PROGRAMME DE LA CLASSE DE PREMIERE A OS CONTENUS THEORIE DE LA MATIRE OBSERVATIONS Durée : 22 heures Décrire la structure Structure de l’atome Durée : 04 heures de l’atome (noyau et électrons) On pourra introduire rapidement ce chapitre par un résumé d’histoire de la découverte de la structure de l’atome, cette histoire sera utile pour les élèves, afin qu’ils comprennent la philosophie des sciences. Définir les termes Nombre de masse et On donnera les définitions suivants : nombre de charges précises de nucléide et de Nucléons Numéro atomique l’élément chimique, ainsi Nombre de masse que leur représentation. Nombre de charges Nucléide Élément chimique Isotopes Unité de masse atomique Enoncer et Masse et énergie Durée : 06 heures appliquer la relation Relation d’Einstein On indiquera qu’il n’y a d’Einstein SAVOIR ET SAVOIR-FAIRE pas de conservation de la masse si l’on considère d’une part, les nucléons séparés et sans interaction et d’autre part, ces mêmes Admettre l’existence des atomes. Connaître les constituants de l’atome. Admettre qu’il n’y a pas de liaison entre noyau et les électrons. Admettre qu’il y a un espace vide entre noyau et les électrons Savoir la dimension et masse d’un atome. Connaître le modèle atomique. Connaître que les électrons sont repartis suivant des couches électroniques ou niveau d’énergie. Savoir représenter par la notation de l’atome. Définir et reconnaître les grandeurs caractéristiques d’un atome. Définir et reconnaître les grandeurs caractéristiques du noyau d’un atome. Connaître et savoir utiliser la terminologie : nucléide, noyau, nucléon, proton, neutron, isotope, nombre de masse, nombre de charges, élément chimique Définir l’isotopie et reconnaître des isotopes. Connaître l’unité de masse atomique. Connaître la relation d’équivalence masse énergie et calculer l’énergie de masse. Connaître la longueur des liaisons, les unités de masse et d’énergie. Connaître la signification de chaque terme et leur unité nucléons liés entre eux pour constituer un noyau atomique. Définir et calculer Défaut de masse Le défaut de masse le défaut de masse d’un noyau constaté correspond à d’un noyau atomique l’énergie de liaison des atomique nucléons dans le noyau, ceci conformément à la relation d’Einstein. La stabilité du noyau est hors Définir et calculer un défaut de masse du noyau et une énergie de liaison du noyau. Connaître les unités de masse et d’énergie. Définir et calculer l’énergie de liaison par nucléon. Savoir convertir des J en eV et réciproquement. programme. Résumer l’histoire Radioactivité Durée : 08 heures Connaître la signification du de la découverte de Natures des On habituera les élèves à la symbole la radioactivité rayonnements représentation d’une Citer les différents radioactifs (α, β , β réaction nucléaire par une rayonnements émis ) émission γ équation. composition du noyau correspondant. Définir un noyau radioactif. Connaître et utiliser les lois de conservation. Définir la radioactivité, +, l’émission d’une réaction nucléaire pour une émission, + en appliquant les lois de conservation. À partir de l’équation d’une réaction nucléaire, reconnaître le type de radioactivité. Connaître l’expression de la loi de décroissance et exploiter la courbe de décroissance. Faire le bilan énergétique d’une réaction nucléaire en comparant les énergies de masse. Savoir exploiter des documents contenant des données en relation avec les thèmes et rédiger un texte scientifique Connaître la définition de la constante de temps et du temps de demi-vie. Utiliser les relations entre, et t + - au cours des On rappellera les grandes réactions nucléaires lois de conservation Représenter une valables dans toutes les réaction nucléaire réactions nucléaires : par une équation charge, nombre de nucléons, énergie et quantité de mouvement. Toutefois, les bilans d’énergie et de quantité de mouvement dans une désintégration radioactive ne donneront lieu à aucun exercice. Définir la demi-vie Demi-vie On n’établira pas la radioactive ou radioactive relation λT = ln = 0,69 période (période) La loi de décroissance radioactive sera donnée directement sous la forme -λT intégrale N = N0.e , et devra être représentée par une courbe, en utilisant la définition de la période. La A Z X et donner la 1/2 Déterminer l’unité de par analyse dimensionnelle. Savoir que 1 Bq est égal à une désintégration par seconde. Expliquer la signification et l’importance de l’activité dans le cadre des effets biologiques. notion d’activité est hors programme. Définir une réaction Réactions On introduira la notion de de fission et fusion nucléaires nucléide fissile : 235U et provoquées : fission 239 et fusion On incitera l’application Pu aux réacteurs nucléaires. Résumer Historique Durée : 04 heures l’évolution de la L’évolution de la La parte historique pourra physique atomique physique atomique être l’occasion de faire et nucléaire et nucléaire participer les élèves au Résumer l’évolution de cours sous forme d’exposé. l’évolution de l’électricité et de (Documentation possible l’électricité et de l’électromagnétisme Cessac TC ou TD) l’électromagnétisme MECANIQUE Définir une chute Expliquer le principe de la datation, le choix du radioélément et dater un événement. Connaître et savoir utiliser la terminologie : fission, fusion Définir la fission et la fusion et écrire les équations des réactions nucléaires en appliquant les lois de conservation. A partir de l’équation d’une réaction nucléaire, reconnaître le type de réaction. Commenter la courbe d’Aston pour dégager l’intérêt énergétique des fissions et des fusions. Faire le bilan énergétique d’une réaction nucléaire en comparant les énergies de masse. Connaître et identifier l’intérêt de l’utilisation des réactions nucléaires aux quotidiens. Savoir exploiter des documents contenant des données en relation avec les thèmes et rédiger un texte scientifique Connaître les expressions de la force d’interaction gravitationnelle et de la force d’interaction électrostatique Savoir que l’énergie de l’atome est quantifiée et que la mécanique de Newton ne permet pas d’interpréter cette quantification. Connaître et exploiter la relation ΔE = h.η, connaître la signification de chaque terme et leur unité. Durée : 11 heures Chute libre Durée : 04 heures libre Il est souhaitable d’établir Enoncer les lois de expérimentalement les lois chute libre de chute libre v = gt et h = 1 2 gt 2 Définir le poids d’un corps et le champ de pesanteur uniforme. Enoncer et appliquer les lois de Newton à un corps en chute verticale et établir l’équation différentielle du mouvement. Définir une chute libre, établir son équation différentielle et la résoudre. Définir un mouvement rectiligne uniformément accéléré. Savoir exploiter un document expérimental (série de photos, film, acquisition de données avec un Définir qu’un corps en mouvement possède de l’énergie du fait de sa vitesse Calculer l’énergie cinétique d’un corps en mouvement Energie cinétique Durée : 03 heures Définir et calculer Energie potentielle On établira rapidement l’expression de l’énergie cinétique à partir du travail du poids. On insistera que l’énergie cinétique est une énergie due au mouvement Durée : 02 heures l’énergie potentielle de pesanteur de pesanteur Définir et calculer Transformations l’énergie mécanique mutuelles de l’énergie potentielle et de l’énergie cinétique : l’énergie mécanique On introduira que la notion d’énergie potentielle de pesanteur est liée la possibilité d’un objet e changer de position sous l’action de son propre poids. Durée : 02 heures On pourra montre sur un exemple simple (descente et remontée d’un véhicule le long d’une pente) la transformation mutuelle d’énergie cinétique en énergie potentielle de pesanteur et vice-versa. On fera sentir intuitivement (et on admettra) que, dans cette transformation, le travail du poids mesure la quantité d’énergie transférée de sa forme potentielle à sa forme cinétique et l’inverse. Il s’agit là bien sur d’un point de vue théorique : en raison des frottements, l’énergie mécanique qui est la somme des énergies potentielle et cinétique, diminue peu à peu en se transformant en e énergie ordinateur…) : reconnaître si le mouvement du centre d’inertie est rectiligne uniforme ou non, déterminer des vecteurs vitesses et accélération, mettre en relation accélération et somme des forces, tracer et exploiter des courbes v = f(t). Savoir exploiter des courbes v = f(t) pour : - reconnaître le régime initial et/ou le régime asymptotique. - évaluer le temps caractéristique correspondant au passage d’un régime à l’autre. - déterminer la vitesse limite. Définir et choisir un système. Choisir les repères d’espace et de temps. Faire l’inventaire des forces extérieures appliquées à ce système. Définir le vecteur vitesse et le vecteur accélération et exploiter cette définition, connaître les unités. Connaître l’expression du travail élémentaire d’une force. Etablir l’expression du travail d’une force extérieure appliquée à l’extrémité d’un ressort, par méthode graphique et par intégration. Définir et calculer l’énergie potentielle de pesanteur. Etablir et connaître l’expression de l’énergie potentielle de pesanteur. Etablir l’expression de l’énergie mécanique d’un système solide et d’un projectile dans un champ de pesanteur. Exploiter la relation traduisant, lorsqu’elle est justifiée, la conservation de l’énergie mécanique d’un système. Calculer la variation de l’énergie cinétique d’un système à partir de la variation d’énergie potentielle et réciproquement. OPTIQUE GEOMETRIQUE thermique. Durée : 17 heures Enoncer Propagation Durée : 01 heure l’hypothèse de la rectiligne de la On fera trouver cette propagation lumière hypothèse à partir des faits rectiligne de la Les corps lumineux d’observation de lumière Les milieux l’environnement des transparents élèves. Définir le Le phénomène de Durée : 05 heures phénomène de réflexion de la On définira le plan réflexion lumière d’incidence et montrera que le rayon réfléchi appartient à ce plan. Enoncer et Les lois de appliquer les lois Descartes de Descartes On pourra réaliser l’expérience des deux bougies, en utilisant une surface semi-réfléchissante (plaque de verre, plexiglas) : on invitera les élèves à venir placer une bougie éteinte dans la position de l’image observée ; on en déduira la position symétrique, de l’image par rapport à l’objet. Tracer le rayon Définir, identifier et distinguer les sources et récepteurs de lumière Définir, identifier et distinguer les rayons et faisceaux lumineux Définir, identifier et distinguer les milieux transparents des autres milieux. Représenter un rayon de lumière par un trait repéré par une flèche indiquant le sens de la propagation. Formuler que l’on peut visualiser le trajet d’un faisceau lumineux toujours limités par des lignes droites grâce à la diffusion. Et en faire un schéma. Découvrir la trajectoire de la propagation de la lumière dans l’air. Déterminer les conditions de matérialisation d’un faisceau de lumière Identifier le rôle des objets diffusants à l’égard de la lumière. Apprendre à tracer des rayons lumineux sur le papier. Définir et distinguer le phénomène de réflexion de la lumière et le phénomène de diffusion de la lumière Comparer l’image virtuelle et l’objet réel Définir et expliquer la formation d’une image virtuelle par réflexion. Définir les termes suivants : rayon incident, rayon réfléchi, point d’incidence, plan d’incidence, normale, angle d’incidence, angle de réflexion Définir et énoncer les lois de Descartes pour la réflexion Enoncer le principe du retour inverse de la lumière Construire l'image d'un point à travers un miroir réfléchi à partir d’un rayon d’incident donné Définir le Le phénomène de Durée : 05 heures phénomène de réfraction de la On pourra réaliser une Mettre en évidence et définir le phénomène de réfraction réfraction lumière expérience simple en utilisant une cuve transparente de liquide (eau trouble) sur laquelle on envoie un faisceau lumineux. Enoncer et Les lois de appliquer les lois Descartes de Descartes Tracer le rayon réfléchi à partir d’un rayon d’incident donné Définir l’indice de L’indice de réfraction d’un réfraction milieu Définir la réfraction La réfraction limite limite et la réflexion La réflexion totale totale Définir un dioptre Dioptre plan Durée : 03 heures plan Définition On ne traitera pas les lames à faces parallèles. Tracer la marche de Marche de la la lumière à travers lumière à travers un un dioptre dioptre Enoncer et appliquer la formule du dioptre : HA1 HA2 n1 n2 Définir un prisme Prisme : définition Durée : 03 heures On n’oubliera pas de citer que l’irisation de l’arc en ciel et la coloration des bulles de savon sont un Identifier et distinguer la réflexion de la réfraction Définir et connaître la surface réfringente Définir les termes suivants : plan d’incidence, angle d’incidence, angle de réfraction Etudier expérimentalement la loi de Descartes sur la réfraction. Utiliser un dispositif permettant d'étudier les lois de la réfraction. Repérer un angle entre un rayon lumineux et une direction de référence. Mesurer un angle et tracer la marche d’un rayon lumineux à travers 2 milieux transparents. Définir et énoncer les lois de Descartes pour la réfraction Définir de l’indice de réfraction. Formuler la forme symétrique de la relation de Descartes. Connaître les propriétés de l’indice de réfraction lorsque la lumière rencontre un milieu plus réfringent. Définir la réfraction limite et l’angle limite. Connaître les propriétés de l’indice de réfraction lorsque la lumière rencontre un milieu moins réfringent. Définir la réflexion totale. Définir un dioptre plan Définir et formuler la formation d’une image à travers un dioptre plan Enoncer et appliquer la formule du dioptre Définir et distinguer les termes suivants : image réelle, image virtuelle, objet réel, objet virtuel Définir et expliquer la formation d’une image réelle d’un objet virtuel. Tracer la marche de la lumière à travers un dioptre Définir un prisme Reconnaître les faces, l’angle, l’arête et la section principale d’un prisme phénomène de dispersion. Ecrire ses équations Décrire les deux phénomènes provoqués par un prisme (déviation et dispersion de la lumière) Tracer la marche de la lumière à travers une section principale du prisme Angles caractéristiques et équations les deux phénomènes provoqués par un prisme : - déviation - dispersion de la lumière On exploitera le phénomène de dispersion pour introduire le caractère ondulatoire de la lumière (physique TA). On ne fera pas les conditions d’émergences et l’étude expérimentale de la déviation. Définir et distinguer la déviation et la dispersion de la lumière par un prisme. Définir un milieu dispersif. Définir et expliquer la formation d’une image par un prisme. Déterminer le rayon émergent correspondant à un incident donné et formuler la relation donnant le rayon émergent. Savoir que, étant diffractée, la lumière peut être décrite comme une onde. Exploiter une figure de diffraction dans le cas des ondes lumineuses. Tracer la marche de la lumière à travers une section principale du prisme