activité. La lumière apporte de l’énergie : elle n’est pas une matière que la feuille absorbe pour se remplir.
La feuille contient de minuscules espaces remplis de gaz. Au début, cet air peut faire flotter les disques, même avant l’expérience. Dans la seringue, tirer le piston en bouchant l’embout diminue la pression du gaz à l’intérieur, c’est-à-dire sa poussée par unité de surface. Une partie de l’air des feuilles sort ; lorsque tu libères l’embout, le liquide peut prendre sa place. Les disques deviennent alors assez denses pour couler.
À la lumière, la photosynthèse libère du dioxygène. Ce gaz s’accumule dans les espaces de la feuille et diminue la masse volumique moyenne du disque : sa masse devient plus petite par rapport au volume qu’il occupe. Il peut alors remonter, un peu comme une éponge qui flotte plus facilement lorsqu’elle contient de l’air que lorsqu’elle est entièrement imbibée d’eau. La goutte de liquide vaisselle aide le mélange à mouiller la surface des feuilles ; elle ne sert pas à produire le gaz.
La feuille respire aussi, de jour comme de nuit : elle utilise notamment du dioxygène pour tirer de l’énergie des sucres. Pour qu’un disque remonte, la production de dioxygène doit dépasser sa consommation et les pertes de gaz vers l’eau. Respiration et photosynthèse sont donc bien deux phénomènes différents.
Comparer les deux gobelets permet de rechercher l’effet de l’éclairage. Le gobelet moins éclairé est un témoin, c’est-à-dire un point de comparaison, mais il reçoit encore de la lumière : des disques peuvent donc y remonter aussi. Une différence de température peut également influencer le résultat. Enfin, cette expérience rend visible une production de gaz compatible avec la photosynthèse ; elle ne permet pas, à elle seule, d’identifier chimiquement ce gaz.
- Photosynthèse
- Fabrication de sucres à partir d’eau et de dioxyde de carbone, grâce à l’énergie lumineuse, avec libération de dioxygène.
- Dioxyde de carbone
- Gaz utilisé par la feuille pour fabriquer des sucres ; le bicarbonate dissous fournit ici une réserve de carbone.
- Dioxygène
- Gaz libéré pendant la photosynthèse et utilisé notamment lors de la respiration.
- Pression
- Intensité de la poussée d’un gaz ou d’un liquide par unité de surface : c’est la force exercée perpendiculairement à une surface, divisée par l’aire de cette surface.
- Masse volumique
- Masse d’une matière ou d’un objet rapportée au volume qu’il occupe.
- Respiration
- Activité des êtres vivants qui permet de tirer de l’énergie des nutriments et qui utilise généralement du dioxygène.
- Témoin
- Situation de comparaison qui aide à comprendre l’effet du facteur étudié.
Nouveau défi : La différence suit-elle la lumière ?
Après les 30 minutes, échange la place des deux gobelets sans changer leur contenu. Prédis ce qui arrivera aux disques encore au fond, puis compte-les à nouveau toutes les cinq minutes pendant 15 minutes. Les disques déjà à la surface peuvent y rester un moment : ce sont surtout les nouvelles remontées qu’il faut comparer.
Autres idées à tester
- Dans la même préparation, compare deux séries de six disques provenant de deux feuilles différentes. Place cette fois les deux gobelets côte à côte sous le même éclairage, et garde les mêmes quantités de mélange.
- Sans refaire la manipulation, représente tes résultats de deux façons : un tableau de comptage, puis un graphique montrant le nombre de disques remontés au fil du temps.
Ranger et jeter
Récupère les 12 disques, vide les gobelets, puis rince les gobelets, la paille et la seringue à l’eau claire. Laisse sécher le matériel et range la seringue avec le matériel d’expérience, séparément du matériel destiné aux soins. Essuie le plateau et lave-toi les mains.
Jette les disques d’épinard à la poubelle. Le mélange très dilué d’eau, de bicarbonate et d’une goutte de liquide vaisselle peut être versé dans l’évier avec de l’eau.
Pour les enseignants et les animateurs
- Classes
- Cycle 3 : CM1, CM2 et 6e ; approfondissement au cycle 4 : 5e à 3e.
- Notion
- Besoins des végétaux chlorophylliens, rôle de la lumière dans la production de matière et libération de dioxygène pendant la photosynthèse.
- Compétences
- Formuler une hypothèse et la confronter à des observations.
- Comparer deux conditions en conservant autant que possible les autres paramètres.
- Effectuer des comptages réguliers et organiser les résultats dans un tableau.
- Distinguer ce qui est observé de l’interprétation proposée.
- En classe
- Pour 25 élèves, prévoyez cinq groupes de cinq, chacun disposant du matériel complet et des quantités indiquées, sans les augmenter par groupe. Réservez 20 minutes à la préparation et 30 minutes aux observations, sur des tables stables proches des fenêtres. Répartissez les rôles entre préparation des disques, manipulation de la seringue, comptage, suivi du temps et prise de notes. Avant la séance, vérifiez que vos seringues permettent effectivement de faire couler les disques. Mettez en commun les résultats, y compris les essais sans remontée, en discutant la fraîcheur des feuilles et les différences d’éclairage ou de température.
- À la fin, l’élève sait…
- L’élève doit pouvoir expliquer que la lumière permet à la feuille de produire des sucres et de libérer du dioxygène, puis relier l’accumulation de gaz à la remontée des disques. Il doit aussi préciser l’intérêt du gobelet de comparaison et reconnaître que la remontée seule n’identifie pas le gaz.
Questions fréquentes
Pourquoi mes disques flottent-ils avant même de les placer à la lumière ?
Les feuilles contiennent naturellement de l’air dans de petits espaces internes. La préparation à la seringue sert à remplacer une partie de cet air par du liquide. Reprenez doucement cette étape avec les mêmes disques et le même mélange, sans forcer sur le piston. Ne commencez la comparaison que lorsque vous disposez de disques qui coulent.
Aucun disque ne remonte : l’expérience est-elle ratée ?
Une absence de remontée ne prouve pas que la feuille ne réalise aucune photosynthèse. La lumière peut être insuffisante, les feuilles peu fraîches ou les disques abîmés lors de la découpe. Vérifiez également que vous avez évité les grosses nervures et respecté la goutte unique de liquide vaisselle. Conservez ce résultat dans le carnet : il aide à discuter les conditions nécessaires à l’observation.
Pourquoi les disques remontent-ils aussi dans le gobelet moins éclairé ?
Une place moins éclairée n’est pas une absence de lumière. La photosynthèse peut donc s’y poursuivre, à une vitesse éventuellement différente. Comparez le nombre de disques remontés au même moment plutôt que de chercher une opposition parfaite entre les deux gobelets. Si l’éclairage est presque identique aux deux places, la comparaison sera peu informative.
Vérifiée avant publication
Cette expérience a été relue le 15 octobre 2026 par notre contrôle de sécurité et notre contrôle scientifique : 62 phrases relues une à une, dont 23 appuyées par une citation des sources ci-dessous ; aucune erreur restante.
