ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE 1 ère ES-L 1 er trimestre Renaud BURROWES Docteur ès Sciences (Biologie Marine) Cours Pi Etablissement privé hors contrat d enseignement à distance SARL au capital de 17 531,86 euros - RCS PARIS B 391 712 122 - APE 8559B siège social et centre d expédition : 11-13 rue de l Épée de Bois, 75 005 Paris tél. : 01 42 22 39 46 bureaux et accueil du public : 6 rue Saint Denis, 34 000 Montpellier tél. : 04 67 34 03 00 e-mail : lescourspi@cours-pi.com site : http://www.cours-pi.com
Enseignement Scientifique 1 ère ES-L Représentation visuelle Fiche 1 : l œil (anatomie et fonctionnement) Fiche 2 : visibilité d un objet et modélisation de l œil I. Les lentilles II. Modélisation de l œil III. Les «défauts» de l œil Devoir n 1 Fiche 3 : le cerveau et la vision Devoir n 2 Fiche 4 : les couleurs I. Les couleurs II. Synthèse additive et soustractive Devoir n 3 Fiche 5 : évaluation corrigée Nourrir l humanité Fiche 6 : vers une agriculture durable I. Les besoins alimentaires II. Les agrosystèmes III. Des solutions pour une agriculture durable Devoir n 4 Fiche 7 : l eau et le sol I. L eau II. Le sol III. Les eaux de consommation Devoir n 5 Fiche 8 : la conservation des aliments I. Les conditions de comestibilité II. La conservation des aliments Fiche 9 : approche physico-chimique des aliments I. Les additifs alimentaires II. Les émulsions Devoir n 6 Fiche 10 : évaluation corrigée Féminin masculin Fiche 11 : devenir homme ou femme I. La différence de l appareil génital II. Le comportement sexuel et l identité sexuelle Devoir n 7 Fiche 12 : la maîtrise de la procréation I. La régulation de la fonction de reproduction chez la femme II. Les méthodes contraceptives, contragestives et la PMA Devoir n 8 Le défi énergétique Fiche 13 : les besoins et les ressources énergétiques I. Les besoins énergétiques II. Les besoins en énergie III. Obtenir de l énergie Fiche 14 : gérer l utilisation de l énergie Devoir n 9 Fiche 15 : évaluation corrigée Cours Pi Enseignement Scientifique 1 ère T1 1
Avertissement et méthodologie Les sciences vont donner lieu à la fin de l année à une épreuve anticipée du baccalauréat. Cette épreuve écrite d 1h30 (coefficient 2) se présentera de la manière suivante : Exercice 1 (8 points) : cet exercice portera sur les thèmes du 1 er ou du 2 nd trimestre c est à dire «représentation visuelle» ou «nourrir l humanité» et se présentera sous la forme d une étude de documents. Exercice 2 (6 points) : cet exercice portera sur les thèmes «représentation visuelle» ou «nourrir l humanité» ou «le défi énergétique» mais ne traitera que de la partie relative aux sciences physiques. Il s agira soit d une étude de documents soit d un QCM. Exercice 3 (6 points) : cet exercice portera sur les thèmes «représentation visuelle» ou «nourrir l humanité» ou «féminin masculin» mais ne traitera que de la partie relative aux sciences de la vie. Il s agira soit d une étude de documents soit d un QCM. Remarque : le thème abordé pour l exercice 1 ne pourra pas être posé à nouveau dans les 2 autres exercices. Tous les devoirs des Cours Pi sont inspirés de sujets de bac et vous préparent à l épreuve mais nous vous conseillons de vous procurer aussi des annales corrigées pour un entraînement personnel intensif. D autre part, ces fascicules traitent les notions importantes à connaître parfaitement pour l examen et 3 évaluations corrigées sont proposées à chaque fin de trimestre. Nous vous conseillons d évaluer vos connaissances avant de faire les devoirs à envoyer et, pour un cours plus détaillé de vous reporter à un manuel scolaire de sciences 1 ère ES/L comme par exemple (liste non exhaustive) : Baude et al. (2011) Sciences 1L-ES. Collection Lizeau et Baude. Bordas. 240 p. Bailly et al. (2011) Sciences 1ES L. Nathan. 286 p. Concernant la méthode de résolution des exercices, vous devez : o o o Pour une étude de document : présenter brièvement le ou les documents et en extraire les informations utiles pour répondre. Faites ensuite une synthèse de ces informations pour répondre à la question. Il ne faut pas, dans le cadre d une étude de documents, réciter votre cours. Pour une question à réponse courte faites attention aux hors sujets et veillez à ce que votre réponse soit courte mais complète. Pour les QCM soyez bien attentifs aux questions parfois ambiguës. Cours Pi Enseignement Scientifique 1 ère T1 2
Partie 1 Représentation visuelle Cours Pi Enseignement Scientifique 1 ère T1 3
Fiche 1 : l œil (anatomie et fonctionnement) L œil est un organe pair délimité de l extérieur vers l intérieur par 3 enveloppes : la sclérotique, la choroïde et la rétine. La sclérotique se poursuit à l avant de l œil par la cornée transparente, la choroïde forme dans la partie antérieure de l œil la partie colorée de celui ci (l iris) et la rétine est la partie sensible à la lumière. L intérieur de l œil se compose de milieux transparents : l humeur aqueuse et l humeur vitrée séparées par le cristallin qui sert à la «mise au point» ou accommodation. Lorsqu un rayon lumineux parvient à l œil il traverse successivement la cornée, l humeur aqueuse, le cristallin et l humeur vitrée avant de parvenir au tissu photosensible de l œil : la rétine. L image qui parvient sur la rétine est rétrécie par rapport à la réalité et renversée. Figure 1 : l œil humain (d après Durandeau J-P et al. (2001) Enseignement scientifique 1L. Hachette. 240 p.) Cours Pi Enseignement Scientifique 1 ère T1 4
La rétine est le tissu photosensible de l œil. C est un tissu nerveux comportant de successivement des neurones (ganglionnaires puis bipolaires), des photorécepteurs (cônes et bâtonnets) et des cellules pigmentaires. Les cônes (6 millions) sont des sensibles à la lumière et contiennent des pigments photosensibles nommés opsines* (bleus, rouges et verts). Les cônes sont responsables de la vision des couleurs mais ils ne sont stimulés qu en forte luminosité. Les bâtonnets (125 millions) sont des cellules sensibles à la lumière qui ne permettent pas la vision des couleurs et sont stimulées même en faible luminosité. Les neurones sont des cellules non photosensibles mais qui permettent le transfert des informations vers le cerveau sous forme électrique grâce au nerf optique. Entre les neurones se trouvent des espaces nommés synapses au niveau desquelles le message n est pas électrique mais chimique (voir fiche 3). La répartition des cellules sur la rétine n est pas homogène. Sur la plus grande partie de la rétine, les bâtonnets sont majoritaires. Loin de l axe optique (rétine périphérique) les cônes sont inexistants ce qui entraîne une acuité visuelle faible. Au niveau de l axe optique (rétine centrale) se trouve la fovéa ou tache jaune au niveau de laquelle il n y a que des cônes. C est la zone ou l acuité visuelle est la meilleure. L acuité visuelle est aussi due à la convergence de l information. Au niveau de la rétine périphérique, plusieurs photorécepteur sont en contact avec un seul neurone bipolaire et plusieurs neurones bipolaires transmettent leurs informations à un seul neurone ganglionnaire. Il y a donc une convergence de l information et donc perte de précision. Au niveau de la fovéa chaque photorécepteur est en contact avec un seul neurone bipolaire et chaque neurones bipolaire transmet son information à un seul neurone ganglionnaire. Il n y a donc pas de convergence de l information et donc pas de perte de précision. L acuité visuelle est donc meilleure. Le point aveugle correspond au point de départ du nerf optique. A son niveau il n y a aucune cellule photosensible, seulement des neurones. Cours Pi Enseignement Scientifique 1 ère T1 5
Figure 2 : organisation de la rétine (d après Durandeau J-P et al. (2001) Enseignement scientifique 1L. Hachette. 240 p.) * Remarque : les opsines sont des protéines synthétisées à partir de notre ADN (gènes). La comparaison des opsines de différents Primates a permis de mettre en évidence des liens de parenté entre l Homme et les autres «singes». Cours Pi Enseignement Scientifique 1 ère T1 6
Fiche 2 : visibilité d un objet et modélisation de l œil Rappels : La lumière est un rayonnement émis par certains corps et perçue par les yeux. On distingue 2 sources de lumière : les sources primaires qui émettent de la lumière par elles mêmes (ampoule, Soleil ) et les sources secondaires qui renvoient la lumière d une source primaire (lune, miroir ). On voit un objet si il s agit d une source primaire ou secondaire. Dans un milieu homogène, la lumière se propage toujours en ligne droite. A Les lentilles. Une lentille est un milieu transparent limité par 2 surfaces dont l une au moins n est pas plane. Il en existe 2 catégories : convergentes et divergentes. Une lentille convergente est à bords minces et fait converger des rayons lumineux parallèles. Une lentille divergente est à bords épais et fait diverger des rayons lumineux parallèles. Figure 3 : conventions de vocabulaire (à gauche) et image obtenue à travers une lentille convergente (à droite) (D après Paul J-C et al. (2007) L année de la 1S. Bordas. 320 p. et Carré H. et al. (2007) Physique chimie 4. Nathan. 238 p.) Une lentille se définit par sa distance focale (f ) exprimée en mètre et correspondant à la distance entre le centre optique et le foyer. La vergence (C) exprimée en dioptries (δ) est l inverse de la distance focale. C = 1/f La vergence d une lentille divergente s indique avec un signe alors que celle d une lentille convergente s indique avec un signe + Un objet AB perpendiculaire à l axe optique et situé au delà de la distance focale donne à travers une lentille convergente une image A B, renversée (Voir figure 3). Pour construire une image à travers une lentille convergente on utilise les conventions suivantes : Un rayon incident arrivant parallèle à l axe optique converge vers le foyer image F, si il passe par le foyer objet F il ressort parallèle à l axe optique. Un rayon incident passant par le centre optique n est pas dévié. Cours Pi Enseignement Scientifique 1 ère T1 7
B Modélisation de l œil L œil peut être considéré comme un instrument optique comportant une lentille convergente (le cristallin), un diaphragme (l iris) et un écran (la rétine). La distance focale du cristallin est d environ 17mm. Il est capable de changer de forme pour permettre la mise au point : c est l accommodation. Le point le plus éloigné observable nommé punctum remotum ne nécessite aucune accommodation. Il est situé à l infini. Le point le plus proche observable nommé punctum proximum nécessite une accommodation maximale. Il est situé à 25 cm pour un oeil emmétrope (sans défaut). C Les «défauts» de l œil Il existe divers «défauts» de l œil provoquant des troubles visuels. L œil myope est trop convergent (il est donc corrigé par une lentille divergente) et ne permet pas de voir nettement de loin. L œil hypermétrope n est pas assez convergent (il est donc corrigé par une lentille convergente) et ne permet pas de voir nettement de près. L œil presbyte présente un défaut d accommodation dû à une perte d élasticité du cristallin. Comme la myopie il est compensé par une lentille convergente. Cours Pi Enseignement Scientifique 1 ère T1 8