Enseignement secondaire. PHYSI Physique Programme

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1 Enseignement seondaire Division supérieure Langue véhiulaire : français PHYSI Physique Programme 2CF_2MF Nombre minimal de devoirs par trimestre : 2 I. Objetifs et ompétenes Le but du ours de physique dans la setion F est de donner aux élèves des bases en physique plus partiulièrement en aoustique. Il doit donner à tout élève la possibilité de développer un aspet important de sa formation et de sa ulture générale. Compétenes visées : - Au niveau du savoir : onnaître le voabulaire spéifique à la physique ; onnaître les unités ; onnaître les définitions ; onnaître les lois physiques. - Au niveau du savoir-faire dans le domaine expérimental: observer, dérire et analyser les phénomènes ; poser les questions qui en déoulent et formuler des hypothèses pour y répondre ; porter un jugement ritique sur les résultats ainsi obtenus ; - Au niveau du savoir-faire dans le domaine théorique: interpréter un phénomène à l'aide d'un modèle ou d'une loi ; omprendre l éart qui existe entre le modèle et la réalité ; établir une relation mathématique entre grandeurs physiques ; utiliser des lois physiques et des méthodes mathématiques pour résoudre des problèmes. PHYSI_2CF_2MF_PROG_2016_2017 Page 1

2 - Au niveau des onnaissanes et du savoir-faire non spéifiques à la physique : aéder aux onnaissanes au moyen de différentes soures ; manier la langue française (érite et orale) ; utiliser les outils mathématiques dans des situations onrètes et réelles ; utiliser les moyens informatiques. II. Méthodes Pour que l'enseignement de la physique puisse porter des fruits, les élèves doivent se sentir onernés par la matière à étudier. Pour les motiver en e sens il faut: - les faire partiiper au ours; - les enourager à approfondir la matière et à poser de nombreuses questions; - les enourager à intervenir quand ils n'ont pas ompris un point préis; - éveiller leur uriosité; - les prendre au sérieux dans leurs réflexions personnelles; - les initer à travailler de façon autonome; - proéder à un ontrôle des onnaissanes tenant ompte des objetifs du ours Pour que les méthodes soient adaptées aux objetifs fixés, - l'approhe expérimentale sera préférée à l'approhe théorique; - le ours sera axé sur des expérienes; - utiliser les logiiels adaptés à l aoustique ( interfaes, Audaity, ou autres au hoix du titulaire ) - les élèves testeront leur savoir à l'aide de questions de ompréhension et d'exeries dont le degré de diffiulté ne dépasse pas elui des exeries proposés dans le manuel figurant au programme. PHYSI_2CF_2MF_PROG_2016_2017 Page 2

3 Mouvements périodiques Osillation harmonique simple Ondes: aratéristiques On attend de l élève qu il/elle sahe - reonnaitre un mouvement périodique - donner des exemples - expliquer les notions de période T et de fréquene f - donner la relation entre f et T - omprendre la notion d amplitude A et le mouvement sinusoïdal - donner l expression sinusoïdale d un mouvement harmonique simple - dérire les effets de l amortissement sur l amplitude - définir signal transversal et longitudinal - définir onde transversale et longitudinale - donner des exemples d ondes transversales et longitudinales - définir la élérité d une onde - donner des milieux de propagation - distinguer entre ondes méaniques et ondes életromagnétiques Commentaires f =1/T strobosopie (immobilité apparente, ralenti apparent) p.ex. films unités : Hz, tours/s ; tours/min Y(t) = A sin ( 2 f t ) = A sin ( 2 /T t) expérimentale -signaux sonores et de signaux lumineux -ondes méaniques (p.ex. sismiques, sonores) -ondes lumineuses élérité de la lumière dans le vide = m/s -spetre életromagnétique (ultraviolet, infrarouge, miroondes,.) appliations et effets - expliquer la notion de délai t entre émission et réeption d un signal, d une onde = d / t PHYSI_2CF_2MF_PROG_2016_2017 Page 3

4 Ondes sonores - donner des soures sonores et leur fontionnement - expliquer la nature vibratoire du son expérimentale, tiges vibrantes, diapason, ordes, plaques et membranes, voix humaine, registre de la voix humaine, haut-parleur - expliquer les notions d infrasons, de son audible et d ultrasons basés sur le domaine audible de l humain ave appliations - utiliser l expression donnant la variation de la élérité d une onde sonore en fontion de la température de l air ( K) expliquer la propagation du son : périodiité temporelle T et périodiité spatiale ( longueur d onde λ) - donner et appliquer la relation entre longueur d onde et période - appliquer les notions de réflexion, diffration, superposition, interférene, absorption et transmission d ondes à des situations simples - donner des réepteurs d ondes sonores et leur fontionnement expérimentale ( mahine à ondes, osillosope) T -exemples d ondes méaniques dont sonores -ého, battements -effet Doppler -ouïe humaine ave ourte anatomie de l oreille, domaine d audibilité, mirophone Instruments de musique - instruments à ordes et instruments à vent : notion d ondes stationnaires dérire leur nature et leurs aratéristiques -expérienes de Melde et de Kundt dérivation mathématique optionnelle PHYSI_2CF_2MF_PROG_2016_2017 Page 4

5 - établir l expression pour les fréquenes propres (harmoniques) d une orde vibrante de longueur L f n n 2L la fréquene du son fondamental est notée par f1 (n=1) ; la première harmonique est notée par f2 (n=2) - appliquer la relation entre la élérité dans une orde, la tension T (ou F) de la orde et la masse linéique (ou masse linéaire) μ de la orde T - exemples et omparaison d instruments à ordes (piano, violon) autres exemples au hoix du titulaire - établir l expression pour les fréquenes propres (harmoniques) des tuyaux sonores fermés et ouverts (orgue) - instruments de perussion : plaques vibrantes fn n et fn n 2L 4L autres exemples au hoix du titulaire exemples au hoix du titulaire Analyse du son Synthèse d un son - osillations forées et résonane, orps de résonane et amplifiation du son - expliquer les notions et aratéristiques de la fréquene du son fondamental et des harmoniques, d un son pur et omplexe, de transitoires, du bruit introdution ave exemple méanique, appliation aux instruments de musique expérimentale, étude de spetres sonores d instruments de musique (analyse de Fourier) au hoix du titulaire : enveloppe d un son,notions d attaque, orps et extintion PHYSI_2CF_2MF_PROG_2016_2017 Page 5

6 Sensation auditive ( * ) - reonnaitre que le son transporte de l énergie - intensité aoustique - omprendre l éhelle des niveaux d intensité aoustique sensation auditive et fréquene : - distinguer entre intensité aoustique et sensation auditive Unité : W/m 2 Unité : déibel I L 10log ( db) I 0 et pour n soures identiques L L log n n Unité : phon Seuil d audibilité et seuil de douleur étude d un audiogramme Bruit ( * ) - distinguer le bruit d un son omplexe lien ave sensation auditive effets noifs du bruit lutte anti-bruit insonorisation Aoustique arhiteturale ( * ) Gammes musiales ( * ) Életromagnétisme ( * ) - expliquer les effets des éhos - temps de réverbération - omprendre les propriétés et partiularités des gammes de Pythagore, de Zarlino et de la gamme tempérée - expliquer le fontionnement -d un mirophone -d un haut-parleur thèmes au hoix du titulaire thèmes au hoix du titulaire thèmes au hoix du titulaire Suivant le temps disponible et les entres d intérêt des élèves le titulaire pourra hoisir entre les thèmes marqués par un astérisque ( * ) PHYSI_2CF_2MF_PROG_2016_2017 Page 6

7 III. L évaluation : Remarques onernant les devoirs en lasse : Typologie La note obtenue en physique se omposera - prinipalement de la note obtenue dans les épreuves érites d une durée d une leçon, - subsidiairement d une note basée sur la ollaboration en lasse et des tests sporadiques visant à ontrôler la préparation à domiile et les travaux pratiques. Struturation L épreuve érite sera formée d un ertain nombre de questions à réponse ourte onformes au programme. Elle se omposera - de questions de onnaissane, - de questions de ompréhension, - d exeries numériques. Si une question est onstituée de plusieurs parties, le barème est à préiser pour haque partie. On veillera à e que es parties puissent être traitées, autant que possible, indépendamment les unes des autres. Exeries Lors d un développement, les aluls intermédiaires seront exigés. Dans les appliations, les valeurs numériques devront être préisées dans l expression finale évaluée. Appréiation des opies Dans l appréiation des opies, il sera tenu ompte de la présentation des réponses (shéma, alul et larté des expliations). Comme des figures et un texte onvenable font obligatoirement partie d une réponse, il ne sera pas spéifié dans les questions que es éléments sont exigés. Calulatries - L utilisation de alulatries alphanumériques et d outils életroniques n est pas autorisée dans les devoirs en lasse. Pondération - questions de onnaissane et de ompréhension : 60 % environ - exeries numériques : 40 % environ. PHYSI_2CF_2MF_PROG_2016_2017 Page 7