Connaissances Capacités Propositions d activités A- CHIMIE I- Structure de la matière 1- Atome molécule ion 2- Tests de reconnaissance des ions 3- Domaines d acidité et de basicité en solution aqueuse a- Le ph b- Le ph et les ions c- Les dangers des produits acides ou basiques concentrés Comparer les ordres de grandeur des dimensions du noyau et de l atome. Réaliser les tests de reconnaissance des ions chlorure (Cl - ), cuivre II (Cu 2+ ), fer II (Fe 2+ ) et fer III (Fe 3+ ). Identifier, à l aide d une sonde ou par estimation avec un papier ph, les solutions neutres, acides et basiques. Réaliser le test de reconnaissance des ions hydrogène (H + ). Classer des solutions suivant leur «acidité». Etude d un texte sur l atome. Etude de documents illustrant la structure microscopique des matériaux : images obtenues par microscopie électronique. Recherche expérimentale de la nature des ions chlorure (Cl - ), cuivre II (Cu 2+ ), fer II (Fe 2+ ) et fer III (Fe 3+ ) présents dans une solution aqueuse. Mesurer le ph de quelques solutions acides et basiques usuelles (boissons et produits d entretien). Observer expérimentalement l augmentation du ph quand on dilue une solution acide. Lecture de pictogrammes de sécurité. Recherches documentaires pour s informer sur les risques présentés par les acides et les bases concentrés. II- Les matériaux 1- Divers matériaux 2- Propriétés électriques des matériaux et sens du courant électrique 3- Réactivité chimique des matériaux avec l air a- À froid b- À chaud : les combustions 4- Réactivité chimique des matériaux avec les solutions acides 5- Absence de réaction observable de certains matériaux Distinguer un objet d un matériau. Identifier des matériaux constituant un objet. Reconnaître par quelques tests qualitatifs simples quelques métaux usuels : le fer, le zinc, l aluminium, le cuivre, l argent et l or. Constater la diversité des matériaux. Comparer le caractère conducteur de différents solides à l aide d un circuit électrique. Comparer le caractère conducteur de l eau et de diverses solutions aqueuses à l aide d un circuit électrique. Recherches documentaires : - emballages des produits alimentaires, - métaux et leur utilisation, - tri sélectif, - tri des métaux dans les entreprises de récupération, - centres de tris des déchets. Expériences permettant de distinguer et de classer des matériaux. Observations directes et/ou expérimentations qualitatives permettant de distinguer les métaux usuels : couleur, corrosion, attraction ou non par un aimant, densité. Identifier l oxydation du fer dans l air humide comme une transformation chimique lente. Comprendre pourquoi le fer pur non protégé ne convient pas pour un emballage : l oxydation du fer par le dioxygène Réaliser un circuit électrique pour étudier expérimentalement le caractère conducteur ou non du cuivre, du fer, du sucre, du sel et du sulfate de cuivre II solides. - 1 -
de l air, en présence d eau, conduit à la formation de rouille. Il y a corrosion. Comprendre le rôle protecteur de l oxydation superficielle de l aluminium. Réaliser, décrire et schématiser la combustion du carbone dans le dioxygène. Réaliser le test de reconnaissance du gaz dioxyde de carbone. Identifier, lors de la transformation, les réactifs (avant transformation) et les produits (après transformation). Réaliser, décrire et schématiser la combustion du butane et/ou du méthane dans l air. Prendre conscience du danger de la combustion de certaines matières plastiques. Réaliser la réaction entre le fer et l acide chlorhydrique, avec mise en évidence des produits. Ecrire, avec le nom des espèces en toutes lettres, le bilan de la réaction chimique entre le fer et l acide chlorhydrique. Prendre conscience de l inertie chimique de certains matériaux utilisés pour l emballage, d où une pollution engendrée par l abandon de ces matériaux non dégradables. Comparer le caractère conducteur ou non de l eau du robinet, d eaux minérales et des solutions obtenues par dissolution de saccharose, de chlorure de sodium et de sulfate de cuivre II. Réaliser une expérience de migration d ions. Définition historique du sens de circulation du courant électrique dans un circuit. Etudier expérimentalement les conditions de formation de la rouille. Observer l oxydation complète et à l air humide d un échantillon de laine de fer. Réalisation de quelques transformations avec du dioxygène et caractérisation des produits formés : - combustion du carbone (morceau de fusain), test du dioxyde de carbone formé, - combustion du butane et/ou du méthane, tests du dioxyde de carbone et de l eau formés, - combustion vive du fer. Etude de documents : - danger des combustions incomplètes et des combustions explosives, - effets sur l organisme humain du monoxyde de carbone, - danger de la combustion de certaines matières plastiques. Combustion et sécurité : - le «triangle du feu» chez les pompiers, - lecture de pictogrammes de sécurité. Réactions chimiques de l acide chlorhydrique avec le fer et le zinc, mise en évidence des produits de la réaction. Mise en évidence du dihydrogène par inflammation. - 2 -
III- La pile électrochimique 1- La pile Volta 2- Réaction chimique entre les ions cuivre II et le zinc 3- Les transferts d énergie lors de la réaction Réaliser, décrire et schématiser la réaction entre une solution aqueuse de sulfate de cuivre II et de la poudre de zinc. Interpréter l échauffement du milieu réactionnel comme le résultat de la conversion d une partie de l énergie chimique des réactifs en énergie thermique. Réaction entre les ions cuivre II et le zinc : - par contact direct de la poudre de zinc et de la solution de sulfate de cuivre II, avec mise en évidence de l échauffement, - en plongeant une lame de cuivre et une lame de zinc dans une solution de sulfate de cuivre II. Etude de documents sur l invention de la pile électrochimique. Recherches documentaires sur les constituants d une pile du commerce et sur l existence de plusieurs modèles de piles (pile saline, pile alcaline, pile à combustibles). [Mathématiques : nombres décimaux unités de l infiniment petit graduation repérer une abscisse] [Français : étude de documents] [Formation pré professionnelle : sécurité] [Formation pré professionnelle en métallerie] B- MECANIQUE I- Mouvement 1- Les unités de longueur 2- Les unités de temps 3- La vitesse 4- Nature d un mouvement a- Accéléré b- Ralenti c- Uniforme Maîtriser les unités de longueur et de temps et les associer aux grandeurs physiques correspondantes. Calculer, à partir de mesures de longueur et de durée, une vitesse moyenne exprimée en mètre par seconde (m/s) et en kilomètre par heure (km/h). Identifier un mouvement accéléré, ralenti, uniforme. Interpréter un graphique relatif au mouvement rectiligne d un véhicule. II- La sécurité routière 1- La distance de réaction 2- La distance de freinage 3- La distance d arrêt Identifier les différentes étapes de l arrêt d un véhicule. Exploiter des documents relatifs à la sécurité routière. Analyse de documents relatifs à la sécurité routière : affiche, courts-métrages, semaine de la sécurité sur la route (2001), etc. - 3 -
4- Les règles de sécurité sur la route Etude de documents supports de l attestation scolaire de sécurité routière (A.S.S.R.). III- Les interactions entre deux corps 1- Pourquoi les planètes tournent-elles autour du soleil? 2- La gravitation a- Force attractive de la Terre b- Le poids d un corps c- La gravitation 3- Poids et masse d un corps a- Poids d un corps b- Relation entre poids et masse 4- Energie mécanique a- Energie d un système b- Energie mécanique i. Energie de position ii. Energie cinétique iii. Energie mécanique 5- Propulsion par réaction Comparer, en analysant les analogies et les différences, le mouvement d une fronde à celui d une planète autour du Soleil. Maîtriser les unités de poids et de masse et les associer aux grandeurs physiques correspondantes. Distinguer la masse et le poids. Utiliser un dynamomètre. Vérifier expérimentalement la relation entre le poids et la masse : P = m g. Définir g, intensité de la pesanteur (en N/kg), en un lieu donné. Utiliser la relation de proportionnalité entre la masse et le poids, en un lieu donné. Exploiter la relation E c = 2 1 mv 2. Séquences vidéo (manège, motos dans un globe, fronde, lancer du marteau, ). Utilisation d un fil à plomb pour illustrer la verticalité du poids. Chute d un objet sans vitesse initiale. Expériences avec masses et dynamomètres. Etude de document : poids d un objet sur la Terre et sur la Lune. Expériences illustrant les notions d énergie de position, d énergie cinétique, de conservation de l énergie mécanique et de conversions d énergie : acrobates sur une planche, mouvement d une bille (lâchée sans vitesse initiale) sur une rampe parabolique, chute d eau (barrage hydraulique). Retour sur la sécurité routière étude quantitative grâce à 1 la relation E c = mv 2 : documents audiovisuels de la 2 sécurité routière montrant l influence de la masse et de la vitesse sur la déformation des véhicules lors d un choc. Transformation de l énergie cinétique d un véhicule lors du freinage. Transformation de l énergie cinétique d un véhicule lors d un choc. Les fusées à eau : - propulsion, - fabrication, - étude expérimentale des paramètres permettant un vol optimal (nombre de dérives, place des dérives, - 4 -
volume d eau et pression), - décoration, - lancement. [Mathématiques : proportionnalité unités de longueur, de temps, de masse et de poids (effectuer des conversions relatives à ces grandeurs) exploiter un graphique calculer une expression littérale calculer le carré d un nombre] [Arts plastiques] [Vie sociale et professionnelle (V.S.P.) : A.S.S.R.] C- ELECTRICITE I- L intensité du courant électrique 1- Unité 2- Mesure 3- Lois relatives à l intensité en courant continu a- Dans un circuit en boucle simple b- Dans un circuit comportant des dérivations Maîtriser l unité de l intensité du courant électrique et l associer à la grandeur physique correspondante. Brancher un multimètre en fonction ampèremètre et mesurer une intensité. Schématiser le circuit et le mode de branchement du multimètre pour mesurer une intensité positive. Vérifier l unicité de l intensité en courant continu dans un circuit série. Vérifier l additivité de l intensité en courant continu dans un circuit comportant des dérivations. Mesurer une intensité avec un multimètre numérique. Présentation des règles d utilisation d un multimètre pour réaliser des mesures d intensité. Vérifier les lois concernant l intensité : - unicité dans un circuit en boucle simple, - additivité pour un circuit comportant des dérivations. Montrer expérimentalement que si l on change l ordre des éléments d un circuit en boucle simple, on ne change pas la valeur de l intensité du courant les traversant. Montrer qu en changeant de circuit (par exemple en ajoutant une lampe en série), les valeurs des grandeurs changent mais les lois demeurent (caractère universel des lois). - 5 - II- La tension électrique 1- Unité 2- Mesure 3- Lois relatives à la tension a- Dans un circuit en boucle simple b- Dans un circuit comportant des dérivations Maîtriser l unité de la tension électrique et l associer à la grandeur physique correspondante. Brancher un multimètre en fonction voltmètre et mesurer une tension. Schématiser le circuit et le mode de branchement du multimètre pour mesurer une tension positive. Mesurer une tension avec un multimètre numérique. Présentation des règles d utilisation d un multimètre pour réaliser des mesures de tension. Vérifier les lois concernant la tension : - Egalité des tensions aux bornes de deux dipôles en dérivation, - additivité des tensions le long d un circuit en boucle
Vérifier l additivité de la tension dans un circuit série. simple. Montrer expérimentalement que si l on change l ordre des éléments d un circuit en boucle simple, on ne change pas la valeur de la tension à leurs bornes. Montrer qu en changeant de circuit (par exemple en ajoutant une lampe en série), les valeurs des grandeurs changent mais les lois demeurent (caractère universel des lois). Etude de document : Volta et Ampère. III- Adaptation électrique 1- Intensité et tension nominales 2- Surtension et sous-tension Prévoir le fonctionnement d une lampe connaissant sa tension nominale et la tension du générateur branché à ses bornes. Interpréter l éclat d une lampe dont on connaît les valeurs nominales. Choix, dans un assortiment de lampes, de celles que l on peut alimenter avec un générateur donné. IV- L installation électrique de la maison 1- Les dangers de l électricité a- Le corps humain est conducteur de l électricité b- Les facteurs dont dépendent les dommages corporels c- Effets physiologiques en fonction de l intensité du courant électrique d- Exemples 2- Surintensité dans un circuit électrique 3- Les règles de sécurité électrique à la maison 4- De la prise au compteur électrique Etre conscient des risques d électrocution présentés par une installation domestique. Distinguer le neutre, la phase et la terre. En basse tension, simuler une installation domestique en réalisant un circuit dérivation. Mettre en évidence que lorsque l on augmente le nombre de dipôles, l intensité du courant augmente dans la branche principale. Identifier une mauvaise isolation et une cause de courtcircuit. Identifier le rôle du coupe-circuit. Etude d une installation domestique sur document ou sur maquette. Réaliser un montage en basse tension de lampes en dérivation. Mettre progressivement les lampes dans le circuit et observer la variation d intensité dans la branche principale. Matérialiser les risques des surintensités en utilisant de la laine de fer. Etude sur une maquette en très basse tension du rôle de la prise de terre et du disjoncteur différentiel. V- La puissance électrique Maîtriser l unité de la puissance électrique et l associer à la grandeur physique correspondante. Comparer les ordres de grandeur des puissances nominales inscrites sur divers appareils électriques - 6 -
Repérer et identifier une indication de puissance sur un appareil électrique domestique. Citer quelques ordres de grandeur de puissances électriques domestiques. Repérer et identifier une indication de puissance, de tension et d intensité sur les câbles et sur les prises électriques. Etre conscient que l intensité qui parcourt un fil conducteur ne doit pas dépasser une valeur déterminée par un critère de sécurité. domestiques. En basse tension, mesurer l intensité I du courant traversant un dipôle soumis à une tension U connue. En utilisant la puissance nominale, comparer cette valeur à celle déduite de la relation P = U I. Fabrication d une maquette de l installation électrique d une maison écologique. Maîtriser les unités d intensité, de tension et de puissance et les associer aux grandeurs physiques correspondantes. Utiliser la relation P = U I pour calculer, à partir de sa puissance et de sa tension nominales, la valeur de l intensité efficace qui traverse un appareil purement résistif, ne produisant que des effets thermiques (bonne approximation pour de nombreux appareils domestiques). VI- L énergie électrique Maîtriser l unité de l énergie électrique et l associer à la grandeur physique correspondante. Convertir en kilowattheure (kwh) une énergie électrique exprimée en joule (J) et réciproquement. Utiliser la relation E = P t pour calculer l énergie électrique transférée à un appareil domestique pendant une durée donnée. L exprimer en joule ainsi qu en kilowattheure. Lire les indications d un compteur d énergie électrique. Etude d une facture d électricité. Rechercher sur la facture familiale la «puissance» souscrite et identifier les appareils qui pourront fonctionner simultanément (comparaison de la puissance souscrite avec la somme des puissances nominales). Comparaison de la consommation électrique d appareils domestiques de puissances différentes ou de durées de fonctionnement différentes. Comment diminuer sa facture d électricité? - 7 -
[Mathématiques : unités d intensité et de tension (effectuer des conversions relatives à ces deux grandeurs) évaluer un ordre de grandeur vraisemblance d un résultat expressions littérales effectuer une multiplication effectuer une division nombres décimaux - pourcentages] [Français : lecture de codes étude de documents lecture d une facture] [Vie sociale et professionnelle (V.S.P.) : lecture d une facture] [Formation pré professionnelle : sécurité] [Formation pré professionnelle en menuiserie] - 8 -