Exos résolus 3 e Physique Chimie Sébastien DESSAINT Thierry VAN ELSEN
PRÉFACE Cet ouvrage est conforme aux programmes d enseignement des sciences du cycle 4 en physique chimie. Il propose un cours complet, ainsi que plus de 190 exercices et sujets types brevet, tous corrigés. Il a été conçu pour vous permettre de réviser efficacement tous les thèmes abordés en physique chimie au cours du cycle 4 et pour vous préparer au mieux à la seconde partie de l épreuve écrite qui évalue deux disciplines scientifiques, tirées au sort chaque année (voir Descriptif de l épreuve page suivante). Pour cela, l ouvrage présente les quatre thèmes de physique chimie : organisation et transformation de la matière ; mouvement et interactions ; l énergie et ses conversions ; des signaux pour observer et communiquer. Ces thèmes ont pour objectif d approfondir les connaissances et les compétences dans le domaine des sciences afin d acquérir une lecture scientifique du monde actuel. Chaque thème est décomposé en séquences de plusieurs chapitres. Dans chaque chapitre, vous trouverez un cours, des exercices de difficulté progressive, un sujet type brevet, ainsi que l ensemble des corrigés des exercices. LE COURS est un rappel complet des connaissances fondamentales sous une forme structurée. Des schémas synthétiques et des illustrations aident à la compréhension des notions. Des exemples illustrent les notions abordées. LES EXERCICES proposés sont progressifs. Ils sont répartis en quatre catégories : Tester les connaissances (QCM permettant de vérifier si les connaissances sont bien acquises). Maîtriser les méthodes (exercices de base qui font appel à une compétence). S entraîner (exercices qui font appel à plusieurs compétences ; un pictogramme indique le niveau de difficulté et une durée indicative). Sujet du brevet (exercice type brevet). LE SUJET DU BREVET permet de s entraîner en vue de l épreuve écrite de Sciences et technologie. LES CORRIGÉS détaillés des exercices et du sujet du brevet permettent de s auto-évaluer et de retravailler les notions qui ne sont pas acquises. Si vous ne parvenez pas à traiter une partie du sujet, ne vous précipitez surtout pas sur la solution! Essayez plutôt de revoir LE COURS qui lui correspond. Cet ouvrage, qui complète utilement vos cours de collège, vous prépare de façon méthodique et progressive à l épreuve écrite de Sciences et technologie de fin de cycle 4 en vous proposant un entraînement complet et progressif. En effet, les nouveaux programmes d enseignement des disciplines scientifiques sont très denses : il vous sera donc plus facile d assimiler les connaissances et les méthodes de rédaction en travaillant régulièrement tout au long de l année. Un travail sérieux doit vous permettre de progresser rapidement. Bon courage! LES AUTEURS 3
DESCRIPTIF DE L ÉPREUVE ET CONSEILS 4 L esprit de l épreuve L épreuve écrite de Sciences et technologie du diplôme national du brevet est composée de plusieurs exercices indépendants, portant sur un thème commun. Deux des trois disciplines enseignées au collège (physique-chimie, sciences de la vie et de la Terre et technologie) sont présentes dans cette épreuve. Tu connaîtras le choix des disciplines à la lecture du sujet. Dans cette épreuve qui dure une heure, tu vas être confronté à de nombreux documents (tableaux, graphiques, schémas, croquis, cartes, notices ). Tu dois être capable de les lire et d en tirer des informations. La difficulté sera de lire l ensemble des documents qui composent l épreuve et de répondre aux questions dans la durée de l épreuve. Comment se préparer à l épreuve pendant l année Maîtrise tes leçons. Pour te préparer efficacement durant l année, tu devras apprendre et réviser l ensemble des leçons des trois disciplines. Relis régulièrement les cours. Tu peux utiliser les fiches de cours de contenues dans cet ouvrage ou réaliser tes propres fiches. Tes fiches doivent être synthétiques afin que tu puisses les lire régulièrement. Elles doivent contenir le titre de la leçon, les notions essentielles et les formules à utiliser. Apprends à lire le sujet. Tu dois être capable de lire les documents qui composent le sujet et d en tirer des informations. Tu peux construire des fiches méthodes pour chaque type de documents (tableaux, graphiques, schémas, croquis, cartes, notices ). Apprends à rédiger. Face à un exercice, à une question ou à un problème ouvert, tu dois être capable d identifier la question posée et de rédiger ta réponse. Cite les documents que tu utilises pour répondre à la question posée. Si la réponse t amène à faire un calcul, tu dois faire apparaître les étapes du calcul. N oublie pas de préciser les unités dans ta phrase réponse. Si le résultat est un nombre très grand ou très petit, tu peux utiliser les puissances de dix. Rédige une conclusion. Elle doit répondre à la question que tu as écrite au début. S entraîner dans les conditions de l examen Pour préparer l épreuve, tu dois t entraîner. Mets-toi dans les conditions de l examen, dans un endroit calme. Choisis un sujet d annales. Une fois cela fait, déclenche un chronomètre. Lis l ensemble des sujets. Identifie les connaissances dont tu vas avoir besoin, repère les informations que les documents t apportent. Traite les sujets complètement en respectant la durée de l épreuve indiquée. Pour chaque sujet, tu peux utiliser ce découpage : Lecture complète du sujet, documents et questions : maxi 5 minutes. Recherche et rédaction : maxi 20 minutes. Relecture : maxi 5 minutes. Le jour de l examen Parcours le sujet et identifie clairement les deux disciplines évaluées. Tu peux traiter les sujets dans l ordre ou commencer par celui que tu préfères. Attention! tu dois répondre aux deux sujets. Pour chaque sujet, tu dois consacrer un maximum de 30 minutes. Un sujet peut contenir plusieurs exercices indépendants. Si tu ne sais pas résoudre sur une question, laisse de la place pour y répondre et passe à l exercice ou à la question suivante.
SOMMAIRE Préface... 3 Descriptif de l épreuve et conseils... 4 Index des mots clés... 7 Organisation et transformation de la matière 1 Constitution et états de la matière Le cours... 9 Exercices... 12 Sujet du Brevet... 16 Corrigés... 18 2 Les transformations en chimie Le cours... 23 Exercices... 26 Sujet du Brevet... 30 Corrigés... 33 3 Ions, ph et propriétés acido-basiques Le cours... 39 Exercices... 43 Sujet du Brevet... 48 Corrigés... 51 4 Organisation de la matière dans l Univers Le cours... 57 Exercices... 61 Sujet du Brevet... 67 Corrigés... 70 Mouvements et interactions 5 Vitesse, énergie cinétique et mouvement Le cours... 77 Exercices... 81 Sujets du Brevet... 88 Corrigés... 91 6 Actions mécaniques et interactions Le cours... 99 Exercices... 102 Sujet du Brevet... 107 Corrigés... 109 7 Interaction gravitationnelle et poids Le cours... 115 Exercices... 118 Sujets du Brevet... 123 Corrigés... 125 5
L énergie et ses conversions 8 L énergie sous toutes ses formes Le cours... 131 Exercices... 134 Sujet du Brevet... 141 Corrigés... 143 9 Circuit électrique Tension et intensité électriques Le cours... 149 Exercices... 154 Sujet du Brevet... 162 Corrigés... 164 10 Résistance, puissance et énergie électriques Le cours... 171 Exercices... 175 Sujet du Brevet... 182 Corrigés... 184 Des signaux pour observer et communiquer 11 Signaux sonores, signaux lumineux Le cours... 189 Exercices... 193 Sujet du Brevet... 200 Corrigés... 203 6
INDEX DES MOTS CLÉS Les pages indiquées en bleu sont des pages de cours. Acidité 40, 46, 47 A Action mécanique 99, 104, 105 Année-lumière 60, 64, 65, 66, 192, 199, 200 Atome 23, 27, 28 Basicité 41, 46, 47 Big-bang 57, 64 B Bilan énergétique 132, 137, 138, 139 C Changement d état 9, 13, 14 Circuit avec dérivations 151, 156, 157, 158, 159 Circuit série 150, 156, 157, 158 Classification périodique 25, 28 Conducteur ohmique 171, 178, 182 Corps pur 10, 13 D Diode 150, 158, 159 Disjoncteur 152, 160 Effet Joule 174, 179 E Électrons 24, 28, 29, 30 Élément chimique 25, 28 Énergie cinétique 80, 85, 87, 133, 139, 141 Énergie électrique 173, 179, 180, 181 Énergie mécanique 133, 138, 140 Équilibre statique 100, 105, 106, 107 État de la matière 9, 12 F Force 101, 104, 105, 106, 107, 115, 120, 122 Fréquence sonore 189, 195 Gazeux (état) 9, 13 G Gravitation universelle 115, 120, 122 Intensité électrique 152, 157, 161 Intensité de la pesanteur 116, 122 Interaction 100, 104, 105, 106 Ion 39, 45, 46, 47 Liquide (état) 9, 13 I L Lois de l intensité électrique 152, 158, 159, 160 Lois de la tension électrique 151, 158, 159, 160 Loi d Ohm 172, 178, 182 7
M Masse volumique 11, 14, 15, 16 Mélange 10, 14 Miscibilité 11, 14 Molécule 23, 27, 28 Mouvement 77, 83, 84 N Neutrons 24, 28, 29, 30 Niveau sonore 190, 196 Noyau 24, 28, 29, 30 Nucléons 24, 28, 29, 30 O Objet diffusant 190, 197, 200 P Période de révolution 58, 64 Période de rotation 58, 64 ph 40, 46, 47 Poids 116, 120, 121, 122 Protons 24, 28, 29, 30 Puissance électrique 173, 179, 180, 181 R Rayon lumineux 191, 197, 200 Référentiel 77, 84 S Signaux lumineux 190, 196, 197, 199 Signaux sonores 189, 195, 197 Solide (état) 9, 13 Solubilité 11, 14, 15 Source d énergie 131, 136, 139 Source primaire 190, 197, 200 Système solaire 58, 64 T Tension électrique 151, 157, 161 Trajectoire 77, 84 Transformation chimique 25, 29, 30 U Unité astronomique 60, 63, 66 Univers 57, 63, 64 V Vitesse 78, 84, 85, 86 8
Constitution et états de la matière 1 LE COURS États de la matière EXERCICES D APPLICATION 1 et 2 ))) Sur Terre, la matière existe principalement sous trois états : solide, liquide et gazeux. La matière est constituée de particules invisibles à l œil nu et au microscope. Pour expliquer certaines propriétés de la matière, on peut la modéliser. Par exemple, ici, les particules (molécules) qui composent l eau sont représentées par des triangles. eau solide eau liquide modélisation des molécules d'eau vapeur d eau ))) À l état solide, les molécules sont proches les unes des autres et immobiles les unes par rapport aux autres. L état solide a un volume et une forme propre : il est compact et ordonné. ))) À l état liquide, les molécules sont proches les unes des autres et peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres. L état liquide a un volume propre, mais pas de forme propre : il est compact et désordonné. ))) À l état gazeux, les molécules sont éloignées les unes des autres et se déplacent rapidement. Entre elles règne le vide. L état gazeux n a ni volume propre, ni forme propre : il est dispersé et désordonné. Changements d état EXERCICES D APPLICATION 1, 3, 4 et 5 )) ) Lorsqu on modifie la température ou la pression d un corps, celui-ci peut passer d un état à un autre : il y a changement d état. Ces changements d états mettent en jeu des transferts d énergie. 9