Académie d Aix-Marseille Lycée H.Romane Embrun

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1 Académie d Aix-Marseille Lycée H.Romane Embrun Expérimentation d un programme de Physique Chimie en option de détermination en classe de seconde Pourquoi ce choix d expérimentation? L option M.P.I est proposée comme option de détermination en classe de seconde dans notre lycée depuis quatre ans avec deux groupes soit une capacité totale de 36 élèves. Avec le recul, on s aperçoit que cette option ne correspond pas à l attente de la majorité des élèves quand au contenu du programme qui y est enseigné. Cette expérimentation s inscrit dans le cadre des enseignements de détermination des classes de seconde. L objectif est d aider les élèves dans leur choix d orientation. Cette option scientifique a pour finalité de développer l'esprit scientifique des élèves, de leur faire voir les sciences de manière plus ouverte et plus expérimentale. L objectif est d apprendre aux élèves à prendre des initiatives et à développer ainsi une attitude basée, le plus souvent possible, sur une démarche d investigation. Pour cela les élèves doivent dégager des problématiques et proposer des protocoles. Afin de susciter l intérêt des élèves le programme sera abordé par l étude de trois thèmes : - La photo; - la mesure de grandeurs physiques et applications ; - la couleur. Cette option s adresse donc à des élèves de troisième attirés par les études scientifiques, motivés par la physique-chimie et qui souhaitent aller plus loin dans le domaine expérimental. L ordinateur est utilisé pour : - l acquisition et le traitement des données (tableur, modélisation ) ; - la simulation d expériences ; - la rédaction de comptes rendus à l aide d un traitement de texte ; - la réalisation de recherches via Internet. Le travail en séance de travaux pratiques (3 heures en classe avec un effectif de 18 élèves) permet un suivi individuel des élèves et un travail efficace L évaluation des savoir-faire peut prendre plusieurs formes : - évaluation des capacités expérimentales ayant comme support des grilles s inspirant de celles utilisées pour l évaluation des capacités expérimentales en terminale S (scientifique) ; - élaboration de comptes rendus d expérimentation ; - contrôle régulier des connaissances se présentant sous forme de questions de cours, de Q.C.M et d exercices d application. 1

2 Le programme Adopter une attitude citoyenne lors d expérimentation Attitude dans un laboratoire Utilisation de matériel électrique Etiquetage Gestion des déchets Etablir les règles à la fois de comportement et vestimentaires. Règles de sécurité à respecter Savoir lire une étiquette, connaître les pictogrammes de sécurité. Attitude à adopter au laboratoire visà-vis de l élimination des déchets Observation et analyse de nombreux exemples Recherches documentaires 1 ER THEME : LA PHOTOGRAPHIE ( 10 SEANCES ) Ce thème présente l'avantage de faire intervenir simultanément des notions de physique et chimie. 1 ère partie : l'appareil photo : principe de fonctionnement de l'appareil photo réflex et de l'agrandisseur numérique (5 séances) Contenus - notions Compétences développée Exemples d activités généralités sur la lumièreoptique géométrique : Savoir construire l image d un objet à travers une ou deux lentilles convergentes principe de fonctionnement de l'objectif formation des images à travers des lentilles minces convergente et divergente notion de profondeur de champ Comprendre le principe de fonctionnement d un appareil d optique simple application de l objectif : simulation grossière d'un agrandisseur numérique (avec ordinateur et vidéoprojecteur) et prise de vue sur du papier photosensible (papier impressionné à réserver pour la partie chimique). réglage de l'ouverture du diaphragme et de la vitesse d'obturation d'un appareil photo lors de la prise de vue (essais et discussion). 2

3 2 ème partie : chimie et photographie (5 séances) Les notions d'oxydoréduction ne sont pas au programme et on ne fera que les évoquer sans approfondir. lumière et sels d'argent Réalisation des solutions : Réalisations de solutions de Préparation d une solution ionique chlorure de sodium de concentration massique donnée Savoir réaliser une pesée Savoir utiliser la verrerie la plus adaptée. action des bains révélateur et fixateur virage : coloration des images noir et blanc en teintes sépia, bleue, jaune et rose-magenta comprendre ce qu'est une réaction photosensible. Notion d oxydoréduction comprendre le mode d'action des agents chimiques impliqués dans ces opérations notion de cinétique chimique observation de l'évolution du chlorure d'argent solide sous l'effet de la lumière expérience simple d oxydoréduction (argent) fabrication d'un support photosensible avec de la gélatine (simulation du papier photosensible) virage en laboratoire discussion du protocole proposé mise en pratique des notions acquises réalisation d'une planche contact et tirage d'une épreuve papier. visite du laboratoire d'un photographe professionnel 2 EME THEME : MESURE DE GRANDEURS PHYSIQUES ; APPLICATIONS (10 SEANCES) 1 ère partie : Mesures de tension et d intensité ; Application : le capteur de température (6 séances) Objectifs : Conforter et approfondir les notions d électricité abordées en classe de troisième. Familiariser les élèves à l utilisation de l outil informatique. Lien avec le programme de mathématiques : équation de droite, lecture graphique. Du tableau de mesures au graphique Caractéristique d un conducteur ohmique Utilisation d un contrôleur Conditions d utilisation d un appareil Utilisation de l oscilloscope : mesure de tensions, de périodes et de fréquences. Connaître la loi d ohm et savoir l utiliser. Etude de tensions alternatives Exploitation d un graphique 3

4 Application : conducteurs ohmiques associés en série Utilisation de l outil informatique Etude d une thermistance Notion d additivité ou de non additivité de grandeurs physiques : tension et intensité Utilisation d un tableur grapheur. Lissage d une courbe, ajustement par une fonction mathématique. Acquisition de données, utilisation d interfaces, d appareils de mesure liés à l ordinateur. Utilisation de logiciels d acquisition, de traitement de données et de simulation. La C.T.N. Réalisation de circuits électriques Utilisation : le capteur de température 2 ème partie : Mesure d une distance sous la mer ; Application : le sonar (2 séances) Objectif : Acquérir quelques notions sur les ondes sonores. Phénomènes périodiques Mesure d une période Utilisation d un oscilloscope Détermination d une fréquence Ondes sonores Mécanisme de propagation des sons. Citer les grandeurs physiques liées à l onde sonore. Mesurer une longueur d onde. Ondes ultrasonores : expériences sur la directivité, la diffraction, la réflexion et l absorption Principe du sonar 3 ème partie : Mesure de forces ; Application : Un sous marin coule-t-il? (2 séances) Objectif : Renforcer les notions de force, de mouvement et de pression abordées dans le tronc commun. Les actions mécaniques : de contact, à distance Modéliser une force par un vecteur. Relation entre poids et masse Exemples de forces : fil tendu, force de rappel d un ressort Notion de pression La poussée d Archimède Pression dans un fluide Principe de l hydrostatique Utilisation d un dynamomètre Détermination de poussées d Archimède ; Découverte du théorème en utilisant la démarche d investigation ; Recherches documentaires 4

5 3 ème thème : La couleur ( 10 séances) Rayonnement et couleur Les colorants Couleur et concentration Réalisation des solutions Technique de dilution Spectres d émission et d absorption Caractéristiques de l émission en fonction de la température Domaine des ondes électromagnétiques Couleur des objets Synthèse additive et soustractive Utilisation et mode d action des colorants Extraction et séparation des colorants d une substance naturelle ou artificielle Synthèse d un colorant : hélianthine Préparation d une solution ionique de concentration massique donnée Savoir réaliser une pesée Savoir utiliser la verrerie la plus adaptée. Savoir réaliser une dilution, choisir le matériel adapté. Dosage par spectrophotométrie Exemple : le corps noir Recherche documentaire : Effet de serre Peinture, imprimerie Colorants textiles : impression d un tissu par action de la lumière sur un colorant Synthèse de l hélianthine Hélianthine : la courbe d Absorbance en fonction de la longueur d onde ; Réalisations de solutions Réalisation d une échelle de teinte Courbe d étalonnage A = f(c), détermination de la concentration d une solution inconnue Dosage colorimétrique Echelle de ph Utilisation d une burette Repérage de l équivalence Utilisation d un indicateur coloré Zone de virage d indicateurs colorés Dosage acido-basique avec comme indicateur colorée l hélianthine Compétences à acquérir au cours de l année Utilisation des puissances de dix ; Notion de chiffres significatifs ; Travail sur les unités des grandeurs ; Méthodes de calculs : savoir faire un calcul littéral. 5