Programme détaillé de Physique — 1ère année du Nouveau Secondaire

REPUBLIQUE D’HAITI MINISTERE DE L’EDUCATION NATIONALE ET DE LA FORMATION PROFESSIONNELLE 13-PHYSIQUE 2006-2007  Sommaire MINISTERE DE L’EDUCATION NATIONALE ET DE LA FORMATION PROFESSIONNELLE ......................................... 1 COMMISSION MULTISECTORIELLE D’IMPLANTATION DU NOUVEAU SECONDAIRE .............Error! Bookmark not defined. Préambule ........................................................................................................................................................................................................ 4 I. FINALITES DE L’ÉDUCATION HAITIENNE.............................................................................................................................. 4 II. BUTS ET OBJECTIFS GENERAUX DE L’EDUCATION EN HAITI .................................................................................... 5 III. MISSION DE L’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE EN HAITI............................................................................................... 6 3.1 Mission d’Instruction .................................................................................................................................................................. 6 3.2 Mission de formation à la vie sociale ....................................................................................................................................... 6 3.3 Mission de qualification .............................................................................................................................................................. 7 IV. OBJECTIFS ET PRINCIPES GÉNÉRAUX DE L’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE EN HAITI .................................... 8 4.1 Objectifs........................................................................................................................................................................................ 8 4.2 Principes ......................................................................................................................................................................................... 8 V. FINALITÉS DE L’ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE ............................................................................................................. 10 VI. OJECTIFS GENERAUX DE L’ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE ...................................................................................... 11 6.1. OBJECTIFS GENERAUX DE LA PREMIERE ANNEE DU SECONDAIRE .................................................................. 11 6.2. OBJECTIFS GENERAUX DE LA DEUXIEME ANNEE DU SECONDAIRE ................................................................. 11 6.3. OBJECTIFS GENERAUX DE LA TROISIEME ANNEE DU SECONDAIRE ............................................................... 12 6.4. OBJECTIF GENERAL DE LA QUATRIEME ANNEE........................................................................................................ 12 VII. PLAN D’ÉTUDES ............................................................................................................................................................................ 13 VIII. PROGRAMME CADRE DE PHYSIQUE TABLEAU SYNOPTIQUE ....................................................................................... 20 IX. PROGRAMME DETAILLÉ DE PHYSIQUE ..................................................................................................................................... 45 2 Ce DOCUMENT-PROGRAMME du Secondaire a été révisé, sous la responsabilité de la Direction de l’Enseignement Secondaire (DES) et la Commission Multisectorielle D’Implantation du Nouveau Secondaire, par une Commission Spéciale organisée en SOUS-COMMISSIONS des diverses disciplines formées de spécialistes appartenant à l’ensemble des secteurs d’Éducation, publics et privés, notamment : * La Commission Multisectorielle D’Implantation du Nouveau Secondaire (COMINS) * L’Institut National de Formation Professionnelle (INFP) * Aide et Action, Haïti * Le Collège Julmiste Joseph* Le Collège LEO DEFAY * L’Université Valparaiso * L’Association Haïtienne des Professeurs de Français (ASHAPROF) * Le Ministère de la jeunesse et des Sports et de l’Action Civique * L’École Nationale des Arts * Le Centre d’Études Secondaire * Le Collège Catts Pressoir * Le Collège Blaise Pascal * Le Nouveau Collège Bird * L’Institut Sainte Rose de Lima * Le Centre d’études Ketnel Vernet * Le Collège Joakim Etienne * L’Université Quisquéya (UNIQ) * La Société D’Ingénierie et de Technologie (INGIETEK) L’Institut Haïtien de Formation en Sciences de l’Éducation (IHFOSED) a assuré l’encadrement technique et méthodologique des Sous- commissions d’élaboration et a apporté un appui logistique à la production de ce document. Le Ministère de L’Éducation Nationale et de la Formation Professionnelle adresse ses sincères remerciements à tous ceux qui ont contribué directement ou indirectement à l’aboutissement de ce travail de haute portée. 3  Préambule Suivant les principes de la nouvelle Politique éducative nationale, ce PROGRAMME PEDAGOGIQUE OPERATIONNEL vise à consolider les bases Philosophiques, sociologiques, pédagogiques et psychologiques de l’Éducation des élèves pendant leurs études au cours de l’école Secondaire. Ses Caractéristiques sont les suivantes : I. RENFORCEMENT des acquis réalisés; II. NOUVEAU PROFIL DE L’ELEVE en fin de scolarité, exprimé sous forme de compétences à démontrer en fin de cycle III. STRUCTURES de l’École Secondaire haïtienne; IV. PROGRAMMES CADRES ET DETAILLÉS pour l’ensemble du cycle pour chaque année d’enseignement et pour chaque discipline d’enseignement; V. NOUVELLES STRATÉGIES d’enseignement et d’apprentissage, afin de rendre plus efficace le travail des élèves et des enseignants; VI. PREPARATION ET OUVERTURE vers les niveaux supérieurs de l’École Haïtienne (Enseignements Supérieurs et Universitaires) Le programme scolaire du secondaire inaugure une nouvelle étape dans l’évolution de la rénovation du système Éducatif haïtien. Par son Orientation, par son contenu et par son nouveau rôle dans la pratique scolaire, il se veut un instrument efficace pour la promotion de la démocratie, du civisme et de l’unité nationale, car il est destiné à TOUS les enfants du pays. I. FINALITES DE L’ÉDUCATION HAITIENNE 4  v L’éducation haïtienne, s’inspirant d’une philosophie humaniste et pragmatique, se veut nationale et affirme l’identité de l’homme haïtien. Elle doit favoriser l’épanouissement de la personne dans toutes ses dimensions, physique et sportive, affective, intellectuelle, artistique et morale et former des citoyens responsables, agents de développement politique, économique, social et culturel du pays. Elle doit promouvoir l’identité et la culture nationales. Elle doit également s’ouvrir aux valeurs universelles, régionales ou caribéennes et aux autres cultures, sans préjudices des valeurs culturelles du pays ; v L’éducation haïtienne a pour mission de développer la conscience nationale, le sens des responsabilités et l’esprit Communautaire par l’intégration dans son contenu des données de la réalité haïtienne. Par sa contribution à l’amélioration de l’environnement physique et social et aux progrès dans la vie sociale et économique du pays, elle constitue un instrument de développement national ; v L’éducation haïtienne vise avant tout à favoriser la formation de l’homme- citoyen -producteur capable d’améliorer en permanence les conditions physiques naturelles ; à créer les richesses matérielles et contribuer à la promotion des valeurs culturelles, morales et spirituelles. L’école haïtienne doit prôner les grandes valeurs des temps modernes comme le respect de la personne humaine. Par ses nouvelles fonctions, l’éducation haïtienne doit procurer à tous les enfants du pays, indistinctement une formation de base polyvalente et solide, des opportunités de formation spécialisée à différents niveaux, ainsi que des possibilités réelles de réussir dans le développement des aptitudes individuelles. II. BUTS ET OBJECTIFS GENERAUX DE L’EDUCATION EN HAITI 5  L’École haïtienne se propose de promouvoir un processus global et continu d’éducation de tous les fils et filles de la nation d’une manière complète et harmonieuse, par la poursuite des buts et des objectifs généraux suivants : 1. L’intégration de l’École Haïtienne à tous les niveaux d’activités socio-économiques nationales. 2. L’amélioration qualitative de l’enseignement et la rénovation des contenus. 3. La promotion de l’identité nationale et des valeurs culturelles. III. MISSION DE L’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE EN HAITI Tel qu’il ressort des finalités, buts et objectifs généraux décrits dans les paragraphes précédents, l’enseignement secondaire haïtien se donne une triple mission : une mission d’instruction, une mission de formation à la vie sociale et une mission de qualification. 3.1 Mission d’Instruction Cette mission vise à transmettre les connaissances culturelles ou savoirs qui permettent aux citoyens de connaître aussi bien l’environnement national qu’international. Elle contribue également à élargir et compléter les connaissances transmises au fondamental dans les domaines historiques, géographiques, littéraires, scientifiques. Le nouveau secondaire contribuera à fournir aux élèves les instruments, les concepts, et les méthodes de référence résultant des avancées de la science et des paradigmes de l’époque. Cette mission d’instruction contribuera à produire des hommes et des femmes capables de se situer dans le monde contemporain, de se déterminer et d’évoluer en fonction des moyens et des circonstances. Elle développera chez eux l’esprit critique et vigilant à l’égard de toutes les formes de manipulation et de manichéisme. Aujourd’hui, un esprit formé a besoin d’une culture générale étendue et de la possibilité d’approfondir un certain nombre de matières. Les programmes doivent favoriser, à travers différentes séries d’enseignement, la simultanéité de ces deux tendances. 3.2 Mission de formation à la vie sociale Cette mission de formation à la vie sociale intègre trois dimensions qui sont liées : § une dimension de formation à la vie civique que l’on peut qualifier, par rapport à l’étape actuelle de l’évolution de la société, de construction de la démocratie et de l’État de droit en Haïti dans la mesure où elle vise la formation d’hommes et de femmes 6  capables de fonctionner comme des citoyens soucieux de leurs droits et de leurs devoirs et capables d’appliquer les règles du jeu démocratique ; § une dimension de formation à l’action familiale pour préparer les élèves à leur future vie de couple et à leurs responsabilités de parents. § une dimension spirituelle et d’engagement communautaire caractérisée par une démarche individuelle située dans une collectivité, qui s’enracine dans les questions fondamentales du sens à la vie et qui tend vers la construction d’une vision de l’existence cohérente et mobilisatrice, en constante évolution et une contribution de l’individu à la vie collective fondée sur la reconnaissance de la valeur et de la dignité des personnes et orientée vers la construction d’une société plus harmonieuse et solidaire 3.3 Mission de qualification L’enseignement secondaire occupe une place importante dans le système scolaire. Entre l’enseignement fondamental (1er, 2e et 3e cycles) prévu pour tous – qui obéit à une logique d’unification – et l’enseignement supérieur – qui obéit à une logique de spécialisation, l’enseignement secondaire participe à la formation des élèves dans la perspective d’une diversification progressive. Pour cela, il articule deux éléments constitutifs : d’une part, une culture commune à laquelle doivent accéder tous les élèves préparant un baccalauréat, d’autre part, des cursus de formation en relation avec les grandes familles de métiers ou secteurs d’activités. 7 IV. OBJECTIFS ET PRINCIPES GÉNÉRAUX DE L’ENSEIGNEMENT SECONDAIRE EN HAITI 4.1 Objectifs En conformité avec la triple mission décrite ci-dessus, l’enseignement secondaire doit répondre aux objectifs généraux suivants : • assurer aux élèves une formation générale, scientifique, technique et professionnelle de qualité en transmettant et en construisant des savoirs qui leur permettront de comprendre le monde contemporain ; • Développer chez les élèves des attitudes, des aptitudes et des comportements leur permettant de devenir des agents de changement, de développement économique, social et culturel du pays et des promoteurs de la démocratie et des droits de l’homme ; • Donner aux élèves une formation théorique et pratique favorisant le développement de qualifications indispensables à l’exercice d’une activité de production ; • Réaliser l’orientation des élèves qui en fin de deuxième année du secondaire devra déboucher sur des filières diversifiées, celle-ci doit prendre en considération les souhaits des parents et des élèves et les possibilités de ces derniers. Cette stratégie devrait entraîner, en bout de piste, une diminution du taux de redoublement et une augmentation du taux de réussite car, les usagers mesurent le système éducatif à l’aune des résultats aux examens officiels ; • Préparer les élèves, au terme de l’enseignement secondaire, à s’adapter au marché du travail et/ou accéder à l’enseignement supérieur ou universitaire. 4.2 Principes Pour répondre effectivement aux objectifs, finalités et missions définis, l’élaboration des programmes du Secondaire a été bâtie à partir des principes de base suivants : a) Promotion des disciplines scolaires de base capables de contribuer à la formation complète de la personne des élèves. b) Les disciplines d’enseignement doivent permettre de lier la formation à l’emploi. c) l’orientation des contenus du programme vers l’interdisciplinarité, par l’organisation des curricula autour des thèmes centraux et par des approches liées à l’environnement économique, social, technique et culturel immédiat et à des structures concrètes de vie active. d) Le développement des apprentissages sur la base de l’orientation scolaire et professionnelle, doit tenir compte à la fois : 8  i) Des compétences terminales thématiques par discipline et par famille de disciplines ii) des compétences spécifiques à développer par chaque élève enfin de parcourus ; iii) des souhaits et vœux des parents ; iv) des besoins réels du monde professionnel et des perspectives nationales de développement. e) Le choix des contenus et méthodes doit stimuler chez les jeunes l’esprit d’analyse, de synthèse, d’évaluation et de jugement, l’aptitude à la recherche et à la créativité, qualités indispensables à leur intégration dans le processus de production et de développement national. f) Le contenu pédagogique doit se distinguer par une réduction de l’opposition « Travail Manuel - Travail intellectuel », par le décloisonnement des enseignements de chaque discipline grâce à l’application des connaissances et du développement des aptitudes. g) Le curriculum doit offrir des chances égales d’accès : - d’une part à des études et/ou des formations supérieures - d’autre part à l’emploi par le biais d’une formation technologique axée sur les grands ensembles de métiers (Industries, Gestion, Agriculture, Commerce, etc.…) 9 V. FINALITÉS DE L’ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE Nul ne peut ignorer la valeur et l’apport des Sciences et de la Technologie dans le développement socio-économique d’un pays. Il est évident qu’en Haïti, on ne jouit pas comme dans les pays industrialisés, des progrès scientifiques réalisés dans divers domaines. Compte tenu de ce retard accumulé au fil des ans, il s’avère nécessaire, dans le cadre de la mondialisation et de la recherche compétitive du savoir, de valoriser nos programmes d’enseignement de matières scientifiques. Dans le domaine de la Physique, les objectifs généraux sont les suivants : 1. Développer des éléments de culture scientifique chez l’élève 2. Inculquer à l’élève les habiletés nécessaires à la découverte et à l’expérimentation 3. Eveiller la curiosité naturelle de l’élève et sa capacité créative 4. Habiliter l’élève à faire un usage pratique, dans la vie courante, des notions enseignées et des travaux de recherche effectués 5. Rendre l’élève apte à bien utiliser les objets techniques 6. Permettre aux élèves, et plus particulièrement les jeunes filles, de s’orienter selon leurs goûts vers des études scientifiques aux niveaux supérieurs. 5.1 Compétences L’enseignement de la physique vise, à tous les niveaux, à développer chez l’apprenant les compétences suivantes : 1. Maîtriser une situation telle que : un court-circuit dans une maison, un arrêt brusque de fonctionnement d’un appareil électroménager, le démarrage difficile d’un moteur, etc. 2. Raisonner, argumenter pour trouver les causes de certaines anomalies dans les limites de son savoir. 3. Chercher à se documenter à diverses sources en confrontant les informations recueillies 5.2 Principes 10 Trois principes directeurs doivent guider l’enseignement de la Physique au secondaire : 1. Susciter la participation active de l’élève à son apprentissage. 2. Prioriser les séances de travaux pratiques exécutés au laboratoire. 3. Favoriser l’utilisation de la technologie dans l’exécution d’une tâche…. 5.3 Profil de Sortie du Secondaire A sa sortie du secondaire, l’apprenant doit avoir acquis les compétences générales en rapport avec les situations et expériences locales qui facilitent chez lui l’adaptation et la participation à tout changement favorable au développement socio-économique et culturel de son pays. Par ailleurs, il doit aussi être en mesure de s’intégrer dans n’importe quel pays développé. Les connaissances et capacités acquises aiguiseront son sens de l’observation et éveilleront chez lui l’esprit scientifique. En outre les activités insérées dans le nouveau Programme-cadre de Physique doivent engendrer chez l’apprenant une attitude positive envers les lois naturelles et favoriser l’acquisition d’un ensemble de savoirs et de savoir-faire indispensables à la compréhension de son environnement, son exploitation judicieuse, sa transformation éventuelle et sa préservation. VI. OJECTIFS GENERAUX DE L’ENSEIGNEMENT DE LA PHYSIQUE 6.1. OBJECTIFS GENERAUX DE LA PREMIERE ANNEE DU SECONDAIRE L’enseignement de la Physique en première année poursuit deux (2) Objectifs : • Consolider les acquis de l’enseignement fondamental • Maîtriser les fondements notionnels des principaux thèmes L’aspect qualificatif du raisonnement occupera une place primordiale dans l’enseignement de la Physique. De plus, le vocabulaire accompagnant l’approche conceptuelle liée au raisonnement doit être d’une rigueur scientifique. 6.2. OBJECTIFS GENERAUX DE LA DEUXIEME ANNEE DU SECONDAIRE Le programme de la deuxième année s’inscrit en prolongation de celui de la première année. Les objectifs généraux poursuivis sont : 11  • Renforcer et compléter les connaissances acquises en première année • Permettre à chaque élève d’acquérir une culture scientifique de base suffisante lui permettant de comprendre l’environnement qui l’entoure • Porter l’élève à parcourir les formules mathématiques comme un langage utilisé pour traduire les lois générales de la Physique clairement définies et appuyées par des concepts bien maîtrisés Toujours avec le même esprit de la première année, la progression se fera en insistant sur l’aspect qualificatif du raisonnement avec, cependant, une place plus importante aux relations mathématiques 6.3. OBJECTIFS GENERAUX DE LA TROISIEME ANNEE DU SECONDAIRE L’enseignement de la Physique au troisième année vise à : • Consolider le savoir de l’élève en vue de poursuivre des études supérieures • Porter l’élève à développer ses capacités de questionnement et de raisonnement en Sciences Physiques. L’aspect conceptuel des phénomènes, sur lequel a été mis l’accent au cours des deux (2) premières années, est renforcé par le formalisme mathématique. Cependant, il faudra prendre soin, lors de l‘introduction des notions nouvelles, que ce formalisme soit inséré progressivement. 6.4. OBJECTIF GENERAL DE LA QUATRIEME ANNEE L’aspect conceptuel étant bien maîtrisé, l’objectif principal est d’amener l’élève à une bonne compression des modèles mathématiques utilisés dans l’élaboration des lois générales. Le niveau atteint devra faciliter l’entrée dans le monde des études supérieures et/ou universitaires. La résolution des équations différentielles, abordée en mathématiques, est utilisée pour comparer des modèles théoriques à des résultats expérimentaux. De l’étude de la variation du courant électrique à celle de la variation de la vitesse, l’objet mathématique est présent. L’utilisation de logiciels didactiques et au besoin, de tableur est fortement conseillée pour illustrer les monuments mécaniques ou le comportement des circuits électriques. 12 VII. PLAN D’ÉTUDES 13  Filière : Enseignement Général Tronc commun 1ère année et 2ème année (Tronc commun) Nombre de périodes par cours Matière Hebdo Annuel Histoire / Géographie 3 90 Français 5 150 Introduction à l’économie 1 30 Créole 4 120 Mathématiques 6 180 Physique 2 60 Education Physique et Sportive 1 30 Informatique 2 60 Arts 1 30 Anglais 2 60 Biologie/Physiologie 2 60 Chimie 2 60 Géologie 1 30 Éducation civique 1 30 Espagnol 2 60 Total 35 990 NB. Une période équivaut, au moins, à 45 minutes et, au plus, à 60 minutes 14  Spécialisation 3ème année Math/Physique SVT Sces Econo. et Soc. LET/LA/Arts Matière Nombre de périodes par cours Français / philosophie 4 4 5 5 Histoire / Géographie 2 2 3 3 Créole 2 2 2 3 Informatique 3 2 2 2 Education Physique et 1 1 1 1 Sportive Arts - - - 4 Chimie Physiologie/Biologie 4 6 2 2 Géologie Sciences économiques et sociales 1 1 6 2 Mathématiques 8 5 5 2 Physique 4 4 1 1 Anglais 2 2 2 4 Espagnol 2 2 2 4 Education à la citoyenneté 2 2 2 2 Total Hebdomadaire 35 33 33 35 Total Annuel 1050 990 990 1050 NB. Une période équivaut, au moins, à 45 minutes et, au plus, à 60 minutes 15  Spécialisation 4ème année Math/Physique SVT Sciences Econo. et Soc. LET/LA/Arts Matière Nombre de périodes par cours Français / philosophie 4 4 4 6 Histoire / Géographie 2 2 5 3 Créole 2 2 2 2 Informatique 3 3 3 2 Education Physique et 1 1 1 2 Sportive Arts - - - 6 Physiologie 3 6 2 2 Géologie Sciences économiques et sociales - - 6 2 Mathématiques 8 6 5 2 Physique 4 4 1 1 Anglais 2 2 2 4 Espagnol 2 2 2 4 Education à la citoyenneté 2 2 2 2 Total Hebdomadaire 32 34 35 34 Total Annuel 960 1020 1050 1020 NB. Une période équivaut, au moins, à 45 minutes et, au plus, à 60 minutes 16  Filière d’enseignement technologique Spécialisation 3ème année STI STT STDR STMS Matière Nombre de périodes par cours Français / philosophie 3 4 3 3 Anglais 2 2 2 2 Espagnol 2 2 2 2 Créole 2 2 2 2 Histoire / Géographie 2 2 2 2 Mathématiques 4 3 4 2 Physique 2 - 2 2 Sciences Vie et Terre 2 - 2 1 Education à la citoyenneté 2 2 2 2 Enseignement de la filière 15 13 15 15 Education Physique et 1 1 1 1 Sportive Informatique 2 2 2 2 Total Hebdomadaire 37 33 37 36 Total Annuel 1110 990 1110 1080 NB. Une période équivaut, au moins, à 45 minutes et, au plus, à 60 minutes 17  Spécialisation 4ème année STI STT STDR STMS Matière Nombre de périodes par cours Français / philosophie 3 4 3 3 Anglais 2 2 2 2 Espagnol 2 2 2 2 Créole 2 2 2 2 Histoire / Géographie 2 2 2 2 Mathématiques 4 3 4 2 Physique 2 - 2 2 Sciences Vie et Terre 2 - 2 2 Education à la citoyenneté 2 2 2 2 Enseignement de la filière 13 13 13 13 Education Physique et 1 1 1 1 Sportive Informatique 2 2 2 2 Total Hebdomadaire 37 33 37 35 Total Annuel 1110 990 1110 1080 NB. Une période équivaut, au moins, à 45 minutes et, au plus, à 60 minutes 18  Filière d’enseignement pédagogique Spécialisation 3ème et 4ème année Nombre de périodes par cours ème Matière 3 année 4ème année Français / philosophie 4 4 Créole 2 1 Mathématiques 3 3 Sciences Vie Terre 3 3 Education Physique et Sportive 2 2 Physique 2 2 Anglais 2 2 Espagnol 2 2 Informatique 2 2 Sciences économiques et sociales 2 2 Enseignement de la filière 10 11 Total Hebdomadaire 34 35 NB. Une période équivaut, au moins, à 45 minutes et, au plus, à 60 minutes 19 VIII. PROGRAMME CADRE DE PHYSIQUE TABLEAU SYNOPTIQUE 20  Programme cadre de Physique- Série Scientifique Tableau synoptique THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année Atomes – molécules – noyau - électron États de la - solides, liquides, gaz, plasma matière - Quantité de matière, masse volumique, densité - Système solaire - Etoile - Galaxie - Loi de la gravitation universelle - Mouvement des planètes et Exploration de des satellites l’espace - Vitesse de la lumière - Echelles de grandeurs dans l’univers - Taille d’un atome, d’une molécule - Rayon de la terre - Loi de la gravitation universelle - Loi de Coulomb Interactions - Interaction forte fondamentales - Cohésion de la matière. 21  Programme cadre de Physique – Série scientifique Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Limite de la mécanique de Newton Relativité – - Relativité restreinte Radioactivité - Décroissance radio active et durée de vie - Mouvement, vitesse, Chute libre verticale - Mouvement d’un solide accélération - Travail indéformable - Relativité du mouvement - Energie - Efforts sur un solide - Forces - Puissance - Lois de Newton - Poids et masse - Représentation graphique - Mouvement plan ; d’une force projectiles, satellites et - Equilibre des forces planètes Forces et - Moment - Systèmes oscillants : mouvements - Applications : balance, Pendule, ressort, résonance poulie, treuil, leviers, plan incliné - Pression exercée par une force 22  Programme cadre de Physique – Série scientifique Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Forces pressantes exercées dans un liquide - Pression en un point Fluide et d’un fluide Pression dans - Principe fondamental un liquide de l’hydrostatique - Variation de pression - Flottabilité - Notion de chaleur et de température - Thermomètre Chaleur, - Dilatation des solides, température, des liquides, dilatation - Calorimétrie - Changements d’état physique - Vaporisation - Théorème de l’énergie cinétique - Principe de la - Energie mécanique, Travail et conservation de l’énergie - Energie cinétique, Energie - Transfert de - Energie potentielle chaleur - Description microscopique 23  Programme cadre de Physique – Série scientifique Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Description microscopique de - Electro-aimant et l’électrisation ses applications - Conducteurs et isolants - Perméabilité - Courant électrique : Courant continu et courant alternatif - Notion de tension en courant continu - Résistance électrique (dipôles-diodes) - Applications : Etude d’une installation électrique domestique Electricité - Rôle et protection des appareils : court- circuit - mesure de sécurité – électrocution et ses conséquences biologiques Compressibilité et dilatation - Pression dans les gaz des gaz - Pression atmosphérique 24  Programme cadre de Physique – Série scientifique Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Lois de Mariotte - Gay Compressibilité Lussac - Charles et dilatation - Equation caractéristique des des gaz gaz parfaits - Courant continu Association de - Loi de Laplace et ses - Phénomène d’électrolyse : Loi générateurs, applications de Faraday résistances, récepteurs - Instrument de - Résistance 1. En série mesure : Galvanomètre - Loi de Joule 2. En parallèle : à cadre mobile. - Loi d’Ohm Courants dérivés Ampèremètre - Electricité et - Loi de Pouillet - Magnétisme Voltmètre magnétisme - Aimants - Champ magnétique - Induction électromagnétique – Champ magnétique - Force électromotrice terrestre - Auto induction - Flux magnétique - - Condensateur Electromagnétisme - Courants variables - Induction électromagnétique - Dipôles RC, RL - Loi de Laplace - Circuits RLC. 25  Programme cadre de Physique – Série scientifique Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Propagation de la lumière - Réfraction Instruments d’optique : - Rayons lumineux (approfondissement) Oeil, loupe, microscope. - Miroir plan - Instruments d’optique : lunettes astronomiques. - Réflexion – Réfraction Dioptre plan Optique - Lentilles Lame à faces parallèles Prisme Lentilles (approfondissement) Electricité et Transformateur magnétisme Bobine de Rhumkorf Ondes mécaniques - Equation des cordes vibrantes - Solution de l’équation Ondes d’onde - Ondes sinusoïdales 26  Programme cadre de Physique- Série Langues, Lettres et Arts Tableau synoptique THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année Atomes – molécules – noyau - électron États de la - solides, liquides, gaz, plasma matière - Quantité de matière, masse volumique, densité - Système solaire - Etoile - Galaxie - Loi de la gravitation universelle - Mouvement des planètes et des satellites Exploration de - Vitesse de la lumière l’espace - Echelles de grandeurs dans l’univers - Taille d’un atome, d’une molécule - Rayon de la terre 27  Programme cadre de Physique- Série Langues, Lettre et Arts Tableau synoptique THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Mouvement, vitesse, Chute libre verticale accélération - Travail - Relativité du mouvement - Energie - Forces - Puissance - Poids et masse - Représentation graphique d’une force - Equilibre des forces Forces et - Moment mouvements - Applications : balance, poulie, treuil, leviers, plan incliné - Pression exercée par une force 28  Programme cadre de Physique- Série Langues, Lettres et Arts Tableau synoptique THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Forces pressantes exercées dans un liquide - Pression en un point Fluide et d’un fluide Pression dans - Principe fondamental un liquide de l’hydrostatique - Variation de pression - Flottabilité - Notion de chaleur et de température - Thermomètre Chaleur, - Dilatation des solides, des température, liquides, dilatation - Calorimétrie - Changements d’état physique - Vaporisation Programme cadre de Physique – Série Lettres et Arts Tableau synoptique. 29  THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Description microscopique de Association de - Loi de Laplace et l’électrisation générateurs, ses applications - Conducteurs et isolants résistances, - Instrument de - Courant électrique : Courant continu récepteurs mesure : et courant alternatif 1. En série Galvanomètre à - Notion de tension en courant continu 2. En parallèle : cadre mobile. - Résistance électrique (dipôles- Courants dérivés Ampèremètre - diodes) - Magnétisme Voltmètre - Applications : Etude d’une - Aimants - Champ - Induction Électricité installation électrique domestique magnétique – électromagnétique - Rôle et protection des appareils : Champ magnétique - Force électromotrice court-circuit - mesure de sécurité terrestre - Auto induction - Flux magnétique - - Condensateur Electromagnétisme - Courants variables - Induction - Dipôles RC, RL électromagnétique - Circuits RLC. - Loi de Laplace - Pression dans Compressibilité les gaz et dilatation - Pression des gaz atmosphérique Programme cadre de Physique – Série Langues, Lettres et Arts 30  Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année Compressibilité - Lois de Mariotte - Gay Lussac - Charles et dilatation - Équation caractéristique des gaz des gaz parfaits - Courant continu - Phénomène d’électrolyse : Loi de Faraday - Résistance - Loi de Joule Electricité et - Loi d’Ohm magnétisme - Loi de Pouillet 31  Programme cadre de Physique – Série Langues, Lettres et Arts Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Propagation de la lumière - Réfraction (approfondissement) Instruments d’optique : - Rayons lumineux - Instruments d’optique Oeil, loupe, microscope. - Miroir plan - Dioptre plan lunettes astronomiques. Optique - Réflexion – Réfraction - Lame à faces parallèles - Lentilles - Prisme - Lentilles (approfondissement) Programme cadre de Physique- Série Sciences Sociales et Économiques 32  Tableau synoptique THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année Atomes – molécules – noyau - électron États de la - solides, liquides, gaz, plasma matière - Quantité de matière, masse volumique, densité - Système solaire - Etoile - Galaxie - Loi de la gravitation universelle - Mouvement des planètes et des satellites Exploration de - Vitesse de la lumière l’espace - Echelles de grandeurs dans l’univers - Taille d’un atome, d’une molécule - Rayon de la terre Programme cadre de Physique- Série Sciences Sociales et Économiques 33  Tableau synoptique THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Mouvement, vitesse, Chute libre verticale accélération - Travail - Relativité du mouvement - Energie - Forces - Puissance - Poids et masse - Représentation graphique d’une force - Equilibre des forces Forces et - Moment mouvements - Applications : balance, poulie, treuil, leviers, plan incliné - Pression exercée par une force 34  Programme cadre de Physique- Série Sciences Sociales et Économiques Tableau synoptique THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Forces pressantes exercées dans un liquide - Pression en un point Fluide et d’un fluide Pression dans - Principe fondamental un liquide de l’hydrostatique - Variation de pression - Flottabilité - Notion de chaleur et de température - Thermomètre Chaleur, - Dilatation des solides, des température, liquides, dilatation - Calorimétrie - Changements d’état physique - Vaporisation Programme cadre de Physique – Série Sciences Sociales et Économiques Tableau synoptique. 35  THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Description microscopique de Association de l’électrisation générateurs, - Conducteurs et isolants résistances, - Courant électrique : Courant continu et récepteurs courant alternatif 1. En série - Notion de tension en courant continu 2. En parallèle : - Résistance électrique (dipôles-diodes) Courants dérivés - Applications : Etude d’une installation - Magnétisme Électricité électrique domestique - Aimants - Champ - Rôle et protection des appareils : court- magnétique – Champ circuit - mesure de sécurité magnétique terrestre - Flux magnétique - Electromagnétisme - Induction électromagnétique - Loi de Laplace - Pression dans Compressibilité les gaz et dilatation - Pression des gaz atmosphérique 36  Programme cadre de physique – Série Sciences Sociales et Économiques Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année Compressibilité - Lois de Mariotte - Gay Lussac - Charles et dilatation - Équation caractéristique des gaz des gaz parfaits - Courant continu - Phénomène d’électrolyse : Loi de Faraday - Résistance - Loi de Joule Electricité et - Loi d’Ohm magnétisme - Loi de Pouillet 37  Programme cadre de physique – Série Sciences Sociales et Économiques Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Propagation de la - Réfraction Instruments d’optique : lumière (approfondissement) Oeil, loupe, microscope. - Rayons lumineux - Instruments d’optique lunettes astronomiques. Optique - Miroir plan - Dioptre plan - Réflexion – Réfraction - Lame à faces parallèles - Lentilles - Prisme - Lentilles (approfondissement) 38  Programme cadre de Physique- Filière Pédagogique Tableau synoptique THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année Atomes – molécules – noyau - électron États de la - solides, liquides, gaz, plasma matière - Quantité de matière, masse volumique, densité - Système solaire - Etoile - Galaxie - Loi de la gravitation universelle - Mouvement des planètes et Exploration de des satellites l’espace - Vitesse de la lumière - Echelles de grandeurs dans l’univers - Taille d’un atome, d’une molécule - Rayon de la terre 39  Programme cadre de Physique- Filière Pédagogique Tableau synoptique THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Mouvement, vitesse, Chute libre verticale accélération - Travail - Relativité du mouvement - Energie - Forces - Puissance - Poids et masse - Représentation graphique d’une force - Equilibre des forces Forces et - Moment mouvements - Applications : balance, poulie, treuil, leviers, plan incliné - Pression exercée par une force 40  Programme cadre de Physique- Filière Pédagogique Tableau synoptique THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Forces pressantes exercées dans un liquide - Pression en un point Fluide et d’un fluide Pression dans - Principe fondamental un liquide de l’hydrostatique - Variation de pression - Flottabilité - Notion de chaleur et de température - Thermomètre Chaleur, - Dilatation des solides, des température, liquides, dilatation - Calorimétrie - Changements d’état physique - Vaporisation 41  Programme cadre de Physique – Filière Pédagogique Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année Association de - Description microscopique de générateurs, résistances, l’électrisation récepteurs - Conducteurs et isolants 1. En série - Courant électrique : Courant continu et 2. En parallèle : courants courant alternatif dérivés - Notion de tension en courant continu Électricité - Résistance électrique (dipôles-diodes) - Applications : Etude d’une installation électrique domestique - Rôle et protection des appareils : court- circuit - mesure de sécurité Compressibilité - Pression dans les gaz et dilatation - Pression des gaz atmosphérique 42  Programme cadre de Physique – Filière Pédagogique Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Lois de Mariotte - Gay Lussac - Compressibilité Charles et dilatation - Équation caractéristique des gaz des gaz parfaits - Magnétisme : aimants - Courant continu - Champ magnétique - Phénomène d’électrolyse : Loi de - Champ magnétique Faraday terrestre- - Résistance Electromagnétisme - Loi de Joule - Flux d’induction Electricité et - Loi d’Ohm Magnétique magnétisme - Loi de Pouillet - Induction électromagnétique - Loi de Laplace et ses applications - Galvanomètre à cadre mobile 43  Programme cadre de Physique – Filière Pédagogique Tableau synoptique. THEME 1ère année 2ème année 3ème année 4ème année - Propagation de la lumière - Réfraction (approfondissement) - Rayons lumineux - Instruments d’optique Instruments d’optique : - Miroir plan - Dioptre plan œil, loupe, microscope, lunettes - Optique - Réflexion – Réfraction - Lame à faces parallèles astronomiques - Lentilles - Prisme - Lentilles (approfondissement) 44 IX. PROGRAMME DETAILLÉ DE PHYSIQUE PREMIÈRE ANNÉE DU SECONDAIRE 45  PROGRAMME DÉTAILLE DE PHYSIQUE DE PREMIÈRE ANNÉE DU SECONDAIRE A.- ATOMES, MOLÉCULES ET ÉTATS DE LA MATIÈRE (7 heures) COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Connaître Atomes : les v Schématiser les modèles (Rutherford, Bohr, Dans le modèle de Rutherford (1911), les électrons tournent l’historique de principales quantique) pour les expliciter et préparer autour d’un noyau très petit, comme les planètes autour du soleil. certains atomes. évolutions des éventuellement des maquettes pour l’illustration. Dans le modèle de Bohr (1913), les électrons se trouvent modèles à travers uniquement sur certaines orbites bien définies. l’histoire v Suivant les disponibilités de documents et/ou de possibilités de liaison Internet, étude de textes Dans le modèle actuel (quantique) de l’atome (Louis de Broglie historiques et de documents multimédias sur l’atome. 1927), la position des électrons ne peut être connue avec précision. On définit seulement des zones où l’on a de fortes chances de les trouver autour du noyau. Décrire la Constitution de v Préciser la structure, les charges, les masses, les Electron.- charge : -1.6x10-19C constitution de l’atome. dimensions à l’échelle atomique : électron, proton, masse : 9.1x10-31kg l’atome. neutron, noyau, atome. Neutron.- charge : 0 v Illustrer par des exemples la notion de vide de la masse : 1.68 x 10-27kg Rayon : 1.2x10-15m -19 matière (rapport de 1 à 100 000 entre les dimensions Proton.- charge : 1.6x10 C du noyau et de l’atome) : si l’atome est un terrain de masse : 1.67 x 10-27kg Rayon : 1.2x10-15m football, le noyau est le noyau d’une cerise au centre Les caractéristiques du noyau sont variables. et le premier électron une cerise dans les buts. Le rayon du noyau d’Hydrogène est 1.2x10-15m Le rayon du noyau d’Uranium est 7.5x10-15mLe rayon du noyau est en général compris entre 1 et 10x10-15m. Documents pour l’enseignant : Histoire de l’atome, Théorie moléculaire. 46  PROGRAMME DETAILLE DE PHYSIQUE DE PREMIERE ANNEE DU SECONDAIRE COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE v Quatre états de la matière. v Rappels sur les changements d’états Une matière à l’état solide a une forme et un Différencier les quatre états de l’eau pour illustrer les trois états volume bien défini. Les atomes sont maintenus de la matière : solide, liquide, fondamentaux, préciser les noms des dans une position fixe, les uns par rapport aux gazeux, plasma. changements d’états et bien autres par des forces de cohésion (En réalité, ils différencier la notion de liquide de bougent autour d’une position d’équilibre). celle de l’eau. On peut classer les solides en : v Expliciter les caractéristiques des trois - solide cristallin dans lequel les atomes sont états fondamentaux : répartis suivant une structure géométrique Gaz : dispersé et désordonné. régulière comme le cristal de chlorure de Liquide : compact et désordonné. sodium, Solide : compact et ordonné. - solide amorphe comme le verre dans lequel les v Utiliser la notion de forces de atomes ne le sont pas. cohésion pour expliquer les différents Dans les liquides, les forces qui maintiennent états de la matière. les molécules entre elles sont plus faibles. Ils ont un volume, mais pas de forme propre. Les gaz n’ont ni volume invariable, ni forme propre. La matière se trouve le plus souvent sous l’une des formes : solide, liquide, gaz. Les noms des changements d’états sont : Vaporisation et liquéfaction, Fusion et solidification, Sublimation et condensation. La matière peut aussi exister sous une quatrième forme quand elle est chauffée à haute température : l’état plasma. Souligner l’importance de la température pour l’état plasma. Il peut être intéressant d’aborder le cas particulier des cristaux liquides compte tenu de leurs multiples usages pour l’affichage. d’objets courants (montres, calculatrices, téléphones, …) Documents pour l’enseignant : Le modèle particulaire, Les cristaux liquides. 47 CONTENUS COMPETENCES S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE v Quantité de matière. Expliquer la notion de v Définir le volume, la masse et la Le volume d’un objet est la quantité d’espace v Masse volumique, quantité de matière. masse volumique d’un objet. occupée par cet objet(m3). densité. Mesurer une masse v Faire des mesures de volumes et de La masse d’un objet est la quantité de matière volumique. masses. qui le constitue (kg). Mesurer une densité. La masse volumique d’un corps est le quotient de sa masse par son volume (kg/ m3) Il y a plusieurs méthodes pour déterminer le volume d’un corps. Dans le cas d’un solide géométrique simple : parallélépipède, sphère, etc…, on mesure des dimensions et on applique des formules. Dans le 1er cas, V=Lxlxh et dans le 2e, V=4/3 p r3. Si le solide n’est pas soluble dans un liquide, on peut déterminer son volume par déplacement de liquide. On détermine la masse à l’aide d’une balance. La densité d’un corps par rapport à l’eau est le quotient de la masse de ce corps par la masse d’un égal volume d’eau. La densité s’exprime par un nombre sans unité. 48  PROGRAMME DETAILLE DE PHYSIQUE DE PREMIERE ANNEE DU SECONDAIRE B.- FORCES ET MOUVEMENTS (20 heures) COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Expliciter de manière scientifique les v Mouvement. v Présentation à partir des vécus des élèves Faire exprimer les élèves sur les notions de base des notions courantes de mouvement, de v Vitesse. de divers types de mouvements : uniforme, mouvements afin d’acquérir un vocabulaire trajectoire, de vitesse d’accélération. v Accélération. accéléré, ralenti, rectiligne, curviligne, scientifique précis à partir de mots porteurs de sens Calculer une vitesse moyenne. circulaire, … courants souvent différents. Mettre en évidence la variation de la v Notion de vitesse moyenne. Unités de A l’aide de ces exemples de la vie courante, on vitesse à partir de la variation de l’une vitesse. Ordre de grandeur de vitesses. dégagera le caractère relatif des mouvements et on au moins de ses caractéristiques. v Notion de vitesse instantanée à partir de la fera remarquer que la trajectoire d’un point mobile Reconnaître les principaux types de lecture d’un compteur de vitesse. n’est définie que si l’on précise le solide de mouvements. v Notion d’accélération à partir de la référence auquel on rapporte le mouvement. variation de vitesse. Utiliser la description de mouvements réels en y intégrant la dimension de sécurité routière. La vitesse moyenne sera définie comme étant le quotient de la longueur du chemin parcouru par la durée du parcours. On donnera quelques ordres de grandeurs de vitesse (homme, avion, satellite, terre, soleil, …). Reconnaître la relativité du mouvement v Relativité du v Observation expérimentale de quelques Le mouvement d’un corps s’effectue par rapport à et la nécessité de le relier à un repère. mouvement. mouvements : action d’un aimant sur une un autre. Choisir le repère spatial le mieux v Repère. bille, choc sur une balle en mouvement, Deux observateurs peuvent décrire le même adapté au type de mouvement utilisé. déplacement d’une personne dans un mouvement de manière différente suivant le bus, … repère choisi et leur situation par rapport à lui. v Description de ces mouvements par les Faire décrire le même mouvement par la même élèves pour les amener à les décrire par personne en lui imposant deux repères différents. rapport à un repère. Le repère est une notion plus souple et moins formelle que le référentiel qui n’est pas à définir à ce niveau. 49  PROGRAMME DETAILLÉ DE PHYSIQUE DE PREMIÈRE ANNÉE DU SECONDAIRE COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Observer les modifications des v Forces. v Expressions des élèves sur des exemples de Une force est le phénomène capable de mouvements pour détecter modification de la vitesse dans un modifier un mouvement ou de déformer un l’existence des forces. mouvement. Recherche des causes. corps. Exprimer le principe d’inertie, v Expressions des élèves sur des exemples de L’absence de mouvement n’est pas liée à au moins sous une forme modification de la trajectoire dans un l’absence de force : empêcher un mouvement simplifiée. mouvement. Recherche des causes. peut nécessiter une force. Expression simplifiée du principe d’inertie : « tout corps persévère dans son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme si les forces qui s’exercent sur lui se compensent » ou, en termes plus simplistes : « si je ne fais rien, il ne se passe rien ». Utilisation du principe d’inertie pour mise en évidence des forces : « s’il n’y a pas un mouvement rectiligne uniforme (ou le repos qui en est un cas particulier), il existe une force résultante non nulle ». Le référentiel galiléen et le centre d’inertie ne sont pas à aborder à ce niveau. L’unité de l’intensité d’une force est le newton (N). Documents pour l’enseignant : Les forces. Associer à tout corps une v Poids. v Faire exprimer les élèves sur les notions de La masse d’un corps est introduite comme une grandeur scalaire appelée v Masse. poids et de masse. grandeur scalaire dont la valeur est indiquée masse. v Mesure de poids avec des dynamomètres. par une balance. Utiliser une balance pour v Mesures de masses avec des balances. On donnera un ordre de grandeur de la masse déterminer la masse d’un corps. de quelques corps (bactérie, homme, terre, Définir le poids d’un corps. soleil, …). Différencier les notions de La valeur du poids d’un corps sera déterminée poids et de masse. par un dynamomètre. Savoir représenter une force v Représentation v Représentation d’une force (direction, sens, Sans l’utilisation de la notion mathématique de pour en caractériser graphique d’une force intensité) sur feuille, sur tableau vecteur. schématiquement les v Application au cas particulier du poids. caractéristiques. 50  PROGRAMME DÉTAILLÉ DE PHYSIQUE DE PREMIERE ANNÉE DU SECONDAIRE COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Définir les conditions d’équilibre v Equilibre d’un corps soumis à 2 v Expériences sur panneaux muraux La résolution ne se fera que par la d’un corps soumis à l’action de deux forces. avec poulies, masses et méthode graphique. forces. v Equilibre d’un corps soumis à 3 forces dynamomètres. Définir les conditions d’équilibre coplanaires. d’un corps soumis à l’action de trois forces concourantes coplanaires. Définir le moment d’une force. v Moment d’une force, moment d’un v Expériences sur panneaux muraux La résolution ne se fera que par la Définir les conditions d’équilibre couple de forces avec poulies, masses et méthode graphique. d’un solide mobile autour d’un axe v Equilibre d’un corps mobile autour dynamomètres. fixe. d’un axe fixe. Savoir utiliser une balance, une v Applications : balance, poulie, treuil, v Faire décrire les machines simples par Cette partie du programme doit poulie, un système de poulies, un leviers, plan incliné. les élèves en leur faisant expliquer permettre aux élèves de relier les treuil, un levier -Plan incliné. leur fonctionnement. connaissances scolaires à des objets et Expliquer les principes de v Utiliser concrètement une balance, activités de la vie courante. fonctionnement d’une poulie, d’un une poulie, un système de poulies, un système de poulies, d’un treuil, d’un treuil, un levier, un plan incliné. levier. Définir la pression. v Pression exercée par une force. v Définir la pression La pression est égale au rapport entre Connaître l’unité de pression. v Utiliser une seringue ou deux l’intensité de la force pressante et la seringues reliées par un tuyau surface de contact de cette force sur le plastique rigide pour observer les corps pressé. effets de la pression L’unité SI est le pascal (Pa). 51  PROGRAMME DÉTAILLÉ DE PHYSIQUE DE PREMIÈRE ANNÉE DU SECONDAIRE C.- FLUIDES ET PRESSION DANS UN LIQUIDE (12 heures) COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Mettre en évidence des v Forces pressantes dans un v Direction perpendiculaire à la surface La pression a été définie dans la rubrique caractéristiques des forces liquide. de la force exercée par un fluide sur Forces et Mouvement. pressantes exercées dans un celle-ci : liquide. Utiliser un ballon mince en plastique. Percer un petit trou n’importe où dans la paroi et le remplir d’eau. Remarquer que l’eau sort perpendiculairement à la surface. v Le professeur pourra solliciter les élèves pour toute autre expérience illustrant la pression exercée par un liquide. Identifier les paramètres v Pression en un point d’un v Montrer par des exemples que la Il est possible de percer des trous à des influençant la différence de fluide. pression dépend de la hauteur du hauteurs différentes dans une boite de pression entre deux points d’un liquide : conserve. Remplie d’eau, les jets sortant des liquide. La pression de l’eau dans une douche trous du bas (hauteur d’eau plus importante) Enoncer le principe fondamental est d’autant plus grande que le sont plus forts que ceux du haut. Cela de l’hydrostatique. réservoir est placé plus haut. montre la variation de pression en fonction de la hauteur de liquide. Une autre expérience de même nature peut v Montrer par des exemples que la être faite avec deux boites ayant des trous à pression dépend de la hauteur et de la même hauteur mais remplies avec des masse volumique du liquide. liquides différents. Le jet de celle contenant le liquide ayant la masse volumique la plus élevée est le plus fort. Cela montre la variation de pression en fonction de la masse volumique du liquide. La masse volumique a été vue dans la rubrique Atomes, Molécules et états de la matière. 52  PROGRAMME DÉTAILLÉ DE PHYSIQUE DE PREMIERE ANNÉE DU SECONDAIRE COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Comprendre et savoir expliquer le v Pression en un point v Expliquer par l’exemple le principe des vases Dans deux vases ouverts à l’air libre reliés de principe des vases communicants, d’un fluide. communicants. manière continue par un circuit fermé le fonctionnement d’un indicateur Utiliser un tube en U pour illustrer. contenant du liquide, celui-ci s’élève dans les de niveau, des écluses, d’un v A partir de schémas, expliquer le deux vases au même niveau vertical, quelle château d’eau. fonctionnement d’une écluse, d’un château que soit la forme de chacun des vases. d’eau. v Demander aux élèves d’identifier d’autres La pression (atmosphérique) est en effet la applications des vases communicants. même au niveau des deux surfaces libres. Identifier les applications du v Variation de pression. v Transmission de la variation de pression dans théorème de Pascal. . un liquide : théorème de Pascal. v Faire le schéma de principe d’une presse hydraulique, d’un frein hydraulique. Expliquer leur fonctionnement. Comprendre le principe de v Observations courantes : Une pierre plongée Rappeler que Archimède est un savant de flottaison d’un navire, le v Flottabilité. dans l’eau est plus facilement soulevée – on l’Antiquité (287-212 avant J-C) qui fit, selon fonctionnement d’un sous-marin. fait un effort pour maintenir un ballon sous la légende, la découverte du principe portant l’eau. son nom en prenant son bain. Savoir mesurer la densité d’un v Enoncé du principe d’Archimède. Il s’agit d’une poussée exercée vers le haut par liquide avec un aréomètre. v Mesure expérimentale de la poussée un liquide sur un solide immergé. Son intensité d’Archimède. est égale à celle du poids du liquide déplacé, du v Détermination de la densité d’un liquide à même volume que celui du solide immergé. l’aide d’un aéromètre. Notion de poids apparent qui est égal au poids v Equilibre des solides à la surface d’un réel diminué de la poussée d’Archimède. liquide : principe des Corps flottants. Exemples de la vie courante à faire rechercher par les élèves à partir de : « Pourquoi est-il plus facile de nager dans la mer que dans une piscine d’eau douce ? » 53  PROGRAMME DÉTAILLÉ DE PHYSIQUE DE PREMIÈRE ANNÉE DU SECONDAIRE D.- ELECTRICITÉ (12 heures) COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I VI T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Connaître les constituants de v Description microscopique de v Description microscopique de Il n’est pas demandé de donner la l’atome : noyau – électrons. l’électrisation. l’Electrisation. composition du noyau. Ce qui importe est de Décrire un atome. v Conducteurs et isolants. v Electrisation des matières plastiques et faire mémoriser des caractéristiques de Savoir que les atomes sont métalliques. Distinction des conducteurs l’atome. électriquement neutres. et des isolants, les seconds étant - La charge positive de l’atome et sa Savoir que les matériaux sont facilement électrisables par frottement. masse sont concentrées au centre de électriquement neutres dans leur état celui-ci dans une région appelée noyau. habituel. - La charge négative est répartie dans le Identifier les conducteurs et les cortège électronique qui entoure le isolants en fonction de leur capacité à noyau. Une petite partie de ces charges être électrisés. peut être moins liées aux atomes et Electriser un corps par frottement. donc potentiellement mobiles dans le Interpréter le phénomène cas des conducteurs. d’électrisation. En terme d’expérience, le professeur utilise l’expérience du pendule pour l’électrisation par contact. L’électrisation apparaîtra comme un transfert d’électrons. L’apparition de charges positives ou négatives dans la matière est due à un transfert d’électrons. Identifier les conducteurs et les v Conducteurs et isolants. v Monter un circuit simple composé d’une On admettra que le courant électrique dans isolants en fonction de leur capacité à pile, d’une ampoule et d’une portion un métal est un déplacement ou un conduire le courant électrique. dans laquelle peut s’insérer un objet, mouvement d’ensemble d’électrons non liés. conducteur ou isolant. Le passage du courant dans un conducteur et v Vérifier que la lumière s’allume et donc pas dans un isolant confirme les propriétés qu’un courant passe dans le cas d’un de la structure électronique vérifiées lors des conducteur et ne passe pas dans le cas phénomènes d’électrisation. d’un isolant. 54  PROGRAMME DÉTAILLÉ DE PHYSIQUE DE PREMIÈRE ANNÉE DU SECONDAIRE COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Savoir réaliser un circuit électrique. v Le courant électrique : notion de tension. v Montage d’un circuit électrique simple Le professeur utilise l’analogie mécanique Savoir que le déplacement des électrons ou (pile, ampoule, interrupteur, diode). (courant d’une rivière ou une cuve remplie des particules électriquement chargées est v Schéma illustrant le sens conventionnel d’eau inclinée ou un objet placé à une lié à une différence de potentiel. du courant électrique et le sens du hauteur par rapport à une référence). Définir le courant électrique. déplacement des électrons. Par analogie, par exemple, à l’écoulement Définir le rôle d’un générateur dans un v Utiliser une diode pour déterminer le du liquide, le professeur montrera qu’entre 2 circuit électrique. sens du courant. Vérifier que le courant points A et B d’un circuit électrique, Savoir déterminer le sens du courant à l’aide ne passe que pour une seule des deux circulent des charges électriques, il existe d’une diode. positions de la diode. une différence de niveau électrique, appelée différence de potentiel ou tension électrique. Rappel sur l’unité de la d.d.p. : le volt. On fera ressortir que les électrons non liés s’agitent en tous les sens, très rapidement, mais le générateur leur communique un mouvement d’ensemble très lent à la vitesse de quelques cm/seconde environ. La lampe brille tout de suite parce que tous les électrons non liés se mettent en marche en même temps. Le générateur est nécessaire au passage du courant électrique. Il assure la circulation des électrons non liés. Cependant, il ne crée pas d’électrons, il joue simplement le rôle d’une pompe qui attirerait des électrons par sa borne positive et en refoulerait par sa borne négative. Le courant a été découvert bien avant l’électron. Les savants du siècle dernier qui ignoraient l’existence de l’électron, ont fixé un sens au courant sans connaître sa nature. Ils pensaient que c’étaient des charges positives qui circulaient dans les fils. Ils ont le choix arbitraire suivant : Le sens conventionnel du courant électrique à l’extérieur du générateur va de la borne + à la borne -. Comme on le voit, ce sens est opposé au sens du déplacement des électrons. 55  PROGRAMME DÉTAILLÉ DE PHYSIQUE DE PREMIÈRE ANNÉE DU SECONDAIRE COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Savoir que, toutes choses égales v Résistances électriques. v Introduire dans un circuit simple des Les notions de circuit de tension, par ailleurs, l’intensité du « résistances » de valeurs différentes et d’intensité et de dipôle ont été mesurer les intensités. courant est d’autant plus faible v Soumettre à une même tension des introduites au cours du cycle que la résistance du circuit est « résistances » de valeurs différentes et fondamental. L’étude est maintenant plus élevée. mesurer les intensités. prolongée par la mise en évidence v Tracer la caractéristique d’une d’une simple relation entre courant Tracer la caractéristique du « résistance ». et tension pour un dipôle particulier : dipôle résistor. v Mesurer la résistance de fils métalliques de même paramètres géométriques mais le résistor. Déterminer la résistance d’un de matières différentes. Le concept de résistance permet de préciser résistor à partir de sa v Noter l’influence qualitative des les comparaisons entre les propriétés de caractéristique ou par le calcul. paramètres géométriques (longueur, conduction des matériaux qui ont été section) sur la résistance. présentées de façon qualitative. Savoir que l’unité de résistance La notion de résistivité est hors programme est l’Ohm. de même que l’étude des associations des Savoir que tous les matériaux n’ont résistances. pas les mêmes propriétés conductrices L’expérimentation sera d’abord effectuée en d’où un choix selon l’utilisation courant continu, mais on notera souhaitée. ultérieurement que la loi d’Ohm reste valable en alternatif tant pour les valeurs instantanées que pour les valeurs efficaces. Un dipôle est dit ohmique si sa caractéristique est de la forme U=RI. R étant un paramètre qui caractérise le dipôle. 56  PROGRAMME DÉTAILLÉ DE PHYSIQUE DE PREMIÈRE ANNÉE DU SECONDAIRE COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Identifier une tension continue, v Courant continu et v Faire un montage simple (alimentation, L’expression « courant alternatif » est celle employée dans une tension alternative. courant alternatif. ampoule, résistance, diode) en courant la vie courante. Le terme scientifique approprié est . alternatif. « tension alternative ». v Vérifier que le courant passe quel que On désigne par courant alternatif un courant variable dont soit le sens de branchement de la diode. le sens s’inverse au cours du temps. On utilise en pratique v Vérifier que la valeur mesurée pour la des courants alternatifs périodiques et le plus souvent résistance (U/I) est la même qu’en sinusoïdaux. courant continu. Savoir que les valeurs des v Courant alternatif. v Sur un circuit simple alimenté en courant ATTENTION : toute manipulation directe sur le secteur est tensions alternatives indiquées alternatif, faire des mesures de tensions et interdite ; pour toute visualisation le concernant, il convient sur les alimentations ou sur les d’intensité. d’utiliser des transformateurs protégés. récepteurs usuels sont des valeurs efficaces. Produire une tension par un v Courant alternatif. v Déplacer un aimant près d’une bobine Le déplacement d’un aimant au voisinage d’un circuit déplacement d’un aimant. pour produire une tension alternative telle conducteur permet d’obtenir une tension variable dans le que celle du secteur. temps. Connaître le principe de la v Visite d’une installation de production production d’une tension d’électricité. alternative. Savoir distinguer le neutre et une v Etude d’une v Mesurer la tension entre les différentes Etude des caractéristiques du secteur (à 2 ou 3 bornes) phase. installation bornes (manipulation professeur). quand l’établissement est connecté. électrique v Distinction entre le neutre et une phase. Un travail sur textes et/ou documents multimédias peut Valeur efficace et fréquence de la domestique. v Mesure de la valeur efficace et de la compléter et/ou remplacer l’étude directe. tension du secteur. fréquence de la tension du secteur. ATTENTION : il existe un risque grave d’électrocution, Etre conscient des risques entre la phase et le neutre et entre la phase et la Terre d’électrocution présentés par une installation domestique. Savoir que les installations v Etude d’une v Etude d’une installation électrique sur domestiques sont réalisées en installation document ou sur maquette. dérivation. électrique v Réaliser un montage basse tension de domestique. lampes en dérivation. Mettre Savoir qu’en basse tension, progressivement les lampes en série et lorsque l’on augmente le nombre observer la variation d’intensité dans le de récepteurs, l’intensité du circuit principal. courant principal augmente. 57  PROGRAMME DÉTAILLÉ DE PHYSIQUE DE PREMIÈRE ANNÉE DU SECONDAIRE COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Identifier une mauvaise v Rôle des appareils. Règles de v Observer le rôle des conducteurs et des Spécificité de matériaux employés dans isolation et une cause de court- sécurité. isolants dans une installation électrique. une installation électrique circuit. Savoir qu’il est indispensable v Rôle des appareils. Règles de v Etudier une maquette, en très basse La mise à la terre du châssis protège de que le châssis métallique de sécurité. tension, le rôle de la prise de terre et du certains risques électriques. disjoncteur différentiel. certains appareils soit relié à la terre. Connaître les ordres de v Rôle et protection des appareils v Que signifie la valeur exprimée en Watts La puissance (dite nominale) indiquée sur grandeurs relatifs aux v Court-circuit, mesure de sécurité. (W) indiquée sur chaque appareil un appareil est la quantité d’énergie électrique. électrique qu’il transforme chaque seconde puissances de certains v Comparer les ordres de grandeur des Unité de puissance S.I. : le Watt (W). appareils. puissances nominales inscrites sur divers On ne précisera pas l’existence d’un appareils électriques. facteur de puissance et on considérera Evaluer l’intensité efficace comme une bonne approximation traversant un appareil alimenté l’expression de la puissance P=UI avec une par le secteur à partir de sa valeur de k égale à 1 comme en courant puissance nominale. continu ou pour des récepteurs purement thermiques. Connaître le rôle des différents v Rôle des appareils. Règles de v Définir et expliquer les rôles du L’intensité qui parcourt un fil conducteur composants d’une installation sécurité. compteur, des sectionneurs, des fusibles, ne doit pas dépasser une valeur déterminée du disjoncteur. par un critère de sécurité, d’où l’utilisation domestique courante. v Fils et câbles électriques Montrer à la de fils de différentes sections. Savoir lire une facture classe les différentes composantes tout en expliquant leur rôle. d’électricité. v Expliquer à quoi correspondre les factures Savoir lire les indications d’un d’électricité. compteur électrique. Etre capable de calculer v Rôle des appareils. Règles de v Rechercher sur la facture familiale la L’intensité électrique transformée pendant l’énergie électrique sécurité. puissance souscrite et identifier les une durée par un appareil de puissance appareils qui pourront fonctionner constante P est égale au produit : W = P x t transformée par un appareil simultanément. Documents pour l’enseignant : pendant une durée donnée et de Electricité et vie quotidienne, l’exprimer dans l’unité S.I. : le Production d’électricité, Joule. Risques électriques. 58  PROGRAMME DÉTAILLÉ DE PHYSIQUE DE PREMIÈRE ANNÉE DU SECONDAIRE E.- OPTIQUE (9 heures) COMPETENCES CONTENUS S U GGE S T I ON S D ’ A C T I V I T É S COMMENTAIRES D ’ A P P R E N T I S S A GE Citer quelques exemples de sources primaires. v Sources de lumière primaires et v Utiliser des sources primaires. L’idée essentielle est de distinguer les Distinguer les sources lumineuses des objets secondaires. v Solliciter les élèves sur la question : comment sources primaires et secondaires et éclairés. peut-on éclairer et voir les objets ? d’identifier dans diverses situations le Prévoir si un écran peut en éclairer un autre en v Mettre en évidence l’influence de la lumière sens de la propagation de la lumière. fonction des facteurs suivants : incidente et de l’objet diffusant sur la couleur Exemple de distinction : étoiles et - localisation spatiale des 2 écrans, de celui-ci. planètes (ou satellites artificiels). - l’écran diffusant est éclairé ou non. Pour une première approche de la diffusion, on développera l’idée que les objets diffusants renvoient la lumière dans toutes les directions. Faire la différence entre une lentille v Lentilles convergentes et divergentes. v Manipulation de lentilles convergentes et Montrer qu’une image réelle est convergente et une lentille divergente. divergentes. visible sans écran. Reconnaître de manière rapide (image Positionner une lentille entre un objet et un directe ou inversée) une lentille écran pour obtenir une image nette. convergente ou divergente. Etre capable de trouver le foyer d’une lentille v Formation d’images en optique géométrique. v Observer les trajets des faisceaux lumineux et Les images virtuelles ne sont pas à convergente les reporter sur un schéma. traiter à ce niveau. Etre capable d’estimer sa distance focale. v Pour une lentille convergente, déterminer la Document pour l’enseignant : position des foyers et mesurer la distance Conditions de visibilité d’un objet, focale. Les lentilles. . Etre capable d’utiliser un appareil imageur et v Appareil imageur. v Demander aux élèves d’identifier des Utilisation possible des appareils de décrire son fonctionnement. appareils donnant des images photographiques jetables v Décrire les différents éléments d’un appareil imageur : appareil photographique, jumelles ou tout autre appareil imageur. v Mettre en œuvre un appareil imageur Savoir que « pour voir il faut recevoir de la v Etude du fonctionnement de l’œil. v Utiliser une maquette de l’œil. Il convient dès le début de corriger la lumière ». représentation selon laquelle l’œil Comprendre le fonctionnement de l’œil. émet de la lumière. Savoir qu’un objet est vu par la formation de l’image de l’objet sur la rétine. L’œil, étant un système complexe, on assimilera son fonctionnement à une lentille mince. On pourra demander aux élèves de faire des recherches sur les maladies de l’œil, relatives à l’optique. 59  X. Grille de Progression indicative Activités Horaires Activités Horaires 1 Atome et constitution de l’atome 2 Périodes 9 Pression en un point d’un fluide 2 Périodes 2 Quatre états de la matière 2 Périodes 10 Variation de pression 2 Périodes 3 Quantité de matière, masse volumique et densité 3 Périodes 11 Flottabilité 4 Périodes Mouvement, vitesse, accélération, relativité du mouvement 12 Description microscopique de l’électrisation, conducteurs et isolants, courant électrique 4 Périodes 4 4 Périodes DC et AC Repère 13 Notion de tension, résistances électrique (dipôles, diodes) 4 Périodes Forces, poids et masse, représentation graphique, équilibre d’un corps soumis 14 Etude d’une installation électrique domestique, rôle et protection des 4 Périodes 5 à deux ou trois forces. Moment d’une force, moment d’un couple de forces 8 Périodes appareils : court-circuit, mesure de sécurité 15 Sources de lumière primaires et secondaires 2 Périodes Equilibre d’un corps mobile autour d’un axe fixe 16 Rayon lumineux – Faisceaux lumineux 1 Périodes 6 Balance, poulie, treuil, leviers, plan incliné 8 Périodes 17 Réflexion – Miroir plan 2 Périodes 18 Réfraction 7 Pression exercée par une force 2 Périodes 2 Périodes 8 Forces pressantes dans un liquide : Principe fondamental de l’hydrostatique 2 Périodes 19 Lentilles 2 Périodes Total 60 Périodes 60