Progression Physique Chimie 2de

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1 1 PROPOSITION DE PROGRESSION TRONC COMMUN L UNIVERS 13/05/2010 Il est supposé dans cette progression que le cours de sciences physiques débute par le thème «l Univers», avec par conséquent aucun pré requis des deux autres thèmes, pouvant découler des redondances de certaines notions. L ensemble des compétences listées pour ce thème sont traitées ; le volume horaire proposé est donc une limite supérieure, pouvant ainsi être réduit si l on envisage de traiter certains contenus dans les parties relatives à la santé ou au sport.

2 2 PROPOSITION DE PROGRESSION - PROGRAMMES DE SECONDE 2010 TRONC COMMUN : L UNIVERS Une première présentation de l Univers : le remplissage de l espace par la matière est essentiellement lacunaire aussi bien au niveau de l atome qu à l échelle cosmique. Les dimensions de l Univers sont telles que la distance parcourue par la lumière en une année est l unité adaptée à leur mesure. Savoir que le remplissage de Histoire de la matière : du Big-Bang aux l espace par la Description de premiers atomes matière l Univers : l atome, la Vie des étoiles : de la protoétoile au trou Activité documentaire avec intégration est essentiellement Terre, le système noir des TICE : travail sur les échelles de lacunaire, aussi bien solaire, la Galaxie, les Le système solaire : présentation au niveau de longueur ; instruments d observation, autres galaxies, générale, du soleil à la ceinture de l atome qu à l échelle du microscopique aux galaxies, unité exoplanètes et Kuiper cosmique. astronomique, parsec systèmes planétaires Mots clés : planètes telluriques, gazeuses, extrasolaires. Utiliser les puissances astéroïdes, météorites, nébuleuse, galaxie, de 10 dans exoplanète l évaluation des Propagation rectiligne de la lumière. Vitesse de la lumière dans le vide et dans l air. L année de lumière. Propriétés de la lumière dans le vide et dans l air : Propagation rectiligne dans un milieu homogène Célérité dans le vide L année de lumière Exercices d application. Activité: le temps mis par la lumière pour effectuer un trajet a-t-il une incidence sur l observation du présent? Discussion sur différentes situations : Le tableau de la classe Un orage La Lune Le Soleil Une étoile ordres de grandeur. Connaître la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide (ou dans l air). Connaître la définition de l année de lumière et son intérêt. Expliquer l expression «voir loin, c est voir dans le passé».

3 3 Les étoiles : l analyse de la lumière provenant des étoiles donne des informations sur leur température et leur composition. Cette analyse nécessite l utilisation de systèmes dispersifs. Les spectres Savoir qu un corps d émission et Dispersion de la lumière : chaud émet un d absorption : spectres Explication de l arc-en-ciel rayonnement continu, TP : lien entre le rayonnement d un continus d origine dont les propriétés Comment séparer les couleurs qui corps et sa température dépendent de la thermique, spectres de composent une lumière? (aspect TP d investigation : Comment mesurer la température. raies. historique) température d une source inaccessible Interpréter qualitative- Dispersion de la Influence des milieux traversés (nature, comme le soleil? ment la dispersion de lumière blanche par un forme, ) sur la dispersion la lumière blanche par prisme. un prisme. Réfraction. Lois de Snell- Descartes. Raies d émission ou d absorption d un atome ou d un ion. Caractérisation d une radiation par sa longueur d onde Réfraction (mirages, changement de milieu, observations variées) Lois de Snell-Descartes. Exercices d application Spectroscopie (synthèse des approches expérimentales et approfondissement) : Spectres continus Spectres de raies Les 2 aspects de la lumière (corpusculaire et ondulatoire) Notion de longueur d onde TP : détermination d un indice de réfraction pour une lumière monochromatique TP : spectres d émission et d absorption TP d investigation : Comment produire de la lumière? une lumière colorée? Pratiquer une démarche expérimentale pour établir un modèle à partir d une série de mesures et pour déterminer l indice de réfraction d un milieu. Utiliser un système dispersif pour visualiser des spectres d émission et d absorption et comparer ces spectres à celui de la lumière blanche. Repérer par sa longueur d onde dans un spectre d émission ou d absorption une radiation caractéristique d une entité chimique. Savoir que la longueur d onde caractérise dans l air et dans le vide une radiation monochromatique

4 4 Les étoiles (suite) Exercices + Devoir TP : spectre d une étoile Température de surface Composition chimique TP d investigation au cours duquel l élève doit interpréter des raies d absorption superposées au spectre continu d émission Interpréter le spectre de la lumière émise par une étoile : température de surface et entités chimiques présentes dans l atmosphère de l étoile. Connaître la composition chimique du Soleil. Prolongement possible, dans le cadre des enseignements d exploration (SL : «science et vision du monde», MPS : «prélever et traiter des informations»): TP de spectroscopie : Déterminer la vitesse de rotation de Saturne et de ses anneaux par l étude de leur spectre respectif. Spectre réalisé à St Michel l Observatoire, le 20 avril 2010, avec télescope de 300mm de diamètre sous un rapport d ouverture Focale/diamètre de 10 adapté au spectrographe utilisé, installé sur une monture équatoriale permettant l autoguidage. Un spectrographe LhiresIII d un pouvoir de résolution de Une caméra CCD performante permettant de réaliser les acquisitions des spectres.

5 5 Les éléments chimiques présents dans l Univers : au sein des étoiles se forment des éléments chimiques qui font partie des constituants de l Univers. La matière qui nous entoure présente une unité structurale fondée sur l'universalité des éléments chimiques. Un modèle de l atome. Noyau (protons et neutrons), électrons. Nombre de charges et numéro atomique Z. Nombre de nucléons A. Charge électrique élémentaire, charges des constituants de l atome. Électroneutralité de l atome. Masse des constituants de l atome ; masse approchée d un atome et de son noyau. Dimension : ordre de grandeur du rapport des dimensions respectives de l atome et de son noyau. Éléments chimiques. Isotopes, ions monoatomiques. Caractérisation de l élément par son numéro atomique et son symbole. L atome : Constitution Propriétés Nomenclature Les éléments chimiques : Formation dans l Univers Leurs symboles Les isotopes La masse molaire atomique TP documentaire avec intégration des TICE : approche historique des modèles de l atome ; fabrication d une carte heuristique TP : Comment déterminer la masse d un atome? En conclusion : introduction du Nombre d Avogadro et de la mole Connaître la constitution d un atome et de son noyau. Connaître et utiliser le symbole A ZX. Savoir que l atome est électriquement neutre. Connaître le symbole de quelques éléments. Savoir que la masse de l atome est pratiquement égale à celle de son noyau. Savoir que le numéro atomique caractérise l élément. Exercices + Devoir TP : Identification d espèces ioniques en solution Mettre en œuvre un protocole pour identifier des ions.

6 6 Les éléments chimiques (suite) Répartition des électrons en différentes couches, appelées K, L, M. Répartition des électrons pour les éléments de numéro atomique compris entre 1 et 18. Les règles du «duet» et de l octet. Application aux ions monoatomiques usuels. Classification périodique des éléments. Démarche de Mendeleïev pour établir sa classification. Critères actuels de la classification : numéro atomique et nombre d'électrons de la couche externe. Le nuage électronique : Structure en couches La couche externe pour les 18 premiers éléments : modèle de Lewis de l atome Interprétation de la charge des ions monoatomiques usuels Exercices + Devoir TP : Conservation des éléments au cours d une transformation chimique TP : Construction du tableau de Mendeleïev et application à la prévision de la charge des ions monoatomiques Dénombrer les électrons de la couche externe. Connaître et appliquer les règles du «duet» et de l octet pour rendre compte des charges des ions monoatomiques usuels. Pratiquer une démarche exp. pour vérifier la conservation des éléments au cours d une réaction chimique. Utiliser la classification périodique pour retrouver la charge des ions monoatomiques. Les notions de quantité de matière, la constante d Avogadro et la masse molaire atomique n apparaissent explicitement que dans les deux premiers thèmes (la santé et le sport), mais il semble opportun d introduire ces définitions lors de la présentation des caractéristiques de l atome ; Ces notions seront réutilisées et développées (masse molaire moléculaire) avec profit dans les autres thèmes Le modèle de Lewis est présenté pour faciliter l explication des formules développées des molécules dans les autres thèmes.

7 7 Le système solaire : l attraction universelle (la gravitation universelle) assure la cohésion du système solaire. Les satellites et les sondes permettent l observation de la Terre et des planètes. Relativité du Etude de documents : les différentes mouvement. Référentiel. conceptions du système solaire dans l histoire TP : Interpréter le mouvement rétrograde d une planète Trajectoire. Trajectoire des planètes dans le Travail sur papier calque ou Avistep Observation de la Terre référentiel héliocentrique Observation sur Stellarium et des planètes. Mouvements pour un observateur terrestre La gravitation universelle L interaction gravitationnelle entre deux corps. La pesanteur terrestre. Actions mécaniques, modélisation par une force. Effets d une force sur le mouvement d un corps : modification de la vitesse, modification de la trajectoire. Rôle de la masse du corps. Principe d inertie. L intéraction gravitationnelle Le poids Sur Terre Sur la lune Les Forces : Définition, mesure Modélisation par un vecteur Etude de cas Enoncé du principe d inertie et application TP : Réaliser une mesure de l intensité de la pesanteur terrestre TP : Forces «Pourquoi la Terre tourne-t-elle autour du Soleil?» TP : Principe d inertie Travail sur enregistrements vidéo et traitement informatique, ou : Equilibre d un corps dans un fluide (poussé d Archimède) Analyser des documents scientifiques portant sur l observation du système solaire. Comprendre que la nature du mouvement observé dépend du référentiel choisi. Savoir que la pesanteur terrestre résulte de l attraction terrestre. Comparer le poids d un même corps sur la Terre et sur la Lune. Savoir qu une force s exerçant sur un corps modifie la valeur de sa vitesse et/ou la direction de son mouvement et que cette modification dépend de la masse du corps. Mettre en œuvre une démarche d expérimentation utilisant des techniques d enregistrement pour comprendre la nature des mouvements observés dans le système solaire. Utiliser le principe d inertie pour interpréter des mouvements simples en termes de forces.

8 8 EN RESUME Sous-thème PRESENTATION DE L UNIVERS Volume horaire 2 SEMAINES LES ETOILES 4 SEMAINES LES ELEMENTS CHIMIQUES 5 SEMAINES LE SYSTEME SOLAIRE 4 SEMAINES 4 séances en classe entière sont prévues pour les évaluations et des exercices complémentaires, pouvant être ramenées à 2, et 2 séances en groupe peuvent être récupérées en cas de besoin (TP sur la mesure de la pesanteur terrestre, et TP sur le nombre d Avogadro) ; Cette progression permet par conséquent de couvrir la totalité des contenus et compétences proposés dans le thème «l Univers», sur une plage de 13 à 15 semaines. Personnellement, j envisage de rajouter un cours et un TP sur la mesure du temps, notion proposée dans le thème «Santé», l astronomie s y prêtant beaucoup plus, et permettant un apport culturel plus riche : - Cours : La mesure du temps, de la pierre de knowth à l horloge atomique - TP : Etude d un pulsar NB : Je poste d ici demain des idées de TP par investigation en spectro, en lieu et place du TP actuel A lundi.

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