Essai programme annees 3 et 4

Avant toute chose…
Dans leur réponse à l’enquête de la Fesec, les professeurs du secondaire ont dénoncé la lourdeur du
programme. Ils ont aussi dit leur désarroi face au discours sur les compétences et leur évaluation qu’ils
trouvent trop lourd, trop flou et dont ils comprennent mal ce qu’il implique en pratique.
Les deux questions ne sont pas sans rapport mais elles sont suffisamment différentes pour être examinées
séparément. On n’envisage ici que la première : celle relative au programme et plus spécifiquement au
programme de physique.
Question primordiale : qu’attend-t-on d’un cours de physique au secondaire ?
Essai de réponse : L’enseignement de la physique dans le secondaire n’a évidemment pas pour but de
former des physiciens.
Il s’adresse à l’élève-citoyen auquel il devrait apporter
-
une connaissance simple mais juste et claire des lois fondamentales de la physique qui sont aussi
les lois qui gouvernent l’ensemble des sciences,
une familiarisation avec les phénomènes naturels et les applications techniques rencontrées dans la
vie courante et que la physique peut faire comprendre,
une formation à l’observation bien faite et à sa juste interprétation, au raisonnement rigoureux et à
la modélisation mathématique de situations simples.
Ce dernier objectif, plus formatif, implique un développement plus considérable des sujets abordés.
Mais il ne requiert pas d’être étendu à tous les sujets de physique, quelques-uns doivent suffire.
Dans un cadre où le temps disponible est assez limité, il semble dès lors nécessaire de dégager un nombre
d’heures suffisant pour ces développements plus formatifs.
Et, en conséquence, de limiter la part dévolue au reste (notions fondamentales, phénomènes et
applications)
On s’efforce ici de définir cette dernière part, c’est-à-dire un programme minimum.
L’autre part (les développements), ce sera au maître de la préciser, en fonction de sa sensibilité et de ses
affinités personnelles.
Lignes directrices
-
définir pour chaque année un programme minimum réalisable sur environ les deux tiers du temps
disponible dans l’année de sorte qu’un tiers du temps soit laissé à l’enseignant pour développer
l’une au l’autre rubrique de son choix (rubriques pour lesquelles il se sent plus d’affinité)
-
étaler l’enseignement des différents domaines (mécanique, électricité, optique) sur plusieurs
années (de la troisième à la sixième année) pour mettre de la variété dans l’année et tenir compte
aussi de la disponibilité progressive des outils mathématiques. .
1
Premier essai de définition d’un programme minimum pour les
années 3 et 4.
Troisième année.
20 heures (minimum, hors développements) + 14 heures (développements)
Mécanique-1
Electricité-1
Optique-1
8 heures
5 heures
7 heures
Quatrième année.
27 heures (minimum, hors développements) + 7 heures (développements)
Mécanique-2
Electricité-2
Chaleur, température
Hydrostatique
Lois des gaz
9 heures
8 heures
3 heures
5 heures
2 heures
Détails
Troisième année : 20 heures
MECANIQUE –1
(minimum, hors développements)
8 heures
1h
Principe d’inertie.
Notion de force comme cause de modification du mouvement mais aussi de déformation.
Mesure d’une force ; dynamomètre
2h
Forces de contact et forces à distance.
Action-réaction. Localisation de l’endroit de l’application.
Poids : force (à distance) exercée par la terre. Point d’application pour objet symétrique : centre.
Référence : poids d’un litre d’au à 4°C = 1Kg-force = 9.81 Newton
1h
Force = grandeur dirigée, avec des composantes. Première notion de vecteur.
Composition et décomposition de forces.
Plusieurs forces appliquées au même point sont équivalentes à leur résultante.
1h
Statique de l’objet ponctuel. Toutes les forces sont appliquées au même point
Règle : La somme vectorielle des forces appliquées doit être nulle.
Notion de tension dans une corde.
3h
Statique de l’objet étendu. Forces appliquées en des endroits différents.
Règle 1 ( pour que l’objet ne se déplace pas ) : somme des forces nulle
Règle 2 ( pour que l’objet ne tourne pas )
Capacité d’une force à faire tourner : force fois bras de levier effectif = moment de la force
Règle : la somme des moments doit être nulle
Equilibre d’un corps pesant
.
2
ELECTRICITE – 1
5 heures
1h
Notion de charge électrique. Tribo-électricité. Deux genres de charges.
Loi de Coulomb qualitative.
1h
Structure électrique des atomes
1h
Isolants, conducteurs
2h
Polarisation par influence
OPTIQUE – 1
1h
2h
1h
3h
7 heures
Nature de la lumière - toujours en mouvement : vitesse, direction de propagation
- agit sur les charges électriques : direction de la force (polarisation)
- force oscillante : fréquence, couleur
Interaction avec la matière. Notion de rayon lumineux.
Absorption (sélective), diffusion ( tous azimuts ), rapport à la vision
Réflexion (directionnelle) par surfaces polies. Loi : i = i’
Passage d’un milieu dans un autre. Réfraction (changement de direction).
Modification de la vitesse. Indice de réfraction
Miroirs et lentilles. Formation d’images (réelles ou virtuelles)
Relation entre la position de l’objet et celle de l’image (sans démonstration)
Quatrième année : 27 heures
MECANIQUE –2
2h
(minimum, hors développements)
9 heures
Repérage spatial (1D, 2D, 3D).
Graphiques de mouvements. Notion de fonction.
Position vs temps (1D)
Positions vs temps (2D)
Trajectoires
1h
Concept de vitesse
1D : vitesse moyenne, vitesse instantanée. Référence au graphique x(t)
2D (3D) : deux (trois vitesses). Vecteur vitesse.
3h
Principes de Newton
Rappel : principe d’inertie (conservation de la vitesse en grandeur et en direction) principe
des actions réciproques
Effet d’une force constante (1D) : accélération constante (évidence expérimentale)
Loi fondamentale. Redéfinition de la force et de son unité (le Newton)
En 2D (3D) ; deux ( trois ) accélérations distinctes. Vecteur accélération.
Il y a accélération dès qu’une des deux (trois) vitesses change, donc dès que la vitesse
change de grandeur OU de direction.
3h
Concept de travail, d’énergie.
Energie potentielle, énergie cinétique. Chute libre des corps pesants.
3
ELECTRICITE – 2
8 heures
9
2h
Loi de Coulomb quantitative. Unité de charge (Coulomb) à partir de F = 9 x 10 q q’ / r
Potentiel électrique. Différence de potentiel. Unité (Volt)
2h
Courant : mouvement des charges sous l’action d’une différence de potentiel.
Unité (Ampère)
Puissance électrique. Analogie avec chute d’eau.
2h
Effet thermique du courant ; Loi de Joule
Loi d’Ohm. Résistance, résistivité.
2h
Appareils de mesures
2
CHALEUR et TEMPERATURE 3 heures
1h
2h
Energie au sein de la matière ; agitation thermique (gaz, liquides), vibrations (solides), énergie à
l’intérieur des molécules.
Chaleur = énergie interne = tout sauf l’énergie macroscopique.
Transfert d’énergie interne d’un corps à un autre : notion de température
Mesure de la température ; dilatation (linéaire !) du mercure.
HYDROSTATIQUE
(Fluides à l’équilibre)
5 heures
2h
Force exercée sur ou par un fluide. Surface d’application. Pression. Unité
Pression au sein d’un fluide
dans un gaz : chocs entre molécules
dans un liquide : chocs et répulsion statique entre molécules
3h
Isotropie de la pression
Pression dans un fluide pesant, pression atmosphérique
Principe d’Archimède
Tension superficielle, capillarité.
LOIS des GAZ
2 heures
4