Tableaux synoptiques par thèmes : MECANIQUE OBJECTIFS 2nde L’UNIVERS EN MOUVEMENT 1ère S FORCES ET MOUVEMENTS Comprendre la relativité du Référentiel mouvement. Le principe de l’inertie Déconnecter force et mouvement : La masse et l’inertie. selon les conditions initiales, et le référentiel, une même force peut Utilisation heuristique du principe de l’inertie donner lieu à des mouvements pour la mise en valeur des forces. différents. Comprendre que la masse est L’interaction gravitationnelle. La pesanteur. facteur d’inertie Apprendre à décrire le Vecteur vitesse. mouvement d’un solide Vitesses linéraires et angulaires. indéformable. Centre d’inertie. Action mécanique modélisée par une force : Rattacher toute force notation FA / B représentation vectorielle. macroscopique à une interaction Les 3 lois de Newton : fondamentale. - Principe de l’inertie Associer la force au changement de la vitesse. TS EVOLUTION DES SYSTEMES MECANIQUES NOTIONS - F colinéaire à v G et même sens - Actions réciproques. Les référentiels galiléens - Modéliser un système complexe La mécanique de Newton. afin de pouvoir utiliser les lois de Accélération vectorielle la dynamique pour prévoir son Rôle inertiel de la masse comportement. Relation F Ma G - Confronter des mesures aux prévisions d’une théorie. - Apprendre à identifier les grandeurs et paramètres qui pilotent l’évolution d’un système mécanique - Reconnaître et identifier les phases d’une évolution et les grandeurs qui les caractérisent. - Explorer les limites d’un modèle Etudes de cas Equation différentielle d’un mouvement de chute. Résolution par méthode itérative Régimes initial et permanent. Importance des conditions initiales. Equations horaires paramétriques. Equation de la trajectoire. Dynamique du mouvement des satellites et planètes limité au cas des mouvements circulaires. Systèmes oscillants Pendule pesant ; modélisation par le pendule simple. Pendule élastique. Période propre. Phénomène de résonance. L’atome et les lois de Newton : quantification de l’énergie dans l’atome. SITUATIONS PRIVILEGIEES EXEMPLES D’ACTIVITES Etudes qualitatives : - Etude de mouvements dans différents référentiels. - Situations à une force active (chute libre, mouvements de projectiles, mouvement circulaire uniforme). - Mouvement de la Lune et des satellites Etudes d’enregistrements : détermination de vecteurs vitesses. Situations à plusieurs forces : inventaire des actions qui s’exercent sur un solide ; bilans de forces. NOTIONS ET ACTIVITES HORS PROGRAMME Constructions vectorielles. Projections vectorielles Analyses d’interactions et de forces. Systèmes déformables Notion d’accélération linéaire et angulaire Notions de moment et de couple. Dans une voiture : Rôle des ceintures de sécurité Traction automobile ; rôle moteur des frottements avec le sol. Chute verticale d’un solide : approche par des situations complexes de la réalité qu’il s’agit de modéliser (chutes dans l’air ou dans un fluide). Utilisation systématique de projections de vecteurs. Dynamique de rotation Etude quantitative de tout mouvement autre que celui du centre d'inertie Modélisation des frottements visqueux. Mouvements plans (projectiles, satellites et planètes) Décomposition d’une accélération dans le repère de Frénet Systèmes oscillants. Modélisation d’un oscillateur Etude quantitative d’oscillations réél. amorties, forcées ou entretenues. Etude descriptive de la résonance. Observation de spectres électroniques. Réalisation et observation de spectres optiques d’émission. Etude quantitative de la résonance : courbes de résonance etc Tableaux synoptiques par thèmes : ENERGIE 1ère S TRAVAIL MECANIQUE ET ENERGIE TS EVOLUTION DES SYSTEMES ELECTRIQUES TS EVOLUTION DES SYSTEMES MECANIQUES OBJECTIFS NOTIONS Introduire, à partir de la notion de travail d’une force, les différentes formes de l’énergie. Identifier le travail d’une force comme mode de transfert d’énergie. Montrer que, selon les situations, ces différentes formes sont susceptibles de se transformer les unes dans les autres. Introduire les autres modes de transfert d’énergie. Progresser vers l’idée de conservation de l’énergie : l’énergie ne peut être ni créée ni détruite ; si l’énergie d’un Travail d’une force constante. Travail du poids. Travail moteur travail résistant. Le travail : un mode de transfert de l’énergie - Travail et énergie cinétique d’un solide en translation. Relation 1 1 MVB ² MV A2 WAB ( Fext ) . 2 2 - Travail et énergie potentielle d’un solide en interaction avec la Terre. - Travail et énergie interne. Etudes quantitatives des variations de la valeur de la vitesse du centre d’inertie d’un solide en translation (utilisation de TICE : vidéo, capteurs, logiciels de traitement de l’image et/ou de mesures) : - Chutes avec ou sans vitesse initiale - Satellites en mouvement circulaire uniforme - Solide en mouvement sur un plan. Déformations élastiques Variation de température d’un corps Changement d’état physico-chimique Transformation d’énergie potentielle en énergie cinétique (cas de la chute libre) Approches qualitatives du transfert thermique et Puissance d’un transfert d’énergie. du rayonnement : Autres modes de transfert : - Echauffement par frottement ; expérience de système augmente ou diminue, c’est qu’il a reçu ou cédé de l’énergie. - Le transfert thermique. - Le rayonnement. - Transfert d’énergie électrique (cf. électrodynamique). Etudier l’évolution d’un système électrique lors de la fermeture (ou de l’ouverture) d’un circuit. Apprendre à en distinguer les différents régimes et à les caractériser Réinvestissement des résultats obtenus par les lois de Newton du point de vue énergétique afin de montrer la cohérence des approches mécaniques et énergétiques. SITUATIONS PRIVILEGIEES EXEMPLES D’ACTIVITES NOTIONS ET ACTIVITES HORS PROGRAMME Etude des systèmes complexes (on s’en tient aux solides sauf pour les déformations élastiques – cf. énergie interne) Expression de l’énergie cinétique de rotation d’un solide. Le théorème de l’énergie cinétique (la relation 1 1 MVB2 MV A2 WAB ( Fext ) 2 2 obtenue par intégration de la seconde loi de Newton, est générale, valable en tous les cas et sans restriction, ne peut être confondue avec le théorème de l’énergie cinétique). Joule (ou équivalente). - Mise en contact de deux corps à températures différentes : évolution vers l’équilibre thermique. Interprétation microscopique. - Echauffement par rayonnement électromagnétique Notion d’énergie mécanique. Toute expression de l’énergie interne. Toute étude quantitative reliée à l’énergie interne, au transfert thermique ou au rayonnement. Energie emmagasinée dans un condensateur et dans une bobine. Interprétation énergétique de la décharge oscillante d’un condensateur dans une bobine : transfert d’énergie, effet Joule. Observations de circuits en fonctionnement. Repérage des effets, des lieux de transferts d’énergie et de la nature des transferts. Démonstration des expressions des énergies non exigible. Toute étude formelle de l’amortissement dans la décharge oscillante. Travail d’une force extérieure appliquée à un ressort. Energie potentielle élastique d’un ressort. Energie mécanique des systèmes. Quantification des niveaux et des transferts d’énergie dans l’atome, une molécule, un noyau. Mouvements plans (projectiles, satellites et planètes) Systèmes oscillants. Modélisation d’un oscillateur réél. Observation et interprétation de spectres électroniques et optiques Bilans quantitatifs d’énergie dans les systèmes oscillants amortis. Tout développement à caractère probabiliste concernant les électrons dans l’atome. Tableaux synoptiques par thèmes : ELECTRODYNAMIQUE 1ère S ELECTROCINETIQUE La problématique de l’étude est celle de l’énergie et de sa conservation 1ère S ELECTROMAGNETISME OBJECTIFS NOTIONS SITUATIONS PRIVILEGIEES EXEMPLES D’ACTIVITES Comprendre qu’il n’y a pas contradiction entre - le transfert d’énergie électrique du générateur vers les récepteurs avec la conservation de l’énergie - et la circulation des charges le long du circuit avec la conservation de ces charges. Savoir interpréter le comportement global d’un circuit par la conservation de l’énergie. Energie électrique reçue par un récepteur ou cédée par un générateur (associée à I et U non nulles). Puissance d’un transfert d’énergie. Effet Joule. Bilan des transferts d’énergie électrique dans un circuit. Comportement global d’un circuit : -justification énergétique des lois d’additivité des tensions et intensités. -influence de E, des résistances et de la structure du circuit. Observations de circuits en fonctionnement : -repérage des effets, des lieux de transferts d’énergie et de la nature des transferts. Mesures des intensités et de tensions. -observations des changements des effets consécutifs à des modifications apportées au circuit. Mesures des I et U. Comprendre le couplage électromécanique (conversion d’énergie électrique en énergie mécanique et réciproquement). Le champ magnétique : caractère vectoriel. Expériences montrant les caractéristiques du champ magnétique créé par un courant. Caractéristiques de la force électromagnétique. Forces électromagnétiques. Introduire le concept de champ vectoriel. TS EVOLUTION DES SYSTEMES ELECTRIQUES La problématique de l’étude est celle de l’évolution temporelle des systèmes Champ magnétique créé par un courant. Etudier l’évolution d’un système électrique lors de la fermeture (ou de l’ouverture) d’un circuit. Apprendre à distinguer les différents régimes et à les caractériser. Comprendre que les lois des courants continus s’appliquent à chaque instant à un système électrique quelconque. Couplage électromagnétique. Etablissement et évolution de la tension aux bornes d’un condensateur (dipôle RC). Etablissement et évolution de l’intensité du courant dans une bobine (dipôle RL). Equations différentielles associées. Résolutions analytiques. Décharge oscillante d’un condensateur dans une bobine : régimes pseudopériodique, et apériodique. Equation différentielle associée. Modélisation périodique dans le cas d’un amortissement négligeable (dipôle LC): résolution analytique. Période propre. NOTIONS ET ACTIVITES HORS PROGRAMME Caractéristiques de dipôles. Lois d’Ohm. Interprétation des effets par les lois de conservation et d’additivité portant sur les puissances. Observation du fonctionnement d’un moteur, d’une génératrice, d’un haut-parleur, d’un microphone électro-dynamique. Comparaison visuelle, à l’établissement du courant, de l’éclairement d’une lampe mise en série avec une résistance ou un condensateur, ou une bobine alimentés en continu. Stockage de l’énergie : principe du flash ; dispositif de production d’étincelles (allumage dans un moteur à explosion). Notion de flux Etude quantitative et formalisée des milieux magnétiques. Tout formalisme relatif à l’induction électromagnétique (seul le phénomène est observé). Toute étude quantitative sur les moteurs et générateurs. Tout développement sur la technologie des condensateurs. Associations de condensateurs. On s’en tiendra aux dispositifs les plus simples : utilisation d’un échelon de tension et non de tensions en créneaux. Etude de l’Induction et de l’autoVisualisation de tensions à l’oscilloscope et/ou au induction ; fém associées. moyen d’un système d’acquisition informatisé Modèle équivalent de la bobine. avec traitement de l’information (cas des dipôles RC, RL et de décharges oscillantes amorties). Etude formelle de l’amortissement. Etude théorique du dispositif d’entretien des oscillations. Tableaux synoptiques par thèmes : OPTIQUE OBJECTIFS 2nde EXPLORATION DE L’ESPACE Se repérer dans l’univers qui nous Mesure et comparaison des longueurs. entoure, de l’atome aux galaxies, Propagation rectiligne de la lumière. par la mesure des dimensions et des distances. Réfraction. Dispersion par le prisme. OPTIQUE TS spécialité Etudier les limites de validité des modélisations analytiques et géométriques des lentilles convergentes. PRODUIRE DES IMAGES, OBSERVER SITUATIONS PRIVILEGIEES EXEMPLES D’ACTIVITES NOTIONS ET ACTIVITES HORS PROGRAMME Technique de la visée. Méthode de la parallaxe. Utilisation du diamètre apparent. Interprétations énergétique ou quantique des spectres. Définition de la longueur d’onde (référence à la célérité et à la Utiliser la lumière pour obtenir des Caractérisation d’une radiation Observations de spectres d’émission (thermiques fréquence). renseignements sur la matière. monochromatique. ou de raies) et de spectres d’absorption : mise en Lumière blanche. relation des spectres avec la matière. Etude du phénomène de Approche du principe de l’analyse spectrale. diffraction. Construire le concept d’image comme interprétation par le cerveau, conditionné à la propagation rectiligne, du signal reçu par l’œil. 1ère S NOTIONS Visibilité d’un objet ; point-objet. L’œil, le cerveau et la vision des images. Point-image conjugué d’un point-objet ; image . Cas du miroir plan Cas des lentilles convergentes : modélisations analytique et géométrique. Image = ensemble des points-images. Utilisation d’un microscope ou d’une loupe. Localisation par visées de l’image donnée par un Distinction entre les notions miroir plan ou une lentille convergente. d’images et /ou d’objets réels et virtuels. Déterminations graphique et analytique du pointimage conjugué d’un point-objet (cas du miroir Conditions de Gauss. plan et d’une lentille convergente). Aberrations. Illustration qualitative : image donnée d’un objet Cercle oculaire. par un instrument d’optique n’utilisant que des Grossissement. lentilles convergentes et/ou des miroirs plans. Validité de l’étude des lentilles entreprise en Localisation par visées de l’image donnée par un 1ère S : modèle des lentilles minces miroir concave. convergentes. Conditions de Gauss. Présentation et utilisation d’instruments d’optique d’observation. Image formée par un miroir sphérique Modélisation de leur fonctionnement par un Poursuivre et approfondir la convergent : modélisation géométrique. système simple (deux lentilles minces ou une construction du concept d’image à lentille mince et miroirs). travers l’étude d’un miroir concave Instruments d’optique : Constructions géométriques des images et de quelques instruments Le microscope intermédiaires et définitive. d’optique. La lunette astronomique Construction de la marche d’un faisceau à travers Le télescope de Newton les instruments étudiés. Diamètre apparent, grossissement Vérifications expérimentales de la validité des standard, cercle oculaire. modèles proposés. Distinction entre les notions d’images et /ou d’objets réels et virtuels. Notion de flux lumineux. Etude des aberrations géométriques et chromatiques. Notion de foyer secondaire. Méthode de mesure de distance focale par autocollimation. Modélisation analytique du miroir sphérique. Puissance du microscope.