Physique-chimie · 5e
Masse et volume : cours de 5e
Publié le 10 novembre 2026 · Mis à jour le 10 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- Masse et volume sont deux grandeurs différentes : la masse dit « combien de matière », le volume dit « quelle place elle occupe ».
- La masse se mesure avec une balance, le volume d'un liquide avec une éprouvette graduée, celui d'un solide irrégulier par immersion.
- Lors d'une transformation ou d'un mélange, la masse se conserve ; le volume, lui, ne se conserve pas forcément.
- Pour une même substance, masse et volume sont proportionnels : doubler le volume double la masse.
- Le coefficient de proportionnalité propre à chaque substance s'appellera la masse volumique, étudiée à partir de la 4e.
Introduction : deux grandeurs souvent mélangées
Dans la vie courante, on dit d'un objet qu'il est « gros » ou qu'il est « lourd » presque sans faire de différence. Pourtant, ce sont deux idées distinctes. Un gros ballon de baudruche gonflé d'air est très encombrant mais très léger ; une petite bille de métal tient dans la main mais pèse lourd.
Les enseignants le constatent souvent : les élèves associent la masse et le volume, mais ne les distinguent pas toujours bien.2 Ce cours sert à les séparer clairement, à apprendre à mesurer chacune, puis à découvrir deux résultats importants du programme de 5e : la masse se conserve, le volume non, et pour une même substance les deux grandeurs sont proportionnelles.1
La masse et le volume : définitions
Les deux grandeurs sont indépendantes. Tu peux imaginer deux objets de même volume mais de masses différentes : une boule de polystyrène et une boule de plomb de même taille. Tu peux aussi imaginer deux objets de même masse mais de volumes différents : un kilogramme de plumes et un kilogramme de fer.
C'est exactement l'idée d'une expérience proposée en classe : on plonge dans l'eau deux objets de même volume mais de masses différentes, puis deux objets de même masse mais de volumes différents, et on compare l'effet sur le niveau de l'eau.2 Ce qui fait monter l'eau, c'est le volume de l'objet immergé, pas sa masse.
Mesurer une masse et un volume
- Eau seuleLis le niveau initial dans l'éprouvette.
- ImmersionPlonge l'objet entièrement dans l'eau.
- Niveau finalLis le nouveau niveau de l'eau.
- SoustractionVolume de l'objet = niveau final − initial.
La conservation de la masse
Pourquoi est-ce logique ? La matière n'apparaît pas et ne disparaît pas quand on mélange : elle se redistribue seulement. Si tu additionnes la masse de chaque ingrédient avant de les réunir, tu retrouves la masse du mélange obtenu.
Le volume ne se conserve pas toujours
Le volume dépend des conditions dans lesquelles on se trouve. La pression et la température modifient le volume d'un objet, surtout pour les gaz. Quand on augmente la pression sur un objet, son volume diminue.4 Pourtant, la quantité de matière, donc la masse, reste la même.
Imagine une seringue fermée contenant de l'air. Tu appuies sur le piston : le volume de l'air diminue nettement, mais la masse d'air enfermée n'a pas changé, puisque rien n'est entré ni sorti.
La proportionnalité entre masse et volume
On peut écrire cette relation sous la forme :
où est le coefficient de proportionnalité. Ce nombre est propre à chaque substance : il ne vaut pas la même chose pour l'eau, pour l'huile ou pour le fer. Ce coefficient porte un nom qui sera introduit progressivement à partir de la 4e : la masse volumique.1 Elle caractérise la masse d'une substance par unité de volume.4
Pourquoi certains objets flottent, et le rôle des conditions
La masse volumique permet de comprendre des phénomènes du quotidien, même si son étude complète viendra plus tard. Le bois, par exemple, a une masse volumique qui change selon l'essence et selon son humidité. Un bois dont la masse volumique dépasse 1 000 kg/m³ ne flotte pas.4
Les gaz sont aussi concernés. L'air a une masse : au niveau de la mer et à 15 °C, un mètre cube d'air a une masse de 1,225 kg.5 Plus on monte en altitude, plus l'air devient léger pour un même volume.5
Exercices corrigés
Exercice 1 Volume d'un objet par immersion
Une éprouvette graduée contient 45 mL d'eau. Tu y plonges une pièce de métal : le niveau monte à 62 mL. Quel est le volume de la pièce ?
Indice 1
Fais la différence entre le niveau final et le niveau initial.
Voir la correction pas à pas
On repère le niveau initial : 45 mL.
On repère le niveau final : 62 mL.
On calcule la différence : mL.
La pièce de métal a un volume de 17 mL, soit 17 cm³.
Exercice 2 Masse d'une solution
Dans un bécher, tu mets 230 g d'eau. Tu y dissous 20 g de sucre sans rien perdre. Quelle masse la balance indique-t-elle pour la solution obtenue ? Explique pourquoi on peut additionner.
Indice 1
Pense à ce que devient la masse de la matière quand le sucre se dissout.
Voir la correction pas à pas
On repère les masses de départ : 230 g d'eau et 20 g de sucre.
La masse se conserve : on additionne les deux masses.
On calcule g.
La balance indique 250 g. On peut additionner parce que la masse se conserve quand aucune matière ne sort du bécher. On ne pourrait pas faire la même addition de façon sûre avec les volumes.
Exercice 3 Proportionnalité masse-volume
Un liquide de 60 mL a une masse de 48 g. Quelle serait la masse de 250 mL du même liquide ?
Indice 1
Commence par chercher la masse de 1 mL de ce liquide.
Indice 2
Multiplie ensuite par le nouveau volume.
Voir la correction pas à pas
Le liquide est le même, donc la masse est proportionnelle au volume.
On calcule le coefficient : g/mL.
On calcule la masse de 250 mL : g.
250 mL de ce liquide ont une masse de 200 g.
Quiz
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La masse mesure la quantité de matière. Le volume, réponse tentante, indique seulement la place occupée, pas la quantité de matière.
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L'éprouvette graduée donne un volume. La balance, choix fréquent, donne une masse.
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Le volume du caillou est la différence mL. Répondre 71 mL revient à oublier que cette valeur inclut l'eau.
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La masse se conserve, donc on additionne : g. Dire 100 g, c'est croire que le sel dissous ne pèse plus rien.
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C'est faux : le volume ne se conserve pas forcément, contrairement à la masse. L'addition systématique des volumes est donc une erreur.
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Masse et volume sont proportionnels pour une substance donnée, donc la masse est multipliée par 3. Ajouter 3 g serait une addition, pas une proportionnalité.
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En comprimant, le volume diminue, mais rien n'entre ni ne sort : la masse est la même. La masse ne diminue pas parce que le volume diminue.
Les questions qu'on se pose
Quelle est la différence entre masse et volume ?
La masse indique combien de matière contient un objet et se mesure en grammes ou kilogrammes. Le volume indique la place qu'il occupe et se mesure en millilitres, litres ou cm³. Un objet peut être volumineux et léger, ou petit et lourd.
Pourquoi la masse se conserve-t-elle quand un sucre se dissout ?
Le sucre ne disparaît pas : ses particules se répartissent dans l'eau. Comme aucune matière ne sort du bécher, la balance indique la somme des masses de départ.
Pourquoi ne peut-on pas toujours additionner les volumes ?
Le volume dépend des conditions et de la façon dont la matière s'organise. Il peut diminuer quand on augmente la pression, par exemple.4 C'est pourquoi on mesure le volume final au lieu de le deviner.
Quel rapport avec la masse volumique, vue en 4e ?
Pour une substance, la masse est proportionnelle au volume. Le coefficient de proportionnalité est la masse volumique, introduite progressivement à partir de la 4e.1 En 5e, tu prépares cette notion en observant la proportionnalité.
Est-ce que 1 mL pèse toujours 1 g ?
Non. C'est vrai pour l'eau, dont la masse volumique est de 1 g/cm³ à 3,98 °C.4 Pour une autre substance, la masse de 1 mL est différente.
Sources
Programme visé : Programmes d'enseignement du cycle des apprentissages fondamentaux (cycle 2), du cycle de consolidation (cycle 3) et du cycle des approfondissements (cycle 4) — Physique-Chimie · Bulletin Officiel — Ministère de l'Éducation nationale
- Programmes d'enseignement du cycle des apprentissages fondamentaux (cycle 2), du cycle de consolidation (cycle 3) et du cycle des approfondissements (cycle 4) — Physique-Chimie, Bulletin Officiel — Ministère de l'Éducation nationale. Consulté le 10 novembre 2026.
- Masse et volume — Ressources pédagogiques pour l'enseignement du cycle 3, Éduscol. Consulté le 10 novembre 2026.
- Ressources pédagogiques — Cinquième, Académie de Toulouse. Consulté le 10 novembre 2026.
- Masse volumique, Wikipédia. Consulté le 10 novembre 2026.
- Masse volumique de l'air, Wikipédia. Consulté le 10 novembre 2026.
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