Program Officiel | Poids | Science\nEnregistrerEnregistrer Program Officiel pour plus tard\n74 vues79 pages\nFall Review Part a Key\nMINISTRE DE LDUCATION & DE LA FORMATION\nDIRECTION GNRALE DES PROGRAMMES & DE LA FORMATION CONTINUE\nPROGRAMMES DE SCIENCES PHYSIQUES\n1re anne & 2me anne de lenseignement secondaire\nStatut de la discipline .......................................................................... 03 Dmarches pdagogiques ................................................................. 06 Programme de 1re anne secondaire...................................... 10\nPhysique .................................................................................................... 11 Chimie ........................................................................................................ 26\nProgrammes de 2me anne secondaire .................................. 32\nFilire Sciences ................................................................................ 33\nPhysique ............................................................................................ 34 Chimie ............................................................................................... 49\nFilire Technologie de l'informatique.................................... 57\nPhysique ............................................................................................ 58 Chimie ............................................................................................... 73\nI. STATUT DE LA DISCIPLINE\nComme tant des sciences qui traitent de l'univers matriel, la physique et la chimie (Sciences physiques) jouent un rle dterminant dans le dveloppement et l'amlioration du niveau de vie des socits. Si les citoyens n'arrivent pas suivre l'volution rapide et perptuelle de ces sciences, ils vont se trouver dpasss pour se situer dans le monde. D'o la place importante qu'elles occupent dans notre systme de l'ducation. Avec l'enseignement des sciences physiques au collge, les lves ont apprhend l'univers matriel tant naturel que construit dans lequel ils vivent. Par l'observation et l'investigation (Manipulations ; recherches documentaires ou sur terrain), ils ont reconnu des interactions de tous les jours entre la matire et des phnomnes physiques courants (essentiellement ceux qui sous tendent la nature) ; ils ont construit qualitativement des concepts et "dgag" des lois qui rgissent les phnomnes tudis. En mettant profit leurs acquis, ils se sont entrans proposer une explication ou une solution des problmes d'une complexit de degr moyen, raliser de petits projets et s'approprier des manires de communiquer. Dans une perspective de continuit et de complmentarit avec l'enseignement de base, l'enseignement au secondaire vise chez les lves : - dvelopper des lments de culture scientifique qui les aideront se faire une reprsentation rationnelle des phnomnes naturels environnants et se situer dans le monde contemporain ; acqurir une certaine autonomie, et ce par la prise de conscience de la responsabilit dagir pour apprendre et par le dveloppement de lesprit de crativit ;\n1. Prsentation de la discipline\nL'enseignement des sciences physiques sinscrit en droite ligne de la logique de la rforme du systme ducatif, et ce conformment aux articles 56 et 52 de la loi d'orientation de lducation et de lenseignement scolaire (Loi du 23 juillet 2002) qui stipulent respectivement qu lcole incombe la double mission primordiale dassurer en gnral la formation cognitive des apprenants et celle de leur faire acqurir les mthodologies de travail et de rsolution de problmes. et quen particulier, la finalit de lenseignement des mathmatiques et des sciences est de permettre aux apprenants de matriser les diverses formes de la rflexion scientifique et de shabituer la pratique de la dmonstration et de largumentation ainsi que de leur faire acqurir des comptences de rsolution de problmes et dinterprtation des phnomnes naturels et humains .\nsystmatiser la pratique de la dmarche scientifique par la mise en pratique frquente de son protocole de base (indiquer les lments du problme pos, construire des hypothses, recourir lexprience, la recherche documentaire ou sur le terrain pour confirmer ou mettre en doute les hypothses avances, conclure ou dduire) ; perfectionner les habilets mthodologiques telles que l'utilisation des TIC (Technologies de l'information et de la communication) et l'exploitation des donnes (Recherche des informations, leur tri critri, leur analyse). Simultanment, on doit apprendre aux lves transfrer ces\nCest dans cette perspective que les programmes de sciences physiques sont conus et labors en sappuyant sur les ides directrices suivantes : - Centrer les contenus de lenseignement sur lessentiel et dgager un socle fondamental de connaissances dclaratives et procdurales ; - Renforcer la corrlation de lenseignement de la physique chimie avec celui des autres disciplines ; - mettre laccent sur lunit profonde des phnomnes physico-chimiques qui structurent le monde naturel et qui permettent notamment une vision rationnelle et globale de lenvironnement ; - contribuer renforcer la matrise des technologies de linformation et de la communication et enrichir la culture scientifique indispensable dans le monde contemporain ; former lesprit la rigueur, la mthode scientifique, la critique constructive et lhonntet intellectuelle.\nsavoirs, savoir faire et savoir tre d'une manire intgrative dans des situations problmes authentiques dclenches par des phnomnes physico-chimiques. -\nToute discipline scolaire a sa raison d'tre essentiellement par sa manire de concevoir le rel et d'y intervenir, voire par son regard particulier qu'elle porte sur le monde. Pour son fonctionnement, elle a besoin d'clairages complmentaires qui peuvent tre apports par d'autres disciplines. Toutefois, elle peut son tour clairer ces dernires. Donc, il n'est pas question de dissocier les apprentissages raliser en sciences physiques de ceux effectus ailleurs, non seulement dans les disciplines du domaine des sciences mais plutt dans toutes les disciplines scolaires. exploitation efficace et efficiente de concepts, de lois et de thories de l'ordre de la physique et de la chimie. Pour l'tude des sciences physiques, on a besoin d'outils mathmatiques (calculs ; notions de gomtrie ; analyse ; modlisation ; reprsentations graphiques). D'autre part, on a besoin de connaissances langagires, connaissances qu'apporte l'tude de la langue vhiculaire. En physique, les connaissances lies l'air, l'eau et aux changements d'tats par exemple peuvent servir l'tude des climats en gographie. Afin d'investir les savoirs et savoir faire en physique et en chimie pour le bien tre collectif, pour la prservation des ressources naturelles et pour la protection de l'environnement, on compte beaucoup sur les acquis d'ordre thique et sur l'esprit de citoyennet, apports par les ducations civique et religieuse, voire la philosophie. Pour l'tude de quelques thmes philosophiques comme le dterminisme, l'pistmologie des sciences et la vision du monde, on a recours des concepts, des lois et des thories de physique ou de chimie. Quant la pense philosophique, elle peut favoriser le dveloppement de l'esprit critique en physique et en chimie\nLes sciences physiques, les SVT (Sciences de la vie et de la Terre) et la technologie sont complmentaires par les nombreux concepts qu'elles ont en commun. Pour comprendre la matire anime et l'univers vivant auxquels s'intressent les SVT, il faut avoir un socle minimum de connaissances sur la matire inanime et l'univers matriel qui sont de l'ordre des sciences physiques et inversement. Pour comprendre le monde qui nous entoure, les sciences physiques s'appuient souvent sur les progrs en technologie, progrs qui sont eux mmes le fruit d'une\nII. DMARCHES PDAGOGIQUES\nLes sciences physiques restent essentiellement une discipline exprimentale et doivent tre donc enseignes en tant que telles. Dans un autre ordre dide, la nouvelle orientation de lenseignement scolaire dans tous ses niveaux replace lapprenant sa vraie place, cest--dire au centre de laction ducative ; deux raisons majeures qui imposent une rflexion approfondie sur les moyens et mthodes mettre en uvre pour appliquer ces nouveaux programmes avec une garantie minimale defficacit. Dans le but de favoriser les vises assignes l'enseignement de cette matire scientifique, il faut opter pour une mthodologie et une valuation garantes de la russite de tous, sans oublier d'accorder son caractre exprimental l'importance qu'il mrite. responsabilit dans la construction de son savoir et dans lacquisition de savoir faire est en soi un signe qui ne trompe pas sur lorientation qui place llve au centre des proccupations de linstitution ducative. En fait, au travers des activits exprimentales, en amenant les lves formuler les hypothses et les confronter aux faits, le professeur de la matire contribue au dveloppement de la pense logique chez les lves. Il est peine utile ici de rappeler que lenseignement traditionnel des sciences physiques formel, abstrait et hautement mathmatis est vou lchec. En d'autres termes, le professeur de sciences physiques doit centrer son enseignement sur les lves. Il ne doit pas hsiter leur accorder linitiative, et ce en les impliquant rgulirement dans des activits dinvestigation, de structuration et dintgration, dans toutes les situations dapprentissage, aussi bien en cours quen travaux pratiques. Pour stimuler la motivation des lves et favoriser chez eux la rtention ainsi que la comprhension, il est recommand de recourir autant que possible lenseignement par le problme ou par le projet, un enseignement qui vise un apprentissage dont le point de dpart est une situation problme (Situation problme didactique ne pas confondre avec la situation problme d'intgration), cest--dire une situation qui fait initialement problme aux lves parce quils nont pas les connaissances scientifiques indispensables pour s'en acquitter.\n1. Mthodologie d'enseignement de la discipline\nPour mettre en uvre les principes constructivistes et dintgration des connaissances, assigns lenseignement de la matire (principes noncs prcdemment), il faut conduire les activits de formation par des mthodes actives, des mthodes selon lesquelles les apprenants doivent tre rendus capables de construire eux mmes des connaissances, de sapproprier des habilets et de les intgrer dans des situations significatives ; la large part des horaires consacrs aux sances de travaux pratiques o llve assume une grande part dinitiative et de\nDans ce cadre l, et pour faciliter la tche du professeur, les programmes officiels de physique-chimie sont accompagns dune liste non limitative et non obligatoire de questionnements et dactivits qui peuvent tre exploits en classe comme exemples de stimuli ou de supports didactiques au service des objectifs viss. Les activits de recherche documentaire ou de recherche sur terrain proposes aux lves doivent susciter la curiosit chez ces derniers et les aider apprhender le(s) concept(s) physico-chimique(s) en construction. Dans les diffrentes activits dapprentissage, les lves doivent tre amens utiliser au mieux les moyens contemporains et essentiellement les TIC (Technologies de lInformation et de la Communication). Lordinateur, avec les accessoires appropris, doit tre utilis non seulement comme outil de laboratoire, mais comme un outil privilgi pour lacquisition et le traitement des donnes, pour la simulation, pour lvaluation formative Ce privilge accorder lordinateur ne doit en aucun cas laisser sous entendre que cet outil peut remplacer lexprience relle de physique ou de chimie, mais il doit tre son service. Enfin, dans les limites de lhoraire imparti lenseignement de la matire et sans sortir du cadre de ces dmarches dcrites, le professeur de physique-chimie a toute latitude de prendre les initiatives et dorganiser les activits de classe dans lordre quil juge le mieux adapt l'atteinte des objectifs viss.\nLes activits de formation caractre exprimental\nLes activits exprimentales en physique-chimie peuvent se ramener deux groupes complmentaires : les expriences de travaux pratiques Il sagit dactivits exprimentales raliser par les lves (gnralement par binmes), en groupe rduit (classe ddouble) lors des sances de travaux pratiques. Ces activits peuvent se regrouper en deux catgories selon les finalits pdagogiques recherches : Les activits exprimentales destines exploiter un modle ou vrifier, pour les situations tudies, la validit dun modle ou dune loi La loi ou le modle sont censs avoir t prsents par le professeur ou dgags par les lves eux-mmes, exprimentalement en cours. En TP, les lves doivent continuer approfondir et affiner les concepts par un travail exprimental de consolidation. Les activits exprimentales permettant de rpondre une situation problme La situation problme propose permet aux lves la "redcouverte" dun phnomne et (ou) la construction et la structuration d'un modle modeste ; ils peuvent ainsi mettre en uvre la dmarche scientifique aussi bien pour une reconstruction du savoir que pour rpondre des questions susceptibles de les intresser directement.\nLexprience de cours Cest une exprience raliser par le professeur avec la classe entire dans une sance de cours. Elle permet soit dintroduire une notion qui sera approfondie et enrichie ultrieurement en TP, soit de reprendre une exprience faite par les lves en TP pour un complment de cours. Cependant, elle simpose lorsquelle est dangereuse ou difficile. D'une manire gnrale, et dans toutes les situations d'apprentissage, les activits exprimentales de sciences physiques doivent avoir pour objet d'apprendre aux lves observer, se poser des questions et confronter leurs reprsentations avec la ralit ; elles doivent les aider acqurir des connaissances, des savoir faire et surtout une mthode d'analyse et de raisonnement leur permettant de formuler avec pertinence des jugements critiques. A ce propos, il est utile de rappeler que rares sont les activits exprimentales dans l'enseignement secondaire qui n'amnent pas les lves se confronter directement aux mesures des grandeurs physiques et surtout aux incertitudes affectant leurs rsultats. La puissance des moyens de calcul (calculette et ordinateur) mis entre les mains du professeur et ses lves permettent actuellement d'aborder efficacement le phnomne des erreurs de mesure par le biais de la statistique, de donner du sens la moyenne d'une srie de mesures et surtout d'valuer un intervalle de confiance raisonnable encadrant un rsultat de mesure. L'apprentissage de l'objectivit, de la rigueur et de l'honntet scientifique que l'on souhaite inculquer aux apprenants ne saurait ignorer ces lments qui, quoique non mentionns explicitement dans les libells 8/79\ndes programmes, sont implicitement prsents dans tous les cursus scientifiques d'ordre exprimental. Il n'y a pas lieu videmment de dvelopper ces notions sous forme de cours un niveau ou un autre, mais de les taler sur les quatre ans de l'enseignement secondaire en procdant leur enrichissement progressif et en les utilisant chaque fois que l'occasion se prsente.\n2. valuation du travail de l'lve\nIl n'est pas superflu de rappeler ce niveau que l'valuation est un processus (ou dmarche) qui permet de porter un jugement sur les acquis de l'apprenant en vue de prendre une dcision. L'valuation doit avoir la fonction d'aide l'apprentissage et celle de reconnaissance des acquis de l'lve.\na) valuation des apprentissages\nLoin de toute sanction, l'valuation des apprentissages est une occasion de rgulation dans le seul but de favoriser le progrs des apprenants. Donc, toute activit (ou tche) qui aboutit une rgulation peut faire l'objet d'valuation. La rgulation raliser par l'enseignant peut viser une rtroaction immdiate (Rgulation interactive) ou un ajustement des actions pdagogiques (Rgulations rtroactive et proactive). Quant l'autorgulation, rgulation faire par les lves euxmmes, elle amne ces derniers revoir et amliorer leurs manires d'apprendre. Toutefois, l'autorgulation n'est possible que lorsque les acteurs sont conscients de leur processus d'apprentissage, c'est--dire lorsque toutes les connaissances dclaratives, procdurales et conditionnelles sont construites par eux-mmes.\nb) valuation des acquis Comme celle des apprentissages, l'valuation des acquis peut tre ramene une auto-valuation. Pour l'enseignant, elle vise rendre compte du niveau de dveloppement des diffrentes capacits chez l'apprenant. Lorsqu'elle est faite par ce dernier, elle lui permet de reconnatre son degr d'atteinte des objectifs viss. Bien qu'elle soit continue, l'valuation des acquis ne peut se faire qu'au terme d'tudes qui constituent pour chacune d'entre elles une unit complte et cohrente (Construction d'un concept ; "redcouverte d'une loi"). Pour ce faire, il faut placer les lves dans des situations qui demandent la mobilisation de ressources (Connaissances dclaratives, procdurales et conditionnelles) dans des contextes varis. Remarque: L'utilisation du portfolio par l'lve est un autre outil (ou moyen) d'valuation efficace pour l'enseignant et l'lve luimme.\nELECTRICITE (9 heures)\nObjectifs Exemples de questionnements et d'activits Contenu Volume horaire\nRaliser des expriences mettant en vidence les deux espces dlectricit. Interprter les phnomnes lectrostatiques par la structure de latome et les transferts dlectrons. Identifier les dangers de llectricit statique dans des situations quotidiennes. Expliquer comment on peut se protger des dangers des phnomnes lectrostatiques. Reconnatre les conducteurs et les isolants lectriques. Distinguer entre un diple gnrateur et un diple rcepteur. Raliser et dpanner un circuit lectrique simple comportant un seul gnrateur.\nDterminer le sens du courant dans un circuit lectrique.\nExpliquer le passage du courant lectrique dans un circuit ferm.\nI. Electrisation I-1. Diffrents modes d'lectrisation Pourquoi subit-on parfois un choc lectrique quand on touche la poigne mtallique dune I-2. Interaction lectrostatique : voiture ? Les deux espces dlectricit Pourquoi les objets en plastique attirent, dans I-3. Notions de charge lectrique certaines conditions, les objets lgers I-4. Interprtation lectronique (Cheveux brosss) ? Eclair, tonnerre, foudre, quelle est leur origine ? Quest-ce que le courant lectrique ? II. Courant lectrique Pourquoi les outils de llectricien ont des II-1. Circuit lectrique : manches protgs par des gaines en plastique ? - Conducteurs et isolants Raliser des circuits srie avec des piles, des - Gnrateurs et rcepteurs interrupteurs, des lampes et/ou de petits moteurs. Comment mettre en vidence le passage du courant lectrique dans un circuit ? Do vient lnergie lectrique ? Le courant lectrique, a-t-il un sens de II-2. Sens du courant circulation? Utiliser des dispositifs permettant de dterminer exprimentalement le sens du courant lectrique (Diode, diode lectroluminescente LED ou DEL, aiguille aimante, moteur, lectrolyseur). II-3. Nature du courant lectrique Simuler la circulation d'un courant lectrique continu dans un circuit ferm.\n: Activit pouvant mettre en jeu les TIC (Technologies de l'information et de la communication) 12/79\nObjectifs Relier lintensit du courant la quantit dlectricit (Q = I.t). Mesurer lintensit dun courant lectrique avec un ampremtre. Vrifier exprimentalement et appliquer la loi des nuds. Visualiser une tension lectrique sur un oscilloscope et la mesurer. Mesurer la tension lectrique avec un voltmtre. Vrifier exprimentalement et appliquer la loi des mailles. Utiliser le rhostat dans un circuit pour faire varier lintensit du courant ou la tension. Utiliser les appareils lectriques en respectant les rgles de scurit.\nExemples de questionnements et d'activits Quest-ce quun court circuit ? Pourquoi des fusibles sautent-ils ?\nContenu II-4. Intensit du courant : Mesure ; loi des nuds\nQue signifient les indications 1,5V sur une pile ronde, 4,5 V sur une pile plate, 220 V du courant du secteur ?... A partir de quel ordre de grandeur, la tension lectrique devient-elle dangereuse pour lhomme ?\nII-5. Tension lectrique : Mesure ; loi des mailles\nToutes les expriences dlectricit seront ralises dans des conditions qui ne prsentent aucun danger pour les lves: on veillera au respect des rgles de scurit. L'lectrisation par frottement permettra de mettre en vidence l'existence de deux espces d'lectricit. On montrera exprimentalement qu'il existe d'autres modes d'lectrisation tout en se limitant voquer l'lectrisation par contact et 13/79 l'lectrisation par influence (llectrisation au moyen dun rayonnement par exemple nest pas au programme). Pour interprter l'lectrisation, on admettra que les atomes sont des entits lectriquement neutres formes d'un noyau porteur de charges lectriques positives et d'lectrons porteurs de charges lectriques ngatives. L'lectrisation apparatra comme un transfert d'lectrons.\nOn prcisera que la charge lectrique (ou quantit d'lectricit) est une grandeur mesurable; son unit internationale est le coulomb (C). On indiquera que l'lectron porte une charge ngative dont la valeur absolue, appele charge lmentaire, est note e (e = 1,6.10-19 C). Lutilisation de la machine de Wimshurt par les lves est interdite. Seul lenseignant est autoris son utilisation pour montrer des expriences dlectrisation dun corps ou de dcharges lectriques. Il est recommand de demander aux lves de prparer un dossier sur les dangers de llectricit statique. Seuls le courant continu et la tension continue seront abords. Le courant lectrique est mettre exprimentalement en vidence par ses effets thermique, magntique, chimique et lumineux; les trois derniers permettront de montrer exprimentalement que le courant lectrique a un sens; on donnera le sens conventionnel du courant. Aucun dveloppement thorique sur les conducteurs et les isolants nest au programme. La classification en isolants et en conducteurs sera introduite exprimentalement. On admettra que le courant lectrique est d un dplacement d'ensemble de porteurs de charges lectriques (lectrons dans les conducteurs solides et ions dans ceux qui sont liquides).\nL'intensit I du courant lectrique sera dfinie comme tant la quantit d'lectricit qui traverse une section droite d'un conducteur en une seconde. On dgagera exprimentalement la loi des nuds. A l'aide d'un oscilloscope, on introduira la notion de tension lectrique U entre deux points A et B d'un circuit lectrique parcouru par un courant et on montrera que c'est une grandeur algbrique. Toute tension UAB aux bornes d'un diple D sera symbolise sur un schma de circuit (ou portion de circuit) par une flche oriente du point B vers le point A. A\nOn dgagera exprimentalement la loi des mailles. N.B. : On ne manipulera pas en classe directement avec la tension du secteur; on utilisera un transformateur abaisseur de tension tout en respectant les rgles de scurit.\nPROPRIETES DE LA MATIERE (8 heures)\nObjectifs Utiliser ses sens pour reconnatre ltat physique dun corps donn. Dterminer exprimentalement le volume dun corps. Mettre en vidence les proprits physiques particulires de leau et leurs consquences pratiques. Mettre en vidence la compressibilit et l'expansibilit dun gaz. Relier les caractres particuliers chaque tat physique (forme propre ; volume propre) aux thories microscopiques (structure corpusculaire de la matire et agitation thermique). Expliquer les applications pratiques de la dilatation de la matire. Exemples de questionnements et d'activits Est-ce que la matire qui nous entoure se prsente sous le mme aspect physique ? Comment le plongeur peut-il respirer sous leau pendant des heures avec une petite bouteille de gaz sur le dos ? Observons les objets qui nous entourent et comparons les espaces quils occupent. Contenu I. Etats physiques de la matire Classification des corps en solides, liquides et gaz; volume propre; forme propre; compressibilit et expansibilit des gaz Volume horaire\nDistinguer parmi les matriaux usuels les bons des mauvais conducteurs thermiques. Mesurer la masse dun corps avec une balance. Dterminer la masse volumique et la densit dune substance.\nII. Dilatation Un chantillon donn de matire a-t-il toujours le mme volume diffrentes tempratures ? Pourquoi prvoit-on un espace libre aux extrmits dun pont ? Comment se rgle la temprature dun fer repasser ? III. Conductibilit thermique Pourquoi les ustensiles de cuisine ont un manche non mtallique ? IV. Masse Que signifient les indications inscrites sur la Notion de masse; masse plaque signaltique fixe sur le ct de la volumique; densit des solides et cabine dun camion, lindication 13 kg grave des liquides par rapport leau sur la bouteille de gaz et lindication 1 kg crite sur un paquet de sucre ? Des corps diffrents mais de mme volume, ont-ils ncessairement la mme masse ? 15/79\nObjectifs Utiliser un thermomtre. Tracer et exploiter une courbe dchauffement ou de refroidissement dun corps pur. Reconnatre un corps pur par la constance de sa temprature de changement dtat. Interprter les changements dtats. Reconnatre un tat dquilibre.\nExemples de questionnements et d'activits\nContenu V. Changements d'tats des corps purs Notion dquilibre\nPluie, neige, grle, air humide ont-ils une explication ? Raliser lbullition de leau distille avec reflux. Observer le niveau deau dans le ballon avant et aprs une certaine dure dbullition. Pourquoi ne pas mettre une bouteille de verre remplie deau dans la chambre froide dun rfrigrateur ?\nOn mettra exprimentalement en vidence et d'une manire comparative les caractristiques des diffrents tats physiques de la matire ou leur absence une une. Pour la dilatation, on procdera une tude purement qualitative et comparative des solides, des liquides et des gaz. De mme, les bons et les mauvais conducteurs thermiques seront introduits qualitativement sans expos thorique. On signalera ce niveau une proprit particulire de leau qui est laugmentation de volume quand sa temprature varie de 4C 0C. La masse d'un corps est introduire comme tant une grandeur scalaire caractrisant la quantit de matire qu'il renferme. Pour sa mesure, on utilisera indiffremment soit une balance lectronique, soit une balance Roberval L'tude du principe de ces balances est hors programme. La densit d'un solide ou d'un liquide homogne est introduire comme tant une masse volumique relative par rapport l'eau: corps d= . eau N.B. Ne pas confondre l'nonc de la dfinition d'une grandeur physique avec la formule qui la traduit et qui est utilise pour son calcul. A l'occasion de l'tude exprimentale des changements d'tats, on initiera les lves l'utilisation du thermomtre et du bec de chauffage, que ce soit lectrique ou gaz (bec Bunsen).\nUne seule courbe de changement dtat est tracer par les lves dans une sance de TP partir de mesures exprimentales. Les autres changements d'tats de corps purs seront tudis qualitativement. On mettra les courbes correspondantes la disposition des lves afin de les exploiter. On montrera exprimentalement que la masse se conserve au cours des changements d'tats. On soulignera que la vaporisation peut avoir lieu une temprature infrieure la temprature d'bullition: cas de l'vaporation.\nOn fera remarquer que par chauffage ou refroidissement, on obtient une transformation physique ou son inverse. L'interprtation des changements d'tats doit tre faite l'chelle microscopique; elle permettra d'voquer sans aucun expos thorique que l'on aboutit dans certaines conditions exprimentales un tat d'quilibre. Exemples: sublimation du diiode ; eau -glace.\nFORCES, MOUVEMENTS, PRESSION (12 heures)\nObjectifs Reconnatre un tat de mouvement ou de repos dun objet par rapport un autre objet. Dterminer la nature du mouvement dun corps en exploitant un ensemble de positions associes des dates sur sa trajectoire. Exemples de questionnements et d'activits citer quelques exemples de mouvements : tres vivants, projectiles, vhicules, mouvements des plantes du systme solaire. Comment peut-on dcrire le mouvement dun objet ? Proposer quelques techniques dobservation de mouvements : Observation directe, chronophotographie, exploitation de squences vido assiste par ordinateur, document multimdia et simulations. En quoi la ceinture de scurit diminue-telle les risques encourus en cas daccident ? Analyser un document de scurit routire. Comment peut-on modifier le mouvement dun objet ? Comment un objet peut-il tre dform ? Contenu I. Forces et mouvements I-1. Caractre relatif d'un mouvement : Solide de rfrence ; sens 1h I-2. Position d'un mobile I-3. Trajectoire : Mouvement rectiligne et mouvement curviligne I-4. Vitesse moyenne et vitesse instantane (grandeurs scalaires) : Mouvement acclr, mouvement ralenti et mouvement uniforme I-5. Respect de la distance de scurit sur route Volume horaire\nReconnatre un mouvement acclr, frein et uniforme. Calculer une vitesse moyenne en mtres par seconde et en kilomtres par heure.\nDistinguer entre lobjet exerant la force et celui qui la subit. Distinguer les diffrents effets dune force. Mesurer lintensit (ou valeur) dune force et lexprimer en newtons (N). Reprsenter une force par un vecteur.\nI-6. Action exerce sur un objet et effets observs ; dfinition et exemples (Aspect dynamique et statique) ; sa modlisation par une force\nObjectifs Appliquer la 1re loi de Newton. Distinguer entre le poids et la masse dun corps. Exploiter la relation de proportionnalit entre le poids et la masse dun corps. Expliquer leffet de l'apesanteur sur le fonctionnement de lorganisme humain. Appliquer la condition dquilibre dun objet soumis deux forces.\nContenu I-7. 1re loi de Newton (Principe d'inertie) I-8. Le poids d'un corps - Direction et sens ; centre de gravit - Relation entre l'intensit du poids et la masse (intensit de pesanteur g en N.kg-1) - Danger de lapesanteur\nComment expliquer la chute des corps ? Comment situer le centre de gravit dun solide homogne de forme gomtrique simple ? Quelle relation y a-t-il entre le poids et la masse dun corps ? Pourquoi les cosmonautes revenant sur Terre trouvent-ils des difficults se maintenir debout ? Comment dterminer exprimentalement le centre de gravit dune plaque ?\nDterminer le centre de gravit dun corps.\nExpliquer le principe de fonctionnement dun dynamomtre droit. Appliquer la 3e loi de Newton.\nExpliquer lquilibre dun objet pos sur une table ou suspendu un fil.\nII. Forces et quilibres II-1. Equilibre d'un solide soumis deux forces Application : Dtermination exprimentale du centre de gravit II-2. Forces de liaison : Tension d'un fil ; tension d'un ressort: T = k.x ; raction d'un plan d'appui ; 3e loi de Newton\nReconnatre les facteurs dont dpend la pression. Expliquer le principe de fonctionnement doutils simples tels que le couteau, la pince coupante, la tenaille, les ciseaux\nPourquoi la punaise a-t-elle cette forme ? Comment percer, couper manuellement ? Pourquoi les engins lourds ont-ils de gros pneus ou des chenilles ? Pourquoi aiguiser les couteaux ?\nIII. Forces et pression III-1. Transmission des forces par les solides III-2. Notion de pression et applications\nA l'aide d'exemples tirs de la vie courante, on dgagera le caractre relatif du mouvement et on fera remarquer que la trajectoire d'un point mobile n'est dfinie que si l'on prcise le solide de rfrence auquel on rapporte le mouvement. On se limitera des exemples de mouvements plans rapports la Terre considre comme solide de rfrence. La position d'un mobile sur sa trajectoire est repre, aprs le choix pralable d'une origine et d'une unit, soit par son abscisse curviligne soit par ses coordonnes dans un systme d'axes orthonorm. Il est trs important de faire saisir qu' tout instant correspond un scalaire t appel date: lorsqu'on dit "un instant t", il est sous entendu qu'il s'agit de "un instant de date t". Donc, il est impropre de dire qu'un mobile passe par une position donne une date t; il faut dire " un instant de date t" ou pour simplifier " un instant t". L'quation d'une trajectoire n'est pas au programme. Le digramme de vitesse ainsi que la notion dacclration sont hors programme. La dfinition dynamique d'une force sera exploite pour introduire le principe d'inertie. Le poids d'un corps sera introduit par son aspect dynamique en utilisant par exemple le dispositif de chute libre avec lequel on montrera la variation de la vitesse du corps au cours de sa chute. On demandera aux lves de faire une recherche documentaire afin de dgager leffet de lapesanteur sur le fonctionnement de lorganisme humain en particulier et sur les organismes vivants de manire gnrale. L'tude de l'quilibre des solides ncessite le choix d'un repre spatial. Le repre choisi doit tre li la Terre. La dcomposition dune force ainsi que la sommation de deux ou de plusieurs forces sont hors programme. Daprs la loi de Hooke, loi de proportionnalit entre la dformation d'un corps lastique et la contrainte correspondante (loi approche valable seulement pour les petites dformations), la tension dun ressort scrit : T = k.x , o x reprsente la dformation 0 du ressort (avec , la longueur du ressort dform et 0 sa longueur vide).\nENERGIE ET CONTROLE (2 heures)\nObjectifs Citer diffrentes sources dnergie et les classifier selon quelles sont renouvelables (le soleil, le bois, le vent, les mares ) ou non renouvelables (le charbon, le gaz naturel, le ptrole). Estimer les avantages et les inconvnients des diverses sources dnergie. Reconnatre des transformations mutuelles de formes dnergie. Expliquer le transfert dnergie dun milieu un autre. Dcrire diffrentes utilisations de lnergie la maison, au lyce et ailleurs, et proposer des moyens pour conomiser lnergie. Faire le lien entre les diffrentes sources dnergie utilises par lhomme et le Soleil reconnu comme la principale source dnergie. Exemples de questionnements et d'activits Quest-ce que lnergie ? Contenu I. Principales formes d'nergie Volume horaire\nPeut-on crer de lnergie ?\nII. Transformations mutuelles de formes d'nergie, modes de transfert et applications\nIII. Le soleil : Principale source d'nergie\nUn dossier sur les diffrentes sources dnergie prpar par les lves permettra dintroduire les utilisations de lnergie, les sources renouvelables ainsi que les sources non renouvelables et le contrle de la consommation dnergie. On introduira la chaleur comme tant un mode de transfert dsordonn dnergie et les travaux de forces mcanique ou lectrique ainsi que le rayonnement comme tant des modes de transfert ordonn dnergie.\nOPTIQUE (6 heures)\nObjectifs Distinguer entre une source lumineuse primaire et une source lumineuse secondaire. Reconnatre un corps transparent, un corps opaque et un corps translucide. Reconnatre la dtection de la lumire par l'il. Appliquer le principe de propagation rectiligne de la lumire la chambre noire et aux ombres. Mettre en vidence une condition ncessaire pour la vision : lentre de la lumire dans lil. Matrialiser le trajet de la lumire entre la source et lobjet clair afin de dgager le principe de propagation rectiligne de la lumire. Construire et utiliser une chambre noire. Comment expliquer les couleurs de larc-enciel ? Observer la face rflchissante dun disque compact (CD) expos la lumire du jour ou celle dune lampe incandescence. Pourquoi les objets ont-ils des couleurs ? Exemples de questionnements et d'activits Comment voir les objets qui nous entourent ? Do vient la lumire ? Quest ce quune source laser ? Contenu I. Sources de lumire : Sources primaires et sources secondaires (corps clairs) II. Corps transparents, corps translucides, corps opaques III. Lil, un dtecteur de lumire IV. Propagation rectiligne de la lumire et applications (Chambre noire, ombres) 2h Volume horaire\nAnalyser la lumire blanche par un prisme ou travers un rseau.\nV. Dcomposition de la lumire blanche (par un prisme ou un rseau)\nExpliquer pourquoi un objet clair par la lumire blanche peut apparatre blanc, noir ou color. Expliquer le daltonisme. Crer des situations mettant en vidence des illusions doptiques.\nVI. Lumire blanche et vision des couleurs VII. Daltonisme, illusions doptique\nPourquoi des personnes confondent-elles certaines couleurs ? Voit-on toujours vrai ? Montrer des documents illustrant des illusions doptique.\nObjectifs Montrer limportance de lultraviolet dans la vie sur Terre. Utiliser bon escient les dispositifs fonctionnant avec linfrarouge. Montrer que la lumire transporte de lnergie en sappuyant sur des exemples de la vie courante. Expliquer leffet de serre. Proposer des applications du laser. Prvenir des dangers du laser.\nQuand et pourquoi les lunettes solaires sont-elles VIII. Linfrarouge et lultraviolet Applications et dangers conseilles ? Pourquoi le port de lunettes spciales est-il indispensable lors de la soudure larc lectrique ? Quelle est la lumire responsable du bronzage et de la photosynthse chez les plantes chlorophylliennes ? Comment fonctionnent les tlcommandes des tlviseurs, des magntoscopes ? Comment les rayons laser sont-ils capables de dcouper des plaques mtalliques ? Comment expliquer la tendance porter des vtements sombres en hiver et clairs en t ? IX. Applications et dangers du laser\n2h Justifier le choix des matriaux adquats aux tempratures extrmes. X. Adaptation aux tempratures extrmes (choix de la texture et de la couleur des vtements .)\nOn interprtera la formation des ombres sans formalisme mathmatique. On dgagera exprimentalement la nature, la grandeur et la position de limage dun objet rel donne par une chambre noire et on interprtera les rsultats sans tablir aucune relation entre les dimensions de lobjet, celles de limage, la distance entre objet-diaphragme (ou fente) et la distance diaphragme-cran. On avertira les lves quant aux dangers du laser et on insistera auprs deux pour respecter les rgles de scurit lors de la ralisation dexpriences avec une source laser.\nLA TERRE ET L'UNIVERS (3 heures)\nObjectifs Reconnatre quelques constellations. Retrouver ltoile polaire et quelques autres parmi les plus brillantes. Distinguer une plante dune toile. Dcrire le systme solaire. Exemples de questionnements et d'activits Contenu Volume horaire\nI. Objets et phnomnes clestes : Regarder un ciel toil lil nu : Etoiles, constellations et galaxies; a t-il le mme aspect diffrentes poques de lanne ? plantes ; comtes - Quest- ce quune constellation ? - Comment retrouver quelques toiles dans le ciel ? - Comment distinguer lil nu une plante parmi les toiles ? - Peut-on observer dautres phnomnes dans le ciel nocturne ? - Quest-ce quune comte ? une toile filante ? une aurore borale ? O sommes-nous ? Sommes-nous immobiles dans lUnivers ? Commenter des dossiers prpars par les lves l'avance, un sur les constellations et un autre sur le systme solaire. Simuler le systme solaire. la succession des jours et des nuits. Simuler : - l'clipse du Soleil et celle de la lune. - les phases de la lune. II. Le systme solaire dans l'Univers\nPossder des ordres de grandeur spatiaux et temporels. Reconnatre un phnomne priodique. Comparer les priodes de phnomnes priodiques. Expliquer la succession des jours et des nuits ainsi que celle des saisons. Expliquer les clipses et les phases de la lune par le principe de propagation rectiligne de la lumire.\n2h III. La Terre dans le systme solaire IV. Eclipses et phases de la lune\n: Activit pouvant mettre en jeu les TIC (Technologies de l'information et de la communication)\nLa description du ciel tel qu'il apparat l'il nu, la nuit, permettra de distinguer entre les toiles (sources primaires de lumire) et les plantes (sources secondaires) et d'identifier quelques constellations (en particulier la petite ourse qui comporte l'toile polaire). Il est recommand de rpartir les lves de la classe en quatre groupes : - deux groupes seront chargs chacun de prparer lun des dossiers suivants : Les constellations : historique, formes, noms et position par rapport notre plante Terre ; Le systme solaire : plantes qui le constituent, leur mouvement relatif par rapport au soleil, leurs dimensions - les deux autres groupes seront chargs de prparer chacun lune des deux maquettes suivantes : une maquette qui permet dexpliquer les saisons et leur succession ; une maquette qui permet dexpliquer la succession des jours et des nuits. On rservera deux sances de travaux pratiques pour l'exploitation des travaux des lves.\nLA MATIERE (10 heures)\nObjectifs Distinguer entre un mlange homogne et un mlange htrogne. Exemples de questionnements et d'activits Contenu I. Constitution de la matire I-1. Mlange - Mlange homogne - Mlange htrogne; notion de phase I-2. Corps purs organiques et corps purs inorganiques. I-3. Les alliages et leur importance Volume horaire\nCiter des exemples de corps purs organiques et de corps purs inorganiques.\nQuelle est la composition de l'eau de robinet, de l'eau de source ou de mer, de l'eau des oueds, de l'air? Pourquoi dsigne-t-on lalcool de pharmacie par lalcool 95 ? Est ce que le "fer" utilis en bton est du fer pur ? Quelle diffrence y a-t-il entre un lingot d'or et un bijou en or 9 ou 18 carats ?\nCiter des faits exprimentaux qui permettent de montrer la nature corpusculaire de la matire (la molcule). Donner un ordre de grandeur de la masse d'une molcule. Savoir qu'une molcule est un ensemble d'atomes lis. Modliser certaines molcules (dihydrogne, dioxygne, dioxyde de carbone, mthane). Dcrire la structure de l'atome. Donner un ordre de grandeur de la masse et des dimensions d'un atome. Expliquer la formation dun ion simple et crire son symbole.\nPeut-on imaginer que la matire puisse se diviser indfiniment?\nII. Structure de la matire II-1. A lchelle microscopique - La molcule\n- L'atome 3h\n- Symbole de latome\nChercher parmi les eaux minrales celle qui est la plus riche en ions calcium.\n- Ion simple et symbole\nObjectifs Distinguer un ion polyatomique dun ion simple.\nExemples de questionnements et d'activits Que reprsentent les indications Ca2 +, Cl-, SO42et NO3- sur l'tiquette d'une eau minrale? Citer des ions qui sont ncessaires l'organisme humain ou vgtal. Chercher les consquences d'un excs ou d'un manque de ces ions.\nContenu - Ion polyatomique\nDistinguer un corps simple dun corps compos. Ecrire la formule d'un corps pur. Relier les quantits de matire aux masses et aux volumes. Quelle est l'unit de quantit de matire? Le calcul du nombre total datomes que renferme un chantillon de carbone, de dihydrogne, de fer de masse apprciable (1g par exemple) amnera llve saisir quil nest pas pratique de prendre latome ou la molcule comme unit de quantit de matire.\n- Corps simples et corps composs : dfinitions et formules\nII-2. A lchelle macroscopique - La mole * Nombre d'Avogadro NA * Masse molaire * Volumes molaires (solides, liquides et gaz) - Signification macroscopique des symboles et des formules\nOn ne traitera pas la sparation des constituants dun mlange. On fera remarquer aux lves que certains composs contenant llment carbone (le carbone, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone et les carbonates) sont classs parmi les composants inorganiques. Une activit documentaire permettra de mettre laccent sur limportance des alliages dans la vie quotidienne. A partir dexpriences simples, on mettra en vidence la divisibilit de la matire. On admettra que cette divisibilit est limite et on dira que la matire est discontinue. Les petits grains qui constituent la matire peuvent tre des molcules, des atomes ou des ions. 28/79 On introduira la molcule avant latome. On admettra quun atome est une entit lectriquement neutre forme dun noyau porteur dune charge lectrique positive et dlectrons porteurs de charges lectriques ngatives. On signalera que les lectrons gravitent autour du noyau. Lensemble des positions occupes par un lectron au cours de son mouvement incessant donne limage dun nuage enveloppant le noyau, cest le nuage lectronique. A titre dexemple, on schmatisera le nuage lectronique de latome dhydrogne. Les formules des molcules seront introduites aprs avoir trait les symboles des atomes et des ions simples.\nLES SOLUTIONS (6 heures)\nObjectifs Exemples de questionnements et d'activits Contenu I. Dissolution I-1. Solvant, solut, et solution I-2. Concentration (en g.L-1 et en mol.L-1) Volume horaire 1h 1h\nDistinguer entre un solvant et un solut. Calculer la concentration d'une solution (en g.L-1 et en mol.L-1). Exploiter les indications de concentrations sur les tiquettes commerciales et sur des flacons de produits chimiques.\nPrparer une solution titre partir d'un solut pur ou d'une solution plus concentre. Reconnatre une solution sature. Mettre en vidence exprimentalement les facteurs dont dpend la solubilit.\nComment expliquer l'apparition de bulles quand on chauffe de l'eau ? Quand on verse une boisson gazeuse dans un verre ? Comment expliquer le dpt blanc sur les parois d'une casserole quand on vaporise compltement l'eau qu'elle contient ? Que se passe-t-il lorsqu'on met du sucre, du sel ou un morceau de plastique dans l'eau ? Avec un mme solvant (eau) et un mme solut (le sucre/acide picrique), l'lve prpare des solutions de saveurs diffrentes/de couleurs diffrentes. Il sera amen associer la diffrence de saveur/de couleur la grandeur concentration. Peut-on dissoudre autant de morceaux de sucre que l'on veut dans un verre d'eau ?\nII. Prparation d'une solution titre III. Solution sature, solubilit IV. Facteurs dont dpend la solubilit V. Notion d'quilibre\nOn traitera des exemples de dissolution et de non dissolution. On signalera que le solvant nest pas toujours leau. On montrera au moins un cas de croissance et un cas de dcroissance de la solubilit quand la temprature crot. L'atteinte de la saturation par ajout progressif de petites quantits de solut (obtention d'un mlange htrogne form par la solution sature et l'excs de solut non dissous) permettra d'voquer que l'on aboutit un tat d'quilibre.\nREACTION CHIMIQUE (8 heures)\nObjectifs Raliser quelques ractions chimiques. Distinguer une raction chimique d'une transformation physique. Classifier les ractions selon leurs caractres qualitatifs. Reconnatre leffet d'un catalyseur sur l'volution d'une raction chimique. Exemples de questionnements et d'activits Qu'arrive-t-il un clou de fer expos l'air humide ? Contenu I. Notion de raction chimique Volume horaire 1h 3h Pourquoi un comprim effervescent donne-t-il lieu un II. Caractres qualitatifs d'une raction chimique dgagement gazeux au contact de l'eau ? 1h Comment expliquer lobtention rapide du petit lait en versant quelques gouttes de citron dans du lait ? Quel rle joue la salive dans la dgradation des aliments contenant de lamidon ? III. Rle d'un catalyseur 2h IV. Equation d'une raction chimique : Loi de conservation et double aspect du symbolisme V. Stoechiomtrie et ractif limitant\nTraduire une raction chimique par une quation quilibre.\nRsoudre des problmes de stchiomtrie et de non stchiomtrie dans le cas dune raction chimique.\nLes ractions endothermiques et exothermiques seront dfinies par les variations de temprature quelles produisent. Ne pas parler de chaleur de raction. On se limitera la dfinition dun catalyseur par son rle dans une raction chimique. On habituera les lves rsoudre des problmes de stchiomtrie (les ractifs sont mis en quantits qui respectent les proportions stchiomtriques) et des problmes de non stchiomtrie (les ractifs sont mis en quantit quelconques).\nCHIMIE ORGANIQUE : LES HYDROCARBURES (5 heures)\nObjectifs Reconnatre un hydrocarbure par sa formule brute. Faire brler un hydrocarbure en respectant les consignes de scurit. Traduire la combustion d'un hydrocarbure par une quation quilibre. Enumrer les bienfaits et les mfaits des produits de la combustion des hydrocarbures. Citer les principales sources d'hydrocarbures. Exemples de questionnements et d'activits Qu'est ce qu'il y a de commun entre le gaz de ville, gaz de bouteille et une essence ? Contenu I. Dfinition, exemples et formules brutes Volume horaire 1h\nPour quoi est-il conseill dinstaller le chauffe- II. Combustion d'un hydrocarbure II-1. Intrts eau gaz lextrieur dune salle de bain ? II-2. Dangers Comment rationaliser la consommation des (asphyxie, intoxication, effet hydrocarbures ? de serre) Ptroles et gaz naturels, les brler ou les transformer ?\nCommenter un dossier prpar par les lves l'avance sur les hydrocarbures.\nIII. Sources principales Varits, rserves et enjeux\nOn dfinira un hydrocarbure et on donnera les formules brutes des hydrocarbures suivants : mthane, propane, butane, octane, thne et thyne. A ce niveau on nutilisera pas les termes alcanes, alcnes et alcynes. Des activits documentaires permettront de sensibiliser llve sur les points suivants : Limportance (conomique et stratgique) des hydrocarbures dans le monde actuel par lintrt quils prsentent : ils constituent une part importante de notre consommation dnergie (les combustibles de chauffage et des carburants) et ils conduisent aux produits de base de lindustrie ptrochimique (thne, propne). Les sources dhydrocarbures sont puisables. Des enjeux sont donc gagner : comment rationaliser la consommation des hydrocarbures ? Comment les remplacer pour lobtention dnergie. ?\nCIRCUITS ELECTRIQUES (22 heures)\nObjectifs Appliquer la relation P = U.I pour dterminer la puissance lectrique mise en jeu dans une portion de circuit lectrique. Appliquer la relation W = P.t pour dterminer lnergie lectrique mise en jeu dans une portion de circuit pendant une dure t. Exprimer l'nergie lectrique en joule et en kilowatt-heure. Lire une facture de consommation dnergie lectrique. Distinguer un rcepteur actif dun rcepteur passif. Comparer des conductibilits lectriques. Mesurer une rsistance lectrique avec un ohmmtre. Exemples de questionnements et d'activits Contenu Volume horaire\nI. Puissance et nergie lectrique Que signifient les indications 12 V 21 W sur I-1. Puissance : P = U.I ; unit une lampe incandescence ou 220 V 1200 W internationale: le watt (W) sur la plaque signaltique d'un fer repasser ? I-2. Relation entre nergie et Faire deux lectures commentes et espaces dans le temps, des indications d'un compteur puissance: W = P.t d'lectricit domestique de la STEG. I-3. Effet Joule: Intrts et Discuter le contenu d'une facture d'lectricit inconvnients domestique de la STEG. I-4. Rcepteurs actifs et rcepteurs Que veut-on dire par "Le fusible saute" ? passifs Classifier des appareils lectriques en rcepteurs actifs et rcepteurs passifs, comparer leurs puissances. II. Conductibilit lectrique II-1. Bons et mauvais conducteurs II-2. Notion de rsistance lectrique II-3. Influence de la temprature\nPourquoi des fils de connexion en cuivre et non en fer ? Faire une recherche documentaire sur la supraconductivit. D'o vient l'appellation "Rsistance" du fil chauffant d'un rchaud ? Quels sont les appareils lectriques domestiques utilisant une rsistance ? Quelle est linfluence dune rsistance dans un circuit lectrique ? Introduire dans un circuit simple des rsistances diffrentes et mesurer les intensits correspondantes.\nObjectifs Construire point par point ou acqurir ventuellement lordinateur la caractristique dun diple. Reconnatre un conducteur ohmique et particulirement le rsistor par laspect de sa caractristique U = f(I). Expliquer le principe de fonctionnement du rhostat ou du potentiomtre. Appliquer la loi dOhm relative un conducteur ohmique pour calculer lune des grandeurs I, U et R connaissant les deux autres. Lire la valeur de la rsistance dun conducteur ohmique en utilisant le code des couleurs. Dterminer la rsistance du diple quivalent lassociation de conducteurs ohmiques en srie, en parallle et lassociation mixte. Appliquer la loi de Joule. Tracer la caractristique U = f(I) dun rcepteur actif. Appliquer la loi dOhm relative un rcepteur actif. Calculer le rendement dun rcepteur actif. Tracer la caractristique U = f(I) dun gnrateur. Mesurer la f.e.m. E dun gnrateur. Appliquer la loi dOhm relative un gnrateur. Calculer le rendement dun gnrateur. Caractriser le gnrateur quivalent une association de gnrateurs en srie et une association en parallle.\nEtudier l'volution de la tension aux bornes dun III. Caractristiques intensit tension de diples lectriques diple en fonction de lintensit du courant qui y III-1. Rcepteurs passifs circule. S'entraner utiliser le code des couleurs pour - Trac de la caractristique prciser la rsistance d'un rsistor. U = f(I) d'une lampe incandescence, d'une diode et Comparer la valeur de la rsistance dun d'un rsistor conducteur ohmique mesure avec un ohmmtre ou reconnue l'aide du code des couleurs, celle - Loi dOhm relative un de la pente de la caractristique correspondante. conducteur ohmique Tracer la caractristique U = f(I) d'une association - Associations de rsistors en de conducteurs ohmiques pour identifier le diple srie et en parallle qui lui est quivalent. - Loi de Joule III-2. Rcepteurs actifs A l'aide d'un wattmtre et d'un ampremtre, - Trac de la caractristique tudier l'volution de la puissance lectrique U=f(I) consomme par un conducteur ohmique en - loi dOhm relative un fonction de l'intensit du courant qui y circule. rcepteur actif Que signifie "Un moteur lectrique plus puissant - Puissance utile et rendement qu'un autre" ? Etudier exprimentalement l'volution de la III-3. Diple gnrateur tension aux bornes d'un lectrolyseur lectrodes - Trac de la caractristique inattaquables en fonction de l'intensit du courant U=f(I) qui y circule. - Loi dOhm relative un Pourquoi le fonctionnement de certains appareils gnrateur. lectroniques (Baladeur, appareil photo, - Puissance utile et rendement tlcommande) ncessite plus d'une seule pile ? - Associations de gnrateurs : Comment ces piles sont-elles branches ? en srie Etudier exprimentalement l'volution de la en parallle tension aux bornes d'un gnrateur en fonction de en opposition: l'intensit du courant qu'il dbite. Charge dune batterie\nObjectifs Dterminer le point de fonctionnement dun circuit lectrique.\nExemples de questionnements et d'activits Comment s'assurer du fonctionnement normal d'un appareil lectrique? Pour savoir si un gnrateur s'adapte un rcepteur donn, tracer leur caractristique dans le mme systme d'axes et commenter leur point d'intersection. Dgager l'expression de l'intensit du courant circulant dans un circuit comportant des gnrateurs, des rcepteurs actifs et passifs, monts tous en srie, en fonction de leurs grandeurs caractristiques (Loi de Pouillet), puis, la vrifier exprimentalement. Certains gnrateurs au laboratoire du lyce comportent deux paires de bornes: une paire portant les indications + et et une autre repre par le symbole . Que signifient ces symboles ? Visualiser des tensions variables l'oscilloscope et les classifier en tensions priodiques et tensions non priodiques, puis en tensions alternatives et tensions non alternatives. Construire point par point la courbe u = f(t) reprsentant la tension alternative sinusodale dlivre par un gnrateur TBF (trs basse frquence). Pourquoi utilise-t-on dans les installations lectriques domestiques, des fils avec des gaines isolantes de couleurs diffrentes? Quelle diffrence y a-t-il entre le fil de phase et le fil neutre en alternatif ? Comment sont branchs tous les appareils dans une installation lectrique domestique ? A quoi servent la prise de terre et le disjoncteur diffrentiel dans une installation domestique ? 37/79\nContenu III-4. Adaptation dun diple rcepteur un diple gnrateur en utilisant : - la mthode graphique - la mthode analytique : loi de Pouillet\nReconnatre une tension variable. Dterminer la priode et la frquence dune tension priodique. Reconnatre une tension alternative. Mesurer laide dun voltmtre une tension efficace. Reconnatre une tension alternative sinusodale.\nIV. Courant alternatif IV-1. Tension alternative : priode et frquence, mesure dune tension efficace\nDonner les caractristiques de la tension du secteur. Reconnatre les dangers du courant du secteur et appliquer les rgles de scurit.\nIV-2. Le courant du secteur 4,5 h\nObjectifs Utiliser bon escient un transformateur. Calculer le rapport en tension d'un transformateur vide.\nExemples de questionnements et d'activits O rencontre-t-on des transformateurs ? Quels rles peuvent-ils avoir ? Quel est le rle du THT d'un tlviseur ? Dterminer exprimentalement le rapport en tension d'un transformateur vide. Pourquoi ne pas brancher certains appareils lectroniques directement au secteur et utiliser cette petite bote noire fournie par le constructeur ? Quelle diffrence y a-t-il entre les rles d'un transformateur et l'adaptateur utilis pour charger un tlphone mobile par exemple ? Etudier exprimentalement et respectivement le redressement simple alternance et le redressement double alternance.\nContenu IV-3. Adaptation : le transformateur\nSchmatiser et raliser un montage permettant de redresser un courant alternatif.\nIV-4. Redressement du courant alternatif\nToutes les expriences dlectricit seront ralises dans des conditions qui ne prsentent aucun danger pour les lves: on veillera au respect des rgles de scurit. On rappellera que l'expression courante "Energie lectrique" dsigne en fait un travail de forces lectriques et que ce dernier est un mode de transfert dnergie potentielle lectrique d'un gnrateur aux diffrents composants du circuit lectrique qu'il alimente. La puissance lectrique sera dfinie comme tant une grandeur caractrisant la rapidit du transfert (vitesse de transfert) d'nergie mis en jeu: c'est l'nergie lectrique transfre par unit de temps. On donnera lexpression P=U.I de la puissance lectrique dun diple, puis on vrifiera quen mode de fonctionnement normal dune lampe incandescence par exemple, le wattmtre affiche la valeur indique par le constructeur, do la qualification de cette valeur, de puissance nominale. On vrifiera exprimentalement le principe de conservation de lnergie en comparant lnergie fournie par le gnrateur aux nergies reues par le circuit extrieur. L'effet Joule sera dfini comme tant l'effet thermique accompagnant le passage du courant lectrique dans un conducteur.\nLe caractre passif ou actif d'un rcepteur sera associ aux transformations d'nergie qui se produisent par ce dernier. On introduira la rsistivit d'un matriau en comparant les conductibilits lectriques de deux corps de mmes dimensions mais de natures diffrentes. On signalera lexistence des semi-conducteurs et des supraconducteurs sans en faire une tude systmatique et on demandera aux lves de faire une recherche documentaire sur leurs utilisations. On reliera la bonne ou la mauvaise qualit d'un conducteur lectrique la nature du matriau qui le constitue et ses dimensions. La relation R = est hors programme. S Linfluence de la temprature sur la rsistance dun conducteur ohmique sera introduite qualitativement en comparant sous une mme tension, les intensits du courant traversant un fil conducteur port par chauffage extrieur deux tempratures nettement diffrentes. On dsignera par "rsistor" tout conducteur ohmique dont la rsistance reste constante dans un large domaine de fonctionnement. On dsignera par "caractristique intensit-tension" d'un diple, la courbe reprsentant la tension U ses bornes en fonction de l'intensit I du courant mis en jeu. La nature du diple quivalent lassociation de conducteurs ohmiques ou de gnrateurs sera dgage partir de la caractristique intensit-tension de lassociation. Afin de mettre en vidence l'existence de tensions variables, on visualisera quelques exemples l'oscilloscope (tension dlivre par une gnratrice de bicyclette, tension carre, tension triangulaire, tension en dents de scie et tension sinusodale dlivres par un gnrateur BF). 39/79\nOn introduira la tension alternative comme tant une tension variable dont le signe s'inverse rgulirement au cours du temps. Toutefois, on prcisera que toutes les tensions variables qui changent rgulirement de signe au cours du temps ne sont pas alternatives. On signalera que les tensions alternatives sont gnralement priodiques. D'autre part, on ne manquera pas de prciser que la tension sinusodale est un exemple de tension alternative priodique caractrise par une valeur maximale Um ; on mesurera celle-ci l'oscilloscope et on dgagera exprimentalement la relation Um = U 2 , o U est la tension efficace. Loscilloscope servira la visualisation des tensions surtout de petite priode. Un dossier sur les dangers et les mesures de scurits, prpar par les lves, servira introduire les prcautions prendre lors de la manipulation des circuits lectriques. On insistera sur les dangers du courant du secteur et on signalera que pour viter tout risque d'lectrocution, en plus de la prise de terre, une installation lectrique domestique doit comporter aussi un disjoncteur diffrentiel. On dgagera exprimentalement le rle adaptateur des transformateurs et des montages redresseurs. On expliquera alors entre autres, le rle des transformateurs dans l'acheminement de l'nergie lectrique entre la centrale et les usagers. On ralisera exprimentalement le redressement monoalternance l'aide d'une diode et le redressement double alternance avec un pont de diodes (cas particulier de 4 diodes). N.B. : On ne manipulera pas en classe directement avec la tension du secteur ; on utilisera un transformateur abaisseur de tension tout en respectant les rgles de scurit.\nFORCES, MOUVEMENTS ET PRESSION (16 heures)\nObjectifs Distinguer un systme indformable dun systme dformable. Identifier les forces intrieures et les forces extrieures appliques un systme. Etablir exprimentalement la relation entre trois forces coplanaires et non parallles auxquelles est soumis un solide en quilibre. Appliquer la condition dquilibre d'un solide soumis trois forces coplanaires et non parallles. Calculer le moment d'une force par rapport un axe fixe qui lui est orthogonal. Appliquer le thorme des moments. Expliquer le principe de fonctionnement d'une machine simple. Exemples de questionnements et d'activits Quest-ce quun systme mcanique ? Citer quelques systmes environnants et les classifier en systmes indformables et systmes dformables. Pourquoi serre-t-on les freins main lors du dmarrage en cte d'une voiture? Raliser une exprience permettant de maintenir immobile, un solide sous leffet de trois forces, et dgager la condition dquilibre. Pourquoi recourt-on parfois l'augmentation de la longueur de la cl lors du desserrage d'un boulon ? Expliquer. Raliser une exprience permettant d'introduire la notion de moment d'une force par rapport un axe fixe et une autre permettant de dgager le thorme des moments. Comment procde-t-on pour soulever un corps lourd dun niveau un autre plus lev ? Contenu I. Forces et quilibre I-1. Systme mcanique: dfinitions du point matriel, du systme matriel, du systme indformable et du systme dformable I-2. Equilibre dun solide soumis trois forces coplanaires et non parallles Application la dtermination des forces de frottement I-3. Equilibre dun solide assujetti tourner autour dun axe fixe\n- Moment d'une force par rapport un axe fixe - Moment d'un couple de forces - Thorme des moments Applications : * Machines simples (leviers, poulie axe fixe, treuil) * Balance Roberval Volume horaire\nReconnatre un mobile en mouvement rectiligne uniformment vari. Reconnatre un mobile en mouvement circulaire uniforme. Dterminer la vitesse angulaire dun mobile en mouvement circulaire uniforme ainsi que sa priode.\nA laide dun mesureur de vitesse, relever les II. Le mouvement d'un point valeurs de la vitesse v dune bille en chute libre (ou matriel : tude cinmatique glissement d'un chariot sur un plan inclin) II-1. Mouvement rectiligne diffrents instants t et montrer que la variation de uniformment vari cette vitesse est proportionnelle au temps. II-2. Mouvement circulaire On peut aussi exploiter le clich d'une uniforme chronophotographie. - Vitesse angulaire Par une tude chronophotographique, montrer que - Priode et frquence la vitesse angulaire moyenne est constante ; t mesurer alors la valeur de la priode T. 40/79\nContenu III. Forces et pression III-1. Pression en un point dun liquide III-2. Principe fondamental de l'hydrostatique Application aux vases communicants\nAppliquer le principe fondamental de lhydrostatique.\nDterminer exprimentalement les caractristiques de la pousse dArchimde. Montrer exprimentalement que la valeur de la pousse dArchimde est gale la valeur du poids du liquide dplac. Reconnatre que les liquides, au repos, transmettent les pressions.\nPourquoi la surface libre dun liquide au repos reste-telle horizontale indpendamment de l'inclinaison du rcipient qui le contient ? Etudier exprimentalement l'volution de la diffrence de pression entre deux points dun liquide homogne au repos en fonction de la diffrence de niveau entre les deux points considrs, puis en fonction de la masse volumique du liquide. Pourquoi un bateau flotte la surface de leau alors quun clou descend au fond ? Pourquoi le mme corps qui flotte sur un liquide, ne le peut pas sur un autre? Quel est le principe du chteau deau ? Quel est le principe des freins hydrauliques ? Comment un petit vrin huile parvient-il soulever une charge aussi importante quune voiture ?\n5h III-3. Force pressante lintrieur dun liquide: Pousse dArchimde III-4. Transmission des pressions par les liquides\nLes notions de systme indformable et de systme dformable doivent tre dgages progressivement, ce qui suppose l'limination de tout expos dogmatique ce sujet. L'tude de l'quilibre d'un solide et celle du mouvement d'un point matriel ncessite le choix d'un repre li la Terre. Lquilibre dun corps abandonn lui-mme sur un plan inclin permettra de mettre en vidence lexistence de forces de frottement solidesolide. On ne parlera pas de coefficient de frottement. 41/79 On introduira la notion de couple de forces et son moment. On insistera sur le fait quune force unique ne peut avoir un effet de rotation. Il faut au moins deux forces pour quune rotation ait lieu (couple form par laction de loprateur et la raction de laxe de rotation par exemple). Pour la balance Roberval, on se contentera de l'tude de son principe de fonctionnement (n'tudier aucune de ses qualits).\nL'tude cinmatique propose pour le mouvement du point matriel s'inscrit dans une continuit avec l'tude qualitative faite en 1re anne. Tant pour le mouvement uniformment vari que pour le mouvement circulaire uniforme, on vitera le formalisme mathmatique, on ne fera aucune allusion la notion d'acclration et on ne parlera pas de diagramme de vitesse. On mettra en vidence l'existence de la pression en un point d'un liquide au repos et on dgagera exprimentalement les facteurs dont dpend la diffrence de pression entre deux de ses points.\nOn appliquera le principe fondamental de l'hydrostatique aux vases communicants pour un liquide homogne. On valuera exprimentalement la pousse d'Archimde, mais sans faire aucune allusion la notion de poids apparent. On appliquera le thorme d'Archimde aux corps flottants. On montrera que, contrairement aux solides qui transmettent les forces pressantes, les liquides transmettent la pression et on ne manquera pas de citer quelques applications: la presse hydraulique, les freins hydrauliques\nENERGIE ET CONTROLE (6 heures)\nObjectifs Reconnatre les facteurs dont dpend lnergie cintique. Reconnatre les facteurs dont dpendent lnergie potentielle de pesanteur et lnergie potentielle lastique. Distinguer les diffrents effets dun transfert dnergie par chaleur dun systme vers un autre. Diffrencier entre nergie thermique et temprature.\nComment expliquer la diffrence de dgts rsultant dun accident entre une voiture et un camion ? Dans un saut la perche, pourquoi un athlte russit certains essais et rate dautres ? Pourquoi remonte-t-on de temps autre une horloge ou une montre mcanique ?\nContenu I. Energie cintique et facteurs dont elle dpend\n1,5 h II. Energies potentielles (de pesanteur et lastique) et facteurs dont elles dpendent 1,5 h\nCalculer le travail dune force constante au cours dun dplacement linaire et au cours dun dplacement quelconque. Distinguer un travail moteur dun travail rsistant. Appliquer la formule de la W . puissance moyenne P = t Calculer le rendement de machines simples.\nIII. Energie thermique: Y a-t-il une diffrence entre chaleur et temprature ? Effets et modes de propagation Pourquoi a-t-on la sensation de brlure quand on touche un corps trs chaud ou trs froid ? Comment expliquer la non variation de la temprature d'bullition de l'eau pure pression constante bien que l'on continue chauffer ? Comment expliquer le fait quune source de chaleur place dans un coin chauffe la salle ? Pourquoi les ustensiles de cuisson des aliments comportent-ils des manches en plastique ? IV. Le travail, autre mode de transfert dnergie Que signifie le mot travail dans le champ des sciences et questIV-1. Dfinition du travail, unit: ce qui travaille ? le joule (J) IV-2. Travail d'une force constante V. Puissance et rendement V-1. Dfinition de la puissance moyenne, unit: le watt (W) V-2. Puissance des machines simples et rendement\nLexpression de lnergie cintique et celles des nergies potentielles sont hors programme ; on citera lnergie potentielle lectrique comme autre exemple dnergie potentielle sans parler des facteurs dont elle dpend. On montrera exprimentalement que: - le transfert d'nergie thermique par chaleur peut faire varier la temprature d'un corps et peut provoquer un changement d'tat physique. - l'nergie thermique se propage par conduction et par convection (chaleur), voire par rayonnement. Le travail d'une force mcanique sera introduit comme tant un autre mode de transfert d'nergie. On montrera que le travail est li deux facteurs: la force et le dplacement de son point d'application. On exprimera le travail d'une force constante au cours d'un dplacement rectiligne AB par W = F . AB .cos( F , AB ) o -1 cos( F , AB ) +1, ce qui confre W un caractre algbrique: W > 0 : le travail est dit moteur et la force est dite motrice. W < 0 : le travail est dit rsistant et la force est dite rsistante. On tablira l'expression du travail du poids dans le cas d'un dplacement rectiligne et on gnralisera cette expression pour un dplacement quelconque. La puissance moyenne P d'une force F sera dfinie comme tant la valeur moyenne du travail produit par F durant une seconde: En dsignant par W le travail produit pendant la dure t, la W puissance moyenne s'crit P = . t\nLUMIERE (6 heures)\nObjectifs Appliquer les lois de Descartes relatives la rflexion au trac de la marche des rayons lumineux et la construction de limage donne par un rflecteur plan. Exemples de questionnements et d'activits Contenu I. Rflexion de la lumire I-1. Dfinition I-2. Lois de Descartes I-3. Principe du retour inverse de la lumire I-4. Image dun objet rel et celle dun objet virtuel, donnes par un miroir plan II. Rfraction de la lumire II-1. Dfinition II-2. Lois de Descartes II-3. Rfraction limite et rflexion totale Volume horaire\nRaliser la rflexion d'un pinceau lumineux cylindrique sur un miroir plan et suivre l'volution de l'angle de rflexion en fonction de l'angle d'incidence. Mettre en uvre des situations exprimentales qui permettent dobtenir limage dun objet donn par un miroir plan et dgager les lois de Descartes.\nAppliquer les lois de Descartes relatives la rfraction au trac de la marche des rayons lumineux.\nExpliquer le transport de la lumire par une fibre optique. Expliquer la dispersion de la lumire blanche par un prisme.\nComment expliquer le fait quun objet qui plonge dans leau parat plus petit et plus proche ? Pourquoi une cuillre partiellement immerge dans leau parat-elle brise au niveau de la surface de sparation eau-air ? Raliser la rfraction d'un pinceau lumineux cylindrique la surface de sparation air- verre et suivre l'volution de l'angle de rfraction en fonction de l'angle d'incidence. Les fibres optiques rendent de grands services dans le domaine mdical et celui des communications. Quel est le principe de leur fonctionnement ?\nII-4. Applications: - Les fibres optiques - Dispersion de la lumire blanche par un prisme\nOn rappellera brivement la propagation rectiligne de la lumire et on montrera exprimentalement que la lumire se rflchit et peut se rfracter quand elle atteint la surface de sparation de deux milieux transparents. On fera observer alors que dans le cas d'une surface mtallique polie, la lumire subit seulement la rflexion. On se limitera la rflexion sur un miroir plan. Une tude exprimentale permettra de dgager les lois de Descartes relatives la rflexion de la lumire. Lexprience des deux bougies par exemple permettra en particulier, de prciser la nature et la position de limage dun objet rel donne par un miroir plan. On initiera les lves au trac de la marche des rayons lumineux et la construction de limage. On montrera exprimentalement quun miroir plan donne dun objet virtuel une image relle et on noncera alors le principe du retour inverse de la lumire. La rotation dun miroir plan est hors programme. sini1 On dgagera exprimentalement la loi de Descartes : = C te . sin i 2 On montrera que cette constante dpend des deux milieux transparents. On se limitera au cas o lun des deux milieux est lair et on crira la relation de Descartes : sin i1 = n sin i2. La discussion de cette relation dont les rsultats seront confirms par lexprience, permettra de dgager la rfraction limite et la rflexion totale. On initiera les lves au trac de la marche dun rayon lumineux lorsque la lumire passe de l'air un autre milieu transparent et inversement, c'est--dire lun des deux milieux est ncessairement lair. Ltude d'un dioptre plan, de limage donne par ce dioptre ainsi que la lame faces parallles sont hors programme. Comme application, on parlera de la marche dun rayon lumineux dans une fibre optique et des applications qui en dcoulent (fibroscopie, tlcommunication). On montrera que la dcomposition de la lumire blanche par un prisme (vue en 1re S) est due, l'origine au phnomne de rfraction. Cependant, on se contentera de faire admettre que le rle dispersif du prisme est d la variation de son indice de rfraction avec la couleur de la lumire.\nTERRE ET UNIVERS (4 heures)\nObjectifs Appliquer la loi de gravitation universelle.\nQuest-ce qui retient la lune la Terre ? quest-ce qui assure la cohsion du systme solaire ? Commenter une recherche documentaire prpare par les lves l'avance sur lattraction universelle. Illustrer par une simulation de la gravitation des plantes du systme solaire ainsi que de leurs satellites. A quoi est d le bourdonnement aux oreilles senti lors dune descente en altitude ? En quoi consiste la pressurisation lintrieur dun avion en vol ? Raliser des expriences simples mettant en vidence lexistence de la pression atmosphrique. Que signifient "cyclone" et "anticyclone" ? Quelle relation y a-t-il entre les dplacements des zones D et A sur une carte mtorologique et le temps quil fera ? Analyser une carte mtorologique en sappuyant sur des enregistrements vido de journaux mtorologiques tlviss.\nContenu I. Gravitation universelle\nVolume horaire 1,5 h\nMettre en vidence lexistence de la pression atmosphrique.\nII. Pression atmosphrique II-1. Mise en vidence 2,5 h II-2. Prvisions mtorologiques\nLire une carte mtorologique pour prvenir le temps quil fera.\nOn utilisera le baromtre pour lire la pression atmosphrique quon exprimera en pascal (Pa) et en units usuelles: atm, bar, millibar et mm de mercure. On dfinira la mtorologie et les termes qui lui sont particuliers (anticyclone, dpression, front froid, front chaud, isobare, zone de prcipitation); on initiera les lves aux symboles de ces termes et on leur apprendra lire une carte mtorologique, interprter des donnes mtorologiques dans le but de les rendre capables de prdire le temps qu'il fera. Dans ce cadre, on les suscitera faire une recherche documentaire (prparer un dossier) sur : - le transfert d'nergie par chaleur dans le cycle de l'eau ainsi que ses effets sur les courants d'air et d'eau. - la formation des masses d'air et des principaux courants marins (chauds et froids), la relation entre le mouvement des vents et la rpartition gnrale des courants marins. - les facteurs qui influent sur le dveloppement, le mouvement et l'intensit des phnomnes mtorologiques (pression atmosphrique, inclinaison et rotation de la Terre autour d'elle-mme, voire sa rvolution autour du Soleil). - les diverses formes de prcipitation qui rsultent des transformations de la vapeur d'eau dans l'atmosphre (pluie, neige, grle, brume)\nLA MATIERE (13 heures)\nObjectifs Citer les constituants du noyau. Vrifier llectroneutralit dun atome. Utiliser le symbole A X. Z Exemples de questionnements et d'activits Comment modliser un atome ? Quest-ce qui diffrencie un noyau dun autre ? Contenu I. Modles simples de description de latome I-1. Un modle de latome : - Noyau (protons et neutrons) - Electrons - Nombre de charge Z - Nombre de masse A - Symbole dun noyau : A X Z I-2. Llment chimique - Caractrisation dun lment chimique par un numro atomique et un symbole - Isotopes - Conservation de llment au cours des transformations chimiques Volume horaire\nInterprter une suite de ractions chimiques en terme de conservation dun lment.\nQuest- ce qui se conserve au cours dune raction chimique ? Quest-ce quon entend par une eau lourde ? Montrer exprimentalement la conservation dun lment (par exemple le cuivre ou le fer sous forme atomique ou ionique) au cours dune transformation chimique. Cycle naturel du carbone, de lazote, Comment se rpartissent les lectrons dun atome ?\nRpartir les lectrons de quelques lments. Distinguer les lectrons de la couche externe de ceux des couches internes. Dnombrer les lectrons de la couche externe.\nI-3. Un modle de rpartition des lectrons dun atome - Rpartition des lectrons en diffrentes couches (ou niveaux d'nergie) appeles K, L, M - Rpartition des lectrons pour les lments de Z compris entre 1 et 18\nContenu II. De latome aux difices chimiques II-1. Les rgles du duet et de loctet: noncs et applications quelques ions monoatomiques stables II-2. Formation des molcules H2 , Cl2 , H2O , NH3 , O2 , C2 H4 , C2 H2 , O3 - La liaison covalente : dfinition covalence symtrique covalence dissymtrique - Notion dlectrongativit; polarit de la liaison II-3. Formation des ions NH4+ et H3O+ II-4. Les composs ioniques - Exemples - La liaison ionique III. Classification priodique des lments III-1. Classification priodique des lments - La dmarche de Mendeleev pour tablir sa classification, son gnie, ses erreurs. - Les critres actuels de la classification : le nombre de charge Z et le nombre dlectrons de la couche externe III-2. Utilisation de la classification priodique. - Familles chimiques (alcalins, gaz rares, halognes) - Symboles des ions monoatomiques - Variation de llectrongativit\nAppliquer les rgles du duet et de loctet.\nDonner la reprsentation de Lewis de quelques molcules. Comment expliquer la formation des difices chimiques ?\nDonner la reprsentation de Lewis des ions NH4+ et H3O+. Citer quelques exemples de composs ioniques. Exploiter le tableau priodique pour dgager la notion de famille. Retrouver la charge de quelques ions monoatomiques. Retrouver le nombre de liaisons que peuvent tablir les lments de chacune des familles du carbone, de lazote, de loxygne et du fluor.\nLe nombre dlments chimiques contenus dans lUnivers estil illimit ? Comment Mendeleev a-t-il procd pour tablir sa classification ? Activit documentaire : - histoire de la dcouverte de quelques Elments - tude de la dmarche de Mendeleev\nX est la fois le symbole dun atome de numro atomique Z et\nde nombre de masse A, et de son noyau de nombre de charge Z et de nombre de nuclons A. On ne parlera pas de nuclide. On dfinira les isotopes dun lment et on citera quelques exemples sans voquer aucune mthode de sparation. On admettra que les lectrons dun atome se rpartissent autour du noyau en couches successives (ou niveaux dnergie successifs), dsignes conventionnellement par le lettres K, L, M que lon schmatisera par des traits horizontaux. On ne parlera ni de trajectoires des lectrons, ni de sous-couches, ni de cases quantiques. Lenseignant peut signaler que, dans latome, les lectrons ne sont pas tous galement lis. On noncera les rgles du duet et de loctet et on les appliquera pour rendre compte des charges de quelques ions monoatomiques stables et de la formation de certaines molcules simples. On fera la distinction entre les lectrons engags dans les liaisons covalentes (doublets liants) et les lectrons non engags dans les liaisons (doublets non liants). Pour tablir la reprsentation de Lewis dune molcule, on procdera par exploration systmatique: les lectrons des couches externes des atomes prsents dans la molcule sont dnombrs puis associs en doublets; les doublets sont ensuite rpartis entre les atomes (doublets liants) ou autour des atomes (doublets non liants) de faon satisfaire les rgles du duet et de loctet. Les lves explorent donc plusieurs reprsentations de Lewis dont ils ne conservent que celles qui\nobissent aux rgles. Dans les modles molculaires de Lewis, on reprsentera les doublets liants et non liants par des tirets. On pourrait voquer certaines entits qui nobissent pas la rgle de loctet comme certains oxydes dazote, par exemple, pour sensibiliser les lves aux limites dun modle (modle de Lewis en loccurrence). On ne parlera ni de la liaison ou , ni de la polarit d'une molcule. On citera quelques exemples de composs ioniques simples (NaCl, NaF). On signalera l'arrangement rgulier des ions l'tat solide; ces ions sont lis par un type de liaison appele liaison ionique. On se contentera de signaler l'existence de cette liaison. Mendelev avait propos une classification des lments en utilisant les proprits connues son poque. Celle-ci a jou un grand rle dans lorganisation et lvolution des connaissances et diffre peu de la classification actuelle. La classification actuelle des lments les ordonne par numro atomique croissant. Elle les place en lignes et en colonnes partir des structures lectroniques des atomes. Des anologies de proprits permettent dintroduire la notion de famille chimique. On utilisera la classification priodique pour retrouver la charge de certains ions monoatomiques, le nombre de liaisons que peuvent tablir les lments de chacune des familles du carbone, de lazote, de loxygne et du fluor ; et pour comparer les lectrongativits des lments chimiques naturels.\nLES SOLUTIONS (13,5 heures)\nObjectifs Dterminer la concentration molaire dune espce chimique. Distinguer un lectrolyte fort dun lectrolyte faible. Distinguer un lectrolyte trs soluble dun lectrolyte peu soluble. Citer les facteurs influant sur la prcipitation des lectrolytes. Identifier lion Na+ par le test la flamme. Identifier un ion dans une solution par sa raction de prcipitation. Reconnatre daprs ses proprits une solution acide. Ecrire lquation dionisation des acides courants. Exemples de questionnements et d'activits Contenu Volume horaire 2h\nI. Les lectrolytes et les solutions aqueuses ioniques I-1. Les lectrolytes Est-ce que toutes les solutions aqueuses - Dfinitions : lectrolyte, anion, cation et conduisent le courant lectrique ? concentration molaire dune espce chimique Do proviennent les ions dans une eau - Electrolytes forts et lectrolytes faibles minrale ? I-2. Dissolution et prcipitation des lectrolytes Comment expliquer le dpt solide dans - Dissolution : lectrolytes solubles et lectrolytes les conduites deau ? peu solubles. Pourquoi conseille-t-on un malade ayant - Prcipitation : des calculs rnaux de boire certaines eaux minrales ? influence de la nature des ractifs influence des concentrations Comment mettre en vidence la prsence I-3. Tests didentification de quelques ions dions dans une solution aqueuse ? - Cations: Na+ , Fe3+ , Fe2+ , Cu2+ , Zn2+ , Al3+ - Anions: Cl- , SO42- , PO43Comment se forment les pluies acides ? Pourquoi utilise-t-on du vinaigre pour dtartrer certains ustensiles de cuisine ? II. Solutions aqueuses dacide et de base. II-1. Dfinition dun acide - Dissolution et ionisation du chlorure dhydrogne dans leau - Proprits des ions hydrogne - Gnralisation II-2. Dfinition dune base - Dissolution et dissociation de la soude - Proprits des ions OH- Gnralisation\nReconnatre daprs ses proprits une solution de base. Ecrire lquation dionisation des bases courantes.\nObjectifs Reconnatre une solution acide ou basique daprs la valeur de [H3O+] ou [OH-]. Dterminer le pH dune solution laide dun papier pH ou dun pH-mtre.\nExemples de questionnements et d'activits Leau pure conduit-elle le courant lectrique ? Que signifie lindication pH sur ltiquette dune eau minrale, dun shampooing ? Mesurer le pH de quelques solutions usuelles (boissons, dtartrant, dboucheurs dvier).\nContenu II-3. Ionisation propre de leau\nII-4. Notion de pH : mesure du pH de quelques solutions usuelles (boissons, produits dentretien,..) 1,5 h\nDistinguer un acide fort dun acide faible et une base forte dune base faible. Utiliser un indicateur color. Dterminer la concentration molaire daprs le rsultat dun dosage. Pourquoi mettre de la chaux sur certaines terres de culture ? Pourquoi absorbe-t-on des carbonates de soude en cas de maux destomac ?\nII-5. Acides forts, acides faibles, bases fortes, bases faibles 1,5 h\nII-6. Raction dun acide fort avec une base forte en solution aqueuse - Etude exprimentale - Equation de la raction - Application au dosage\nUne tude exprimentale de la conductibilit lectrique des solutions permettra de constater lexistence de solutions aqueuses conduisant mieux le courant lectrique que leau pure: le solut est dit lectrolyte. On fera la comparaison des forces de certains lectrolytes. Cette comparaison se fera concentrations gales (solutions 1M, 2M ) On dfinira un lectolyte fort et un lectrolyte faible. On rappelera que la solubilit varie avec la temprature. Elle crot avec la temprature pour certains lectrolytes et dcrot pour dautres. On montrera exprimentalement que certains lectrolytes sont plus solubles que dautres: NaCl ; KNO3 ; K2Cr2O7 , PbO2 On fera remarquer aux lves que les notions de solubilit et de force dun lectolyte sont indpendantes. Le produit de solubilit est hors programme. Lexprience du jet deau permettra de montrer que HCl est trs soluble dans leau. La conductibilit lectrique mettra en vidence lionisation de HCl quon crira : HCl + H2O H3O+ + Cl- .\nLa prsence dions hydronium H3O+ confre cette solution les proprits suivantes : Virage du B.B.T. (bleu de bromothymol) au jaune, Action sur le carbonate de calcium CaCO3 avec formation de dioxyde de carbone, Action sur les hydoxydes tels que NaOH, KOH en formant des sels. Pour gnraliser, on fera saisir qu'il existe dautres corps dont les solutions aqueuses prsentent les proprites dcrites ci-dessus pour HCL ; Exemples: HNO3 , H2SO4; H3PO4. On dit que ce sont des acides ; tous les acides sont des lectrolytes. On dfinira un acide comme tant un corps compos qui sionise dans leau avec formation dions hydroniom H3O+ . On tudiera les principales proprits de lhydroxyde de sodium et sa dissolution dans leau. La solution aqueuse de NaOH possde les proprits suivantes : virage au bleu du B.B.T., action sur les ions Fe3+ pour former Fe(OH)3 , action sur les acides avec formation de sel. Ces proprits sont dues la prsence des ions hydroxyde OH- donns par la dissociation de NaOH dans leau : NaOH Na+ + OH- . Pour gnraliser, on fera saisir qu'il existe dautres corps composs dont les solutions prsentent les proprits cites pour NaOH. Exemples: Ca(OH)2 ; NH3 ; CH3NH2 ; KOH.\nLes ions OH- qui existent dans ces solutions sont forms : soit par dissociation ionique telle que: KOH K+ + OH- , soit par ionisation telle que: NH3 + H2O NH4+ + OH- . On dfinira une base comme tant un corps compos qui sionise (ou se dissocie) dans leau avec formation dions hydroxyde OH-. Lexprience montre que leau pure conduit lgrement le courant lectrique. Cela prouve quelle contient des ions ; ces ions sont forms lors de la raction d'quation: H2O + H2O H3O+ + OH- . Leau est donc la fois un acide et une base: cest un ampholyte. Les concentrations des ions dans leau pure sont trs faibles, cela prouve que cette raction est trs limite. Elle aboutit un quilibre. On admettra que dans leau pure ou dans une solution aqueuse, on a : [H3O+] . [OH- ] = 10-14 25C. On dfinira le pH par la relation [H3O+] = 10-pH et on signalera le domaine de validit de cette relation. La mesure du pH de solutions aqueuses dacides et de bases permettra de distinguer un acide fort dun acide faible et une base forte dune base faible. Une tude exprimentale de la raction dun acide fort avec une base forte en solution aqueuse permettra de dgager le caractre exothermique de la raction et d'observer la variation du pH au cours de cette raction. On ralisera le dosage volumtrique en prsence dun indicateur color appropri. Le dosage pH-mtrique est hors programme.\nCHIMIE ORGANIQUE (5,5 heures)\nObjectifs Exemples de questionnements et d'activits Contenu I. Les hydrocarbures aliphatiques I-1. Structure et nomenclature I-2. Ractions spcifiques Volume horaire\nEcrire la formule semi dveloppe dun hydrocarbure aliphatique. Appliquer les rgles de nomenclature. Dgager les ractions spcifiques des hydrocarbures saturs et des hydrocarbures insaturs.\nQuest-ce qui diffrencie les hydrocarbures ? Raliser la substitution du dichlore sur le mthane (ou le butane). Raliser l'addition du dichlore (ou du dibrome sur l'thne) Raliser l'addition de l'eau sur l'thyne. Quest-ce quil y a de commun entre les tissus synthtiques (nylon, tergal ) et les peintures ? Utiliser des modles ou des logiciels de visualisation molculaire pour illustrer la structure gnrale du polythne. Une activit documentaire permettra de mettre en vidence limpact des dchets plastiques sur lenvironnement et dgager les mesures prendre pour les grer.\nDonner la formule gnrale du polythne.\nII. Les polymres II-1. Le polythne\nCiter des exemples de polymres synthtiques et de polymres naturels (amidon et glycogne). Enumrer les bienfaits et mfaits des matires plastiques. Dcrire des modes de traitement des dchets plastiques.\nII-2. Autres exemples : polymres synthtiques et polymres naturels II-3. Matires plastiques : impact sur l'environnement et gestion des dchets\nOn se limitera des hydrocarbures ne comportant pas plus de 8 atomes de carbone. La notion disomrie sera introduite progressivement aux moments opportuns. 56/79 A propos de lisomrie gomtrique Z et E, on se limitera uniquement au cas des alcnes symtriques. On se limitera la polymrisation de lthne et on signalera lexistence dautres polymres synthtiques et naturels.\nCIRCUITS ELECTRIQUES ET ELECTRONIQUES (32,5 heures)\nObjectifs Appliquer la relation P = U.I pour dterminer la puissance lectrique mise en jeu dans une portion de circuit lectrique. Appliquer la relation W = P.t pour dterminer lnergie lectrique mise en jeu dans une portion de circuit pendant une dure t. Exprimer l'nergie lectrique en joule et en kilowattheure. Lire une facture de consommation dnergie lectrique. Distinguer un rcepteur actif dun rcepteur passif. Exemples de questionnements et d'activits Contenu Volume horaire\nQue signifient les indications 12 V 21 W sur I. Puissance et nergie lectrique une lampe incandescence ou 220 V 1200 W I-1. Puissance : P = U.I ; unit sur la plaque signaltique d'un fer repasser ? internationale: le watt (W) Faire deux lectures commentes et espaces dans I-2. Relation entre nergie et le temps, des indications d'un compteur puissance: W = P.t d'lectricit domestique de la STEG. I-3. Effet Joule: Intrts et Discuter le contenu d'une facture d'lectricit inconvnients domestique de la STEG. I-4. Rcepteurs actifs et rcepteurs Que veut-on dire par "Le fusible saute" ? passifs Classifier des appareils lectriques en rcepteurs actifs et rcepteurs passifs, comparer leurs puissances.\nComparer des conductibilits lectriques. Mesurer une rsistance lectrique avec un ohmmtre.\nPourquoi des fils de connexion en cuivre et non en fer? Faire une recherche documentaire sur la supraconductivit. D'o vient l'appellation "Rsistance" du fil chauffant d'un rchaud? Quels sont les appareils lectriques domestiques utilisant une rsistance ? Quelle est linfluence dune rsistance dans un circuit lectrique ? Introduire dans un circuit simple des rsistances diffrentes et mesurer les intensits correspondantes.\nII. Conductibilit lectrique II-1. Bons et mauvais conducteurs II-2. Notion de rsistance lectrique II-3. Influence de la temprature\nEtudier l'volution de la tension aux bornes dun III. Caractristiques intensit diple en fonction de lintensit du courant qui y tension de diples lectriques circule. III-1. Rcepteurs passifs S'entraner utiliser le code des couleurs pour - Trac de la caractristique prciser la rsistance d'un rsistor. U = f(I) d'une lampe incandescence, d'une diode et Comparer la valeur de la rsistance dun d'un rsistor conducteur ohmique mesure avec un ohmmtre ou reconnue l'aide du code des couleurs, celle - Loi dOhm relative un de la pente de la caractristique correspondante. conducteur ohmique Tracer la caractristique U = f(I) d'une - Associations de rsistors en association de conducteurs ohmiques pour srie et en parallle identifier le diple qui lui est quivalent. - Loi de Joule A l'aide d'un wattmtre et d'un ampremtre, tudier l'volution de la puissance lectrique III-2. Rcepteurs actifs consomme par un conducteur ohmique en - Trac de la caractristique fonction de l'intensit du courant qui y circule. U=f(I) - Loi dOhm relative un Que signifie "Un moteur lectrique plus puissant rcepteur actif qu'un autre" ? - Puissance utile et rendement Etudier exprimentalement l'volution de la tension aux bornes d'un lectrolyseur lectrodes III-3. Diple gnrateur inattaquables en fonction de l'intensit du courant - Trac de la caractristique qui y circule. U=f(I) - Loi dOhm relative un Pourquoi le fonctionnement de certains appareils gnrateur. lectroniques (Baladeur, appareil photo, - Puissance utile et rendement tlcommande) ncessite plus d'une seule pile? - Associations de gnrateurs : Comment ces piles sont-elles branches? en srie Etudier exprimentalement l'volution de la en parallle tension aux bornes d'un gnrateur en fonction de en opposition : l'intensit du courant qu'il dbite. Charge dune batterie\n: Activit pouvant mettre en jeu les TIC (Technologies de l'information et de la communication) 60/79\nVolume horaire 2,5 h\nTracer la caractristique I = f(U) d'une diode. Linariser la caractristique d'une diode. Dterminer graphiquement le point de fonctionnement d'une diode.\nIII-4. Adaptation dun diple rcepteur Comment s'assurer du fonctionnement normal d'un un diple gnrateur en utilisant : appareil lectrique? - la mthode graphique Pour savoir si un gnrateur s'adapte un rcepteur - la mthode analytique : donn, tracer leur caractristique dans le mme loi de Pouillet systme d'axes et commenter leur point d'intersection. Dgager l'expression de l'intensit du courant circulant IV. La diode dans un circuit comportant des gnrateurs, des IV-1. Constitution rcepteurs actifs et passifs, monts tous en srie, en IV-2. Caractristique I = f(U) : fonction de leurs grandeurs caractristiques (Loi de Trac et linarisation Pouillet), puis, la vrifier exprimentalement. IV-3. La diode Zener - Description et symbole Polariser une diode Zener respectivement en sens - Caractristique I = f(U) direct et en sens inverse ; observer, dans chaque cas, - Application : son comportement par rapport au courant en fonction stabilisation d'une tension ou d'un de la valeur de la tension ses bornes. courant Quest-ce quun transistor ? Utiliser la notice du constructeur pour identifier les trois ples dun transistor (collecteur C, base B et metteur E). Raliser des expriences pour montrer que le diple BE fonctionne comme une diode simple monte en sens passant et montrer que si le ple B nest pas branch, ICE est nul quel que soit le sens de branchement des deux autres ples. Dterminer les domaines de fonctionnement du transistor (transistor bloqu, transistor amplificateur et transistor satur). V. Le transistor V-1. Constitution, symboles et modes de montage : Le transistor NPN et le transistor PNP V-2. Modes de fonctionnement dun transistor NPN : Effet transistor - Transistor bloqu - Transistor passant - Transistor satur V-3. Caractristiques d'un transistor NPN - Caractristique d'entre : VBE = f(IB) avec VCE constante\nDistinguer un transistor NPN dun transistor PNP. Raliser un montage en metteur commun dun transistor NPN. Reconnatre les diffrents modes de fonctionnement d'un transistor. Tracer les caractristiques de transfert, d'entre et de sortie dun transistor NPN mont en metteur commun.\nObjectifs Dterminer le point de fonctionnement d'un transistor l'aide de son rseau de caractristiques. Calculer le coefficient d'amplification en courant d'un transistor. Raliser un montage lectronique en vue d'une application pratique simple. Analyser une chane lectronique.\nContenu - Caractristique de transfert : IC = f(IB) avecVCE constante - Caractristique de sortie IC = f(VCE) avec IB constante V-4. Polarisation d'un transistor avec un seul gnrateur V-5. Fonctions d'un transistor - Fonction analogique : Amplification de signaux - Fonction logique : La commutation V-6. Application : les dtecteurs\nRaliser un dtecteur dclairement, un dtecteur dhumidit ou un dtecteur de niveau, un dtecteur de chaleur\nCertains gnrateurs au laboratoire du lyce comportent deux paires de bornes: une paire portant les indications + VI. Courant alternatif VI-1. Tension alternative : et et une autre repre par le symbole . Que signifient priode et frquence, mesure ces symboles ? dune tension efficace Visualiser des tensions variables l'oscilloscope et les classifier en tensions priodiques et tensions non priodiques, puis en tensions alternatives et tensions non alternatives. Construire point par point la courbe u = f(t) reprsentant la tension alternative sinusodale dlivre par un gnrateur TBF (trs basse frquence). Pourquoi utilise-t-on dans les installations lectriques VI-2. Le courant du secteur domestiques, des fils avec des gaines isolantes de couleurs diffrentes? Quelle diffrence y a-t-il entre le fil de phase et le fil neutre en alternatif? Comment sont branchs tous les appareils dans une installation lectrique domestique ? A quoi servent la prise de terre et le disjoncteur diffrentiel dans une installation domestique ? 62/79\nContenu VI-3. Adaptation : le transformateur, autre exemple de quadriple\nVI-4. Redressement du courant alternatif\nToutes les expriences dlectricit seront ralises dans des conditions qui ne prsentent aucun danger pour les lves: on veillera au respect des rgles de scurit. On rappellera que l'expression courante "Energie lectrique" dsigne en fait un travail de forces lectriques et que ce dernier est un mode de transfert dnergie potentielle lectrique d'un gnrateur aux diffrents composants du circuit lectrique qu'il alimente. La puissance lectrique sera dfinie comme tant une grandeur caractrisant la rapidit du transfert (vitesse de transfert) d'nergie mis en jeu: c'est l'nergie lectrique transfre par unit de temps. On donnera lexpression P=U.I de la puissance lectrique dun diple, puis on vrifiera quen mode de fonctionnement normal dune lampe incandescence par exemple, le wattmtre affiche la valeur indique par le constructeur, do la qualification de cette valeur, de puissance nominale. On vrifiera exprimentalement le principe de conservation de lnergie en comparant lnergie fournie par le gnrateur aux nergies reues par le circuit extrieur. L'effet Joule sera dfini comme tant l'effet thermique accompagnant le passage du courant lectrique dans un conducteur. Le caractre passif ou actif d'un rcepteur sera associ aux transformations d'nergie qui se produisent par ce dernier. On introduira la rsistivit d'un matriau en comparant les conductibilits lectriques de deux corps de mmes dimensions mais de natures diffrentes. On signalera lexistence des semi-conducteurs et des supraconducteurs sans en faire une tude systmatique et on demandera aux lves de faire une recherche documentaire sur leurs utilisations. On reliera la bonne ou la mauvaise qualit d'un conducteur lectrique la nature du matriau qui le constitue et ses dimensions. La relation R = est hors programme. S Linfluence de la temprature sur la rsistance dun conducteur ohmique sera introduite qualitativement en comparant sous une mme tension, les intensits du courant traversant un fil conducteur port par chauffage extrieur deux tempratures nettement diffrentes. On dsignera par "rsistor" tout conducteur ohmique dont la rsistance reste constante dans un large domaine de fonctionnement. On dsignera par caractristique d'un diple, la courbe U = f(I) reprsentant la tension U ses bornes en fonction de l'intensit I du courant mis en jeu ou la courbe I = f(U). La nature du diple quivalent lassociation de conducteurs ohmiques ou de gnrateurs sera dgage partir de la caractristique intensit-tension de lassociation. Pour l'association des gnrateurs en parallle, on se limitera au cas particulier de gnrateurs identiques. On se limitera l'tude des diodes jonction ; la diode sera prsente comme un composant lectronique constitu par un cristal de semiconducteur (silicium ou germanium) comportant deux zones dopes, une zone P et une zone N. Tout dveloppement thorique sur le dopage d'un cristal est hors programme.\nOn prcisera que la diode Zener est une diode jonction PN spcialement fabrique pour la faire fonctionner en sens inverse avec une tension de claquage prcise, d'o son utilisation surtout pour la rgulation des tensions lectriques. La schmatisation des diffrents modes de montage d'un transistor (metteur commun, base commune, collecteur commun) permettra de signaler qu'un tel composant lectronique est un quadriple. On dgagera partir de la caractristique de transfert le rle amplificateur du transistor. La ralisation pratique de quelques dtecteurs (d'clairement, d'humidit, de chaleur) permettra de dduire que chacun de ces appareils est une chane lectronique forme de trois parties : - entre : le capteur, - circuit de traitement : le transistor - sortie : haut parleur, moteur, sonnerie, lampe de signalisation On gnralisera la notion de chane lectronique quelques appareils usuels tels qu'un poste radio, un ordinateur Les lves seront chargs de prparer des dossiers techniques de projets utilisant un transistor NPN en metteur commun, de produire une maquette de chacun des projets en ralisant les circuits correspondants et de discuter de la concordance ou ventuellement des carts entre la thorie et la pratique. Afin de mettre en vidence l'existence de tensions variables, on visualisera quelques exemples l'oscilloscope (tension dlivre par une gnratrice de bicyclette, tension carre, tension triangulaire, tension en dents de scie et tension sinusodale dlivres par un gnrateur BF).\nFORCES, MOUVEMENTS ET PRESSION (17 heures)\nObjectifs istinguer un systme indformable dun systme dformable. Identifier les forces intrieures et les forces extrieures appliques un systme. Etablir exprimentalement la relation entre trois forces coplanaires et non parallles auxquelles est soumis un solide en quilibre. Appliquer la condition dquilibre d'un solide soumis trois forces coplanaires et non parallles. Calculer le moment d'une force par rapport un axe fixe qui lui est orthogonal. Appliquer le thorme des moments. Expliquer le principe de fonctionnement d'une machine simple. Exemples de questionnements et d'activits Contenu Volume horaire\nI. Forces et quilibre Quest-ce quun systme mcanique ? I-1. Systme mcanique: dfinitions du Citer quelques systmes environnants et les point matriel, du systme matriel, classifier en systmes indformables et systmes du systme indformable et du dformables. systme dformable Pourquoi serre-t-on les freins main lors du I-2. Equilibre dun solide soumis dmarrage en cte d'une voiture? trois forces coplanaires et non Raliser une exprience permettant de maintenir parallles immobile, un solide sous leffet de trois forces, et Application la dtermination des dgager la condition dquilibre. forces de frottement Pourquoi recourt-on parfois l'augmentation de la I-3. Equilibre dun solide assujetti longueur de la cl lors du desserrage d'un boulon ? tourner autour dun axe fixe Expliquer. - Moment d'une force par rapport Raliser une exprience permettant d'introduire la un axe fixe notion de moment d'une force par rapport un axe - Moment d'un couple de forces fixe et une autre permettant de dgager le thorme - Thorme des moments des moments. Applications: Comment procde-t-on pour soulever un corps * Machines simples lourd dun niveau un autre plus lev ? (leviers, poulie axe fixe, treuil) Balance Roberval A laide dun mesureur de vitesse, relever les II. Le mouvement d'un point matriel : tude cinmatique valeurs de la vitesse v dune bille en chute libre II-1. Mouvement rectiligne (ou glissement d'un chariot sur un plan inclin) uniformment vari diffrents instants t et montrer que la variation de II-2. Mouvement circulaire uniforme cette vitesse est proportionnelle au temps. - Vitesse angulaire On peut aussi exploiter le clich d'une - Priode et frquence chronophotographie. Par une tude chronophotographique, montrer que la vitesse angulaire moyenne est constante ; t mesurer alors la valeur de la priode T. 66/79\nContenu II. Pression II-1. Pression en un point dun liquide II-2. Principe fondamental de l'hydrostatique Application aux vases communicants\nVolume horaire 3h\nPourquoi la surface libre dun liquide au repos restet-elle horizontale indpendamment de l'inclinaison du rcipient qui le contient ? Etudier exprimentalement l'volution de la diffrence de pression entre deux points dun liquide homogne au repos en fonction de la diffrence de niveau entre les deux points considrs, puis en fonction de la masse volumique du liquide.\nA quoi est d le bourdonnement aux oreilles senti lors dune descente en altitude ? En quoi consiste la pressurisation lintrieur dun avion en vol ? Raliser des expriences simples mettant en vidence lexistence de la pression atmosphrique. Que signifient "cyclone" et "anticyclone" ? Quelle relation y a-t-il entre les dplacements des zones D et A sur une carte mtorologique et le temps quil fera ? Analyser une carte mtorologique en sappuyant sur des enregistrements vido de journaux mtorologiques tlviss.\nII-3. Pression atmosphrique - Mise en vidence - Prvisions mtorologiques\nLes notions de systme indformable et de systme dformable doivent tre dgages progressivement, ce qui suppose l'limination de tout expos dogmatique ce sujet. L'tude de l'quilibre d'un solide et celle du mouvement d'un point matriel ncessite le choix d'un repre li la Terre. Lquilibre dun corps abandonn lui-mme sur un plan inclin permettra de mettre en vidence lexistence de forces de frottement solidesolide. On ne parlera pas de coefficient de frottement. On introduira la notion de couple de forces et son moment. On insistera sur le fait quune force unique ne peut avoir un effet de rotation. Il faut au moins deux forces pour quune rotation ait lieu (couple form par laction de loprateur et la raction de laxe de rotation par exemple). Pour la balance Roberval, on se contentera de l'tude de son principe de fonctionnement (n'tudier aucune de ses qualits). L'tude cinmatique propose pour le mouvement du point matriel s'inscrit dans une continuit avec l'tude qualitative faite en 1re anne. Tant pour le mouvement uniformment vari que pour le mouvement circulaire uniforme, on vitera le formalisme mathmatique, on ne fera aucune allusion la notion d'acclration et on ne parlera pas de diagramme de vitesse. On mettra en vidence l'existence de la pression en un point d'un liquide au repos et on dgagera exprimentalement les facteurs dont dpend la diffrence de pression entre deux de ses points. On appliquera le principe fondamental de l'hydrostatique aux vases communicants pour un liquide homogne. On utilisera le baromtre pour lire la pression atmosphrique quon exprimera en pascal (Pa) et en units usuelles: atm, bar, millibar et mm de mercure. On dfinira la mtorologie et les termes qui lui sont particuliers (anticyclone, dpression, front froid, front chaud, isobare, zone de prcipitation); on initiera les lves aux symboles de ces termes et on leur apprendra lire une carte mtorologique, interprter des donnes mtorologiques dans le but de les rendre capables de prdire le temps qu'il fera. Dans ce cadre, on les suscitera faire une recherche documentaire (prparer un dossier) sur : - le transfert d'nergie par chaleur dans le cycle de l'eau ainsi que ses effets sur les courants d'air et d'eau. - la formation des masses d'air et des principaux courants marins (chauds et froids), la relation entre le mouvement des vents et la rpartition gnrale des courants marins. - les facteurs qui influent sur le dveloppement, le mouvement et l'intensit des phnomnes mtorologiques (pression atmosphrique, inclinaison et rotation de la Terre autour d'elle-mme, voire sa rvolution autour du Soleil). - les diverses formes de prcipitation qui rsultent des transformations de la vapeur d'eau dans l'atmosphre (pluie, neige, grle, brume)\nObjectifs Reconnatre les facteurs dont dpend lnergie cintique. Reconnatre les facteurs dont dpendent lnergie potentielle de pesanteur et lnergie potentielle lastique. Distinguer les diffrents effets dun transfert dnergie par chaleur dun systme vers un autre. Diffrencier entre nergie thermique et temprature. Exemples de questionnements et d'activits Comment expliquer la diffrence de dgts rsultant dun accident entre une voiture et un camion ? Dans un saut la perche, pourquoi un athlte russit certains essais et rate dautres ? Pourquoi remonte-t-on de temps autre une horloge ou une montre mcanique ? Contenu I. Energie cintique et facteurs dont elle dpend 1,5 h II. Energies potentielles (de pesanteur et lastique) et facteurs dont elles dpendent III. Energie thermique : Effets et modes de propagation 1,5 h Volume horaire\nCalculer le travail dune force constante au cours dun dplacement linaire et au cours dun dplacement quelconque. Distinguer un travail moteur dun travail rsistant. Appliquer la formule de la W puissance moyenne P = . t Calculer le rendement de machines simples.\nY a-t-il une diffrence entre chaleur et temprature ? Pourquoi a-t-on la sensation de brlure quand on touche un corps trs chaud ou trs froid ? Comment expliquer la non variation de la temprature d'bullition de l'eau pure pression constante bien que l'on continue chauffer ? Comment expliquer le fait quune source de chaleur place dans IV. Le travail, autre mode de un coin chauffe la salle ? transfert dnergie Pourquoi les ustensiles de cuisson des aliments comportent-ils IV-1. Dfinition du travail, unit : des manches en plastique ? le joule (J) IV-2. Travail d'une force constante Que signifie le mot travail dans le champ des sciences et quest-ce qui travaille ? V. Puissance et rendement V-1. Dfinition de la puissance moyenne, unit: le watt (W) V-2. Puissance des machines simples et rendement\nLexpression de lnergie cintique et celles des nergies potentielles sont hors programme ; on citera lnergie potentielle lectrique comme autre exemple dnergie potentielle sans parler des facteurs dont elle dpend. On montrera exprimentalement que : - le transfert d'nergie thermique par chaleur peut faire varier la temprature d'un corps et peut provoquer un changement d'tat physique. - l'nergie thermique se propage par conduction et par convection (chaleur), voire par rayonnement. Le travail d'une force mcanique sera introduit comme tant un autre mode de transfert d'nergie. On montrera que le travail est li deux facteurs: la force et le dplacement de son point d'application. On exprimera le travail d'une force constante au cours d'un dplacement rectiligne AB par W = F . AB .cos( F , AB ) o -1 cos( F , AB ) +1, ce qui confre W un caractre algbrique: W > 0 : le travail est dit moteur et la force est dite motrice. W < 0 : le travail est dit rsistant et la force est dite rsistante. On tablira l'expression du travail du poids dans le cas d'un dplacement rectiligne et on gnralisera cette expression pour un dplacement quelconque. La puissance moyenne P d'une force F sera dfinie comme tant la valeur moyenne du travail produit par F durant une seconde. En dsignant par W le travail produit pendant la dure t, la W puissance moyenne s'crit P = . t\nObjectifs Appliquer les lois de Descartes relatives la rflexion au trac de la marche des rayons lumineux et la construction de limage donne par un rflecteur plan. Exemples de questionnements et d'activits Contenu I. Rflexion de la lumire I-1. Dfinition I-2. Lois de Descartes I-3. Principe du retour inverse de la lumire I-4. Image dun objet rel et celle dun objet virtuel, donnes par un miroir plan Volume horaire\nII. Rfraction de la lumire II-1. Dfinition II-2. Lois de Descartes II-3. Rfraction limite et rflexion totale II-4. Applications : - Les fibres optiques - Dispersion de la lumire blanche par un prisme 3h\nOn rappellera brivement la propagation rectiligne de la lumire et on montrera exprimentalement que la lumire se rflchit et peut se rfracter quand elle atteint la surface de sparation de deux milieux transparents. On fera observer alors que dans le cas d'une surface mtallique polie, la lumire subit seulement la rflexion. On se limitera la rflexion sur un miroir plan. Une tude exprimentale permettra de dgager les lois de Descartes relatives la rflexion de la lumire. Lexprience des deux bougies par exemple permettra en particulier, de prciser la nature et la position de limage dun objet rel donne par un miroir plan. On initiera les lves au trac de la marche des rayons lumineux et la construction de limage. On montrera exprimentalement quun miroir plan donne dun objet virtuel une image relle et on noncera alors le principe du retour inverse de la lumire. La rotation dun miroir plan est hors programme. sini1 = C te . On dgagera exprimentalement la loi de Descartes : sin i 2 On montrera que cette constante dpend des deux milieux transparents. On se limitera au cas o lun des deux milieux est lair et on crira la relation de Descartes : sin i1 = n sin i2. La discussion de cette relation dont les rsultats seront confirms par lexprience, permettra de dgager la rfraction limite et la rflexion totale. On initiera les lves au trac de la marche dun rayon lumineux lorsque la lumire passe de l'air un autre milieu transparent et inversement, c'est--dire lun des deux milieux est ncessairement lair. Ltude d'un dioptre plan, de limage donne par ce dioptre ainsi que la lame faces parallles sont hors programme. Comme application, on parlera de la marche dun rayon lumineux dans une fibre optique et des applications qui en dcoulent (fibroscopie, tlcommunication). On montrera que la dcomposition de la lumire blanche par un prisme (vue en 1re S) est due, l'origine au phnomne de rfraction. Cependant, on se contentera de faire admettre que le rle dispersif du prisme est d la variation de son indice de rfraction avec la couleur de la lumire.\nLA MATIERE (10,5 heures)\nQuest- ce qui se conserve au cours dune raction chimique ? Quest-ce quon entend par une eau lourde ? Montrer exprimentalement la conservation dun lment (par exemple le cuivre ou le fer sous forme atomique ou ionique) au cours dune transformation chimique. Cycle naturel du carbone, de lazote\nComment se rpartissent les lectrons dun atome ?\nObjectifs Appliquer les rgles du duet et de loctet. Donner la reprsentation de Lewis de quelques molcules. Exploiter le tableau priodique pour dgager les familles des alcalins, halognes et gaz rares\nII. Formation des molcules H2 , Cl2 , H2O , NH3 II-1. Les rgles du duet et de loctet Comment expliquer la formation des difices chimiques ? II-2. La liaison covalente\nLe nombre dlments chimiques contenus dans lUnivers, est-il illimit ? Comment exploiter le tableau de classification priodique ?\nIII. Tableau de classification priodique des lments Notion de famille\nde nombre de masse A, et de son noyau de nombre de charge Z et de nombre de nuclons A. On ne parlera pas de nuclide. On dfinira les isotopes dun lment et on citera quelques exemples sans voquer aucune mthode de sparation. On admettra que les lectrons dun atome se rpartissent autour du noyau en couches successives (ou niveaux dnergie successifs), dsignes conventionnellement par le lettres K, L, M que lon schmatisera par des traits horizontaux. On ne parlera ni de trajectoires des lectrons, ni de sous-couches, ni de cases quantiques. Lenseignant peut signaler que, dans latome, les lectrons ne sont pas tous galement lis. On noncera les rgles du duet et de loctet et on les appliquera pour rendre compte de la formation de certaines molcules simples. On fera la distinction entre les lectrons engags dans les liaisons covalentes (doublets liants) et les lectrons non engags dans les liaisons (doublets non liants).\nPour tablir la reprsentation de Lewis dune molcule, on procdera par exploration systmatique: les lectrons des couches externes des atomes prsents dans la molcule sont dnombrs puis associs en doublets; les doublets sont ensuite rpartis entre les atomes (doublets liants) ou autour des atomes (doublets non liants) de faon satisfaire les rgles du duet et de loctet. Les lves explorent donc plusieurs reprsentations de Lewis dont ils ne conservent que celles qui obissent aux rgles. Dans les modles molculaires de Lewis, on reprsentera les doublets liants et non liants par des tirets. On pourrait voquer certaines entits qui nobissent pas la rgle de loctet comme certains oxydes dazote, par exemple, pour sensibiliser les lves aux limites dun modle (modle de Lewis en loccurrence). On dfinira la liaison covalente et on ne parlera ni de la liaison ou , ni de la polarit d'une liaison ou de la molcule. La classification actuelle des lments les ordonne par numro atomique croissant. Elle les place en lignes et en colonnes partir des structures lectroniques des atomes. Des anologies de proprits permettent dintroduire la notion de famille chimique.\nLES SOLUTIONS AQUEUSES ACIDES ET BASIQUES (5 heures)\nObjectifs Reconnatre le caractre acide, basique ou neutre dune solution aqueuse. Dterminer le pH dune solution laide dun papier pH ou dun pH-mtre. Vrifier leffet dune dilution sur le pH. Exemples de questionnements et d'activits Que signifie lindication pH sur ltiquette dune eau minrale, dun shampooing ? Observer leffet dune dilution sur le pH dune solution. Contenu I. Notion de pH. I-1. Mesure du pH dune solution aqueuse I-2. Dfinitions : solutions acides, basiques et neutres I-3. pH et concentration des solutions II. Ractions des solutions acides et basiques II-1. avec les mtaux II-2. avec les matriaux non mtalliques Volume horaire\nRaliser une raction entre un mtal et une solution acide et reconnatre un dgagement de dihydrogne.\nCiter des exemples de matriaux qui ne ragissent pas avec les solutions acides et basiques.\nLes matriaux ragissent-ils avec les solutions acides, avec les solutions basiques ? Raliser la raction de lacide chlorhydrique avec le fer, le zinc et laluminium, mettre en vidence les produits des ractions produites. Raliser la raction dune solution de soude avec laluminium. Noter l'absence dune raction observable de certaines matires plastiques et du verre avec une solution dacide chlorhydrique et une solution de soude peu concentre.\nLa mesure du pH de quelques solutions (solutions aqueuses dacide chlorhydrique, de soude, des boissons, des produits dentretien) 25C permettra de les classer en solutions acides (pH infrieur 7), en solutions neutres (pH gal 7) et en solutions basiques (pH suprieur 7). On observera leffet dune dilution sur les pH dune solution acide et dune solution basique. On signalera que le pH dpend de la temprature et qu 25 0C le pH varie entre 0 et 14. Par leur implication dans des activits documentaires, les lves auront dcouvrir limportance du pH dans la vie quotidienne (en biologie, dans lindustrie alimentaire, dans lagriculture). On mettra exprimentalement en vidence la conductibilit lectrique des solutions acides et basiques. Laction d'une solution de nitrate d'argent sur une solution dacide chlorhydrique montrera la prsence dions Cl -. "Le test la flamme" et laction des ions Fe3+ sur une solution de soude montreront respectivement la prsence des ions Na+ et OH- . Les quations des ractions chimiques doivent toujours tre crites sans parenthses. Elles seront dabord crites en prenant compte des espces chimiques prsentes, par exemple : Fe + 2H+ + 2Cl- H2 + Fe2+ + 2ClElles seront ensuite crites en ne faisant apparatre que les espces ragissantes, par exemple: Fe + 2H+ H2 + Fe2+\nCHIMIE ORGANIQUE : Les matires plastiques (5 heures)\nObjectifs Citer des exemples de matires plastiques courantes. Exemples de questionnements et d'activits Contenu Volume horaire\nCiter quelques proprits physiques et mcaniques de certains matriaux en matires plastiques. Enumrer certains usages des matires plastiques. Enumrer les bienfaits et les mfaits des matires plastiques. Dcrire des modes de traitement des matires plastiques.\nI. Exemples et structure gnrale dun Quest ce quil y a de commun entre les tissus polymre simple synthtiques (nylon, tergal) et les peintures ? Quest ce qu'un polymre ? Utiliser des modles molculaires ou des logiciels appropris pour illustrer la structure gnrale dun polymre (polythylne par exemple). Pourquoi les matires plastiques remplacentII. Proprits physiques et mcaniques elles de plus en plus les autres matriaux dans la vie courante ? Une activit documentaire permettra de mettre en vidence limpact des dchets plastiques sur lenvironnement et de dgager les mesures prendre pour les grer. III. Impact des dchets plastiques sur lenvironnement Gestion des dchets plastiques (recyclage, valorisation chimique, incinration, mise en dcharge)\nOn citera quelques exemples de polymres courants (polythylne, polystyrne, polychlorure de vinyle, nylon) et leurs principales applications. On dfinira un polymre comme tant une molcule engendre par la rptition dune petite unit structurale appele motif. On utilisera des modles molculaires ou des logiciels appropris pou illustrer la structurale gnrale dun polymre (le polythylne par exemple). Tout mcanisme expliquant la formation du polymre est hors programme. Des activits documentaires permettront de mettre en vidence limpact des dchets des matires plastiques sur lenvironnement et de dgager certaines mesures prises pour les grer (recyclage, valorisation chimique, incinration\nDocuments similaires à Program Officiel\nFINAL - Copie (1) (1).xlsx\nCP 3e-D3-Poids-masse-énergie cinétique dynamique.pdf\nLe Havre Bains Des Docks 000\nDayanara Geerman Franken