Detailed Syllabus for Physics, 3rd Year of the New Secondary

 Programme détaillé de physique de la troisième année du secondaire Thème Compétences Contenus Activités Présentation Générale. - L’apprenant accrochera un objet à un ressort pour observer Expérimenter les interactions et expliquer que le ressort exerce une action sur l’objet qui entre les objets. empêche celui-ci de tomber et l’objet exerce une action sur Interactions Interactions Fondamentales le ressort qui, lui, se déforme. fondamentales - Interaction Gravitationnelle. - Loi De La Gravitation Universelle et - Sous la supervision de l’enseignant, l’élève versera une Champ gravitationnel. goutte d’eau dans un verre d’huile pour expliquer, en observant son mouvement, que l’huile exerce deux types d’actions réparties en surface sur la goutte d’eau : Celles liées aux frottements "visqueux" ; celles liées aux forces pressantes (poussée d’Archimède). NB : Il conclura que ces deux dernières activités sont des interactions de contact. - L’apprenant utilisera deux aimants pour étudier et expliquer les interactions entre les pôles. (Interaction à distance : répulsive et attractive). NB : Il en profitera pour étudier et énoncer le Principe des interactions réciproques (Principe des actions réciproques). - L’enseignant animera une séance de réflexions et de débats avec les élèves, en utilisant des documents, pour expliquer pourquoi la Lune reste en orbite autour de la Terre (la Terre autour du Soleil etc.) sans tomber sur la Terre et sans s’en aller voyager dans l’espace. Ce qui permettra d’en déduire l’Interaction gravitationnelle et d’énoncer la loi gravitationnelle de Newton. - L’enseignant demandera à l’apprenant de relâcher un objet tenu dans la main (plume, craie, bille) et d’expliquer pourquoi ce dernier tombe au sol. 2  • Interaction Electrostatique : - L’apprenant réalisera l’expérience de la plume frotté sur les Loi De Coulomb. cheveux qui attire les petits morceaux de papier ou il • Interaction approchera un bâton d’ébonite chargé d’un pendule chargé Electromagnétique : Loi De afin de mettre en évidence l’interaction électrique ou Laplace. électrostatique. (Loi de Coulomb sur les charges • Interaction Forte et ponctuelles). Interaction Faible ; Cohésion de la matière. - L’élève approchera un aimant à proximité d’un fil parcouru par le courant électrique pour mettre en évidence la force électromagnétique de Laplace et expliquer l’interaction électromagnétique. - L’apprenant, à travers des documents et/ou sur Internet, fera des recherches sur l’interaction forte et l’interaction faible. Il comprendra que ces interactions sont confinées à l’intérieur des noyaux atomiques et qu’elles ont permis d’expliquer la cohésion du noyau atomique, donc de la matière. La seule application humaine de l’interaction forte est l’utilisation de réactions nucléaires pour produire de l’énergie. Mouvement de translation et de - L’enseignant demandera à l’apprenant de trouver autour de Analyser les mouvements d’un rotation d’un solide indéformable. lui des systèmes indéformables (solides non élastiques) et système indéformable. des systèmes déformables (solides mous ou élastiques) puis d’en faire la différence. Forces et mouvements - L’étudiant aura à observer un camion remorque qui roule en ligne droite et qui transporte un tracteur sur sa plate- forme pour expliquer que : a). le tracteur est un système indéformable qui suit un mouvement de translation b). et le camion remorque un système déformable qui suit un mouvement de translation par sa carrosserie et un mouvement de rotation par sa roue. 3  - L’apprenant aura à faire des recherches dans des documents et/ou sur Internet sur des mouvements des astres dans le système solaire pour expliquer les causes du mouvement diurne et du mouvement relatif des planètes (mouvement complexe). - Sous la supervision de l’enseignant et à l’aide de matériels simples, l’élève construira une balançoire en miniature pour étudier et représenter sur un schéma le mouvement de la barre et de la ficelle, et les vectrices vitesses de différents points. - L’enseignant demandera à l’apprenant de tailler une roue en carton dur à faire tourner autour de son axe central, d’y marquer deux taches, d’étudier et de représenter sur une figure le mouvement et les vecteurs vitesse de ces taches. Mouvement du centre d’Inertie d’un solide. Sous la supervision de l’enseignant, l’apprenant réalisera plusieurs activités similaires à celle-ci : A partir d’une bille et d’un miroir, l’apprenant essaiera de mettre en évidence et d’expliquer le Principe d’Inertie, d’abord en fixant la bille sur la surface horizontale polie du miroir, puis en la faisant roulés, et ensuite en la faisant tourner sur elle-même. Il Travail et expliquera aussi le mouvement du centre d’Inertie de la bille. énergie - L’enseignant proposera aux apprenants de réaliser des Energie totale d’un système : séances d’activités expérimentales permettant de mettre en Analyser l’impact d’un solide - Energie cinétique évidence de l’énergie cinétique, potentielle. lancé contre une cible - Energie potentielle - Energie liée à la structure interne - L’apprenant, à travers des activités proposées par Analyser les paramètres l’enseignant, observera que la chaleur ne modifie pas toujours causant certaines difficultés l’aspect macroscopique d’un corps, mais fait varier son énergie à mettre un solide en interne. mouvement de translation - A travers des séances expérimentales, les apprenants auront / de rotation à mettre des solides en mouvement de translation pour vérifier que le mouvement de translation d’un solide est similaire à celui d’un point matériel, c'est-à-dire celui de son 4  centre d’inertie - Guidé par l’enseignant, l’apprenant aura à faire tourner un système autour d’un axe en différents points pour comprendre que le moment d’inertie joue, pour ainsi dire, le même rôle que la masse dans le mouvement de translation. - Théorème de l’énergie cinétique : Interpréter la variation de la Travail de la force (ex : le poids) ; - L’apprenant, guidé par l’enseignant, réalisera des activités vitesse d’un objet en terme chute verticale expérimentales permettant d’observer qu’un objet abandonné énergétique à lui-même dans l’air ou sur un plan incliné se déplace sous l’action d’une force : le poids. - L’apprenant utilisera un chronomètre pour mesurer la durée moyenne des chutes et d’en déduire une relation entre le travail accompli et l’énergie cinétique. Principe de la conservation d’énergie. - L’enseignant demandera aux apprenants de reprendre des Analyser le rendement d’un expériences en calorimétrie pour montrer maintenant que dans convertisseur à partir d’un Transfert d’énergie par chaleur. un système isolé il y a transfert d’énergie rien qu’entre les bilan énergétique Dégradation de l’énergie mécanique. parties du système. L’apprenant choisira maintenant comme système d’étude un Description microscopique des corps placés à l’intérieur du calorimètre pour étudier les transferts de ce corps avec le reste du calorimètre. - L’apprenant réalisera le frottement de deux objets l’un contre l’autre, pour observer let interpréter a dégradation de plusieurs sources d’énergie et l’apparition de l’énergie calorifique. - L’apprenant réalisera, sous la supervision de l’enseignant, des expériences sur la dégradation d’une forme d’énergie macroscopique et l’apparition de l’énergie microscopique (par exemple : un morceau de glace lancé contre le mur entraîne sa 5  fusion partielle). Expliquer que la vision résulte Instruments d’optique : - L’enseignant proposera à l’apprenant une modélisation de l’œil de la formation d’une image - œil, humain qui se comporte comme une lentille convergente Optique sur la rétine. - loupe, donnant sur la rétine une image réelle et renversée des objets - microscope, extérieurs. Utiliser un appareil imageur - lunettes astronomiques. et décrire son - L’enseignant demandera à l’apprenant de trouver une solution fonctionnement. scientifique au problème d’un œil myope (œil pour lequel l’image d’un objet situé à l’infini se fait en avant de la rétine), ou d’un œil hypermétrope (œil pour lequel l’image d’un point à l’infini se fait derrière la rétine. - L’enseignant guidera l’apprenant à travers des séances de simulation pour expliquer qu’une loupe est composée uniquement d’une lentille convergente à distance focale très courte. - A travers des séances de simulations, l’enseignant guidera l’apprenant à découvrir qu’une lunette astronomique donne une image virtuelle plus grande que celle que l’œil peut former directement. L’enseignant répartira les apprenants en groupe de cinq (5) Réaliser des montages en - Association de résistances, pour : série ou en dérivation. générateurs, récepteurs en - Réaliser un circuit électrique comprenant une pile, un série ; ou en dérivation interrupteur, deux ou trois résistances en série) Evaluer les avantages et - Courants dérivés - Mesurer la valeur de l’intensité du courant dans chaque Electricité et inconvénients d’un type de résistance. magnétisme montage par rapport à un - Mesurer la valeur de la tension aux bornes du autre. générateur et de chaque résistance. L’enseignant proposera à l’apprenant de : - mesurer la force électromotrice aux bornes d’un ensemble de deux ou plusieurs piles en série, en parallèle. - Mesurer la valeur de la résistance interne du système formé de deux ou plusieurs piles dans chaque cas. 6  - L’enseignant proposera à l’apprenant d’analyser le fonctionnement d’un fer à repasser et d’un ventilateur ; d’une lampe et d’un mixeur (blendè). - Guidé par l’enseignant, l’apprenant, à travers un circuit simple, expliquera pourquoi les installations électriques domestiques sont, généralement, des circuits parallèles. Découvrir ce qu’est le champ - Aimants magnétique terrestre. - Corps magnétique - L’enseignant demandera a l’apprenant de trouver une - Champ magnétique définition au mot aimant, après avoir observé sa réaction sur Découvrir l’utilité et le - Champ terrestre de la limaille de fer. fonctionnement d’une - Boussole boussole. - L’apprenant, guidé par l’enseignant, aura à réaliser des expériences permettant de mettre en évidence les deux pôles Concevoir une boussole. d’un aimant, et leurs caractéristiques. - L’enseignant formulera des situations problèmes montrant l’existence du champ magnétique terrestre et ses caractéristiques. - L’enseignant proposera à l’apprenant d’analyser le fonctionnement d’une boussole. Découvrir les phénomènes de l’électromagnétisme. - L’enseignant guidera l’apprenant à travers des séances de - Electromagnétisme simulation pour observer et expliquer le phénomène de Découvrir l’utilité et le - Flux magnétique l’électromagnétisme (exemple : expérience d’Oersted). fonctionnement d’une sonnerie - Induction électromagnétique - L’enseignant proposera à l’apprenant des expériences électrique. - Loi de Laplace permettant d’étudier le champ créé par : un courant rectiligne, un courant circulaire, un cadre, une bobine (plate) ou d’un Concevoir une sonnerie solénoïde, et une bobine fermée. électrique. - L’enseignant proposera à l’apprenant des séances de simulations permettant d’analyser le fonctionnement d’une Découvrir que le sonnerie électrique. 7 fonctionnement du téléphone est basé sur le phénomène - A travers des séances de simulations, l’enseignant demandera d’induction. à l’apprenant d’observer et d’expliquer le comportement d’un circuit mobile soumis à l’action d’un champ magnétique. - L’enseignant proposera à l’apprenant d’analyser le fonctionnement d’un ampèremètre à aimant mobile. - L’enseignant guidera l’apprenant à travers des séances de simulation pour observer et expliquer le phénomène d’induction électromagnétique par lequel un courant électrique est produit par la variation du flux d’un champ magnétique qui traverse le circuit. - L’enseignant répartira les apprenants en groupe de cinq (5) pour réaliser une expérience similaire à celle-ci. Prends un gros électro-aimant muni de son armature. Excite-le à l’aide d’un accumulateur ayant une force électromotrice de 6 volts. En dérivation entre les extrémités de son fil, mets une lampe à incandescence demandant 32 volts pour s’allumer. i) Comment la lampe, brille-t-elle ? ii) Si, à l’aide de l’interrupteur K, tu coupes brusquement le courant venant de l’accumulateur. Qu’observes-tu ? Trouve une explication scientifique. 8