Enseignement secondaire. PHYSI Physique Programme

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1 Ensegnement secondare Dvson supéreure PHYSI Physque Programme 3CB_3CC_3CF_3MB_3MC_3MF Langue véhculare : franças Nombre mnmal de devors par trmestre : 1 PHYSI_3CB_3CC_3CF_3MB_3MC_3MF_PROG_2016_2017.docx Page 1 de 7

2 I. Objectfs et compétences: Les objectfs généraux défns pour la classe de 4 e restent valables. Toutefos, les élèves des sectons B et C devront en outre acquérr des connassances structurées sur lesquelles pourra s'appuyer l'ensegnement scentfque ultéreur. Compétences vsées : - Au nveau du savor : connaître le vocabulare spécfque à la physque ; connaître les untés ; connaître les défntons ; connaître les los physques. - Au nveau du savor-fare dans le domane expérmental: observer, décrre et analyser les phénomènes ; poser les questons qu en découlent et formuler des hypothèses pour y répondre ; magner, organser et exécuter des expérences pour les vérfer ; porter un jugement crtque sur les résultats ans obtenus ; énoncer des conclusons et en dédure les los ; transposer ces los en termes mathématques ; respecter les consgnes de sécurté - Au nveau du savor-fare dans le domane théorque: nterpréter un phénomène à l'ade d'un modèle ou d'une lo ; comprendre l écart qu exste entre le modèle et la réalté ; établr une relaton mathématque entre grandeurs physques ; nterpréter des graphques : pente, ordonnée à l orgne savor fare un calcul de régresson lnéare effectuer un calcul numérque en tenant compte de la précson et du nombre de chffres sgnfcatfs adapté utlser des los physques et des méthodes mathématques pour résoudre des problèmes. - Au nveau des connassances et du savor-fare non spécfques à la physque : accéder aux connassances au moyen de dfférentes sources ; maner la langue françase (écrte et orale) ; utlser les outls mathématques dans des stuatons concrètes et réelles ; utlser les moyens nformatques. (*) (*) Pour la mesure de grandeurs physques, pour l'explotaton et la vsualsaton des résultats, pour le plotage ou la smulaton d'expérences et éventuellement pour la rédacton des rapports de TP. Dans ce contexte l élève dot auss comprendre clarement les lmtes des méthodes nformatsées (p. ex. évter l erreur de prendre des smulatons pour des expérences). Les sectons B et C étant des sectons à caractère scentfque, l est mportant que les élèves acquèrent un savor-fare au nveau de l expérmentaton. Chaque fos que la matère le permet, on aura recours à des séances de travaux pratques. II. Les contenus: La classe de trosème consttue une année charnère entre la quatrème, où l approche de la physque est avant tout basée sur la compréhenson des phénomènes, et la seconde, où l approche est ben plus mathématque. Une parte de la matère tratée en trosème permettra donc aux élèves d aborder la modélsaton mathématque. Ans l étude de l équlbre d un corps soums à pluseurs PHYSI_3CB_3CC_3CF_3MB_3MC_3MF_PROG_2016_2017.docx Page 2 de 7

3 forces p. ex. fera-t-elle appel aux vecteurs et à la trgonométre. Le programme proposé aborde dfférents domanes de la physque, comme la mécanque, la thermodynamque et l électrcté, mas reste en rapport avec la ve de tous les jours. Des sujets comme l énerge, les crcuts s et les machnes thermques permettent aux élèves de se convancre que la physque n est pas une scence qu se complaît dans sa tour d vore. Les processus étudés seront donc autant que possble élucdés grâce à des applcatons technques ou ms en relaton avec des phénomènes naturels. Il mporte que les élèves comprennent l'mportance de la physque dans la ve de tous les jours. La Commsson natonale pour les programmes de physque a élaboré un fasccule d exercces à trater en classe et qu fat référence en ce qu concerne le degré de dffculté. Les sujets susceptbles d être tratés en travaux pratques sont répertorés dans la colonne «Commentares» du programme. D autres sujets pourront toutefos être tratés en travaux pratques, par exemple l optque. En classe de 3 ème, on suppose connue et comprse la matère du programme oblgatore de la classe de 4 ème. III. Les méthodes: Pour que l ensegnement de la physque pusse porter des fruts, les élèves dovent se sentr concernés par la matère à étuder. Pour les motver en ce sens, l faut: - les fare partcper au cours; - les encourager à approfondr la matère et à poser de nombreuses questons; - les encourager à ntervenr s ls n ont pas comprs un pont précs; - éveller leur curosté; - prendre leurs remarques et questons au séreux; - les ncter à travaller de façon autonome; Pour que les méthodes soent adaptées aux objectfs fxés, - les élèves réalseront régulèrement des expérences qu ls commenteront et nterpréteront, - le recours aux nouvelles technologes et à l ExAO (expérmentaton assstée par ordnateur) tant en cours qu en T.P. est recommandé, sous réserve de plus-value pédagogque, - le professeur nvestra tout le temps nécessare dans la résoluton d exercces modèles en classe, - le professeur procédera à des contrôles des connassances régulers tenant compte des objectfs du cours. Une dem-leçon hebdomadare sera consacrée aux travaux pratques. PHYSI_3CB_3CC_3CF_3MB_3MC_3MF_PROG_2016_2017.docx Page 3 de 7

4 IV. Le programme : A. Mécanque On attend de l élève qu l/elle sache Force et - comparer et mesurer des forces à l ade d un déformaton ressort - représenter les mesures sous forme de graphque - nterpréter une caractérstque x-f - énoncer et applquer la lo de Hooke Forces - étuder l équlbre d un corps soums à 2 et à 3 forces concourantes, - décomposer une force suvant deux drectons quelconques. Prncpe d nerte Prncpe de l acton et de la réacton Le moment d une force Machnes smples - énoncer le prncpe d nerte et en donner des exemples. - énoncer le prncpe de l acton et de la réacton et en donner des exemples. - explquer l utlté pratque d un lever, - défnr le bras de lever, - défnr le moment d une force, - énoncer les condtons d équlbre d un solde moble autour d un axe (les los du lever). - décrre les dfférentes formes d équlbre - comment utlser les machnes smples pour rédure les forces, - qu en rédusant les forces on rallonge le chemn le long duquel elles sont applquées. Traval - dstnguer entre traval au sens physque et traval au sens commun, - calculer le traval d une force constante sur un chemn rectlgne, - énoncer la règle d or de la mécanque. Pussance - explquer la noton de pussance, - calculer la pussance (moyenne). Commentares - étude expérmentale avantageusement en TP - projectons sur deux axes perpendculares, - suvant 2 drectons quelconques : unquement graphquement M = F a M + = M - équlbre stable, nstable et ndfférent poules, palans, plan nclné W = F x cos où est l angle entre la force et le déplacement ; traval du pods : W = m g h ntrodure à partr d un exemple W P = t Rendement - défnr le rendement d un système η=putle/pfourne Energe - explquer la noton d énerge, - décrre des transformatons d énerge (on ne tratera que l énerge cnétque, l énerge potentelle de pesanteur et l énerge potentelle élastque), - que le traval est un mode de transfert d énerge, - qu l exste d autres formes d énerge (énerge solare, énerge éolenne,...), - énoncer le prncpe de conservaton de l énerge mécanque. η=wutle/wfourn formules : unquement E p = m g z E c = ½ m v 2 (Il n est pas nécessare d établr cette formule) PHYSI_3CB_3CC_3CF_3MB_3MC_3MF_PROG_2016_2017.docx Page 4 de 7

5 B. Thermodynamque On attend de l élève qu l/elle sache Energe - explquer la relaton entre la température d un nterne corps et l agtaton thermque des partcules qu le consttuent, - explquer la noton d énerge nterne d un corps, - énoncer le prncpe de conservaton de l énerge, - que la chaleur est un mode de transfert d énerge nterne. Calormétre - énoncer et applquer la relaton entre la chaleur Q transférée à un corps (cédée par un corps) de masse m et la varaton de température du corps (sans changement d état physque), - défnr la capacté thermque massque c d une substance - énoncer et applquer la relaton entre la chaleur Q transférée à un corps (cédée par un corps) de masse m lors d un changement d état physque, - défnr, pour une substance donnée, les notons de : chaleur latente de fuson Lf, chaleur latente de soldfcaton Ls, chaleur latente de vaporsaton Lv, Machnes thermques Transport de l énerge nterne chaleur latente de condensaton Lc explquer le prncpe : - du réfrgérateur ou de la pompe à chaleur, - de la machne à vapeur ou du moteur à exploson. explquer le mode de transfert d énerge - par convecton, - par conducton, - par rayonnement. Commentares Soldes, lqudes et gaz fare le rapprochement avec le traval mécanque en tant que mode de transfert de l énerge mécanque Q = m. c. exercces ; Q = m. L Explquer certans phénomènes naturels à l ade de ces notons. Ls=-Lf et Lc=-Lv exercces Applcatons : - solaton thermque, - effet de serre. PHYSI_3CB_3CC_3CF_3MB_3MC_3MF_PROG_2016_2017.docx Page 5 de 7

6 C. Electrcté Tenson et énerge s Pussance Résstance Résstvté On attend de l élève qu l/elle sache - explquer brèvement la noton d énerge et les transformatons d énerge dans les récepteurs / générateurs. - connaître l unté de l énerge - savor défnr la tenson - connaître l nstrument de mesure de la tenson - savor mesurer une tenson - connaître l unté de tenson - connaître la dfférence entre tenson et ntensté du courant. - connaître l unté de pussance - calculer l énerge transformée à partr de la pussance et du temps - défnr la pussance - explquer la noton de résstance, - défnr la résstance d un conducteur, - connaître l unté de résstance Commentares U=Eél/Q voltmètres branchés en parallèle, calbres, polarté, prses, AC/DC,... 1V=1 J/C Pél=Eél/t autre unté de l énerge : kwh - énoncer et applquer la lo d Ohm. 1 = 1 V/A - U~I à température constante - défnr la résstvté d un matérau - connaître les untés courantes de résstvté Dpôle passf - étude expérmentale de U=f(I) pour un fl en constantan, une lampe à ncandescence, une dode à sem-conducteur, par exemple - Los régssant le crcut-sére et le crcutparallèle - établr et énoncer les los régssant ces 2 types de crcuts, - applquer ces los pour la résoluton d exercces. U R I 1Ω mm2 m = 10 6 Ωm - relever et nterpréter les caractérstques U = f(i); - nfluence de la température Crcut sére : U tot U R s R Crcut parallèle : I tot I 1 1 R s R PHYSI_3CB_3CC_3CF_3MB_3MC_3MF_PROG_2016_2017.docx Page 6 de 7

7 V. L évaluaton : Remarques concernant les devors en classe : Typologe : La note obtenue en physque se composera - prncpalement de la note obtenue dans les épreuves écrtes d une durée d une leçon, - subsdarement d une note basée sur la collaboraton en classe et des tests sporadques vsant à contrôler la préparaton à domcle. Structuraton : L épreuve écrte sera formée d un certan nombre de questons à réponse courte conformes au programme. Elle se composera - de questons de connassance, - de questons de compréhenson et de savor-fare, - d exercces numérques. S une queston est consttuée de pluseurs partes, le barème est à précser pour chaque parte. On vellera à ce que ces partes pussent être tratées, autant que possble, ndépendamment les unes des autres. Calculatrces : L nstructon mnstérelle du 22 octobre 2012 concernant l utlsaton des outls électronques à l examen s applque auss pour les devors en classe. Pondératon : - questons de connassance, de compréhenson et de savor-fare : 60 % envron - exercces numérques : 40 % envron. PHYSI_3CB_3CC_3CF_3MB_3MC_3MF_PROG_2016_2017.docx Page 7 de 7