Programme Officiel

RPUBLIQUE TUNISIENNE

MINISTRE DE LDUCATION & DE LA FORMATIONDIRECTION GNRALE DES PROGRAMMES & DE LA FORMATION CONTINUE

Direction des Programmes & des Manuels Scolaires

PROGRAMMES DE SCIENCES PHYSIQUES3me anne & 4me anne de lenseignement secondaire

Septembre 2009

Statut de la discipline ................................................................................ 03 Dmarches pdagogiques ....................................................................... 06 Programmes de 3me anne secondaireSection Mathmatiques .................................10 Physique......................................................11 Chimie .........................................................21 Section Sciences Exprimentales ................28 Physique......................................................29 Chimie .........................................................37 Section Sciences Techniques ........................45 Physique......................................................46 Chimie .........................................................55 Section Sciences de lInformatique ............61 Physique......................................................62 Chimie .........................................................72

Programmes de 4me anne secondaireSection Mathmatiques ................................... 77 Physique ....................................................... 78 Chimie........................................................... 91 Section Sciences Exprimentales.................. 98 Physique ....................................................... 99 Chimie......................................................... 112 Section Sciences Techniques ........................ 122 Physique ..................................................... 123 Chimie......................................................... 134 Section Sciences de lInformatique ........... 141 Physique ..................................................... 142 Chimie......................................................... 153

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STATUT DE LA DISCIPLINEComme tant des sciences qui traitent de l'univers matriel, la physique et la chimie (Sciences physiques) jouent un rle dterminant dans le dveloppement et l'amlioration du niveau de vie des socits. Si les citoyens n'arrivent pas suivre l'volution rapide et perptuelle de ces sciences, ils vont se trouver dpasss pour se situer dans le monde. D'o la place importante qu'elles occupent dans notre systme de l'ducation. sont entrans proposer une explication ou une solution des problmes d'une complexit de degr moyen, raliser de petits projets et s'approprier des manires de communiquer. Dans une perspective de continuit et de complmentarit avec l'enseignement de base, l'enseignement au secondaire vise chez les lves : - dvelopper des lments de culture scientifique qui les aideront se faire une reprsentation rationnelle des phnomnes naturels environnants et se situer dans le monde contemporain ; - acqurir une certaine autonomie, et ce, par la prise de conscience de la responsabilit dagir pour apprendre et par le dveloppement de lesprit de crativit ; - systmatiser la pratique de la dmarche scientifique par la mise en pratique frquente de son protocole de base (indiquer les lments du problme pos, construire des hypothses, recourir lexprience, la recherche documentaire ou sur le terrain pour confirmer ou mettre en doute les hypothses avances, conclure ou dduire) ; - perfectionner les habilets mthodologiques telles que l'utilisation des TIC (Technologies de l'information et de la communication) et l'exploitation des donnes (Recherche des informations, leur tri critri, leur analyse). Simultanment, on doit apprendre aux lves transfrer ces savoirs, savoir faire et savoir tre d'une manire intgrative dans des situations problmes authentiques dclenches par des phnomnes physico-chimiques.

1. Prsentation de la disciplineL'enseignement des sciences physiques sinscrit en droite ligne de la logique de la rforme du systme ducatif et, ce, conformment aux articles 56 et 52 de la loi d'orientation de lducation et de lenseignement scolaire (Loi du 23 juillet 2002), qui stipulent respectivement qu lcole incombe la double mission primordiale dassurer en gnral la formation cognitive des apprenants et celle de leur faire acqurir les mthodologies de travail et de rsolution de problmes. et quen particulier, la finalit de lenseignement des mathmatiques et des sciences est de permettre aux apprenants de matriser les diverses formes de la rflexion scientifique et de shabituer la pratique de la dmonstration et de largumentation ainsi que de leur faire acqurir des comptences de rsolution de problmes et dinterprtation des phnomnes naturels et humains . Avec l'enseignement des sciences physiques au collge, les lves ont apprhend l'univers matriel tant naturel que construit dans lequel ils vivent. Par l'observation et l'investigation (Manipulations ; recherches documentaires ou sur terrain), ils ont reconnu des interactions de tous les jours entre la matire et des phnomnes physiques courants (essentiellement ceux qui sous tendent la nature) ; ils ont construit qualitativement des concepts et "dgag" des lois qui rgissent les phnomnes tudis. En mettant profit leurs acquis, ils se 3/155

Cest dans cette perspective que les programmes de sciences physiques sont conus et labors en sappuyant sur les ides directrices suivantes : - Centrer les contenus de lenseignement sur lessentiel et dgager un socle fondamental de connaissances dclaratives et procdurales ; - Renforcer la corrlation de lenseignement de la physique chimie avec celui des autres disciplines ; - mettre laccent sur lunit profonde des phnomnes physico-chimiques qui structurent le monde naturel et qui permettent notamment une vision rationnelle et globale de lenvironnement ; - contribuer renforcer la matrise des technologies de linformation et de la communication et enrichir la culture scientifique indispensable dans le monde contemporain ; - former lesprit la rigueur, la mthode scientifique, la critique constructive et lhonntet intellectuelle.

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2. Liens avec les autres disciplinesToute discipline scolaire a sa raison d'tre essentiellement par sa manire de concevoir le rel et d'y intervenir, voire par son regard particulier qu'elle porte sur le monde. Pour son fonctionnement, elle a besoin d'clairages complmentaires qui peuvent tre apports par d'autres disciplines. Toutefois, elle peut son tour clairer ces dernires. Donc, il n'est pas question de dissocier les apprentissages raliser en sciences physiques de ceux effectus ailleurs, non seulement dans les disciplines du domaine des sciences mais plutt dans toutes les disciplines scolaires. Les "Sciences Physiques", les "Sciences de la vie et de la Terre" et la "technologie" sont complmentaires par les nombreux concepts qu'elles ont en commun. Pour comprendre la matire anime et l'univers vivant auxquels s'intressent les SVT, il faut avoir un socle minimum de connaissances sur la matire inanime et l'univers matriel qui sont de l'ordre des sciences physiques et inversement. Pour comprendre le monde qui nous entoure, les sciences physiques s'appuient souvent sur les progrs en technologie, progrs qui sont eux mmes le fruit d'une exploitation efficace et efficiente de concepts, de lois et de thories de l'ordre de la physique et de la chimie. Pour l'tude des sciences physiques, on a besoin d'outils mathmatiques (calculs; notions de gomtrie; analyse; modlisation; reprsentations graphiques). D'autre part, on a besoin de connaissances langagires, connaissances qu'apporte l'tude des langues vhiculaires. En physique, les connaissances lies l'air, l'eau et aux changements d'tats par exemple peuvent servir l'tude des climats en gographie. Afin d'investir les savoirs et savoir faire en physique et en chimie pour le bien tre collectif, pour la prservation des ressources naturelles et pour la protection de l'environnement, on compte beaucoup sur les acquis d'ordre thique et sur l'esprit de citoyennet apports par les ducations civique et religieuse, voire la philosophie. Pour l'tude de quelques thmes philosophiques comme le dterminisme, l'pistmologie des sciences et la vision du monde, on a recours des concepts, des lois et des thories de physique ou de chimie. Quant la pense philosophique, elle peut favoriser le dveloppement de l'esprit critique en physique et en chimie

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DMARCHES PDAGOGIQUESLes sciences physiques restent essentiellement une discipline exprimentale et doivent tre donc enseignes en tant que telles. Dans un autre ordre dide, la nouvelle orientation de lenseignement scolaire dans tous ses niveaux replace lapprenant sa vraie place, cest--dire au centre de laction ducative ; deux raisons majeures qui imposent une rflexion approfondie sur les moyens et mthodes mettre en uvre pour appliquer ces nouveaux programmes avec une garantie minimale defficacit. Dans le but de favoriser les vises assignes l'enseignement de cette matire scientifique, il faut opter pour une mthodologie et une valuation garantes de la russite de tous, sans oublier d'accorder son caractre exprimental l'importance qu'il mrite. En d'autres termes, le professeur de physique chimie doit centrer son enseignement sur les lves. Il ne doit pas hsiter leur accorder linitiative, et ce, en les impliquant rgulirement dans des activits dinvestigation, de structuration et dintgration, dans toutes les situations dapprentissage, aussi bien en cours quen travaux pratiques. Pour stimuler la motivation des lves et favoriser chez eux la rtention ainsi que la comprhension, il est recommand de recourir autant que possible lenseignement par le problme ou par le projet, un enseignement qui vise un apprentissage dont le point de dpart est une situation problme (Situation problme didactique ne pas confondre avec la situation problme d'intgration), cest--dire une situation qui fait initialement problme aux lves parce quils nont pas les connaissances scientifiques indispensables pour s'en acquitter. Dans ce cadre l, et pour faciliter la tche du professeur, les contenus des programmes officiels de physique chimie sont accompagns dune liste non limitative et non obligatoire de questionnements et dactivits qui peuvent tre exploits en classe comme exemples de stimuli ou de supports didactiques au service des objectifs viss. Les activits de recherche documentaire ou de recherche sur terrain proposes aux lves doivent susciter la curiosit chez ces derniers et les aider apprhender le(s) concept(s) physico-chimique(s) en construction. Dans les diffrentes activits dapprentissage, les lves doivent tre amens utiliser au mieux les moyens contemporains et essentiellement les TIC (Technologies de lInformation et de la Communication). Lordinateur, avec les accessoires appropris, doit tre utilis non seulement comme outil de laboratoire, mais comme un outil privilgi pour lacquisition et le traitement des donnes, pour la simulation, pour lvaluation formative

1. Mthodologie d'enseignement de la disciplinePour mettre en uvre les principes constructivistes et dintgration des connaissances, assigns lenseignement de la matire (principes noncs prcdemment), il faut conduire les activits de formation par des mthodes actives, des mthodes selon lesquelles les apprenants doivent tre rendus capables de construire eux mmes des connaissances, de sapproprier des habilets et de les intgrer dans des situations significatives ; la large part des horaires consacrs aux sances de travaux pratiques o llve assume une grande part dinitiative et de responsabilit dans la construction de son savoir et dans lacquisition de savoir faire est en soi un signe qui ne trompe pas sur lorientation qui place llve au centre des proccupations de linstitution ducative. En fait, au travers des activits exprimentales, en amenant les lves formuler les hypothses et les confronter aux faits, le professeur de la matire contribue au dveloppement de la pense logique chez les lves. Il est peine utile ici de rappeler que lenseignement traditionnel des sciences physiques formel, abstrait et hautement mathmatis est vou lchec. 6/155

Ce privilge accorder lordinateur ne doit en aucun cas laisser sous entendre que cet outil peut remplacer lexprience relle de physique ou de chimie, mais il doit tre son service. Enfin, dans les limites de lhoraire imparti lenseignement de la matire et sans sortir du cadre de ces dmarches dcrites, le professeur de physique-chimie a toute latitude de prendre les initiatives et dorganiser les activits de classe dans lordre quil juge le mieux adapt l'atteinte des objectifs viss.

Lexprience de cours Cest une exprience raliser par le professeur avec la classe entire dans une sance de cours. Elle permet soit dintroduire une notion qui sera approfondie et enrichie ultrieurement en TP, soit de reprendre une exprience faite par les lves en TP pour un complment de cours. Cependant, elle simpose lorsquelle est dangereuse ou difficile. D'une manire gnrale, et dans toutes les situations d'apprentissage, les activits exprimentales de physique chimie doivent avoir pour objet d'apprendre aux lves observer, se poser des questions et confronter leurs reprsentations avec la ralit ; elles doivent les aider acqurir des connaissances, des savoir faire et surtout une mthode d'analyse et de raisonnement leur permettant de formuler avec pertinence des jugements critiques. A ce propos, il est utile de rappeler que rares sont les activits exprimentales dans l'enseignement secondaire qui n'amnent pas les lves se confronter directement aux mesures des grandeurs physiques et surtout aux incertitudes affectant leurs rsultats. La puissance des moyens de calcul (calculette et ordinateur) mis entre les mains du professeur et ses lves permettent actuellement d'aborder efficacement le phnomne des erreurs de mesure par le biais de la statistique, de donner du sens la moyenne d'une srie de mesures et surtout d'valuer un intervalle de confiance raisonnable encadrant un rsultat de mesure. L'apprentissage de l'objectivit, de la rigueur et de l'honntet scientifique que l'on souhaite inculquer aux apprenants ne saurait ignorer ces lments qui, quoique non mentionns explicitement dans les libells des programmes, sont implicitement prsents dans tous les cursus scientifiques d'ordre exprimental. Il n'y a pas lieu videmment de dvelopper ces notions sous forme de cours un niveau ou un autre, mais de les taler sur les quatre ans de l'enseignement secondaire en procdant leur enrichissement progressif et en les utilisant chaque fois que l'occasion se prsente.

Les activits de formation caractre exprimental :Les activits exprimentales en physique-chimie peuvent se ramener deux groupes complmentaires : les expriences de travaux pratiques : Il sagit dactivits exprimentales raliser par les lves (gnralement par binmes), en groupe rduit (classe ddouble) lors des sances de travaux pratiques. Ces activits peuvent se regrouper en deux catgories selon les finalits pdagogiques recherches :Les activits exprimentales destines exploiter un modle ou vrifier, pour les situations tudies, la validit dun modle ou dune loi

La loi ou le modle sont censs avoir t prsents par le professeur ou dgags par les lves eux-mmes, exprimentalement en cours. En TP, les lves doivent continuer approfondir et affiner les concepts par un travail exprimental de consolidation.Les activits exprimentales permettant de rpondre une situation problme

La situation problme propose permet aux lves la "redcouverte" dun phnomne et / ou la construction et la structuration d'un modle modeste ; ils peuvent ainsi mettre en uvre la dmarche scientifique aussi bien pour une reconstruction du savoir que pour rpondre des questions susceptibles de les intresser directement. 7/155

2. valuation du travail de l'lveIl n'est pas superflu de rappeler ce niveau que l'valuation est un processus (ou dmarche) qui permet de porter un jugement sur les acquis de l'apprenant en vue de prendre une dcision. L'valuation doit avoir la fonction d'aide l'apprentissage et celle de reconnaissance des acquis de l'lve. a) valuation des apprentissages : Loin de toute sanction, l'valuation des apprentissages est une occasion de rgulation dans le seul but de favoriser le progrs des apprenants. Donc, toute activit (ou tche) qui aboutit une rgulation peut faire l'objet d'valuation. La rgulation raliser par l'enseignant peut viser une rtroaction immdiate (Rgulation interactive) ou un ajustement des actions pdagogiques (Rgulations rtroactive et proactive). Quant l'autorgulation, rgulation faire par les lves euxmmes, elle amne ces derniers revoir et amliorer leurs manires d'apprendre. Toutefois, l'autorgulation n'est possible que lorsque les acteurs sont conscients de leur processus d'apprentissage, c'est--dire lorsque toutes les connaissances dclaratives, procdurales et conditionnelles sont construites par eux-mmes. b) valuation des acquis : Comme celle des apprentissages, l'valuation des acquis peut tre ramene une auto valuation. Pour l'enseignant, elle vise rendre compte du niveau de dveloppement des diffrentes capacits chez l'apprenant. Lorsqu'elle est faite par ce dernier, elle lui permet de reconnatre son degr d'atteinte des objectifs viss. 8/155

Bien qu'elle soit continue, l'valuation des acquis ne peut se faire qu'au terme d'tudes qui constituent pour chacune d'entre elles une unit complte et cohrente (Construction d'un concept ; "redcouverte d'une loi"). Pour ce faire, il faut placer les lves dans des situations qui demandent la mobilisation de ressources (Connaissances dclaratives, procdurales et conditionnelles) dans des contextes varis.

Remarque:L'utilisation du portfolio par l'lve est un autre outil (ou moyen) d'valuation efficace pour l'enseignant et l'lve lui-mme.

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Section Mathmatiques10/155

A. PHYSIQUE (55 63 heures)LES INTERACTIONS DANS L'UNIVERS (20 23 heures)Objectifs Appliquer la loi de Coulomb. Exemples de questionnements et dactivits contenu I. Interaction lectriqueI-1. Loi de Coulomb

Horaire

Etudier exprimentalement linteraction entre deux pendules lectriques et linfluence des facteurs dont-elle dpend ? Pourquoi une averse soudaine aprs des coups dclair et des tonnerres intenses ? Raliser le spectre dun champ lectrique cr par : une charge lectrique ponctuelle, deux charges lectriques, un champ lectrique uniforme.

I-2. Champ lectrique

4,5 5h

Mettre en vidence exprimentalement lexistence dun champ lectrique cr par une charge ponctuelle. Dterminer les caractristiques dun vecteur champ lectrique. Reprsenter une force lectrique. Appliquer la relation vectorielle F = qE .

- Champ lectrique cr par une charge ponctuelle :

Mise en vidence Vecteur champ lectrique E Force lectrique F = qE Spectre et lignes de champ

Reconnatre, daprs la forme du spectre lectrique, le champ lectrique cr par une charge ponctuelle, le champ lectrique cr par deux charges ponctuelles et le champ lectrique uniforme.

- Cas de deux charges ponctuelles - Champ lectrique uniforme

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Objectifs

Exemples de questionnements et dactivits

contenu II. Interaction magntiqueII-1. Les diffrents types d'interactions magntiques

Horaire

Mettre en vidence exprimentalement une interaction magntique. Mettre en vidence exprimentalement lexistence dun champ magntique. Reconnatre un champ magntique uniforme partir de la forme de son spectre. Dterminer les caractristiques dun vecteur champ magntique. Utiliser un teslamtre.

Quest ce que laurore borale ? Pourquoi est-elle frquente aux grandes latitudes ? Commenter un dossier prpar par les lves sur la lvitation magntique.

-

Interaction aimant-aimant. Interaction aimant-courant. Interaction courant-courant. Application : la lvitation magntique.II-2. Champ magntique

A laide de petites aiguilles aimantes, mettre en vidence le champ magntique terrestre BT et vrifier quil est uniforme dans une rgion trs limite de lespace. Raliser les spectres magntiques : - dun aimant droit ; - dun aimant en U ; - dun courant continu (fil et solnode). Etudier exprimentalement, dans le cas dun solnode, linfluence de lintensit du courant et celle du nombre de spires par unit de longueur sur la valeur du vecteur champ B . Quel est le principe de fonctionnent du moteur dun jouet lectrique, de celui dun baladeur CD, dun appareil de mesure lectrique aiguille ? Etudier exprimentalement les facteurs dont dpend la force de Laplace. -

Notion de champ magntique : Mise en vidence Spectre et lignes de champ Vecteur champ magntique B Champ magntique uniforme Champ magntique terrestre Champ magntique cr par un courant continu : Cas dun courant circulaire

10,512 h

Mettre en vidence exprimentalement la force de Laplace. Dterminer les caractristiques de la force de Laplace. Expliquer le fonctionnement dun moteur courant continu.

II-3. Force de Laplace

- Mise en vidence - Caractristiques - Application : le moteur lectrique courant continu

: Activit pouvant mettre en jeu les TIC (Technologies de l'information et de la communication)

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Objectifs


contenu

Horaire

Appliquer la loi de gravitation universelle. Caractriser le vecteur champ de gravitation G en un point de lespace. Reprsenter les lignes du champ de gravitation. Caractriser le vecteur champ de pesanteur g en un point de lespace. Reconnatre les facteurs dont dpend le poids P . Expliquer certains phnomnes naturels observables dus l'interaction gravitationnelle. Faire une analogie formelle entre les interactions newtonienne et coulombienne. Expliquer la cohsion du noyau atomique. Interprter la cohsion de la matire : - lchelle du noyau, - l'chelle des atomes, des molcules et notre chelle, - lchelle astronomique.

Pourquoi la Lune ne tombe-t-elle pas sur Terre ? Pourquoi ne sloigne-t-elle pas de la Terre ? Peut-on calculer la masse dune plante ? Commenter un dossier, prpar par les lves lavance, sur lexprience de Cavendish (1798). Pourquoi les astronautes rebondissent-ils en se dplaant sur la lune ? Commenter un dossier, prpar par les lves lavance, sur le phnomne des mares et un autre sur les ceintures dastrodes (Kuiper).

III. Interaction gravitationnelle - Loi de gravitation universelle - Champ de gravitation : Mise en vidence Vecteur champ de gravitation G , ses caractristiques - Cas particulier : Champ de pesanteur Vecteur champ de pesanteur g , ses caractristiques Lignes de champ Champ uniforme - Applications : phnomnes des mares, ceintures dastrodes (Kuiper).

45h

1h Comment expliquer la cohsion dun noyau atomique malgr la rpulsion lectrique mutuelle des protons ? A quoi est due la cohsion du systme solaire ?IV. Interaction forte

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CommentairesOn noncera la loi de Coulomb et on mettra en vidence lexistence dun champ lectrique par son action sur un corps charg. On se limitera la visualisation des spectres des champs lectriques crs par une charge ponctuelle et par deux charges ponctuelles. Avec linteraction aimant aimant, on distinguera le ple nord du ple sud dun aimant. Ltude des interactions magntiques servira la mise en vidence qualitative du champ magntique. On dterminera exprimentalement la direction et le sens du vecteur champ magntique terrestre et on introduira les angles dinclinaison et de dclinaison. On donnera cette occasion les ordres de grandeur des champs magntiques : de la Terre, dune bobine, dun aimant en fer cheval, dune bobine supra conductrice On ralisera diffrents spectres daimants et de courants (fil, solnode) ; on montrera que les lignes de champ sont orientes. Pour le champ magntique cr par un courant circulaire, on se limitera au cas du solnode (bobine longue). On mettra exprimentalement en vidence lexistence des faces nord et sud dune bobine. Lexpression de la force de Laplace sous forme de produit vectoriel est hors programme ; on donnera la formule F = I B sin . Lexprience de la roue de Barlow permettra dexpliquer le principe de fonctionnement du moteur lectrique courant continu. Au terme de l'tude des interactions lectrique et magntique, on fera remarquer que celles-ci se manifestent toutes les deux entre des charges lectriques. Donc, elles sont de mme type : interaction lectromagntique. La loi de gravitation est relative un couple de points matriels, et peut sappliquer des corps homognes ou rpartition de masse symtrie sphrique. On signalera que la chute libre dun corps est une manifestation de lexistence du champ de pesanteur. Bien quon le confonde une force de gravitation, le poids dun corps nen est pas rigoureusement une cause de la rotation de la Terre autour delle-mme. Pour chaque type dinteraction, on donnera quelques ordres de grandeurs des valeurs des forces mises en jeu. On procdera une analogie formelle entre les interactions newtonienne et coulombienne. La cohsion des noyaux atomiques, malgr l'interaction lectromagntique rpulsive entre protons, permettra de faire dgager l'existence de l'interaction forte. Les forces nuclaires seront considres comme tant des forces fortement attractives entre les nuclons d'un mme noyau, c'est--dire des forces dont la porte ne dpasse pas la dimension du noyau. A la fin, on ne manquera pas de comparer les portes des interactions lectromagntique, gravitationnelle et forte et de signaler qu'elles sont considres comme tant des interactions fondamentales du fait qu'elles permettent d'expliquer la plupart des phnomnes connus actuellement. Toutefois, il n'y a pas lieu d'voquer l'interaction faible (4e type d'interaction fondamentale).

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MOUVEMENTS (25 29 heures)Objectifs Exemples de questionnements et dactivits contenu I. Solide en translationI-1. Etude cinmatique

Horaire

Reconnatre un solide en mouvement de translation. Reprsenter les vecteurs : position, vitesse et acclration dun mobile. Reconnatre la nature du mouvement dun mobile par recours lexprience. Connaissant lexpression dune grandeur cinmatique (x, v ou a) en fonction du temps ainsi que les conditions initiales, retrouver les expressions de deux autres. Etablir, pour un mouvement rectiligne uniformment vari, la relation : v22 v12 = 2a. (x2 x1). Caractriser un mouvement rectiligne sinusodal par son amplitude Xm et sa priode T. Etablir la relation (a + 2 x = 0) entre lacclration a et llongation x dun mobile en mouvement rectiligne sinusodal. Appliquer la loi fondamentale de la dynamique (2e loi de Newton). Appliquer le thorme du centre dinertie.

Raliser des enregistrements de mouvements ou faire des mesures de grandeurs cinmatiques pour tudier des mouvements rectilignes.

- Gnralits : reprage dun mobile (vecteur position, coordonnes cartsiennes, abscisse curviligne), vecteur vitesse, vecteur acclration (acclration normale, acclration tangentielle), lois horaires. - Mouvement rectiligne uniforme. - Mouvement rectiligne uniformment vari. 7,5 9h

Dterminer, par mesure directe (pour les mouvements lents) ou par enregistrement, la priode T et lamplitude Xm dun mobile en mouvement rectiligne sinusodal.

- Mouvement rectiligne sinusodal : dfinition, quation horaire, vitesse, acclration, amplitude, priode, frquence, pulsation.I-2. Etude dynamique

Vrifier exprimentalement la relation : Fext = ma G

- Loi fondamentale de la dynamique (2me loi de Newton). - Thorme du centre dinertie. Applications : Glissement dun solide sur un plan inclin ; Solide isol ou pseudo isol.

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Objectifs


contenu

Horaire

Distinguer un mouvement de rotation uniforme dun mouvement de rotation uniformment vari. Reconnatre la nature du mouvement dun solide en rotation, par recours lexprience. Connaissant lexpression dune grandeur cinmatique ( , ou ) en fonction du temps ainsi que les conditions initiales, retrouver les expressions de deux autres. Etablir, pour un mouvement de rotation uniformment vari, la 2 2 relation : 2 1 = 2 .( 2 1 ). Appliquer la relation fondamentale de la dynamique de rotation. Calculer lnergie cintique dun solide en mouvement de translation. Calculer lnergie cintique dun solide en mouvement de rotation autour dun axe fixe. Appliquer le thorme de lnergie cintique pour dterminer entre autres la valeur dune grandeur inaccessible la mesure (force de frottement, raction dun support).

II. Solide en rotation autour dun axe fixe II-1. Etude cinmatique Raliser des enregistrements de mouvements ou - Gnralits : abscisse angulaire, vitesse faire des mesures de grandeurs cinmatiques pour tudier des mouvements de rotation dun angulaire, acclration angulaire. - Mouvement de rotation uniforme. solide. Dterminer exprimentalement lacclration - Mouvement de rotation uniformment angulaire dun solide en mouvement de rotation vari. II-2. Etude dynamique uniformment vari. - Relation fondamentale de la dynamique de rotation applique un solide mobile autour dun axe passant par son centre de gravit. 8,5 10 h - Application : dtermination du moment dun couple de frottement suppos constant

Vrifier exprimentalement la relation : M = J. Pourquoi les vitesses des vhicules sont-elles plus limites en temps pluvieux quen temps sec ? Sur quoi se base-t-on pour fixer les distances de scurit routire ? Etudier exprimentalement la variation de lnergie cintique dun solide en chute libre ou mobile sur un banc coussin dair inclin. Raliser des chocs (lastiques et non lastiques) entre deux planeurs sur un banc coussin dair et mesurer leurs vitesses avant et aprs le choc, comparer les nergies cintiques du systme des deux planeurs avant et aprs le choc. 16/155

III. Energie cintiqueIII-1. Energie cintique dun solide en translation III-2. Energie cintique dun solide en rotation autour dun axe fixe III-3. Variation de lnergie cintique : thorme de lnergie cintique

Applications : - Dtermination dune force de liaison ; - Choc lastique et choc inlastique.

Objectifs


contenu IV. Mouvements dans les champsIV-1. Mouvement dans un champ gravitationnel

Horaire

Appliquer la relation fondamentale de la dynamique aux mouvements : - dun projectile, - dun satellite. Retrouver la troisime loi de Kepler.

Dans quelle direction, par rapport l'horizontale, un lanceur de poids doit-il effectuer son lancement pour optimiser sa performance ? Comment dterminer laltitude dun satellite pour quil soit gostationnaire ? Commenter un dossier, prpar par les lves lavance, sur les lois de Kepler et lhistorique y affrent. Quel est le principe de fonctionnement de loscilloscope ?

- mouvement dun projectile. - mouvement des satellites : troisime loi de Kepler.

IV-2. Mouvement dans un champ lectrique

Calculer le travail dune force lectrique. Appliquer lexpression du travail dune force lectrique : WA B = q(VA VB ) . Appliquer la relation fondamentale de la dynamique au mouvement dune particule charge dans un champ lectrique uniforme.

- Travail dune force lectrique dans un champ lectrique uniforme : notion de diffrence de potentiel (d.d.p.) lectrique. - Acclration dune particule charge dans un champ lectrique uniforme. Application : canon lectrons- Dviation dune particule charge par un champ lectrique uniforme. Application : dflexion dun faisceau dlectrons, oscilloscope.

9 10 h

Calculer la force de Lorentz. Appliquer la relation fondamentale de la dynamique au mouvement dune particule charge dans un champ magntique uniforme.

Expliquer la perturbation de limage sur lcran de loscilloscope par la prsence dun aimant. Comment sparer les isotopes dun lment chimique? Etudier exprimentalement linfluence de B , v , et de l'angle que fait v avec B sur les caractristiques de la force de Lorentz. 17/155

IV-3. Mouvement dans un champ magntique uniforme

- Mouvement dune particule charge dans un champ magntique uniforme : force de Lorentz. Applications : tlvision, cyclotron.

CommentairesOn se limitera aux mouvements de translation dans le plan. Ltude des mouvements combins est hors programme. Dans les gnralits sur la cinmatique, on sintressera au point matriel. Pour ltude cinmatique des mouvements, on introduira brivement la drive dune fonction scalaire et on gnralisera aux fonctions vectorielles tout en se limitant des vecteurs unitaires constants. Il est noter que les notions introduites ne doivent en aucune manire donner lieu un dveloppement excessif. On donnera sans dmonstration, les expressions de lacclration tangentielle et de lacclration normale et uniquement dans le cas de mouvement circulaire. Il est remarquer que ltude de la composition de vitesses est strictement hors programme. Le vecteur dplacement est hors programme. Au niveau de ltude cinmatique des mouvements, on signalera que la translation dun solide peut tre curviligne, on la dfinira et on en donnera des exemples. Lors de ltude de la rotation dun solide autour dun axe fixe, on ne manquera pas de signaler la relation entre grandeurs linaires relatives un point de ce solide et grandeurs angulaires. On noncera pour un point matriel, la loi fondamentale de la dynamique (2e loi de Newton). Il est indiqu de prciser demble que la relation F = ma traduisant cette loi nest valable que dans les rfrentiels galilens. On saisira cette occasion pour dfinir le repre de Copernic, le repre gocentrique et pour signaler sans dveloppement 18/155 excessif le caractre approximativement galilen de ces repres ainsi que tout repre li au laboratoire. Lapplication du thorme du centre dinertie un solide isol ou pseudo-isol permettra de vrifier le principe dinertie. A loccasion de l'nonciation de la relation fondamentale de la dynamique applique aux solides en rotation, on dfinira le moment dinertie dun solide par rapport un axe fixe et on donnera sans calcul le moment dinertie de quelques solides homognes de formes gomtriques simples par rapport leur axe de rvolution. On donnera lexpression de lnergie cintique dun point matriel et on exprimera celle dun systme matriel. On tablira lexpression de lnergie cintique dun solide en translation et celle dun solide en rotation autour dun axe fixe. On montrera partir dexemples que toute force (intrieure ou extrieure) dont le travail est non nul fait varier lnergie cintique du systme, ce qui amnera noncer le thorme de lnergie cintique. On traitera comme exemple de conservation de l'nergie cintique le choc lastique et comme exemple de non conservation du mme type d'nergie le choc inlastique de deux solides en translation. Pour le choc inlastique, on se limitera au choc mou. Toute force intrieure un systme dont le travail permet un transfert dnergie vers lextrieur telle que la force de frottement, est appele force dissipative. Le mouvement dun projectile sera trait uniquement dans le cas dun champ de pesanteur uniforme.

Ltablissement de lacclration dun satellite trajectoire circulaire de rayon R permettra de retrouver la troisime loi de Kepler : T2 = Cte. R3 , o Cte est une constante ; comme exemple, on citera les satellites gostationnaires et on signalera leur utilisation en communication. On montrera que pour un champ lectrique uniforme, le travail de la force lectrique qui sexerce sur une charge q passant dun point A un point B ne dpend pas du chemin suivi, il ne dpend que de la valeur de la charge q et de la diffrence entre les valeurs dune grandeur appele potentiel lectrique, caractrisant les tats lectriques des points A et B du champ. Le potentiel lectrique est not V. La diffrence de potentiel entre deux points A et B dun champ lectrique note UAB = (VA VB) se calcule comme tant le produit scalaire E . AB . Par suite, lors dun dplacement de la charge lectriqueq de A vers B, le travail scrit W = q. (VA VB) = q.UAB . On gnralisera cette expression du travail pour un champ lectrique quelconque.Lexpression de la force de Lorentz sous forme de produit vectoriel est hors programme, on donnera la formule : F = q . v . B . sin .

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OPTIQUE (10 11 heures)ObjectifsClasser les lentilles en lentilles convergentes et lentilles divergentes. Dterminer, graphiquement, la position de limage dun point objet donne par une lentille convergente. Appliquer la relation de conjugaison des lentilles minces convergentes. Raliser des montages permettant de mesurer la distance focale dune lentille. Expliquer le principe de fonctionnement de la lunette astronomique. Utiliser le modle rduit de lil pour expliquer les dfauts de la vision.

Exemples de questionnements et dactivitsComment allumer un papier laide dune loupe ? Comment dterminer si les verres dune paire de lunettes sont convergents ou divergents ? En quoi diffrent les tlescopes et les lunettes astronomiques ? Pourquoi les lentilles divergentes servent-elles pour les myopes ? Pourquoi les lentilles convergentes servent-elles pour les hypermtropes ? Vrifier exprimentalement la relation de conjugaison et le grandissement. Comment dterminer lordre de grandeur de lpaisseur dun cheveu ? Comment expliquer que la loupe agrandit les objets ?

contenu I -Les lentilles minces I-1. Classification (divergentes, convergentes). I-2. Dfinitions : centre optique, axe optique, foyers, plans focaux, distance focale et vergence.I-3. Images donnes par une lentille convergente et une lentille divergente : nature et

Horaire

10 11h

position, relation de conjugaison, grandissement.I-4. Focomtrie

Applications : il, lunette astronomique.

CommentairesAvant ltude des lentilles sphriques (ou cylindriques) minces, on introduira les notions dobjet rel ou virtuel et d'image relle ou virtuelle pour un systme optique. On dfinira les caractristiques des lentilles minces et on dcrira les diffrents types de lentilles. La distance focale sera considre comme une grandeur non algbrique alors que la vergence sera considre comme une grandeur algbrique. Ltude thorique et exprimentale des lentilles minces se fera dans les conditions de Gauss que lon prcisera. On tablira la relation de conjugaison et on la vrifiera exprimentalement dans le cas d'une lentille convergente. On donnera le modle rduit de lil et on signalera succinctement les dfauts de la vision et leur correction. On mesurera la distance focale d'une lentille par recours la formule de conjugaison, par la mthode de Bessel et par celle de Silbermann, toute autre mthode de mesure est hors programme. Lors dune activit exprimentale, on amnera les lves modliser un instrument optique simple tel que la lunette astronomique et y tracer la marche dun faisceau lumineux.

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B. CHIMIE (31 33 heures)OXYDOREDUCTION (6 heures)Objectifs Exemples de questionnements et dactivits contenu I. Phnomne doxydorduction.I-1. Action des acides sur les mtaux. I-2. Action dun cation mtallique sur un mtal. I-3. Dfinitions : oxydation, rduction,

Horaire

Interprter laction dun acide sur un mtal et celle dun cation mtallique sur un mtal par le transfert dlectrons. Distinguer loxydation de la rduction et loxydant du rducteur. Reprsenter un couple oxydant rducteur par son symbole ou son quation formelle. Ecrire lquation dune raction doxydorduction. Faire une classification lectrochimique des mtaux par rapport au dihydrogne. Raliser quelques expriences doxydorduction. Interprter une raction doxydorduction.

Pourquoi du fer abandonn lair rouille facilement ? Pourquoi protger les objets mtalliques par de la peinture ? Pourquoi prfrer les ustensiles de cuisine en acier inoxydable ? Pourquoi conseille-t-on dutiliser des tuyaux de cuivre dans les installations deau courante de pluie?

2,5 h

oxydant, rducteur, couple oxydant rducteur, raction doxydorduction.

II. Classification lectrochimique des mtaux par rapport au dihydrogne III. Etude de quelques ractions doxydorduction :III-1. par voie humide III-2. par voie sche.

1h

2,5 h

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CommentairesLtude de laction de lacide chlorhydrique et de lacide sulfurique dilu froid sur les mtaux ainsi que laction dun cation mtallique sur un mtal servira dfinir loxydation, la rduction, loxydant, le rducteur, la raction doxydorduction, et introduire la notion de couple oxydant-rducteur. A tout couple oxydant rducteur simple, on associe une quation formelle de la forme : a Ox + n eb Red Selon les conditions exprimentales et les ractifs mis en jeu, on observe pour un couple oxydant rducteur donn soit la rduction soit loxydation. Au niveau du paragraphe III, on introduira le nombre doxydation comme tant un outil commode lidentification du rducteur et de loxydant lorsque le transfert dlectrons nest pas vident. On crira le nombre doxydation en chiffres romains. Il sera dduit pour les difices simples (exemples : H2, Cl2, H2O, NH3, HCl) partir du schma de Lewis. Pour les difices complexes, on utilisera les rgles dduites de la dfinition. On traitera exprimentalement un exemple doxydorduction par voie humide et deux exemples par voie sche parmi ceux des listes suivantes : a) (MnO4- + Fe2+) ; (S2O82- + I-) ; (H2O2 + I- ), b) (Fe+S) ; (CuO+C) ; (Fe2O3+Al).

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ACIDES ET BASES DE BRONSTED (3 heures)ObjectifsReconnatre un acide et une base selon Brnsted. Ecrire lquation qui traduit une raction acide-base. Reprsenter un couple acide-base par son symbole et par son quation formelle. Retrouver les couples acide-base mis en jeu dans une raction acidobasique.

Exemples de questionnements et dactivitsEn quoi consiste le dtartrage dune cafetire par exemple et quel est le principe dun dtartrant dune manire gnrale ? Pourquoi utilise-t-on un mdicament base de bicarbonate de soude (hydrognocabonate de sodium) pour remdier aux maux daigreur ? Effectuer la raction entre le chlorure dhydrogne et lammoniac en milieu anhydre. Que veut-on dire par pluies acides et o rsident leurs dangers ?

contenu I. Dfinition des acides et des bases selon Brnsted II. Ractions acide-base

Horaire

3h

III. Couples acide-base

CommentairesOn rappellera les dfinitions des acides et des bases selon Arrhenius et on soulignera leurs insuffisances. Un acide sera dfini comme tant une entit chimique (neutre ou charge) capable de cder un ion H+ au cours dune raction chimique. Une base sera dfinie comme tant une entit chimique (neutre ou charge) capable de capter un ion H+ au cours dune raction chimique. Une raction acide base consiste en un transfert d' ions H+. . La dfinition de Brnsted permettra dintroduire les couples acide base. La raction dionisation de leau permettra dintroduire les deux couples de leau : H3O+ / H2O et H2O/OH-. On peut considrer que H+ est fix une molcule deau pour donner H3O+ et que celui - ci est entour de molcules deau.

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CHIMIE ORGANIQUE (13 - 14 heures)ObjectifsRaliser des expriences simples danalyse qualitative dun compos organique. Retrouver la formule brute dun compos partir des rsultats dune tude quantitative. Reconnatre des isomres. Distinguer un isomre de chane dun isomre de position. Nommer un alcool. Reconnatre un alcool. Raliser des expriences simples communes aux alcools. Raliser des expriences simples distinctives des trois classes dalcool. Distinguer les trois classes dalcool. Expliquer le principe de lthylotest.

Exemples de questionnements et dactivitsQuels sont les lments chimiques qui rentrent dans la composition du sucre, de lamidon, de lure ? Comment reconnatre pratiquement une substance inorganique ? Raliser la pyrolyse de la sciure de bois ? Effectuer la combustion du butane (ou du mthane, du sucre,). Raliser la raction de la chaux sode avec l'ure. A quoi sont dues les odeurs caractristiques dun milieu hospitalier ? Comment contrler le degr dalcool chez un conducteur de voiture ? Comment expliquer la transformation du jus de fruit en vinaigre ? Raliser la raction de lacide chlorhydrique avec le mthyl propan-2-ol.

contenu I. Analyse des composs organiquesI-1. Analyse qualitative. I-2. Analyse quantitative, formule brute.

Horaire3,5 h

II. Les composs oxygnsII-1. Les alcools aliphatiques saturs

4,55 h

- Structure, classes et nomenclature. - Ractivit chimique Combustion. Raction avec un hydracide halogn Dshydratation inter et intramolculaire Oxydation mnage. Applications : Ethylotest Oxydation biochimique.II-2. Les acides carboxyliques aliphatiques saturs

3,54 h

Nommer un acide carboxylique. Reconnatre un acide carboxylique.

Comment explique-t-on le got aigre du lait caill ?

- Structure et nomenclature.

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ObjectifsCiter les principales proprits chimiques dun acide carboxylique. Raliser des expriences simples mettant en vidence les principales proprits chimiques dun acide carboxylique.

Exemples de questionnements et dactivitsEffectuer la raction de lacide thanoque avec lthanol en prsence de lacide sulfurique concentr et caractriser la formation de lthanoate dthyle par son odeur (odeur de colles fortes).

contenu- Proprits chimiques Ionisation dans leau Proprits acides : - action sur le B.B.T. - action sur les mtaux Raction avec les alcools : estrification.

Horaire

1,5 h Reconnatre une fonction organique. Distinguer les diffrentes fonctions organiques. Reconnatre des isomres de fonctions. Retrouver les diffrentes transformations chimiques permettant de passer dune fonction une autre.

IV. Notion de fonction organique

CommentairesOn signalera la notion disomrie chaque fois lorsque loccasion se prsente. On se limitera aux composs organiques ne renfermant pas plus de huit atomes de carbone. Pour lanalyse des composs organiques, on se limitera ceux de type CXHY , CXHYO , CXHYO2 et CXHYN. Bien quon se limite ltude des monoalcools et monoacides, on signalera lexistence des polyalcools et des polyacides. On se limitera une tude qualitative de lestrification et on mettra en vidence les deux caractristiques suivantes : lente et limite. On se limitera uniquement aux fonctions chimiques dj rencontres. On profitera de loccasion pour initier llve lisomrie de fonction. On insistera sur la diffrence entre une famille de composs et une fonction chimique.

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MESURE D'UNE QUANTITE DE MATIERE (9 10 heures)Objectifs Exemples de questionnements et dactivits contenu Horaire2h Titrer une solution aqueuse par raction acide-base ou par raction doxydorduction. Doser une solution aqueuse de diiode par une I. Dtermination dune quantit de matire solution de thiosulfate de sodium. laide dune raction chimique : I-1. Dosage acido-basique (rappel). Comment dtermine-t-on la composition dune I-2. Dosage iodomtrique. eau minrale ? Application : Dtermination de la qualit dune Comment reconnatre la bonne qualit dune huile dolive avec le calcul de son taux huile dolive ? dinsaturation. Comment mesurer le degr de pollution de lair? II. Dtermination dune quantit de matire : A partir dune solution de chlorure de sodium II-1. par mesure dune grandeur physique de concentration donne, prparer par dilution - Masse, volume et concentration (rappel). plusieurs solutions de concentrations connues. - Conductance lectrique. Par application de la loi dOhm et dans les mmes conditions, mesurer leurs conductances, tracer la courbe dtalonnage G = f(C) et lexploiter pour dterminer la concentration dun srum physiologique. Raliser la raction de lhydrognocarbonate de - Pression dun gaz. sodium avec une solution dacide thanoque 1M - Equation des gaz parfaits. et dterminer la quantit de dioxyde de carbone Application : obtenue la fin de raction par mesure de Dtermination dune quantit de matire gazeuse pression.II-2. par utilisation de la loi des gaz parfaits

3,5 4 h

Calculer la conductance G dune portion de solution lectrolytique. Tracer la courbe dtalonnage G =f(C) pour des solutions titres. Exploiter une courbe dtalonnage pour dterminer la concentration inconnue dune solution. Mesurer exprimentalement la pression dun gaz. Appliquer la loi des gaz parfaits pour dterminer une quantit de matire gazeuse.

3,5 4 h


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CommentairesOn rappellera lquivalence acido-basique et on calculera la molarit dune solution acide ou dune solution basique. On rappellera la relation entre la quantit de matire et les grandeurs physiques : masse, volume et concentration. On ne parlera ni de conductivit ni des facteurs dont dpend la conductance dune solution lectrolytique. On tablira exprimentalement lquation dtat P.V = n.R.T en procdant de la manire suivante : - tudier lvolution de P en fonction de V lorsque n et T restent constants, - tudier lvolution de P en fonction de T lorsque n et V restent constants, - tudier lvolution de V en fonction de T lorsque n et P restent constants. Cependant, il ny a pas lieu dtudier les variations de V en fonction de n lorsque P et T restent constantes car on a vu en 1re S qu pression P et temprature T constantes, le volume V dun gaz est proportionnel au nombre de moles n. La loi des gaz parfaits est tudie en vue de lutiliser comme une autre mthode de dtermination dune quantit de matire.

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Section Sciences Exprimentales

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A. PHYSIQUE (46,5 54 heures)LES INTERACTIONS DANS L'UNIVERS (20 23 heures)ObjectifsAppliquer la loi de Coulomb.

Exemples de questionnements et dactivitsEtudier exprimentalement linteraction entre deux pendules lectriques et linfluence des facteurs dont-elle dpend ? Pourquoi une averse soudaine aprs des coups dclair et des tonnerres intenses ? Raliser le spectre dun champ lectrique cr par : Une charge lectrique ponctuelle, deux charges lectriques, un champ lectrique uniforme.

Contenu I. Interaction lectrique I-1. Loi de Coulomb

Horaire

4,5 5 h

I-2. Champ lectriqueMettre en vidence exprimentalement lexistence dun champ lectrique cr par une charge ponctuelle. Dterminer les caractristiques dun vecteur champ lectrique. Reprsenter une force lectrique. Appliquer la relation vectorielle F = qE . Reconnatre, daprs la forme du spectre lectrique, le champ lectrique cr par une charge ponctuelle, le champ lectrique cr par deux charges ponctuelles et le champ lectrique uniforme. - Champ lectrique cr par une charge ponctuelle : Mise en vidence, Vecteur champ lectrique E , Force lectrique F = qE , Spectre et lignes de champ. - Cas de deux charges ponctuelles. - Champ lectrique uniforme.

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ObjectifsMettre en vidence exprimentalement une interaction magntique. Mettre en vidence exprimentalement lexistence dun champ magntique. Reconnatre un champ magntique uniforme partir de la forme de son spectre. Dterminer les caractristiques dun vecteur champ magntique. Utiliser un teslamtre.

Exemples de questionnements et dactivitsQuest ce que laurore borale ? Pourquoi est-elle frquente aux grandes latitudes ? Commenter un dossier prpar par les lves sur la lvitation magntique.

Contenu

Horaire

A laide de petites aiguilles aimantes, mettre en vidence le champ magntique terrestre BT et vrifier quil est uniforme dans une rgion trs limite de lespace. Raliser les spectres magntiques : - dun aimant droit, - dun aimant en U, - dun courant continu (fil et solnode). Etudier exprimentalement, dans le cas dun solnode, linfluence de lintensit du courant et celle du nombre de spires par unit de longueur sur la valeur du vecteur champ B .

II. Interaction magntique II-1. Les diffrents types d'interactions magntiques - Interactions aimant-aimant. - Interaction aimant-courant. - Interaction courant-courant. - Application : la lvitation magntique II-2. Champ magntique - Notion de champ magntique : Mise en vidence Spectre et lignes de champ Vecteur champ magntique B . 10,512 h - Champ magntique uniforme. - Champ magntique terrestre. - Champ magntique cr par un courant continu : cas dun courant circulaire. II-3. Force de Laplace - Mise en vidence. - Caractristiques. - Application : le moteur lectrique courant continu.

Quel est le principe de fonctionnent du moteur dun jouet lectrique, de celui dun baladeur CD, dun appareil de mesure lectrique aiguille ? Etudier exprimentalement les facteurs dont dpend la force de Laplace. : Activit pouvant mettre en jeu les TIC (Technologies de l'information et de la communication)

Mettre en vidence exprimentalement la force de Laplace. Dterminer les caractristiques de la force de Laplace. Expliquer le fonctionnement dun moteur courant continu.

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ObjectifsAppliquer la loi de gravitation universelle. Caractriser le vecteur champ de gravitation G en un point de lespace. Reprsenter les lignes du champ de gravitation. Caractriser le vecteur champ de pesanteur g en un point de lespace. Reconnatre les facteurs dont dpend le poids P . Expliquer certains phnomnes naturels observables dus l'interaction gravitationnelle. Faire une analogie formelle entre les interactions newtonienne et coulombienne. Expliquer la cohsion du noyau atomique. Interprter la cohsion de la matire : - lchelle du noyau, - l'chelle des atomes, des molcules et notre chelle, - lchelle astronomique.

Exemples de questionnements et dactivitsPourquoi la Lune ne tombe-t-elle pas sur Terre ? Pourquoi ne sloigne-t-elle pas de la Terre ? Peut-on calculer la masse dune plante ? Commenter un dossier, prpar par les lves lavance, sur lexprience de Cavendish (1798). Pourquoi les astronautes rebondissent-ils en se dplaant sur la lune ? Commenter un dossier, prpar par les lves lavance, sur le phnomne des mares et un autre sur les ceintures dastrodes (Kuiper).

Contenu III. Interaction gravitationnelle - Loi de gravitation universelle.- Champ de gravitation : Mise en vidence. Vecteur champ de gravitation G , ses caractristiques. - Cas particulier : Champ de pesanteur Vecteur champ de pesanteur g ,ses caractristiques. Lignes de champ. Champ uniforme. Applications : phnomnes des mares, ceintures dastrodes (Kuiper).

Horaire

45h

IV. Interaction forte. Comment expliquer la cohsion dun noyau atomique malgr la rpulsion lectrique mutuelle des protons ? A quoi est due la cohsion du systme solaire?

1h

31/155

Commentaires On noncera la loi de Coulomb et on mettra en vidence lexistence dun champ lectrique par son action sur un corps charg. On se limitera la visualisation des spectres des champs lectriques crs par une charge ponctuelle et par deux charges ponctuelles. Avec linteraction aimant aimant, on distinguera le ple nord du ple sud dun aimant. Ltude des interactions magntiques servira la mise en vidence qualitative du champ magntique. On dterminera exprimentalement la direction et le sens du vecteur champ magntique terrestre et on introduira les angles dinclinaison et de dclinaison. On donnera cette occasion les ordres de grandeur de champs magntiques : de la Terre, dune bobine, dun aimant en fer cheval, dune bobine supra conductrice On ralisera diffrents spectres daimants et de courants (fil, solnode) ; on montrera que les lignes de champ sont orientes. Pour le champ magntique cr par un courant circulaire, on se limitera au cas du solnode (bobine longue). On mettra exprimentalement en vidence lexistence des faces nord et sud dune bobine.Lexpression de la force de Laplace sous forme de produit vectoriel est hors programme ; on donnera la formule : F = I B sin .

Lexprience de la roue de Barlow permettra dexpliquer le principe de fonctionnement du moteur lectrique courant continu. Au terme de l'tude des interactions lectrique et magntique, on fera remarquer que celles-ci se manifestent toutes les deux entre des 32/155

charges lectriques. Donc, elles sont de mme type : interaction lectromagntique. La loi de gravitation est relative un couple de points matriels, et peut sappliquer des corps homognes ou rpartition de masse symtrie sphrique. On signalera que la chute libre dun corps est une manifestation de lexistence du champ de pesanteur. Bien quon le confonde une force de gravitation, le poids dun corps nen est pas rigoureusement une cause de la rotation de la Terre autour dellemme. Pour chaque type dinteraction, on donnera quelques ordres de grandeurs des valeurs des forces mises en jeu. On procdera une analogie formelle entre les interactions newtonienne et coulombienne. La cohsion des noyaux atomiques, malgr l'interaction lectromagntique rpulsive entre protons permettra de faire dgager l'existence de l'interaction forte. Les forces nuclaires seront considres comme tant des forces fortement attractives entre les nuclons d'un mme noyau, c'est--dire des forces dont la porte ne dpasse pas la dimension du noyau. A la fin, on ne manquera pas de comparer les portes des interactions lectromagntique, gravitationnelle et forte et de signaler qu'elles sont considres comme tant des interactions fondamentales du fait qu'elles permettent d'expliquer la plupart des phnomnes connus actuellement. Toutefois, il n'y a pas lieu d'voquer l'interaction faible (4e type d'interaction fondamentale).

MOUVEMENTS DE TRANSLATION (16,5 20 heures)ObjectifsReconnatre un solide en mouvement de translation. Reprsenter les vecteurs : position, vitesse et acclration dun mobile. Reconnatre la nature du mouvement dun mobile par recours lexprience. Connaissant lexpression dune grandeur cinmatique (x, v ou a) en fonction du temps ainsi que les conditions initiales, retrouver les expressions de deux autres. Etablir, pour un mouvement rectiligne uniformment vari, la relation : v22 v12 = 2a. (x2 x1). Caractriser un mouvement rectiligne sinusodal par son amplitude Xm et sa priode T. Etablir la relation (a + 2 x = 0) entre lacclration a et llongation x dun mobile en mouvement rectiligne sinusodal. Appliquer la loi fondamentale de la dynamique (2me loi de Newton). Appliquer le thorme du centre dinertie.

Exemples de questionnements et dactivitsRaliser des enregistrements de mouvements ou faire des mesures de grandeurs cinmatiques pour tudier des mouvements rectilignes.

Contenu I- Etude cinmatique- Gnralits : reprage dun mobile (vecteur position, coordonnes cartsiennes, abscisse curviligne), vecteur vitesse, vecteur acclration (acclration normale, acclration tangentielle), lois horaires. - Mouvement rectiligne uniforme. - Mouvement rectiligne uniformment vari. - Mouvement rectiligne sinusodal : dfinition, quation horaire, vitesse, acclration, amplitude, priode, frquence, pulsation et phase.

Horaire

Dterminer par mesure directe (pour les mouvements lents) ou par enregistrement la priode T et lamplitude Xm dun mobile en mouvement rectiligne sinusodal.

7,5 9 h

II. Etude dynamique - Loi fondamentale de la dynamique (2me loi de Newton). - Thorme du centre dinertie.Vrifier exprimentalement la relation : Fext = ma G Applications : Glissement dun solide sur un plan inclin ; Solide isol ou pseudo isol.

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ObjectifsCalculer lnergie cintique dun solide en mouvement de translation. Appliquer le thorme de lnergie cintique pour dterminer entre autres la valeur dune grandeur inaccessible la mesure (force de frottement, raction dun support). Appliquer la relation fondamentale de la dynamique au mouvement dun projectile. Calculer le travail dune force lectrique. Appliquer lexpression du travail dune force lectrique : WAB = q(VA VB ) . Appliquer la relation fondamentale de la dynamique au mouvement dune particule charge dans un champ lectrique uniforme.

Exemples de questionnements et dactivitsPourquoi les vitesses des vhicules sontelles plus limites en temps pluvieux quen temps sec ? Sur quoi se base-t-on pour fixer les distances de scurit routire ? Etudier exprimentalement la variation de lnergie cintique dun solide en chute libre ou mobile sur un banc coussin dair inclin. Dans quelle direction, par rapport l'horizontale, un lanceur de poids doit-il effectuer son lancement pour optimiser sa performance ?

Contenu III. Energie cintiqueIII-1. Energie cintique dun solide en translation. III-2. Variation de lnergie cintique : Thorme de lnergie cintique

Horaire

Application : Dtermination dune force de liaison.

IV- Mouvements dans les champsIV-1.Mouvement dans un champ gravitationnel : Mouvement dun projectile. IV -2. Mouvement dans un champ lectrique

Quel est le principe de fonctionnement de loscilloscope ? Expliquer la perturbation de limage sur lcran de loscilloscope par la prsence dun aimant. Etudier exprimentalement linfluence de B , v , et de l'angle que fait v avec B sur les caractristiques de la force de Lorentz. Comment sparer les isotopes dun lment chimique? 34/155

- Travail dune force lectrique dans un champ lectrique uniforme : notion de diffrence de potentiel (d.d.p.) lectrique - Acclration dune particule charge dans un champ lectrique uniforme. Application : canon lectrons. - Dviation dune particule charge par un champ lectrique uniforme Application : dflexion dun faisceau dlectrons (oscilloscope).IV-3. Mouvement dans un champ magntique uniforme

9 - 11 h

Dterminer les caractristiques de la force de Lorentz. Appliquer la relation fondamentale de la dynamique au mouvement dune particule charge dans un champ magntique uniforme.

- Mouvement dune particule charge dans un champ magntique uniforme : Force de Lorentz. - Application : spectrographe de masse.

Commentaires On se limitera aux mouvements de translation dans le plan. Dans les gnralits sur la cinmatique, on sintressera au point matriel. Pour ltude cinmatique des mouvements, on introduira brivement la drive dune fonction scalaire et on gnralisera aux fonctions vectorielles tout en se limitant des vecteurs unitaires constants. Il est noter que les notions introduites ne doivent en aucune manire donner lieu un dveloppement excessif. On donnera sans dmonstration, les expressions de lacclration tangentielle et de lacclration normale. Il est remarquer que ltude de la composition de vitesses est strictement hors programme. Le vecteur dplacement est hors programme. On noncera la loi fondamentale de la dynamique (2me loi de Newton). Il est indiqu de prciser demble que la relation : F = matraduisant cette loi nest valable que dans les rfrentiels galilens. On

Le mouvement dun projectile sera trait uniquement dans le cas dun champ de pesanteur uniforme. On montrera que pour un champ lectrique uniforme, le travail de la force lectrique qui sexerce sur une charge q passant dun point A un point B ne dpend pas du chemin suivi, il ne dpend que de la valeur de la charge q et de la diffrence entre les valeurs dune grandeur appele potentiel lectrique, caractrisant les tats lectriques des points A et B du champ. Le potentiel lectrique est not V. La diffrence de potentiel entre deux points A et B dun champ lectrique (note UAB = VA VB) se calcule comme tant le produit scalaire E . AB . Par suite, lors dun dplacement de la charge lectrique q de A vers B, le travail scrit : W = q. (VA VB) = q.UAB. On gnralisera cette expression du travail pour un champ lectrique quelconque.Lexpression de la force de Lorentz sous forme de produit vectoriel est hors programme. On donnera la formule : F = q . v . B . sin .

saisira cette occasion pour dfinir le repre de Copernic, le repre gocentrique et pour signaler sans dveloppement excessif le caractre approximativement galilen de ces repres ainsi que tout repre li au laboratoire. Lapplication du thorme du centre dinertie un solide isol ou pseudo-isol permettra de vrifier le principe dinertie.

La superposition de deux champs (lectrique et magntique) est hors programme.

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SYSTEMES OPTIQUES ET IMAGES (10 11 heures)ObjectifsClasser les lentilles en lentilles convergentes et lentilles divergentes. Dterminer, graphiquement, la position de limage dun point objet donne par une lentille convergente. Appliquer la relation de conjugaison des lentilles minces convergentes. Raliser des montages permettant de mesurer la distance focale dune lentille. Expliquer le principe de fonctionnement du microscope. Utiliser le modle rduit de lil pour expliquer les dfauts de la vision.


Contenu

Horaire

I Les lentilles minces Comment allumer un papier laide dune loupe ? I.1. Classification Comment dterminer si les verres dune paire de lunettes (divergentes, convergentes). I.2. Dfinitions : centre sont convergents ou divergents ? Comment expliquer que la loupe agrandit les objets ? optique, axes optiques, En quoi diffrent les loupes et les microscopes ? foyers, plans focaux, Pourquoi les lentilles divergentes servent-elles pour les distance focale et vergence. myopes ? I.3. Images donnes par une Pourquoi les lentilles convergentes servent-elles pour les lentille convergente et une hypermtropes ? lentille divergente : nature Vrifier exprimentalement la relation de conjugaison et et position, relation de le grandissement. conjugaison, grandissement. Comment dterminer lordre de grandeur de lpaisseur I.4. Focomtrie Applications : il et microscope. dun cheveu ?

10 11h

Commentaires Avant ltude des lentilles sphriques (ou cylindriques) minces, on gnralisera les notions dobjet rel ou virtuel et d'image relle ou virtuelle pour un systme optique. On dfinira les caractristiques des lentilles minces et on dcrira les diffrents types de lentilles. La distance focale sera considre comme une grandeur non algbrique alors que la vergence sera considre comme une grandeur algbrique. Ltude thorique et exprimentale des lentilles minces se fera dans les conditions de Gauss que lon prcisera.36/155

On tablira la relation de conjugaison et on la vrifiera exprimentalement dans le cas d'une lentille convergente. On donnera le modle rduit de lil et on signalera succinctement les dfauts de la vision et leur correction. On mesurera la distance focale d'une lentille par recours la relation de conjugaison, par la mthode de Bessel et par celle de Silbermann, toute autre mthode de mesure est hors programme. Lors dune activit exprimentale, on amnera les lves modliser un instrument optique simple tel que le microscope et y tracer la marche dun faisceau lumineux.

B. CHIMIE (39 42 heures)OXYDOREDUCTION (6 heures)Objectifs Exemples de questionnements et dactivits Contenu Horaire

Interprter laction dun acide sur un mtal et celle dun cation mtallique sur un mtal par le transfert dlectrons. Distinguer loxydation de la rduction et loxydant du rducteur. Reprsenter un couple oxydant rducteur par son symbole ou son quation formelle. Ecrire lquation dune raction doxydorduction. Faire une classification lectrochimique des mtaux par rapport au dihydrogne. Raliser quelques expriences doxydorduction. Interprter une raction doxydorduction.

Pourquoi du fer abandonn lair rouille facilement ? Pourquoi protger les objets mtalliques par de la peinture ? Pourquoi prfrer les ustensiles de cuisine en acier inoxydable ?

I. Phnomne doxydorduction. I-1. Action des acides sur les mtaux I-2. Action dun cation mtallique sur un mtal I-3. Dfinitions : oxydation, rduction, oxydant, rducteur, couple oxydant rducteur, raction doxydorduction.

2,5 h

Pourquoi conseille-t-on dutiliser des tuyaux de cuivre dans les installations deau courante II. Classification lectrochimique des de pluie? mtaux par rapport au dihydrogne

1h

III. Etude de quelques ractions doxydorduction : III-1. par voie humide III-2. par voie sche

2,5 h

37/155

Commentaires Ltude de laction de lacide chlorhydrique et de lacide sulfurique dilu froid sur les mtaux ainsi que laction dun cation mtallique sur un mtal servira dfinir loxydation, la rduction, loxydant, le rducteur, la raction doxydorduction, et introduire la notion de couple oxydant-rducteur.A tout couple oxydant rducteur simple, on associe une quation formelle de la forme : a Ox + n eb Red Selon les conditions exprimentales et les ractifs mis en jeu, on observe pour un couple oxydant rducteur donn soit la rduction soit loxydation.

Au niveau du paragraphe III, on introduira le nombre doxydation comme tant un outil commode lidentification du rducteur et de loxydant lorsque le transfert dlectrons nest pas vident. On crira le nombre doxydation en chiffres romains. Il sera dduit pour les difices simples (exemples : H2, Cl2, H2O, NH3, HCl) partir du schma de Lewis. Pour les difices complexes, on utilisera les rgles dduites de la dfinition. On traitera exprimentalement un exemple doxydorduction par voie humide et deux exemples par voie sche parmi ceux des listes suivantes : a) (MnO4- + Fe2+) ; (S2O82- + I-) ; (H2O2 + I- ), b) (Fe + S) ; (CuO + C) ; (Fe2O3 + Al).

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ACIDES ET BASES DE BRONSTED (3 heures)ObjectifsReconnatre un acide et une base selon Brnsted. Ecrire lquation qui traduit une raction acide-base. Reprsenter un couple acide-base par son symbole et par son quation formelle. Retrouver les couples acide-base mis en jeu dans une raction acido-basique.

Exemples de questionnements et dactivitsEn quoi consiste le dtartrage dune cafetire par exemple et quel est le principe dun dtartrant dune manire gnrale ? Pourquoi utilise-t-on un mdicament base de bicarbonate de soude (hydrognocabonate de sodium) pour remdier aux maux daigreur ?

Contenu I. Dfinition des acides et des bases selon Brnsted II. Ractions acide-base

Horaire

3h

III. Couples acide-base.Effectuer la raction entre le chlorure dhydrogne et lammoniac en milieu anhydre. Que veut-on dire par pluies acides et o rsident leurs dangers ?

Commentaires On rappellera les dfinitions des acides et des bases selon Arrhenius et on soulignera leurs insuffisances. Un acide sera dfini comme tant une entit chimique (neutre ou charge) capable de cder un ion H+ au cours dune raction chimique. Une base sera dfinie comme tant une entit chimique (neutre ou charge) capable de capter un ion H+ au cours dune raction chimique. Une raction acide base consiste en un transfert d'ions H+.

La dfinition de Brnsted permettra dintroduire les couples acide-base. La raction dionisation de leau permettra dintroduire les deux couples de leau H3O+ / H2O et H2O / OH-. On peut considrer que H+ est fix une molcule deau pour donner H3O+ et que celui - ci est entour de molcules deau.

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CHIMIE ORGANIQUE (22,5 25 heures)ObjectifsRaliser des expriences simples danalyse qualitative dun compos organique. Retrouver la formule brute dun compos partir des rsultats dune tude quantitative. Distinguer un isomre de chane dun isomre de position. Nommer un alcool. Raliser des expriences simples communes aux alcools. Raliser des expriences simples distinctives des trois classes dalcool. Distinguer exprimentalement entre un aldhyde et une ctone. Distinguer les trois classes dalcool. Reconnatre et nommer un acide carboxylique. Reconnatre les principales proprits chimiques dun acide carboxylique. Reconnatre et nommer : - un ester, - un anhydride dacide, - un chlorure dacyle. Ecrire lquation de la synthse dun driv dacide partir de lacide ou partir dun autre driv.


Contenu

Horaire3,5 h

I. Analyse des composs organiques Quels sont les lments chimiques qui rentrent I-1. Analyse qualitative dans la composition du sucre, de lamidon, de I-2. Analyse quantitative, formule lure ? brute Comment reconnatre pratiquement une II. Composs oxygns substance inorganique ? II-1. Alcools aliphatiques saturs Raliser la pyrolyse de la sciure de bois ? 1.Structure, classes et nomenclature. Effectuer la combustion du butane (ou du 2. Ractivit chimique : mthane, du sucre,). - Combustion. Raliser la raction de la chaux sode avec l'ure. - Raction avec un hydracide A quoi sont dues les odeurs caractristiques dun halogn. milieu hospitalier ? - Dshydratation inter et Comment contrler le degr dalcool chez un intramolculaire. conducteur de voiture ? - Oxydation mnage. Comment expliquer la transformation du jus de - Raction avec l'acide thanoque. fruit en vinaigre ? Applications Raliser la raction de lacide chlorhydrique avec Ethylotest. le mthyl propan-2-ol. Oxydation biochimique. Effectuer la raction de lacide thanoque avec II-2. Acides carboxyliques aliphatiques lthanol en prsence dacide sulfurique saturs concentr et caractriser la formation de 1. Structure et nomenclature. lthanoate dthyle par son odeur (odeur de 2. Ionisation dans leau. colle forte). 3. Proprits acides. Comment explique-t-on le got aigre du lait - Action sur le B.B.T. caill ? - Action sur les mtaux. 4. Raction avec les alcools : estrification. 5. Drivs dacides carboxyliques : - Chlorures dacyle, - Anhydrides dacide, - Esters.40/155

4,5 - 5 h

4,5 - 5,5 h

ObjectifsReconnatre et nommer une amine. Reconnatre la gomtrie de lazote dans une amine. Raliser des expriences simples communes aux amines. Raliser des expriences simples distinctives des trois classes damines. Distinguer les trois classes damines. Distinguer par leurs structures entre un acide amin, un acide amin et un acide amin. Reconnatre et nommer un acide amin. Dcrire la liaison peptidique. Distinguer entre polypeptides et protines.

Exemples de questionnements et dactivitsA quoi est due cette bonne odeur de mer manant des poissons frais ? A mmes concentrations, comparer les pH ou les conductibilits lectriques dune solution dthylamine et dune solution aqueuse de soude. Dgager exprimentalement les ractivits distinctives des diffrentes classes damines.

Contenu III- Composs azots III-1. Les amines aliphatiques 1. Dfinition- nomenclature. 2. Structure des amines : - gomtrie de lazote dans les amines. - les trois classes damines. 3. Ractivit chimique : - caractre basique des amines. - ractions avec lacide nitreux.

Horaire

4 4,5 h

Reconnatre une fonction organique. Distinguer les diffrentes fonctions organiques. Reconnatre des isomres de fonctions. Retrouver les diffrentes transformations chimiques permettant de passer dune fonction une autre.

Quelles sont les substances qui reprsentent le III-2. Acides amins aliphatiques et code gntique dans la nature ? protines Quest-ce que le glycocolle ? 1. Structure et formule gnrale des On dit que les protines sont comparables des acides amins (acides amins, acides colliers constitus de mille plusieurs amins, acides amins...). milliers de perles. Que dsigne-t-on par 2. Les acides amins : perles ? - nomenclature. Quest- ce quils ont en commun, les tissus - les acides amins en solution aqueuse. vivants tels que les cheveux, les muscles, la 3. Des acides amins aux protines : la peau, la soie, la laine ? liaison peptidique. Comment se droule la synthse des protines 4. Polypeptides et protines : dans lorganisme humain ? - dfinition. Quelle est la structure des enzymes ? - structure des protines. Quelle diffrence y a-t-il entre peptide, polypeptide et protine ? Quel est le rle des polypeptides dans IV- Notion de fonction organique lorganisme humain ?

4 4,5 h

2h

41/155

Commentaires On signalera la notion disomrie chaque fois lorsque loccasion se prsente. On se limitera aux composs organiques ne renfermant pas plus de huit atomes de carbone. Pour lanalyse des composs organiques, on se limitera ceux de type CXHY , CXHYO , CXHYO2 et CXHYN. On signalera lexistence des polyalcools et des polyacides carboxyliques. On se limitera une tude qualitative de lestrification et on signalera que cette raction est lente et limite par la raction dhydrolyse.

Pour les composs drivs des acides carboxyliques (esters, anhydrides et chlorures dacides), la nomenclature ne doit pas faire lobjet dune tude systmatique. On se limitera aux drives ne renfermant pas plus de six atomes de carbone. A partir dune tude exprimentale, on montrera quune amine est une base faible. Dans les noncs des objectifs visant la reconnaissance des composs oxygns et azots tudis, on sappuiera sur le groupement fonctionnel sans mentionner le qualificatif fonctionnel avant davoir introduit la notion de fonction chimique.

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MESURE D'UNE QUANTITE DE MATIERE (3,5 4 heures)Objectifs Exemples de questionnements et dactivitsDoser une solution aqueuse de diiode par une solution de thiosulfate de sodium. Titrer une solution aqueuse par raction acide-base ou par raction doxydorduction. Comment dtermine-t-on la composition dune eau minrale ? Comment reconnatre la bonne qualit dune lhuile dolive ?

Contenu I. Dtermination dune quantit de matire laide dune raction chimique I-1. Dosage acido-basique I-2. Dosage iodomtrique Application : Dtermination de la qualit dune huile dolive avec le calcul de son taux dinsaturation.

Horaire

Calculer la conductance G dune portion de solution lectrolytique. Tracer la courbe dtalonnage G = f(C) pour des solutions titres. Exploiter une courbe dtalonnage pour dterminer la concentration inconnue dune solution.

Comment mesurer le degr de pollution de lair? II. Dtermination dune quantit de matire par A partir dune solution de chlorure de sodium mesure dune grandeur physique de concentration donne, prparer par dilution II-1. Masse, volume et concentration plusieurs solutions de concentrations connues. II-2. Conductance lectrique Par application de la loi dOhm et dans les mmes conditions, mesurer leurs conductances, tracer la courbe dtalonnage G = f(C) et lexploiter pour dterminer la concentration dun srum physiologique.

3,5 4 h


Commentaires On rappellera lquivalence acido-basique et on calculera la molarit dune solution acide ou dune solution basique. On rappellera la relation entre la quantit de matire et les grandeurs physiques : masse, volume et concentration.

On ne parlera ni de conductivit ni des facteurs dont dpend la conductance dune solution lectrolytique.

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EVOLUTION DUN SYSTEME CHIMIQUE (4 heures)ObjectifsCalculer lavancement dune raction. Calculer lavancement final dune raction. Calculer lavancement maximal dune raction. Calculer le taux davancement final dune raction chimique. Dterminer le caractre total ou limit dune raction.


Contenu

Horaire

Raliser lexprience des ions iodure avec les I- Avancement dune raction chimique ions peroxodisulfates S2O82-, calculer son I-1.Systme chimique et transformation avancement x un instant t donn. chimique Comparer lavancement final de la raction des I-2. Notion davancement dune raction ions iodures I- avec les ions peroxodisulfates S2O82- son avancement maximal. II- Transformation totale et transformation Par mesure du pH, comparer lavancement final limite de la raction de dissociation de lacide II-1. Avancement final et avancement thanoque dans leau son avancement maximal maximal II-2. Taux davancement final dune raction La transformation dun systme chimique estchimique : elle toujours totale ? - Cas dune raction totale, - Cas dune raction limite.

4h

CommentaireOn exprimera lavancement x en mole. A partir dune tude exprimentale de la raction des ions peroxodisulfate S2O82- (ou de leau oxygne H2O2) avec les ions iodure I-, on montrera, qualitativement, limportance du facteur temps dans lvolution dune transformation chimique. Lors de ltude de lvolution temporelle dune transformation chimique, il sera commode de consigner les compositions du systme en quantits de matire (ractifs et produits) dans un tableau. Un tel tableau pourra tre appel tableau descriptif ou tableau davancement. Si une transformation chimique se produit volume constant, dans un systme constitu dune seule phase, il conviendra dutiliser lavancement volumique (avancement par unit de volume). On dfinira le taux davancement final dune raction chimique comme tant le quotient de son avancement final xf sur son avancement maximal xmax.

44 / 155

Section Sciences Techniques45/155

A. PHYSIQUE (54 62 heures)INTERACTION ELECTROMAGNETIQUE (15 17 heures)ObjectifsAppliquer la loi de Coulomb.


Contenu

Horaire

Etudier exprimentalement linteraction entre I. Interaction lectrique I-1. Loi de Coulomb deux pendules lectriques et linfluence des facteurs dont-elle dpend ? Pourquoi une averse soudaine aprs des coups dclair et des tonnerres intenses ? Raliser le spectre dun champ lectrique cr par : une charge lectrique ponctuelle, deux charges lectriques, un champ lectrique uniforme.I-2. Champ lectrique

Mettre en vidence exprimentalement lexistence dun champ lectrique cre par une charge ponctuelle. Dterminer les caractristiques dun vecteur champ lectrique. Reprsenter une force lectrique. Appliquer la relation vectorielle F = qE . Reconnatre, daprs la forme du spectre lectrique, le champ lectrique cr par une charge ponctuelle, le champ lectrique cre par deux charges ponctuelles et le champ lectrique uniforme.

- Champ lectrique cre par une charge ponctuelle : Mise en vidence Vecteur champ lectrique E Force lectrique F = qE Spectre et lignes de champ

4,5 5h

- Cas de deux charges ponctuelles - Champ lectrique uniforme

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ObjectifsMettre en vidence exprimentalement une interaction magntique.

Exemples de questionnements et dactivitsQuest ce que laurore borale ? Pourquoi est-elle frquente aux grandes latitudes ? Commenter un dossier prpar par les lves sur la lvitation magntique. A laide de petites aiguilles aimantes, mettre en vidence le champ magntique terrestre B T et vrifier quil est uniforme dans une rgion trs limite de lespace. Raliser les spectres magntiques : - dun aimant droit - dun aimant en U - dun courant continu (fil et solnode). Etudier exprimentalement, dans le cas dun solnode, linfluence de lintensit du courant et celle du nombre de spires par unit de longueur sur la valeur du vecteur champ B . Quel est le principe de fonctionnent du moteur dun jouet lectrique, de celui dun baladeur CD, dun appareil de mesure lectrique aiguille ? Etudier exprimentalement les facteurs dont dpend la force de Laplace.

Contenu II. Interaction magntiqueII-1. Les diffrents types d'interactions magntiques :

Horaire

Mettre en vidence exprimentalement lexistence dun champ magntique. Reconnatre un champ magntique uniforme partir de la forme de son spectre. Dterminer les caractristiques dun vecteur champ magntique. Utiliser un teslamtre. Mettre en vidence exprimentalement la force de Laplace. Dterminer les caractristiques de la force de Laplace. Expliquer le fonctionnement dun moteur courant continu.

- Interactions aimant-aimant, - Interaction aimant-courant, - Interaction courant-courant. Application : la lvitation magntique.II-2. Champ magntique

- Notion de champ magntique : Mise en vidence Spectre et lignes de champ Vecteur champ magntique B - Champ magntique uniforme - Champ magntique terrestre - Champ magntique cre par un courant continu : Cas dun courant circulaireII-3. Force de Laplace

10,5 12 h

- Mise en vidence. - Caractristiques. Application : le moteur lectrique courant continu.


47/155

CommentairesOn noncera la loi de Coulomb et on mettra en vidence lexistence dun champ lectrique par son action sur un corps charg. On se limitera la visualisation des spectres des champs lectriques crs par une charge ponctuelle et par deux charges ponctuelles. Avec linteraction aimant aimant, on distinguera le ple nord du ple sud dun aimant. Ltude des interactions magntiques servira la mise en vidence qualitative du champ magntique. On dterminera exprimentalement la direction et le sens du vecteur champ magntique terrestre et on introduira les angles dinclinaison et de dclinaison. On donnera cette occasion les ordres de grandeur de champs magntiques : de la Terre, dune bobine, dun aimant en fer cheval, dune bobine supra conductrice On ralisera diffrents spectres daimants et de courants (fil, solnode) ; on montrera que les lignes de champ sont orientes. Pour le champ magntique cr par un courant circulaire, on se limitera au cas du solnode (bobine longue). On mettra exprimentalement en vidence lexistence des faces nord et sud dune bobine.Lexpression de la force de Laplace sous forme de produit vectoriel est hors programme ; on donnera la formule F = I B sin .

Lexprience de la roue de Barlow permettra dexpliquer le principe de fonctionnement du moteur lectrique courant continu. Au terme de l'tude des interactions lectrique et magntique, on fera remarquer que celles-ci se manifestent toutes les deux entre des charges lectriques. Donc, elles sont de mme type : interaction lectromagntique.

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MOUVEMENTS (24 28 heures)ObjectifsReconnatre un solide en mouvement de translation. Reprsenter les vecteurs : position, vitesse et acclration dun mobile. Reconnatre la nature du mouvement dun mobile par recours lexprience. Connaissant lexpression dune grandeur cinmatique (x, v ou a) en fonction du temps ainsi que les conditions initiales, retrouver les expressions des deux autres. Etablir, pour un mouvement rectiligne uniformment vari, la relation : v22 v12 = 2a. (x2 x1) Caractriser un mouvement rectiligne sinusodal par son amplitude Xm et sa priode T. Etablir la relation (a + 2x = 0) entre lacclration a et llongation x dun mobile en mouvement rectiligne sinusodal. Appliquer la loi fondamentale de la dynamique (2 me loi de Newton). Appliquer le thorme du centre dinertie.

Exemples de questionnements et dactivitsRaliser des enregistrements de mouvements ou faire des mesures de grandeurs cinmatiques pour tudier des mouvements rectilignes.

Contenu I. Solide en translationI-1. Etude cinmatique

Horaire

Dterminer par mesure directe (pour les mouvements lents) ou par enregistrement la priode T et lamplitude Xm dun mobile en mouvement rectiligne sinusodal.

- Gnralits : reprage dun mobile (vecteur position, coordonnes cartsiennes, abscisse curviligne), vecteur vitesse, vecteur acclration (acclration normale, acclration tangentielle), lois horaires. - Mouvement rectiligne uniforme. - Mouvement rectiligne uniformment vari. - Mouvement rectiligne sinusodal : dfinition, quation horaire, vitesse, acclration, amplitude, priode, frquence, pulsation et phase.

7,5 9 h

Vrifier exprimentalement la relation : Fext = ma G

I-2. Etude dynamique

- Loi fondamentale de la dynamique (2me loi de Newton) - Thorme du centre dinertie Applications : Glissement dun solide sur un plan inclin, Solide isol ou pseudo isol.

49/155

ObjectifsDistinguer un mouvement de rotation uniforme dun mouvement de rotation uniformment vari. Reconnatre la nature du mouvement dun solide en rotation, par recours lexprience. Connaissant lexpression dune grandeur cinmatique ( , ou ) en fonction du temps ainsi que les conditions initiales, retrouver les expressions des deux autres. Etablir, pour un mouvement de rotation uniformment vari, la 2 relation : 2 1 = 2 .( 2 1 ). 2 Appliquer la relation fondamentale de la dynamique de rotation. Calculer lnergie cintique dun solide en mouvement de translation. Calculer lnergie cintique dun solide en mouvement de rotation autour dun axe fixe. Appliquer le thorme de lnergie cintique pour dterminer entre autres la valeur dune grandeur inaccessible la mesure (force de frottement, raction dun support).


Contenu

Horaire

Raliser des enregistrements de mouvements ou II. Solide en rotation autour dun axe fixe II-1. Etude cinmatique faire des mesures de grandeurs cinmatiques pour - Gnralits : abscisse angulaire, vitesse tudier des mouvements de rotation dun solide. angulaire, acclration angulaire. Dterminer exprimentalement lacclration - Mouvement de rotation uniforme. angulaire dun solide en mouvement de rotation - Mouvement de rotation uniformment uniformment vari. vari.II-2. Etude dynamique

Vrifier exprimentalement la relation : M = J.

- Relation fondamentale de la dynamique de rotation applique un solide mobile autour dun axe fixe passant par son centre de gravit. 8.5 10 h Application : dtermination du moment dun couple de frottement suppos constant.

III. Energie cintiqueIII-1. Energie cintique dun solide en Pourquoi les vitesses des vhicules sont-elles plus translation limites en temps pluvieux quen temps sec ? III-2. Energie cintique dun solide en Sur quoi se base-t-on pour fixer les distances de rotation autour dun axe fixe scurit routire ? III-3. Variation de lnergie cintique : Etudier exprimentalement la variation de thorme de lnergie cintique lnergie cintique dun solide en chute libre ou Applications : mobile sur un banc coussin dair inclin. - Dtermination dune force de liaison. Raliser des chocs (lastiques et inlastiques) entre - Choc lastique et choc inlastique. deux planeurs sur un banc coussin dair et mesurer leurs vitesses avant et aprs le choc, comparer les nergies cintiques du systme des deux planeurs avant et aprs le choc.

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ObjectifsCalculer le travail dune force lectrique. Appliquer lexpression du travail dune force lectrique : WAB = q(VA VB ) Appliquer la relation fondamentale de la dynamique au mouvement dune particule charge dans un champ lect

Programme Officiel

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