Thème : L’Univers Sous thèmes : Une première présentation de l’Univers Les étoiles Les éléments chimiques présents dans l’Univers Le système solaire L'atmosphère terrestre Problématique : Nous sommes des « poussières d’étoiles » Contenu Compétences exigibles Activités pédagogiques des séances proposées Séance 1 : Présentation de l’Univers La Terre, un grain poussière dans l’Univers. de Description de l’Univers : l’atome, la Terre, le système solaire, la Galaxie, les autres galaxies, exoplanètes et systèmes planétaires extrasolaires. Propagation rectiligne de la lumière. Vitesse de la lumière dans le vide et dans l’air. L’année de lumière. • Savoir que le remplissage de l’espace par la matière est essentiellement lacunaire, aussi bien au niveau de l’atome qu’à l’échelle cosmique. • Les échelles de distance dans l’Univers (PPT) • Histoire de la mesure de la distance Terre-Lune (PPT) • Connaître la valeur de la • L’expansion de l’Univers vitesse de la lumière dans le vide (Vidéo ou texte) (ou dans l’air). • Mesure de longueurs (Travaux • Connaître la définition de Pratiques) l’année de lumière et son intérêt. Savoir expliquer que « voir loin, c’est voir dans le passé ». • Mesure de la vitesse de la lumière par Römer (PPT) • Utiliser les puissances de 10 dans l’évaluation des ordres de grandeur. • Mesurer une distance. Séance 2 : L’analyse de la lumière des étoiles Que nous apprend la lumière d’une étoile ? Les spectres d’émission et d’absorption : spectres continus d’origine thermique, spectres de raies. Raies d’émission ou d’absorption d’un atome ou d’un ion. Caractérisation d’une radiation par sa longueur d’onde. • Savoir qu’un corps chaud émet • Les poussières interstellaires un rayonnement continu, dont (texte) les propriétés dépendent de la température. • Spectres d’émission, d’absorption (Travaux • Repérer, par sa longueur Pratiques) d’onde dans un spectre d’émission ou d’absorption une radiation caractéristique d’une • Spectre d’une étoile, le Soleil, entité chimique. composition chimique (Travaux • Utiliser un système dispersif Pratiques) pour visualiser des spectres d’émission et d’absorption et GRF-ressources seconde-2010-académie de Strasbourg comparer ces spectres à celui de la lumière blanche. • Savoir que la longueur d’onde caractérise dans l’air et dans le vide une radiation monochromatique. • Interpréter le spectre de la lumière émise par une étoile : température de surface et entités chimiques présentes dans l’atmosphère de l’étoile. • Connaître la composition chimique du Soleil. Séance 3 : La réfraction de la lumière Caractérisation d’un milieu transparent. Dispersion de la lumière • Utiliser un prisme pour • Réfraction de la lumière blanche par un prisme. décomposer la lumière blanche. (Travaux Pratiques) Réfraction. Loi de Descartes. • Mener une étude expérimentale sur la réfraction. • Les mirages (Mont Canigou) (PPT) • Mettre en oeuvre un protocole expérimental pour déterminer l’indice de réfraction d’un milieu. Séance 4 : D’où viennent les éléments chimiques ? La modélisation de l’atome Un modèle de l’atome. Noyau (protons et neutrons), électrons. Nombre de charges et numéro atomique Z. Nombre de nucléons A. Charge électrique élémentaire, charges des constituants de l’atome. Électroneutralité de l’atome. Masse des constituants de l’atome ; masse approchée d’un atome et de son noyau. Dimension : ordre de grandeur du rapport des dimensions respectives de l’atome et de son noyau. • Connaître la constitution d’un • Histoire de l’atome (texte) atome et de son noyau. • Connaître et utiliser le symbole A ZX. • Savoir que l’atome électriquement neutre. est • Connaître le symbole de quelques éléments. • Savoir que la masse de l’atome est pratiquement égale à celle de son noyau. GRF-ressources seconde-2010-académie de Strasbourg La synthèse des éléments chimiques. Éléments chimiques. Isotopes, ions monoatomiques. Caractérisation de l’élément par son numéro atomique et son symbole. Répartition des électrons en différentes couches, appelées K, L, M. Répartition des électrons pour les éléments de numéro atomique compris entre 1 et 18. Les règles du « duet » et de l’octet. Application aux ions monoatomiques usuels. Classification périodique des éléments. Démarche de Mendeleev pour établir sa classification. Critères actuels de la classification : numéro atomique et nombre d'électrons de la couche externe. • Connaître le symbole de • Test d’identification de quelques éléments. quelques ions (Travaux Pratiques) • Savoir que le numéro atomique caractérise l’élément. • Structure électronique des atomes et des ions • Mettre en oeuvre un protocole correspondant (PPT) pour identifier des ions. • Classification périodique des • Mettre en oeuvre un protocole éléments (Travaux Pratiques) expérimental pour vérifier la conservation des éléments au cours d’une transformation chimique. • Dénombrer les électrons de la couche externe. • Connaître et appliquer les règles du « duet » et de l’octet pour rendre compte des charges des ions monoatomiques usuels. • En utilisant la classification périodique, retrouver la charge des ions monoatomiques. Séance 5 : Les mouvements des planètes Comment définir mouvement ? un Relativité du mouvement. Référentiel. Trajectoire. • Comprendre que la nature du • Notion de référentiel (Phases mouvement observé dépend du de la Lune, Mouvement référentiel choisi. rétrograde de Mars) (PPT) La gravitation universelle. La gravitation universelle. L’interaction gravitationnelle entre deux corps. La pesanteur terrestre. • Mesure de Poids – • Calculer la force d’attraction Comparaison Terre/Lune gravitationnelle qui s’exerce (Travaux Pratiques) entre deux corps à répartition sphérique de masse. • Savoir que la pesanteur terrestre résulte de l’attraction terrestre. Comparer le poids d’un même corps sur la Terre et sur la Lune. Séance 6 : Les Forces Forces et mouvement, quels liens ? GRF-ressources seconde-2010-académie de Strasbourg Actions mécaniques, • Savoir qu’une force s’exerçant • Chronophotographie (Travaux modélisation par une force. sur un corps modifie la valeur de Pratiques) sa vitesse et/ou la direction de Effets d’une force sur le son mouvement et que cette mouvement d’un corps : modification dépend de la masse • Principe d’inertie (Vidéo) modification de la vitesse, du corps. modification de la trajectoire. • Savoir qu’il est équivalent de Rôle de la masse du corps. dire : « un corps est soumis à des forces qui se compensent » et « Principe d’inertie. un corps n’est soumis à aucune force ». Observation de la Terre et des planètes à partir de satellites • Utiliser le principe d’inertie et de sondes. pour interpréter des mouvements simples en termes de forces. • Mettre en oeuvre des techniques d’enregistrement de mouvements. • Extraire pertinentes scientifique. les informations dans l’actualité GRF-ressources seconde-2010-académie de Strasbourg