Classe de 1ère S Physique - Chimie

Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Arrêté du 21 juillet 2010 fixant le programme
d’enseignement spécifique de physique-chimie en
classe de première de la série S.
JO du 28 août 2010
BOEN spécial n°9 du 30 septembre 2010
Inspection pédagogique SPCFA
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Préambule
 Objectifs :
•
Développer les vocations pour la science et préparer
les élèves à des études scientifiques postbaccalauréat.
•
La discipline au service des compétences et des
appétences : les compétences de base de la démarche
scientifique ; le goût des sciences pour percevoir leur
importance dans la société.
•
Des entrées et des questionnements contextualisés et
modernes pour susciter l’adhésion et l’intérêt.
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Préambule
 Modalités : la démarche scientifique.
•
Allers retours inductifs et déductifs entre
modélisation théorique et vérification expérimentale.
•
Des situations permettant de mobiliser des
connaissances, organiser l’information utile,
raisonner, argumenter, débattre, travailler en équipe,
rédiger, s’exprimer oralement…
•
Dans la continuité du collège et de la classe de
seconde, les démarches d’investigation sont à
privilégier.
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Préambule
 Modalités : l’approche expérimentale.
•
Deux modalités complémentaires : l’expérience de
cours et les activités expérimentales menées par les
élèves.
•
Des stratégies pédagogiques qui permettent
d’analyser une situation-problème, de s’approprier
une problématique, de proposer et de réaliser un
protocole expérimental, de confronter des
représentations à la réalité, de porter un jugement
critique sur la pertinence des résultats obtenus et sur
les hypothèses émises.
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Préambule
 Modalités : la mise en perspective historique.
•
Préciser le contexte d’élaboration de la science
(temporel, géographique et sociétal), l’histoire de la
construction de la connaissance scientifique.
•
Rappeler que la science est une école d’humilité et de
patience, qu’elle a donné lieu à des hypothèses
fausses et des controverses passionnées
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Préambule
 Modalités : le lien avec les autres disciplines.
•
Les grands défis de la société exigent une approche
scientifique globale
•
Rechercher les liens entre les SPC et les autres
disciplines scientifiques ( SVT, Mathématiques, SI), les
disciplines non scientifiques.
•
Un thème fédérateur: l’histoire des arts.
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Préambule
 Modalités : L’usage des TIC
•
Expérimentation, saisie et traitement des mesures,
simulation, sans pour autant se substituer aux
activités expérimentales directes et authentiques.
•
Utilisation d’un E.N.T., au cours ou en dehors des
séances.
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Architecture des programmes du
cycle terminal : les grandes phases de la
démarche scientifique…
 Observer
 Comprendre
 Agir
… s’appuyant sur des entrées porteuses et modernes.
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Classe de première S
 Présentation
•
Souplesse nécessaire aux réorientations entre les
séries et volonté d’encourager la liberté pédagogique
•
Ressources pour faire la classe : nationales,
académiques, des exemples indicatifs sans valeur
prescriptive
•
S’appuyer au mieux sur les acquis de seconde.
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Classe de première S
 Lecture du programme (voir BOEN spécial 30/09/2010) :
•
Notions et contenus : les concepts à étudier.
•
Compétences attendues : connaissances, capacités et
attitudes qui doivent être évaluées et dont la maîtrise est
attendue en fin d’année scolaire. La colonne de droite régule
celle de gauche en terme de formation et d’évaluation.
•
Pratiquer une démarche expérimentale (voir grille de
compétence en annexe).
•
Comme en seconde, la chimie et la physique sont
imbriquées.
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Classe de première S
 Observer : couleur et image
•
Couleur, vision et image
•
Sources de lumière colorée
•
Matières colorées
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Pas d’ordre imposé
entre ces 3 thèmes, des
allers retours possibles
avec les 2 autres parties
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Classe de première S
 Comprendre : lois et modèles
•
Cohésion et transformations de la matière
•
Champs et forces
•
Formes et principe de conservation de l’énergie
Pas d’ordre imposé entre ces 3
thèmes.
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Classe de 1ère S
Physique - Chimie
Classe de première S
 Agir : défis du XXIème siècle
•
Convertir l’énergie et économiser les ressources
•
Synthétiser des molécules et fabriquer de nouveaux
matériaux
•
Créer et innover : espace de liberté pour le professeur
(en fonction des ressources locales, de l’actualité
scientifique…)
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
Observer : couleurs et images.
Couleur, vision et image
L’œil.
Lentilles minces convergentes : images réelle et virtuelle.
Accommodation.
Fonctionnements comparés de œil et d’un appareil
photographique.
Couleur des objets.
Synthèse additive, synthèse soustractive.
Absorption, diffusion, transmission.
Vision des couleurs et trichromie. Daltonisme.
Principe de la restitution des couleurs par un écran plat.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
Observer : couleurs et images.
Sources de lumière colorée
Différentes sources de lumière : étoiles, lampes variées, laser, DEL…
Domaines des ondes électromagnétiques.
Couleur des corps chauffés. Loi de Wien.
Interaction lumière-matière : émission et absorption.
Quantification des niveaux d’énergie de la matière.
Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. Énergie d’un photon.
Relation ΔE = hν dans les échanges d’énergie.
Spectre solaire.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
Observer : couleurs et images.
Matières colorées
Synthèse soustractive.
Colorants, pigments ; extraction et synthèse.
Réaction chimique : réactif limitant, stoechiométrie, avancement.
Dosage de solutions colorées par étalonnage. Loi de BeerLambert.
Molécules organiques colorées : structures moléculaires,
molécules à liaisons conjuguées.
Indicateurs colorés. Liaison covalente.
Formules de Lewis ; géométrie des molécules.
Rôle des doublets non liants. Isomérie Z/E.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
COMPRENDRE : Lois et modèles
Cohésion et transformations de la matière (1/3)
La matière à différentes échelles : du noyau à la galaxie.
Particules élémentaires : électrons, neutrons, protons.
Charge élémentaire e.
Interactions fondamentales : interactions forte et faible,
électromagnétique, gravitationnelle.
Cohésion du noyau, stabilité. Radioactivité naturelle et artificielle.
Activité. Réactions de fission et de fusion.
Lois de conservation dans les réactions nucléaires. Défaut de
masse, énergie libérée. Réactions nucléaires et aspects
énergétiques associés. Ordre de grandeur des énergies mises
en jeu.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
COMPRENDRE : Lois et modèles
Cohésion et transformations de la matière (2/3)
Solide ionique. Interaction électrostatique ; loi de Coulomb.
Solide moléculaire. Interaction de Van der Waals, liaison
hydrogène.
Électronégativité.
Effet du caractère polaire d’un solvant lors d’une dissolution.
Conservation de la matière lors d’une dissolution.
Variation de température et transformation physique d’un système
par transfert thermique.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
COMPRENDRE : Lois et modèles
Cohésion et transformations de la matière (3/3)
Nomenclature des alcanes et des alcools ; formule semidéveloppée.
Lien entre les températures de changement d’état et la structure
moléculaire dans le cas de l’eau, des alcools et des alcanes.
Miscibilité des alcools avec l’eau.
Réactions chimiques et aspects énergétiques associés : énergie
libérée lors de la combustion d’un hydrocarbure ou d’un
alcool ; ordres de grandeur.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
COMPRENDRE : Lois et modèles
Champs et forces
Exemples de champs scalaires et vectoriels : pression,
température, vitesse dans un fluide.
Champ magnétique : sources de champ magnétique (Terre,
aimant, courant).
Champ électrostatique.
Champ de pesanteur local.
Loi de la gravitation ; champ de gravitation.
Lien entre le champ de gravitation et le champ de pesanteur.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
COMPRENDRE : Lois et modèles
Formes et principe de conservation de l’énergie
Énergie d’un point matériel en mouvement dans le champ de
pesanteur uniforme : énergie cinétique, énergie potentielle de
pesanteur, conservation ou non conservation de l’énergie
mécanique.
Frottements ; transferts thermiques ; dissipation d’énergie.
Formes d’énergie
Principe de conservation de l’énergie.
Application à la découverte du neutrino dans la désintégration β.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
AGIR : Défis du XXIème siècle
Convertir l’énergie et économiser les ressources (1/2)
Ressources énergétiques renouvelables ou non ; durées
caractéristiques associées.
Transport et stockage de l’énergie ; énergie électrique.
Production de l’énergie électrique ; puissance.
Conversion d’énergie dans un générateur, un récepteur. Loi
d’Ohm. Effet Joule.
Notion de rendement de conversion.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
AGIR : Défis du XXIème siècle
Convertir l’énergie et économiser les ressources (2/2)
Stockage et conversion de l’énergie chimique.
Énergie libérée lors de la combustion d’un hydrocarbure ou d’un
alcool.
Piles salines, piles alcalines, piles à combustible.
Accumulateurs.
Polarité des électrodes, réactions aux électrodes.
Oxydant, réducteur, couple oxydant/réducteur, réaction d’oxydoréduction.
Modèle par transfert d’électrons.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
AGIR : Défis du XXIème siècle
Synthétiser des molécules et fabriquer de nouveaux
matériaux
Nanochimie.
Synthèse ou hémisynthèse de molécules complexes, biologiquement
actives.
Alcools, aldéhydes, cétones : nomenclature, oxydations.
Acides carboxyliques : nomenclature, caractère acide, solubilité et pH.
Obtention d’un acide carboxylique ou d’une cétone ; rendement d’une
synthèse.
Synthèses et propriétés de matériaux amorphes (verres), de matériaux
organisés (solides cristallins, céramiques) et de matières plastiques.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
AGIR : Défis du XXIème siècle
Créer et innover
Culture scientifique et technique ; relation science-société.
Métiers de l’activité scientifique (partenariat avec une institution
de recherche, une entreprise, etc.).
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Merci de votre attention
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
Observer : couleurs et images.
Couleur, vision et image
Accommodation : changement de courbure du cristallin
pour permettre une vision nette à différentes distances –
modification de la distance focale, de la vergence.
Daltonisme : déficience d’un ou plusieurs des trois types de
cônes de la rétine, entraînant une confusion des
perceptions colorées.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
Observer : couleurs et images.
Sources de lumière colorée
Loi de Wien : max = k / T
Graphique représentant l'évolution
de la densité spectrale d'énergie
émise par un corps noir en fonction
de la longueur d'onde pour
plusieurs températures.
Plus la température est élevée plus
le maximum de la courbe se situe à
une longueur d'onde faible
(décalage vers le bleu).
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
Observer : couleurs et images.
Matières colorées
Extraction de pigments chlorophylliens par solvant.
Réaction entre les ions permanganate et les ions fer (II) :
changement de couleur lors du changement de réactif
limitant.
Echelle des teintes I3- Courbe d’étalonnage A = f(C) puis
détermination de la concentration d’une solution
officinale de teinture d’iode.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
Observer : couleurs et images.
Matières colorées
Couleur d’une substance :

dépend du pH : indicateur coloré

dépend du solvant : I2 rose en présence de
cyclohexane, brun en solution aqueuse
Rhodospine : rétinal, aldhéyde de la vit A avec doubles
liaisons conjuguées (isomérisation photochimique Z/E
à l’origine du mécanisme de la vision)
Réaction photochimique simple :
Ag +(aq) + Cl- (aq) = AgCl (s) puis à la lumière
Ag+ + e - = Ag suite à l’oxydation des ions chlorure.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
COMPRENDRE : Lois et modèles
Cohésion et transformations de la matière (2/3)
Liaisons de Van der Walls : liaisons intermoléculaires de
faible intensité
Liaison hydrogène : liaisons impliquant des atomes
d’hydrogène et des hétéroatomes (O, N, F) porteurs de
doublets libres. Energie de liaison 10 fois supérieure à
celle des liaisons de Van der Walls, 20 fois plus faible
qu’une liaison covalente.
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
COMPRENDRE : Lois et modèles
Cohésion et transformations de la matière (3/3)
Alcools : TF et TE augmente avec M
Alcanes et alcools : pour M identique
Propane : Tébullition = - 42 °C
Ethanol : Tébullition = + 78,5 °C (association par liaisons H)
Ethanol miscible à l’eau, Octanol (longue chaîne carbonée)
non miscible à l’eau
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Le programme de première
S - Physique - Chimie
COMPRENDRE : Lois et modèles
Champs et forces
Champ de pression : en mécanique des fluides
(écoulements), en météorologie (lignes isobares)
g(vecteur) = G(vecteur) – a(vecteur), avec a = 2 r cos() :
accélération due à la rotation de la Terre à la latitude .
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