Département de physique DEVIS DU COURS PHYSIQUE : ONDES ET PHYSIQUE MODERNE 203-703-SF ÉNONCÉ DE LA COMPÉTENCE 01YG : Interpréter des phénomènes naturels à l'aide des lois de l’optique, de la physique ondulatoire et de la physique moderne. Direction du développement pédagogique et institutionnel 1 14 juin 2002 Devis de cours Sciences, Lettres et Arts NOM DU PROGRAMME Nº du cours 203-FWC-05 Pondération 3-2-3 Nombre d’heures 75 Titre du cours Physique : Ondes et physique moderne Préalables 203-109-05 Forme d’enseignement Classe et laboratoire Énoncé(s) de la compétence Éléments de la compétence Interpréter des phénomènes naturels à l'aide de l'optique, de la physique ondulatoire et de la physique moderne. 1. 2. 3. 4. Décrire le phénomène. Modéliser le phénomène. Résoudre des problèmes associés aux phénomènes. Vérifier expérimentalement des modèles. Incidence des orientations locales sur le cours Progression des apprentissages visés pour les compétences développées dans le cours Ce cours de physique est le dernier d'une série de trois que suivront les élèves de ce programme qui choisissent la voie mathématique-physique. On utilisera certains outils mathématiques (notion de limite, dérivée, intégrale) selon les besoins. Les exemples utilisés dans ce cours s'inspireront de la réalité quotidienne d'une part, ou d'un thème commun proposé par le comité de programme. Direction du développement pédagogique et institutionnel 2 14 juin 2002 Énoncé de compétence : Interpréter des phénomènes naturels à l'aide de l’optique, de la physique ondulatoire et de la physique moderne. Élément de la compétence : Décrire le phénomène. Critères de performance • Utilisation appropriée de la terminologie. • Schématisation claire du phénomène étudié. • Identification des manifestations observables. • Établissement des relations entre les paramètres physiques et les causes du phénomène. Direction du développement pédagogique et institutionnel Habiletés essentielles Savoirs principaux • Exprimer toute grandeur physique selon une • Liste des phénomènes à décrire dans le cours d’ondes et physique moderne: terminologie et un symbolisme approprié. Mouvement harmonique simple (cinématique, • Représenter des grandeurs physiques orientées dynamique, énergétique), la résonance, les par un vecteur sous les formes cartésienne et ondes mécaniques (progressive, stationnaire), polaire. • Décrire des situations impliquant l'observation de le son, l’effet Doppler, le battement, la lumière, la réflexion, la réfraction, optique géométrique phénomènes physiques. (miroirs, lentilles, instruments d’optique), • Illustrer toute situation observable à l’aide de optique physique (interférence, diffraction, schéma ou de croquis appropriés. réseaux, polarisation, applications • Identifier et décrire les paramètres physiques technologiques), théorie quantique, physique associés aux mouvements des corps. atomique. • Répertorier toutes les relations impliquant les • Aborder un des sujets suivants: paramètres identifiés lors de l’observation d’un relativité restreinte, physique nucléaire. phénomène. 3 14 juin 2002 Énoncé de compétence : Interpréter des phénomènes naturels à l'aide de l’optique, de la physique ondulatoire et de la physique moderne. Élément de la compétence : Modéliser le phénomène. Critères de performance • Identification des variables pertinentes. • Choix judicieux des principes ou lois de la physique. • Application rigoureuse des principes ou des lois de la physique. • Construction d'une solution mathématique rigoureuse. • Prédiction plausible de l'évolution du phénomène. • Évaluation de la limite du modèle. Direction du développement pédagogique et institutionnel Habiletés essentielles • Énumérer toutes les variables impliquées lors de l'observation du phénomène physique. • Distinguer les variables et les constantes. • Déterminer les lois et principes impliqués dans l'observation du phénomène. • Ordonner les opérations mathématiques nécessaires à l'obtention d'une solution. • Proposer des hypothèses sur l'évolution du phénomène. • Représenter qualitativement des figures d'interférence et de diffraction. • Établir les limites du modèle. 4 Savoirs principaux • Lois et principes servant à modéliser les phénomènes dans le cours d’ondes et physique moderne: Lois de la cinématique, lois de Newton, loi de Hooke, principes de conservation de l’énergie et de la quantité de mouvement, loi de Coulomb, principe de superposition, lois de la réflexion et de la réfraction, *(les postulats de la relativité, les transformations de Lorentz, la loi de désintégration radioactive). *(selon les choix de champ d’étude). 14 juin 2002 Énoncé de compétence : Interpréter des phénomènes naturels à l'aide de l’optique, de la physique ondulatoire et de la physique moderne. Élément de la compétence : Résoudre des problèmes associés aux phénomènes. Critères de performance Habiletés essentielles Savoirs principaux • Représentation claire de la situation. • Écrire toutes les données initiales (constantes et • Liste des phénomènes à aborder sous forme • Élaboration d'une solution mathématique variables) inhérentes à une situation physique de problèmes à résoudre dans le cours rigoureuse. demandant une solution. d’ondes et physique moderne : • Représentation mathématique et graphique • Faire un schéma illustrant adéquatement la Mouvement harmonique simple (cinématique, juste. situation physique à l'étude. dynamique, énergétique, les ondes mécaniques • Application exacte des outils • Rédiger clairement sa démarche en citant dans un (progressive, stationnaire), le son, l’effet mathématiques. ordre logique les principes et lois physiques Doppler, le battement, la lumière, la réflexion, • Critique de la vraisemblance des résultats. intervenant dans la solution. la réfraction, optique géométrique (miroirs, • Effectuer toutes les opérations mathématiques lentilles, instruments d’optique), optique menant à une démonstration théorique où au calcul physique (interférence, diffraction, réseaux, des grandeurs inconnues demandées. polarisation, applications technologiques), • Justifier par des arguments appropriés les résultats théorie quantique, physique obtenus. atomique,*(relativité restreinte, physique nucléaire). *(Selon les choix de champ d’étude). Direction du développement pédagogique et institutionnel 5 14 juin 2002 Énoncé de compétence : Interpréter des phénomènes naturels à l'aide de l’optique, de la physique ondulatoire et de la physique moderne. Élément de la compétence : Vérifier expérimentalement des modèles. Critères de performance • Identification claire du but de l'expérience. • Respect du protocole et des techniques de l'expérimentation. • Utilisation correcte du matériel de laboratoire. • Présentation systématique des données, des calculs et des résultats. • Estimation et calcul rigoureux des incertitudes. • Interprétation juste des résultats. • Production d'un rapport scientifique. Direction du développement pédagogique et institutionnel Habiletés essentielles • Exprimer le(s) but(s) d’une expérimentation à partir de l’observation d’un phénomène. • Établir, s’il y a lieu, un protocole expérimental. • Appliquer adéquatement un protocole expérimental. • Manipuler tout appareil ou instrument selon les règles prescrites. • Déterminer la précision des appareils de mesure utilisés. • Effectuer tous les calculs, y compris ceux des incertitudes des résultats de l’expérimentation. • Recueillir et ordonner dans un tableau toutes les données et résultats de calculs nécessaires à l’obtention des buts visés par l’expérimentation. • Justifier à partir d’arguments scientifiques la pertinence des résultats obtenus. • Produire un rapport scientifique sur support informatique (traitement de texte, chiffrier, dessins et graphiques). 6 Savoirs principaux Choix de modèles pouvant être observés en laboratoire dans le cours d’ondes et physique moderne: - Pendule simple/composé et ressort en MHS - Résonance d’un système m-k-b - Marche des rayons lumineux - Instruments d’optique (modélisation). - Mesure de la vitesse du son - Ondes stationnaires dans une corde - Interférence et diffraction - Spectre de l’atome d’hydrogène. 14 juin 2002