Proposition de plan d année physique sciences générales (5 h/sem)

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1 Proposition de plan d année physique sciences générales (5 h/sem) Cours THEME 1.- TRAVAIL, ENERGIE et PUISSANCE 1 Le principe d inertie 2 Applications du principe d inertie Notion de MRU vlp 24 Examen des forces subies par un objet en MRU vlp 25 Enoncé du principe d inertie vlp 24 Forces subies par un objet en traction verticale Equilibre des forces lors d un MRU vertical vlp 29 3 Machines simples Traction directe, indirecte et par palan Comparaison des déplacements et des forces vlp 42 Exercices 23 et 24 vlp 26 Principe d inertie Dresser l inventaire des forces agissant sur un objet soit au repos, soit en mouvement rectiligne uniforme. Exercices 31 et 32 vlp 29 A l aide du principe d inertie, expliquer diverses situations concrètes où des frottements peuvent intervenir. Exercices 5 et 6 vlp 45 Machines simples Vecteur déplacement Expliquer comment une machine simple (poulies, plan incliné, ) permet de modifier la force exercée pour réaliser une tâche. 4 Construction de palans Construction de palans permettant de diminuer la force à appliquer d une certaine valeur 5 Travail Traction par plan incliné vlp 43 Synthèse des machines simples Notions de travail et de machine simple vlp 46 Exercices 8 et 9 vlp 50 Travail d une force, unité SI du travail Identifier les effets sur un solide de forces dont le point d application se déplace. 6 Travail et énergie Lien entre le travail et l énergie transférée vlp 47 Exercices 7 et 10 vlp 50 7 Généralisation de la notion de travail Travail d une force non-parallèle au déplacement vlp 48 Travail moteur et travail résistant vlp 49 Exercices 11 et 14 vlp 50 et 51 Calculer le travail d une force constante en utilisant le cosinus de l angle entre les vecteurs force et déplacement. Expliquer ce que signifient les notions de travail moteur, de travail résistant, de force utile. 8 Test

2 THEME 1.- TRAVAIL, ENERGIE et PUISSANCE (suite) 9 Energie potentielle Notion et loi de l énergie potentielle gravifique vlp 52 Exercices 17 et 20 vlp 54 Energie potentielle de gravitation, unité SI Appliquer l équation aux dimensions pour identifier les unités d une grandeur. 10 Influence de la vitesse sur l énergie cinétique 11 Loi de l énergie cinétique 12 Conservation de l énergie 13 Applications du principe de conservation de l énergie Mesure de la vitesse d un chariot sur rail horizontal partant du repos et après avoir subit une force constante dont le travail est moteur Elaboration de la loi de l énergie cinétique vlp 58 Loi de la conservation de l énergie sans frottements et avec frottements vlp 61 Etablissement de bilans énergétiques vlp 61 Exercices 29 et 30 vlp 59 Exercices 33 et 42 vlp 61 et 63 Exercices 41 et 58 vlp 63 et 67 Energie cinétique, unité SI Transformation et conservation de l énergie mécanique Bilan énergétique 14 Puissance Notion et loi de la puissance vlp 64 Exercices 47 et 48 vlp 66 Puissance, unité SI de la puissance 15 Test Expliciter les conditions d utilisation du principe de conservation de l énergie mécanique. Décrire et expliquer une expérience validant la loi de conservation de l énergie mécanique. Résoudre des applications concrètes en utilisant la loi de conservation de l énergie mécanique. Etablir un bilan énergétique dans une situation où une partie de l énergie mécanique est transformée en énergie thermique. Calculer la puissance d une machine.

3 THEME 2.- DU MACROSCOPIQUE AU MICROSCOPIQUE 16 Température et dilatation des solides Rappel de la notion de température Loi de la dilatation des solides vlp Dilatation des gaz Loi de Gay-Lussac Zéro absolu et température absolue vlp 78 Exercices 1 et 2 vlp 77 Recherche sur l histoire de la thermométrie vlp 79 Dilatation des solides (coefficient de dilatation linéaire) ou dilatation des liquides (coefficient de dilatation volumique) Dilatation d un gaz à pression constante (loi de Charles) ou variation de la pression d un gaz à volume constant (loi de Gay-Lussac) A partir d expériences : décrire les phénomènes provoqués par la transmission d énergie thermique à un corps ; identifier les paramètres qui influencent ces phénomènes ; synthétiser ces phénomènes à l aide de relations entre grandeurs macroscopiques. Utiliser la loi de Charles (ou de Gay-Lussac) pour définir la notion de température absolue. Transformer des unités de température (de C en K et inversement). Température absolue 18 Energie thermique Expérience de Joule Relation fondamentale de la calorimétrie vlp Chaleur massique Mesure d une chaleur massique 20 Changements d état 21 Agitation thermique 22 Interprétation des phénomènes 23 Test Transformations exothermiques et endothermiques Ebullition et évaporation vlp 84 Amélioration du modèle moléculaire avec l agitation thermique et la cohésion intermoléculaire vlp 91 Interprétation des dilatations, et des changements d états à l aide du modèle amélioré vlp 93 Exercices 13 et 14 vlp 82 Exercices 28 et 29 vlp 85 Recherche sur le mouvement brownien vlp 91 Recherche sur la conduction thermique vlp 87 Energie thermique, chaleur et température Unités SI Variation de température (Q = c m, chaleur massique) Changements d état (chaleur de fusion, chaleur de solidification) Modèle microscopique des états de la matière Agitation thermique Cohésion Utiliser la modélisation microscopique des états de la matière pour définir les concepts d énergie thermique, de chaleur et de température. Utiliser un modèle microscopique des états de la matière pour expliquer les manifestations de l énergie thermique.

4 THEME 2.- DU MACROSCOPIQUE AU MICROSCOPIQUE (suite) 24 Pression dans les liquides Notion de pression dans un liquide Interprétation moléculaire vlp 99 Exercices 1 et 2 vlp 105 Notion de fluide Force pressante Pression, unité SI Utiliser un modèle microscopique des états de la matière pour expliquer l existence dans un fluide de forces pressantes et de pressions sur les parois. 25 Pression hydrostatique 26 Poussée d Archimède Loi de la pression hydrostatique vlp 103 Paradoxe hydrostatique vlp 104 Vérification de la loi de la poussée d Archimède Exercices 6 et 10 vlp 106 Lois de l hydrostatique Décrire l influence de différents paramètres susceptibles de modifier la valeur de la pression au sein d un liquide. Principe d Archimède dans un liquide Déterminer les paramètres modifiant la valeur de la poussée d Archimède. Etablir la formule rendant compte du principe d Archimède en s aidant d un schéma et des lois de l hydrostatique. 27 Pression dans les gaz 28 Loi des gaz parfaits 29 Test Notion de pression dans un gaz Interprétation moléculaire vlp 116 Facteurs pouvant augmenter la pression régnant dans un certain gaz vlp 120 Recherche sur la pression atmosphérique vlp 117 et 118 Loi des gaz parfaits vlp 122 Modèle d un gaz : gaz parfait Loi des gaz parfaits Résoudre une application concrète simple. Décrire l état d un gaz à l aide de grandeurs macroscopiques. Utiliser la loi des gaz parfaits pour résoudre une application concrète simple.

5 THEME 3.- ELECTROCINETIQUE 30 Electrisation Rappel sur l électrisation des objets, les conducteurs et isolants, et interprétation atomique vlp 129 Observations de manifestations énergétiques à l aide d une machine électrostatique vlp Générateurs et récepteurs électriques Générateurs et récepteurs électriques Observation des effets du courant électrique vlp 134 Recherche sur l histoire des générateurs électriques vlp 132, 136 et 137 Exercices 2 et 3 vlp 131 Circuit électrique : générateur, récepteur, câbles de connexion Interrupteur : circuit ouvert, circuit fermé Expliquer le rôle du générateur, du récepteur, des câbles de connexion et de l interrupteur dans un circuit. Décrire ce qu est un court-circuit et les dangers que cela peut entrainer pour un générateur. 32 Tension électrique Définition de la notion de tension Mesure à l aide d un multimètre dans un circuit électrique vlp Courant électrique Définition de la notion de courant Mesure à l aide d un multimètre dans un circuit électrique vlp 139 Analogie mécanique vlp 141 Exercices 16 et 17 vlp 141 et 143 Intensité de courant : définition, mesure, unité SI Tension : définition, mesure, unité SI Utiliser un multimètre pour mesurer une intensité de courant ou une tension. Vérifier expérimentalement qu un changement dans l ordre des éléments d un circuit en boucle simple ne change aucune des valeurs d intensité du courant ou de tension. Utiliser une analogie pour expliquer les notions d intensité de courant et de tension. 34 Puissance et énergie électrique Loi de la puissance et loi de l énergie absorbée par un récepteur ou produite par un générateur vlp 142 Exercices 23 et 25 vlp 143 Energie et puissance électriques Expliquer que1 kwh correspond à une unité d énergie. Résoudre une application concrète faisant intervenir l énergie ou la puissance électrique. 35 Test

6 THEME 3.- ELECTROCINETIQUE (suite) 36 Schématisation du circuit électrique Représentation schématique du circuit électrique vlp 134 Exercices 8 et 45 vlp 135 et 149 Reconnaître et utiliser des symboles normalisés. Réaliser un circuit simple à l aide d un schéma et viceversa. 37 Association de récepteurs Recherche de la loi des mailles et de la loi des nœuds vlp 147 Loi des courants et loi des tensions pour des récepteurs en série et pour des récepteurs en parallèle Résoudre une application concrète impliquant un nombre modéré de récepteurs associés en série et en parallèle. 38 Résistance électrique Notion de résistance électrique vlp 150 Exercices 58 et 59 vlp 156 Résistance électrique - Unité SI Loi de Joule : effet thermique du courant Décrire l influence des paramètres modifiant l effet thermique d un courant (effet Joule). 39 Loi d Ohm Mesure du courant en fonction de la tension pour quelques conducteurs Loi d Ohm Cerner les limites de validité de la loi d Ohm. 40 Loi de Joule Effet Joule électrique vlp 152 Conséquences indésirables de l effet Joule vlp Sécurité des installations électriques Protection des installations électriques vlp 158 Protection des personnes vlp 158 Exercices 62 et 67 vlp 156 et 157 Exercices 71 et 76 vlp 159 Fusible, disjoncteur, prise de terre, différentiel Décrire le schéma d une installation électrique domestique simple. Décrire le rôle d un dispositif de sécurité (fusible, disjoncteur, différentiel, prise de terre). Sur base d un schéma simple d une situation particulière, indiquer si le risque d électrocution existe ou pas et le justifier. 42 Test