Les solides en primaire : cube, pavé, pyramide, cylindre
Les solides sont des objets en trois dimensions : ils ont une longueur, une largeur et une hauteur. On les découvre dès la 1re primaire en observant les objets du quotidien, on apprend à les nommer et à les décrire en 3e et 4e, et on étudie leurs développements et leurs volumes en 5e et 6e. Voici tout ce qu’il faut savoir, avec des activités simples pour bien comprendre.
Solides et figures planes : quelle différence ?
Une figure plane (carré, triangle, cercle) se dessine sur une feuille : elle a deux dimensions. Un solide (cube, boule) occupe de l’espace : on peut le prendre en main, il a trois dimensions. Les faces d’un solide sont souvent des figures planes : les faces d’un cube sont des carrés.
Deux grandes familles
Les polyèdres
Les polyèdres n’ont que des faces planes, qui sont des polygones. Ils ne roulent pas. Exemples : le cube, le pavé droit, le prisme, la pyramide.
Les corps ronds
Les corps ronds ont au moins une surface courbe. Ils peuvent rouler. Exemples : le cylindre, le cône, la boule.
Une activité simple : faire rouler différents objets sur une table inclinée. Ceux qui roulent sont des corps ronds ; ceux qui glissent ou restent immobiles sont des polyèdres.
Le vocabulaire : faces, arêtes, sommets
- Face : surface plane qui limite le solide.
- Arête : segment où deux faces se rencontrent.
- Sommet : point où plusieurs arêtes se rejoignent.
| Solide | Faces | Arêtes | Sommets | Forme des faces |
|---|---|---|---|---|
| Cube | 6 | 12 | 8 | 6 carrés |
| Pavé droit | 6 | 12 | 8 | 6 rectangles |
| Pyramide à base carrée | 5 | 8 | 5 | 1 carré, 4 triangles |
| Prisme à base triangulaire | 5 | 9 | 6 | 2 triangles, 3 rectangles |
Compter les arêtes et les sommets d’un vrai solide est plus facile en les marquant au fur et à mesure avec des gommettes : cela évite d’en compter un deux fois.
Les principaux solides
Le cube
Six faces carrées identiques, comme un dé à jouer. Toutes ses arêtes ont la même longueur.
Le pavé droit (parallélépipède rectangle)
Six faces rectangulaires, comme une boîte de céréales ou une brique. Le cube est un pavé droit particulier dont toutes les faces sont des carrés. Le terme « parallélépipède rectangle » est utilisé dans le référentiel du tronc commun et au CEB.
Le prisme
Deux faces identiques et parallèles (les bases), reliées par des rectangles. Une tente canadienne ou une boîte de chocolats triangulaire ont la forme d’un prisme à base triangulaire.
La pyramide
Une base (carrée, triangulaire…) et des faces triangulaires qui se rejoignent en un sommet. Les pyramides d’Égypte ont une base carrée.
Le cylindre, le cône et la boule
Le cylindre a deux disques identiques reliés par une surface courbe, comme une boîte de conserve. Le cône a une base en disque et un sommet, comme un cornet de glace. La boule n’a qu’une surface courbe, comme une balle.
Activités pour découvrir les solides
- La chasse aux solides : trouver dans la maison ou la classe des objets ayant la forme de chaque solide.
- Le sac mystère : toucher un solide caché dans un sac et le décrire sans le voir.
- Les constructions : construire des solides avec des pailles et de la pâte à modeler (les pailles sont les arêtes, les boules de pâte les sommets).
- Les empreintes : tremper les faces dans la peinture et observer les formes obtenues.
Les développements (patrons)
Le développement d’un solide est la figure obtenue quand on le « déplie » à plat. Découper une boîte en carton le long de certaines arêtes montre son développement. Le cube possède 11 développements différents. Une question classique : parmi plusieurs figures, lesquelles permettent de construire un cube en les pliant ?
Pour s’entraîner, faites découper et plier des patrons. L’enfant développe ainsi sa vision dans l’espace, une compétence très utile au CEB.
Représenter un solide en perspective
Dessiner un solide sur une feuille demande des conventions : les arêtes cachées sont représentées en pointillés, les arêtes parallèles restent parallèles sur le dessin. Les élèves apprennent à lire ces représentations en 5e et 6e primaire, puis à en tracer sur papier pointé.
Le volume d’un solide (6e primaire)
Le volume mesure la place occupée par un solide. On commence par compter des cubes unités (de 1 cm³) qui remplissent un pavé. Puis on découvre la formule du pavé droit : longueur × largeur × hauteur. Un pavé de 5 cm sur 3 cm sur 2 cm a un volume de 30 cm³. Voir conversions et volumes en 6e.
Les erreurs fréquentes
- Confondre carré et cube, ou rectangle et pavé (figure plane et solide).
- Oublier les arêtes et sommets cachés derrière le solide.
- Penser qu’un cylindre est un polyèdre parce qu’il a deux faces planes.
- Ne pas reconnaître un solide présenté dans une position inhabituelle.
Questions fréquentes
En quelle année étudie-t-on les solides ?
Les solides sont découverts dès la 1re primaire. Leur étude plus précise (faces, arêtes, sommets) se fait en 3e et 4e, puis les développements, la perspective et les volumes en 5e et 6e.
Combien d’arêtes a un cube ?
Un cube a 12 arêtes, 6 faces et 8 sommets.
Les solides sont-ils évalués au CEB ?
Oui, dans le domaine solides et figures : reconnaître, nommer, décrire, associer à leur développement. Voir réviser les solides et figures.
En résumé
Les solides se divisent en polyèdres et corps ronds. On les décrit par leurs faces, arêtes et sommets, on les déplie en développements et on mesure leur volume en 6e. La manipulation est la clé de la compréhension. Fiche : les solides en 3e primaire.