TP Eratosthène (1)

Avertissement
Ce document vient en appui au programme de physique et de chimie de la classe de seconde
publié au Bulletin Officiel n° 6 du 12 août 1999.
Il n’y a certes pas de programme idéal, et chaque réforme représente à un instant donné un
compromis entre des forces très diverses. La façon dont une discipline se perçoit elle-même,
la façon dont la société la perçoit et ce qu’elle lui demande, l’évolution de la population
scolaire sont quelques unes de ces forces, de même que la nature de la classe de seconde
comme classe de détermination. En outre, un programme est rédigé par un groupe donné
d’individus, et il est évident que deux groupes différents, dans un même contexte,
interpréteront différemment un même réseau de forces et produiront deux programmes
différents, qui pourraient être tous deux également valables. Ce qui importe alors, c’est que
l’esprit dans lequel un groupe donné a travaillé soit explicité au mieux auprès des
utilisateurs, de façon à éviter tout contresens sur les intentions, et clarifier le message et les
enjeux pédagogiques. C’est la raison pour laquelle le texte du programme, tel qu’il est
apparu au B.O., est si long. Mais aussi long soit-il, ce texte ne peut donner qu’une armature,
et il nous a paru utile d’aller plus loin et de rédiger le présent document, élaboré entre août
1999 et janvier 2000. C’est plus qu’un document d’accompagnement au sens habituel du
terme, et moins qu’un véritable ouvrage. Il n’est en rien un « livre de l’élève », mais pourrait
être quelque chose comme le « livre du maître », utile notamment dans le choix du livre de
l’élève. Nous espérons en tout cas qu’à travers les diverses progressions, travaux pratiques,
exercices et fiches techniques proposés ici à titre d’exemples, chaque enseignant sera mieux à
même de saisir le sens des choix que nous avons effectués, et que ce matériel pourra lui servir
à élaborer ses propres façons de faire.
Jacques Treiner,
président du Groupe technique disciplinaire
de physique-chimie, avril 2000
Le groupe initial, créé en janvier 1999, était constitué de :
Dominique Davous, Jean-Pierre Faroux, Marie-Claude Féore, Laure Fort, Frédérique
Laborit, Thierry Lévêque, Marie-Blanche Mauhourat, René Mélin, Françoise Patrigeon,
Jean-Pierre Perchard, Jacques Treiner.
Christiane Simon et Guy Robardet l’ont rejoint en juin 1999. Jean-Pierre Perchard l’a quitté
à la rentrée 1999, tandis que Robert Gleizes, Guy Martin et Thérèse Zobiri y sont entrés.

SOMMAIRE
Sommaire………………………………………………………………………………………I
Le document, mode d’emploi ……………………………………………………………III
Les acquis du collège (rappel) …………………………………………………………….. IV
I. Exploration de l’espace
Progressions et activités
A …………………………………………………………………………………….……………………………. 1
Activités (A1-A6) …………………………………………………………………………………….…..……… 3
B………………………………………………………………………………………………….……………….. 9
Activités (B1-B3) …………………………………………………………………………….………..…………11
C…………….………………………………………………………………………………………….…….….. 17
Activités (C1-C4) ……………………………………………………………………………….……..…………19
D ………………………………………………………………………………………………………………….26
Activités (D1-D4) ...…………………………………………………………………………….……………….. 28
Travaux pratiques
Mesures de longueurs (4)………………………………………………………………………………………...38
Eratosthène (2) .…………………………………………………………………………………………………. 43
Franklin …………………………………………………………………………………………………………..47
Diffraction ………………………………………………………………………………………………………..48
Sonar …….………………………………………………………………………………………………………..49
Spectroscope….…………………………………………………………………………………………………...50
Réfraction (3) .……………………………………………………………………………………………………53
Spectroscopie (2) ….…………………………………………………………………………………………….. 55
Spectre d’une étoile ………………………………………………………………………………………………57
TP évalué………………………………………………………………………………………………………….63
Exercices
De l’atome aux galaxies.………………………………………………………………………………………….66
Les messages de la lumière.………………………………………………………………………………………78
Fiches techniques (10)…………………………………………………………………………………………82
II. L’Univers en mouvements et le temps
Progressions et activités
A……………….………………………………………………………………………………………………….96
Activités (A1-A2) ………………………………………………………………………………….……………..97
B…………………………………………………………………………………………………………………101
Activité (B1) ...……………………………………………………………………………………….…………102
Travaux pratiques
Relativité du mouvement………………………………………………………………………………………..103
Mouvements de projectiles………………………………………………………………………….…………..104
Mouvements et forces……………………………………………………………………………….…………..108
Principe d’inertie…………………………………………………………………………………….…………..111
Satellites ….……………………………………………………………………………………………………..113
Clepsydre ……………………………………………………………………………………………………...117
Pendule (2) ...……………………………………………………………………………………………………118
Réveil à quartz…………………………………………………………………………………………………...121
Signal d’horloge …………………………………………………………………………………………….. …123

II
Exercices
Relativité du mouvement et principe d’inertie (9 exercices) ……………………………….…………………..124
La mesure du temps (5 exercices) ………………………………………………………………………………134
Pour aller plus loin (6 exercices) ..…………………………………………………………………………….. 139
Fiches techniques (3) ..……………………………………………………………………………………….143
III. L’air qui nous entoure
Modèle cinétique des gaz………………………………………………………………………………………..148
Progressions et activités
A ...………………………………………………………………………………………………………………149
Activités (A1-A4)………………………………………………………………………………………………..150
B…………………………………………………………………………………………………………………157
Activité B1……………………………………………………………………………………………………....158
Travaux pratiques
Les molécules des gaz…………………………………………………………………………………………...159
Equation du gaz parfait .. ………………………………………………………………………………………..161
Thermomètre…………………………………………………………………………………………………….163
Du macro au micro………………………………………………………………………………………………165
Analyse de données……………………………………………………………………………………………...167
Exercices
Observations macroscopiques… ………………………………………………………………………………..168
Utiliser le modèle microscopique ……………………………………………………………………………….169
A partir d’expériences …………………………………………………………………………………………..172
Exercices pour aller plus loin …………………………...…………… ..……………………………………… 173
Fiches techniques (4)…………………………………………………………………………………………………….174
Pour se documenter………………………………………………………………………...181

III
LE DOCUMENT, MODE D’EMPLOI
EXPLORATION de l’ESPACE
Progression N
Objectifs visés
Cette progression se propose …
De l’atome aux galaxies
Durée
Activité proposée
Référence du document
1h
Présentation de …
Activité n1
1h
Activité n2
1,5h
TP …
Les activités suivent les tableaux de progression, elles sont repérées par la signalétique
Activité n
Les documents de TP sont regroupés et identifiés par une référence générique du type :
TP Mesures de distances (n)
ou
TP Sonar
Dans certains cas plusieurs versions existent, elles sont relatives chacune à une progression et portent
un numéro pour les différencier.
Il ne s’agit pas de fiches de travaux pratiques à distribuer aux élèves, mais d’explicitation de la
stratégie du TP accompagnée de la liste des objectifs d’apprentissage visés lors de la séance.
Pour faciliter le travail, des fiches techniques décrivent la réalisation pratique de certaines expériences.
Ces fiches sont regroupées et numérotées. Si besoin est, certains TP indiquent le numéro de référence
nécessaire.
Une banque d’exercices est également proposée.
Remarque : Une liste de ce qui a été vu au collège et qui sera réinvesti en seconde est résumée page
suivante.
Les documents présentés concernent l’en-
semble du programme de physique :
Exploration de l’espace, Mouvements et
temps, L’air qui nous entoure.
Quatre progressions sont proposées pour la
première partie, notées A, B, C et D, deux pour
la deuxième partie, notées A et B, et deux pour
la troisième, notées A et B.
Elles sont présentées sous forme de tableau
comme celui qui suit :

IV
LES ACQUIS DU COLLEGE
I. Exploration de l’espace
1. De l’atome aux galaxies
Au collège, les élèves ont étudié la structure du système solaire. Ils différencient sources primaires et
sources secondaires. Le phénomène de diffusion de la lumière est connu. Ils distinguent aussi étoiles,
planètes et satellites artificiels.
2. Messages de la lumière
Le modèle du rayon lumineux est introduit au collège, ainsi que la valeur de la vitesse de la lumière
dans l’espace.
Quelques notions sur la couleur sont introduites. Une activité proposée au collège est l’obtention d’un
spectre continu.
II . L’Univers en mouvements et le temps
1. Mouvements et forces
Les élèves de collège ont déjà eu l’occasion d’observer différents types de mouvements par rapport à
un corps pris comme référence. L’action exercée sur un objet par un autre objet, donnant suite à une
modification du mouvement ou bien à une déformation a été étudiée et la modélisation de quelques
actions localisées par des forces a été débutée. La relation entre poids et masse a été introduite.
2. Temps
Les notions de période et de fréquence, déjà vues au collège, seront réinvesties.
III. L’air qui nous entoure
En classe de quatrième, les élèves de collège ont été familiarisés avec les mesures des grandeurs
macroscopiques pression, volume et température (échelle Celsius). L’état gazeux a été modélisé par
des molécules très éloignées les unes des autres. La compressibilité des gaz a été introduite.