(2019-12) Minimum Competencies Programme: Physics, Secondary I

MENFP MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION NATIONALE ET DE LA FORMATION PROFESSIONNELLE PROGRAMME A COMPÉTENCES MINIMALES Physique SECONDAIRE I DÉCEMBRE 2019 Programme à compétences minimales Physique Le présent programme dénommé : Programme à compétences minimales de physique est élaboré à partir du programme initial conçu pour une année scolaire de 189 jours à raison de six (6) heures de cours par jour. Tenant compte des difficultés rencontrées au cours de la période de « Peyi lock » pendant plus de deux (2) mois, les autorités du ministère ont opté pour la poursuite des activités scolaires pour l'année académique 2019/2020. C'est ainsi que les directions techniques concernées ont été instruites par les autorités du MENFP, notamment le Ministre Pierre Josué Agénor CADET afin de réaménager le calendrier scolaire et élaborer un programme adapté à cet dernier. Globalement, il s'agit d'évaluer le nombre de jours de classes raté pendant cette période et prendre en compte l'essentiel dans chaque discipline, c'est-à-dire les thèmes disciplinaires qui valideront l'année académique pour chaque niveau d'enseignement. Stratégiquement, pour optimiser le temps d'apprentissage, la Direction de l'Enseignement Secondaire a proposé un programme de 36 heures par semaine a raison de 6 heures par jour et échelonné sur une période de 6 jours par semaine, ce, pour combler le nombre d'heures perdu au cours de la période de « Peyi lock ». Ceux, considérés comme non pertinents font l'objet d'activités d'enseignement / apprentissage qui seront versés sur les différentes plateformes construites à cet effet par le ministère et serviront de devoirs de recherche par les élèves des différents niveaux du secondaire. Dans le cas du programme de physique pour la classe de secondaire I ; 10 heures sont susceptibles d'être rattrapées par semaine et 7 heures peuvent être prises en charge à travers des devoirs de recherche à la maison. Programme à compétences minimales Physique Thème: La matière Contenus à développer Compétences v Décrire la constitution de l'atome. Constitution de l'atome : - Etude de la constitution de l'atome et de ses composantes. Les états de la matière. - Les caractéristiques des trois états les plus courants dans notre environnement v les particules constituant la matière. (molécules) Exemples : Gaz : dispersé et désordonné. Liquide : compact et désordonné. Solide: compact et ordonné. - Présentation de la notion de forces de cohésion entre les particules (molécules) constituant la matière. - Présentation du plasma et de ses caractéristiques ; - Identification des états intermédiaires et leurs caractéristiques. - Etude des changements d'états. Suggestions d ’activités d'enseignement et d'apprentissage L'enseignant proposera aux apprenants : - de faire des recherches sur la structure et la taille de l'atome et du noyau, puis sur la charge et la masse de l'électron, du proton, du neutron, du noyau et de l'atome ; - d'Illustrer par des exemples la notion de vide dans la matière (rapport de de l'ordre de 100 000 entre les dimensions de l'atome et du noyau). Exemples : Si l'atome est un terrain de football, le noyau de l'atome est approximativement le noyau d'une cerise placé au centre du terrain et l'électron est un autre noyau de cerise placé au point de penalty. Organisation de la classe en groupe et demander à chaque groupe de: - travailler sur les caractéristiques des trois états les plus courants dans notre environnement. d'observer les changements d'état possibles en classe. Recherches à faire par les élèves sur : - la notion de force de cohésion moléculaire pour expliquer les différents états de la matière ; l'état plasma. 1 Programme à compétences minimales Physique Expliquer la notion de quantité de matière. Déterminer expérimentalement et par le calcul la masse volumique et la densité. Quantité de matière. La classe s'organisera en groupe de travail - Rappels sur la masse, le volume et la pour réfléchir sur : masse volumique d'un objet. - la définition de la masse et du volume d'un corps ; Masse volumique et densité - Mesures de volume et de masse - la définition de la masse volumique et de la densité. Détermination expérimentale de la masse Les élèves utiliseront le matériel volumique et de la densité d'un corps. nécessaire pour : - mesurer la masse de plusieurs téléphones, puis les dimensions du frottoir afin de calculer son volume. - déterminer expérimentalement la masse volumique d'un objet. Thème: Forces et Mouvements Contenus à développer Compétences v Expliciter de manière scientifique les notions courantes de mouvement, de trajectoire, de vitesse et d'accélération. 2 v Calculer une vitesse moyenne. v Mettre en évidence la variation de la vitesse à partir de la variation de l'une au moins de ses caractéristiques. v Distinguer les différents types de mouvements. Mouvement - Trajectoire - Distance Etude des divers types de mouvements : uniforme, accéléré, ralenti, rectiligne, curviligne, circulaire, … Vitesse - Notion de vitesse moyenne. - Unités de vitesse. Ordre de grandeur de vitesse de certains mobiles. - Notion de vitesse instantanée. Suggestions d ’activités d'enseignement et d'apprentissage Regroupement des élèves au sein de la classe ayant comme travail : - de réfléchir pour retrouver dans leurs vécus divers types de mouvements comme les mouvements uniformes, accélérés, ralentis, rectilignes, curvilignes, circulaires …… - de dégager le caractère relatif du mouvement en faisant remarquer que la trajectoire d'un point mobile n'est définie que si l'on précise le solide de référence auquel on rapporte le mouvement. Programme à compétences minimales Physique Accélération - Etude de la notion d'accélération à partir de la variation de vitesse. - de résoudre des exercices faisant appel à la vitesse et accélération. Ouverture d'un débat en classe pour Relativité du mouvement. - O b s e r v e r q u e l q u e s m o u v e m e n t s provoquer des réflexions et des échanges permettant de démontrer qu'ils sont sur la relativité du mouvement afin d'expliquer que le mouvement d'un corps décrits par rapport à un référentiel. s'effectue toujours par rapport à un autre Repère et Référentiel. et que deux personnes peuvent décrire le Choix du référentiel le mieux adapté à un type même mouvement d'un mobile de deux de mouvement donné. manières différentes suivant le référentiel choisi et leur situation par rapport au mobile. Thème: Forces Contenus à développer Compétences v Analyser les paramètres modifier un mouvement. pouvant v Exprimer le principe d'inertie au moins sous une forme simplifiée. Suggestions d ’activités d'enseignement et d'apprentissage Notion de Force Les élèves en groupe dans la classe - Rappels sur les caractéristiques des réfléchissent forces, les différents types de forces. sur des situations où des mouvements sont modifiés pour étudier les causes de ces modification afin d'arriver à - Recherche des causes agissant sur la une définition de la force et un énoncé du modification de la vitesse et la principe d'inertie sous une forme au moins trajectoire d'un mobile en mouvement. simplifiée. L'enseignant et les élèves statuent sur l'existence des forces par des exemples concrets d'objets au repos, en mouvement etc. 3 Programme à compétences minimales Physique Poids et Masse. v Utiliser une balance pour déterminer la masse d'un corps. - Mesure du poids et de masse à l'aide v Utiliser un dynamomètre pour mesurer le poids d'un corps. d'instruments appropriés. Poids volumique v Différencier les notions de poids et de masse. - Détermination expérimentale du poids v Déterminer expérimentalement le poids volumique d'un corps. volumique d'un corps A l'aide d'un dynamomètre et d'une balance, les élèves effectuent la mesure de poids et de masse de certains objets de la classe comme téléphone, frottoir, plume ….. En utilisant ces mesures, les élèves font le rapport les poids aux masses correspondantes pour établir expérimentalement la constance de ce rapport. Ils profitent aussi pour comparer les deux grandeurs masse et poids d'un corps. Ils effectuent des mesures de poids et de volume pour déterminer le poids volumique de certains objets. v Représenter schématiquement une force à l'aide toutes ses caractéristiques. Représentation graphique d'une force. Application au cas particulier du poids. En réalisant plusieurs activités comme faire glisser le frottoir sur la table, laisser tomber une plume au sol, soulever une chaise, déposer un livre sur le banc, demander aux élèves d'interpréter, de 4 v Appliquer les règles de composition des forces. v Décomposer une force en deux forces concourantes. Equilibre d'un corps soumis à 2 forces. - Conditions d'équilibre d'un corps soumis à l'action de deux forces. Equilibre d'un corps soumis à 3 forces coplanaires. - Conditions d'équilibre d'un corps soumis à l'action de 3 forces coplanaires. trouver et de schématiser les caractéristiques de chacune des forces exercées. Réflexion des élèves en groupe, sous la supervision de l'enseignant, sur diverses situations de la vie courante où l'homme utilise des techniques lui permettant d'exercer une ou deux forces pour équilibrer une autre. Programme à compétences minimales Physique v Mettre en évidence la notion de moment d'une force par rapport à un axe ou d'un couple de forces. Moment d'une force, moment d'un couple de forces. Equilibre d'un corps mobile autour d'un axe fixe. - Conditions d'équilibre d'un solide mobile autour d'un axe fixe. L'enseignant questionnera sa classe sur des situations d'apprentissage de la vie courante faisant apparaitre le moment d'une force et d'un couple de forces pour étudier les conditions d'équilibre d'un solide mobile autour d'un axe. Exemple : 1- Visser ou enlever un écrou à l'aide d'une clé à roue en L ou en +. 2- Tourner le poignet d'une porte. v Expliquer les avantages de l'utilisation des machines simples. v Expliquer les principes de fonctionnement des machines simples. Balance, poulie, treuil, leviers, plan incliné. Les élèves réfléchissent sur l'utilisation - Etude des machines simples et de leur d'outils par l'homme où il exerce une fonctionnement. force moindre pour soulever ou déplacer Utilisation concrète des machines simples des corps très lourds dans l'objectif : suivantes : une balance, une poulie, un a) d'identifier les différents types de système de poulies, un treuil, un levier, un machines simples, et d'expliquer leur plan incliné. fonctionnement. Thème: Forces et Pression d'un solide Contenus à développer Suggestions d ’activités d'enseignement et d'apprentissage v Etudier le rôle de la pression dans des Pression exercée par une force sur un Recherches à faire par les élèves à travers situations courantes. solide. des documents et via internet sur les - Pression et unités de pression. Pression dans un liquide. phénomènes liés à la pression dans la nature Compétences v Réaliser des expériences prouvant - Etude de la pression dans un liquide. Pression en un point d'un liquide. l'existence de la pression dans un liquide. - Paramètres dont dépend la pression en un v Mettre en évidence les caractéristiques de point d'un liquide en équilibre. la pression dans un liquide. Principe fondamental de l'hydrostatique. et dans la vie courante. L'enseignant mettra les élèves en situation d'interpréter les phénomènes liés à la pression dans les cas suivants : 5 Programme à compétences minimales Physique a) Les effets des pieds d'une personne sur le sable au bord de la mer ; b) Les effets de la main d'un enfant introduite dans de la farine ; c) Une personne assise sur un matelas / couchée sur le même matelas. Cette activité permettra : - de montrer que la pression dépend de la force exercée et de la surface pressée, puis d'établir la formule de calcul de la pression produite par une force exercée par un solide sur une surface. Pour étudier la perpendicularité de la direction de la force pressante exercée par un liquide sur les parois du contenant, réaliser l'expérience suivant: 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. 6 Solliciter les élèves pour toute autre expérience illustrant la pression exercée par un liquide. Percer des trous à des hauteurs différentes dans une boite de conserve remplie d'eau les jets sortant des trous du bas sont plus forts que ceux du haut. Cela montre que la pression augmente avec la profondeur de liquide. Une autre expérience de même type peut être faite avec deux boites ayant des trous à même hauteur mais remplies avec des liquides différents. Le jet de celle contenant le liquide ayant la masse volumique la plus élevée est le plus fort. Programme à compétences minimales Physique Thème: Forces et pression Compétences v Etudier le fonctionnement des vases Contenus à développer Pression en un point d'un fluide. communicants v Appliquer le théorème de Pascal. - Principe des vases communicants. - Etude du fonctionnement d'un indicateur de niveau, d'une écluse, d'un château d'eau, etc. Variation de pression. v Expérimenter la poussée d'Archimède et la flottaison des corps. - Enoncé du théorème de Pascal. - Etude du fonctionnement de la presse hydraulique et d'un frein hydraulique. Poussée d'Archimède - Détermination expérimentale de la poussée d'Archimède. - Enoncé du principe d'Archimède. Flottabilité - Equilibre des solides à la surface d'un liquide - Principe des Corps flottants. Suggestions d ’activités d'enseignement et d'apprentissage Cela montre que la pression augmente avec la masse volumique du liquide. L'enseignant demandera aux apprenants d'utiliser le matériel nécessaire : un tube en plastique transparent et des liquides non miscibles pour expliquer le principe des vases communicants. Les apprenants en groupe feront le schéma d'une presse hydraulique, d'un frein hydraulique pour expliquer le théorème de Pascal. Recherches à faire par les apprenants sur Archimède et la légende de la découverte du principe qui porte son nom pendant qu'il prenait son bain. Les apprenants viendront en classe avec des verres transparents, des œufs, du sel et de l'eau pour expérimenter la poussée d'Archimède et les corps flottants, puis déterminer les facteurs qui influencent la poussée et la flottaison. 7 Programme à compétences minimales Physique Thème: Electricité Compétences Distinguer les conducteurs des isolants et des semi- conducteurs. Contenus à développer Suggestions d ’activités d'enseignement et d'apprentissage Description microscopique de Les élèves se regroupent dans la salle pour : Réaliser des expériences d'électrisation par frottement comme frotter une règle en plastique contre les cheveux qui attirent de petits morceaux de papier. l'électrisation. - Rappel des différents constituants de l'atome. Interpréter d'électrisation. le phénomène - Etude de la neutralité des matériaux. - Electrisation par frottement. Conducteurs, isolants et semi- Identifier les conducteurs, les isolants et les conducteurs. semi- conducteurs en fonction de leur capacité à conduire le courant électrique. Conducteurs, i s o l a n t s conducteurs. 8 et semi- Réfléchir sur les phénomènes naturelles électrostatiques liés à l'électrisation des corps comme ce qu'on ressent et entend parfois en passant la main sur l'écran du téléviseur ou quand ses cheveux se redressent, etc. Identifier des corps conducteurs ou isolants parmi des objets avec lesquels l'enseignant leur avait demandé de venir en classe avec, tout en expliquant leurs propriétés ? L'enseignant demande aux apprenants d'énumérer une liste de corps conducteurs et corps isolants ; Les apprenants apportent des piles, des fils conducteurs et des ampoules pour monter de simples circuits électriques afin d'insérer des objets pour vérifier que les ampoules s'allument et donc qu'un courant passe dans le cas d'un conducteur et ne passe pas dans le cas d'un isolant. Programme à compétences minimales Physique v Réaliser un circuit électrique à courant continu. Le courant électrique continu - Courant électrique, générateur électrique, diode. v Expliquer le rôle d'un générateur dans un circuit électrique. - Nature du courant électrique. comme Notion de tension. - Mesurer la tension aux bornes d'un récepteur. v Interpréter le comportement d'une diode dans un circuit électrique à courant continu. Diode - Effet d'une diode dans un circuit électrique. v v Utiliser voltmètre. un multimètre Etudier la variation de l'intensité du courant par rapport à la résistance d'un circuit électrique. v Tracer la caractéristique du dipôle résistor. v v Déterminer la résistance d'un résistor à partir de sa caractéristique ou par le calcul. Utiliser ohmmètre. un multimètre comme Résistances électriques. - Dipôle, résistor. - Mesure de la valeur de la résistance à l'aide d'un multimètre. - Calcul de la valeur d'une résistance à l'aide de ses caractéristiques - Recherches à faire par les apprenants sur la découverte du courant électrique. - L'enseignant explique que le déplacement des électrons ou des particules chargées électriquement est lié à une différence de potentiel. Les apprenants auront à faire le montage d'un circuit électrique simple (pile, ampoule, interrupteur, diode) : a) puis à illustrer par un schéma le sens conventionnel du courant électrique et le sens du déplacement des électrons. b) ensuite à vérifier que le courant ne passe que pour une seule des deux positions de la diode dans le circuit en courant continu. c) Et à mesurer la tension aux bornes de l'ampoule et de la diode à l'aide d'un multimètre. Dans un circuit simple déjà réalisé par les élèves, ils auront à introduire successivement des « résistances » de valeurs différentes et à mesurer l'intensité du courant à chaque introduction pour étudier la variation de l'intensité du courant en fonction de la résistance du circuit. Les apprenants mesureront aussi la tension aux bornes de chacune des résistances pour ensuite tracer la caractéristique d'une « résistance ». 9 Programme à compétences minimales Physique Courant continu et courant alternatif. Interpréter le fonctionnement des récepteurs électriques sous une tension continu et /ou sous une tension alternative. - Représentation graphique de l'allure du courant alternatif sinusoïdal. v Différencier les valeurs efficaces des valeurs maximum en courant alternatif. - Mesure des valeurs efficaces en courant alternatif à l'aide d'instruments de mesure appropriés. v v Réaliser une installation électrique domestique. - Etude du comportement d'une diode en courant alternatif. Etude d'une installation électrique domestique. Rôle des appareils. v Expliquer le rôle des différents composants d'une installation domestique courante. - Rôles du compteur, des sectionneurs, des fusibles, du disjoncteur, des fils et câbles électriques. ATTENTION : toute manipulation directe sur le secteur est interdite ; pour toute visualisation le concernant, il convient d'utiliser des transformateurs protégés. Les apprenants effectuent un montage simple (alimentation, ampoule, résistance, diode) en courant alternatif pour : a) vérifier que le courant passe quel que soit le sens de branchement de la diode. L'enseignant explique que le courant ne traverse la diode que pendant une alternance au cours d'une période. La lampe ne s'allume pas de façon continue, mais elle clignote. b) faire des mesures de tensions et d'intensité dans un circuit simple alimenté en courant alternatif. vérifier que la valeur mesurée pour la v Distinguer le neutre de la phase dans une installation électrique. 10 - Différence entre le neutre et la phase. résistance (U/I) est la même qu'en courant continu. Les apprenants participent à une visite guidée d'une centrale de production d'électricité. Les apprenants présenteront le travail (devoir de maison) du relevé de l'installation électrique de la maison où ils habitent en identifiant ses composantes. Ils feront aussi des recherches de documents sur les installations électriques pour préparer un schéma complet ou une maquette correspondante. Programme à compétences minimales Physique Pour distinguer le neutre de la phase, les apprenants utilisent un générateur de basse tension. Ils appellent A : l'une des bornes, B : l'autre borne ; C : la terre. Ils mesurent les tensions : UAC et UBC. Si par exemple UAB = 0 ; alors A est le neutre, sinon c'est B. Avec l'enseignant, les apprenants réaliseront un montage basse tension de lampes en dérivation, puis en série. Ils ajouteront progressivement les lampes pour étudier la variation de l'intensité du courant dans le circuit principal. v Rechercher les causes de courtcircuit dans une installation Protection des appareils et Règles de Les apprenants viendront en classe avec sécurité. du matériel comme des bouts de fil de - Court-circuit, électrocution, …. électrique. connexion de sections différentes, un disjoncteur, un fusible, un interrupteur, v Respecter les consignes de sécurité - Importance des isolants des fils de une prise de tension, certains appareils pour éviter tout risque d'électrocution connexion, des fusibles, des disjoncteurs électriques etc. pour décrire le rôle et et de la prise de terre. Alimentation du secteur et puissance nominale des appareils. l'importance de chacun d'eux tout en brancher pour éviter les - Secteur, puissance électrique, puissance connexions, causes des échauffements présenté par une installation domestique. v Evaluer l'intensité efficace traversant un appareil alimenté par le secteur à partir de sa puissance nominale. v Calculer l'énergie électrique transformée par un appareil pendant une durée donnée. nominale, énergie électrique. - Différentes unités de la puissance et de l'énergie. Cout de l'énergie électrique. apprenant à bien les utiliser et à bien les mauvaises et des court-circuit. Les apprenants expliquent pourquoi les couvertures et manches de beaucoup d'éléments utilisés dans les installations électriques domestiques sont en plastique. 11 Programme à compétences minimales Physique Les apprenants observeront les informations inscrites sur les appareils électriques pour indiquer la signification de chaque valeur exprimée. Les apprenants analyseront des factures ou bordereaux d'électricité pour en tirer des informations et chercher à comprendre comment on évalue le coût de ces factures. Thème: Optique Compétences v Distinguer les différentes sources de lumière. Contenus à développer Sources et récepteurs de lumière. Pour introduire ce cours, l'enseignant - Sources primaires et secondaires de sollicitera un débat avec les apprenants lumière. - Différents récepteurs de lumière. v Etudier le comportement des corps face à la lumière. 10 v Expliquer les phénomènes de phases lunaires et des éclipses. Suggestions d ’activités d'enseignement et d'apprentissage - Principe de la propagation rectiligne de la lumière. sur des questions comme : 1) Comment peut-on voir les objets ? 2) Quelles sont les sources de lumière rencontrées dans la nature ? Quelles différences y a-t-il entre elles ? Corps ou milieux 3) Citer d'autres sources de lumière - Opaques, transparents, translucides. préparées par l'homme ? Rayons et faisceaux lumineux. 4) Quels sont les récepteurs de lumière - Rayon lumineux, faisceau lumineux. que vous connaissez ? - Représentation géométrique des rayons Recherches à faire par les apprenants sur et faisceaux lumineux. Etude des phénomènes : Ombre, pénombre, v Interpréter les phénomènes observés phases lunaires, éclipses et chambres à travers un miroir. noires. les différents types de faisceaux lumineux, les phases lunaires et les éclipses avec représentations géométriques à l'appui. Programme à compétences minimales Physique Miroir, Réflexion de la lumière Les apprenants observeront tout le long - Miroir, réflexion et diffusion de la d'un mois, les différentes formes de la lumière - Etude des caractéristiques de l'image d'un objet donné par un miroir. lune en inscrivant les informations (date, forme et nom de la forme sur une feuille blanche). - Marche d'un faisceau lumineux à travers un miroir. Les apprenants, sous la supervision de l'enseignant, utiliseront une lampe de poche et un miroir pour mettre en évidence la réflexion de la lumière et les caractéristiques de l'image donnée par le miroir. 11