Physique-chimie (niveau 3ème du cycle central)

Sciences physiques et chimiques – niveau 3
ème
du cycle d’orientation
- 1 -
Connaissances Capacités Propositions d’activités
A- CHIMIE
I- Structure de la matière
1- Atome – molécule – ion
2- Tests de reconnaissance des ions
3- Domaines d’acidité et de basicité en solution
aqueuse
a- Le pH
b- Le pH et les ions
c- Les dangers des produits acides ou
basiques concentrés
Comparer les ordres de grandeur des dimensions du noyau
et de l’atome.
Réaliser les tests de reconnaissance des ions chlorure (Cl
-
),
cuivre II (Cu
2+
), fer II (Fe
2+
) et fer III (Fe
3+
).
Identifier, à l’aide d’une sonde ou par estimation avec un
papier pH, les solutions neutres, acides et basiques.
Réaliser le test de reconnaissance des ions hydrogène (H
+
).
Classer des solutions suivant leur « acidité ».
Etude d’un texte sur l’atome.
Etude de documents illustrant la structure microscopique
des matériaux : images obtenues par microscopie
électronique.
Recherche expérimentale de la nature des ions chlorure
(Cl
-
), cuivre II (Cu
2+
), fer II (Fe
2+
) et fer III (Fe
3+
)
présents dans une solution aqueuse.
Mesurer le pH de quelques solutions acides et basiques
usuelles (boissons et produits d’entretien).
Observer expérimentalement l’augmentation du pH
quand on dilue une solution acide.
Lecture de pictogrammes de sécurité.
Recherches documentaires pour s’informer sur les risques
présentés par les acides et les bases concentrés.
II- Les matériaux
1- Divers matériaux
2- Propriétés électriques des matériaux et sens
du courant électrique
3- Réactivité chimique des matériaux avec l’air
a- À froid
b- À chaud : les combustions
4- Réactivité chimique des matériaux avec les
solutions acides
5- Absence de réaction observable de certains
matériaux
Distinguer un objet d’un matériau.
Identifier des matériaux constituant un objet.
Reconnaître par quelques tests qualitatifs simples quelques
métaux usuels : le fer, le zinc, l’aluminium, le cuivre,
l’argent et l’or.
Constater la diversité des matériaux.
Comparer le caractère conducteur de différents solides à
l’aide d’un circuit électrique.
Comparer le caractère conducteur de l’eau et de diverses
solutions aqueuses à l’aide d’un circuit électrique.
Identifier l’oxydation du fer dans l’air humide comme une
transformation chimique lente.
Comprendre pourquoi le fer pur non protégé ne convient
pas pour un emballage : l’oxydation du fer par le dioxygène
Recherches documentaires :
- emballages des produits alimentaires,
- métaux et leur utilisation,
- tri sélectif,
- tri des métaux dans les entreprises de récupération,
- centres de tris des déchets.
Expériences permettant de distinguer et de classer des
matériaux.
Observations directes et/ou expérimentations qualitatives
permettant de distinguer les métaux usuels : couleur,
corrosion, attraction ou non par un aimant, densité.
Réaliser un circuit électrique pour étudier
expérimentalement le caractère conducteur ou non du
cuivre, du fer, du sucre, du sel et du sulfate de cuivre II
solides.

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de l’air, en présence d’eau, conduit à la formation de
rouille. Il y a corrosion.
Comprendre le rôle protecteur de l’oxydation superficielle
de l’aluminium.
Réaliser, décrire et schématiser la combustion du carbone
dans le dioxygène.
Réaliser le test de reconnaissance du gaz dioxyde de
carbone.
Identifier, lors de la transformation, les réactifs (avant
transformation) et les produits (après transformation).
Réaliser, décrire et schématiser la combustion du butane
et/ou du méthane dans l’air.
Prendre conscience du danger de la combustion de certaines
matières plastiques.
Réaliser la réaction entre le fer et l’acide chlorhydrique,
avec mise en évidence des produits.
Ecrire, avec le nom des espèces en toutes lettres, le bilan de
la réaction chimique entre le fer et l’acide chlorhydrique.
Prendre conscience de l’inertie chimique de certains
matériaux utilisés pour l’emballage, d’où une pollution
engendrée par l’abandon de ces matériaux non dégradables.
Comparer le caractère conducteur ou non de l’eau du
robinet, d’eaux minérales et des solutions obtenues par
dissolution de saccharose, de chlorure de sodium et de
sulfate de cuivre II.
Réaliser une expérience de migration d’ions.
Définition historique du sens de circulation du courant
électrique dans un circuit.
Etudier expérimentalement les conditions de formation de
la rouille.
Observer l’oxydation complète et à l’air humide d’un
échantillon de laine de fer.
Réalisation de quelques transformations avec du
dioxygène et caractérisation des produits formés :
- combustion du carbone (morceau de fusain), test du
dioxyde de carbone formé,
- combustion du butane et/ou du méthane, tests du
dioxyde de carbone et de l’eau formés,
- combustion vive du fer.
Etude de documents :
- danger des combustions incomplètes et des
combustions explosives,
- effets sur l’organisme humain du monoxyde de
carbone,
- danger de la combustion de certaines matières
plastiques.
Combustion et sécurité :
- le « triangle du feu » chez les pompiers,
- lecture de pictogrammes de sécurité.
Réactions chimiques de l’acide chlorhydrique avec le fer
et le zinc, mise en évidence des produits de la réaction.
Mise en évidence du dihydrogène par inflammation.

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III- La pile électrochimique
1- La pile Volta
2- Réaction chimique entre les ions cuivre II et
le zinc
3- Les transferts d’énergie lors de la réaction
Réaliser, décrire et schématiser la réaction entre une
solution aqueuse de sulfate de cuivre II et de la poudre de
zinc.
Interpréter l’échauffement du milieu réactionnel comme le
résultat de la conversion d’une partie de l’énergie chimique
des réactifs en énergie thermique.
Réaction entre les ions cuivre II et le zinc :
- par contact direct de la poudre de zinc et de la
solution de sulfate de cuivre II, avec mise en évidence
de l’échauffement,
- en plongeant une lame de cuivre et une lame de zinc
dans une solution de sulfate de cuivre II.
Etude de documents sur l’invention de la pile
électrochimique.
Recherches documentaires sur les constituants d’une pile
du commerce et sur l’existence de plusieurs modèles de
piles (pile saline, pile alcaline, pile à combustibles).
[Mathématiques : nombres décimaux – unités de l’infiniment petit – graduation – repérer une abscisse]
[Français : étude de documents]
[Formation pré professionnelle : sécurité]
[Formation pré professionnelle en métallerie]
B- MECANIQUE
I- Mouvement
1- Les unités de longueur
2- Les unités de temps
3- La vitesse
4- Nature d’un mouvement
a- Accéléré
b- Ralenti
c- Uniforme
Maîtriser les unités de longueur et de temps et les associer
aux grandeurs physiques correspondantes.
Calculer, à partir de mesures de longueur et de durée, une
vitesse moyenne exprimée en mètre par seconde (m/s) et en
kilomètre par heure (km/h).
Identifier un mouvement accéléré, ralenti, uniforme.
Interpréter un graphique relatif au mouvement rectiligne
d’un véhicule.
II- La sécurité routière
1- La distance de réaction
2- La distance de freinage
3- La distance d’arrêt
Identifier les différentes étapes de l’arrêt d’un véhicule.
Exploiter des documents relatifs à la sécurité routière.
Analyse de documents relatifs à la sécurité routière :
affiche, courts-métrages, semaine de la sécurité sur la
route (2001), etc. …

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4- Les règles de sécurité sur la route Etude de documents supports de l’attestation scolaire de
sécurité routière (A.S.S.R.).
III- Les interactions entre deux corps
1- Pourquoi les planètes tournent-elles autour
du soleil ?
2- La gravitation
a- Force attractive de la Terre
b- Le poids d’un corps
c- La gravitation
3- Poids et masse d’un corps
a- Poids d’un corps
b- Relation entre poids et masse
4- Energie mécanique
a- Energie d’un système
b- Energie mécanique
i. Energie de position
ii. Energie cinétique
iii. Energie mécanique
5- Propulsion par réaction
Comparer, en analysant les analogies et les différences, le
mouvement d’une fronde à celui d’une planète autour du
Soleil.
Maîtriser les unités de poids et de masse et les associer aux
grandeurs physiques correspondantes.
Distinguer la masse et le poids.
Utiliser un dynamomètre.
Vérifier expérimentalement la relation entre le poids et la
masse : P = m
×
g.
Définir g, intensité de la pesanteur (en N/kg), en un lieu
donné.
Utiliser la relation de proportionnalité entre la masse et le
poids, en un lieu donné.
Exploiter la relation E
c
=
2
1
mv
2
.
Séquences vidéo (manège, motos dans un globe, fronde,
lancer du marteau, …).
Utilisation d’un fil à plomb pour illustrer la verticalité du
poids.
Chute d’un objet sans vitesse initiale.
Expériences avec masses et dynamomètres.
Etude de document : poids d’un objet sur la Terre et sur
la Lune.
Expériences illustrant les notions d’énergie de position,
d’énergie cinétique, de conservation de l’énergie
mécanique et de conversions d’énergie : acrobates sur
une planche, mouvement d’une bille (lâchée sans vitesse
initiale) sur une rampe parabolique, chute d’eau (barrage
hydraulique).
Retour sur la sécurité routière – étude quantitative grâce à
la relation E
c
=
2
1
mv
2
: documents audiovisuels de la
sécurité routière montrant l’influence de la masse et de la
vitesse sur la déformation des véhicules lors d’un choc.
Transformation de l’énergie cinétique d’un véhicule lors
du freinage.
Transformation de l’énergie cinétique d’un véhicule lors
d’un choc.
Les fusées à eau :
- propulsion,
- fabrication,
- étude expérimentale des paramètres permettant un vol
optimal (nombre de dérives, place des dérives,

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volume d’eau et pression),
- décoration,
- lancement.
[Mathématiques : proportionnalité – unités de longueur, de temps, de masse et de poids (effectuer des conversions relatives à ces grandeurs) – exploiter un graphique – calculer une
expression littérale – calculer le carré d’un nombre]
[Arts plastiques]
[Vie sociale et professionnelle (V.S.P.) : A.S.S.R.]
C- ELECTRICITE
I- L’intensité du courant électrique
1- Unité
2- Mesure
3- Lois relatives à l’intensité en courant continu
a- Dans un circuit en boucle simple
b- Dans un circuit comportant des
dérivations
Maîtriser l’unité de l’intensité du courant électrique et
l’associer à la grandeur physique correspondante.
Brancher un multimètre en fonction ampèremètre et
mesurer une intensité.
Schématiser le circuit et le mode de branchement du
multimètre pour mesurer une intensité positive.
Vérifier l’unicité de l’intensité en courant continu dans un
circuit série.
Vérifier l’additivité de l’intensité en courant continu dans
un circuit comportant des dérivations.
Mesurer une intensité avec un multimètre numérique.
Présentation des règles d’utilisation d’un multimètre pour
réaliser des mesures d’intensité.
Vérifier les lois concernant l’intensité :
- unicité dans un circuit en boucle simple,
- additivité pour un circuit comportant des dérivations.
Montrer expérimentalement que si l’on change l’ordre
des éléments d’un circuit en boucle simple, on ne change
pas la valeur de l’intensité du courant les traversant.
Montrer qu’en changeant de circuit (par exemple en
ajoutant une lampe en série), les valeurs des grandeurs
changent mais les lois demeurent (caractère universel des
lois).
II- La tension électrique
1- Unité
2- Mesure
3- Lois relatives à la tension
a- Dans un circuit en boucle simple
b- Dans un circuit comportant des
dérivations
Maîtriser l’unité de la tension électrique et l’associer à la
grandeur physique correspondante.
Brancher un multimètre en fonction voltmètre et mesurer
une tension.
Schématiser le circuit et le mode de branchement du
multimètre pour mesurer une tension positive.
Mesurer une tension avec un multimètre numérique.
Présentation des règles d’utilisation d’un multimètre pour
réaliser des mesures de tension.
Vérifier les lois concernant la tension :
- Egalité des tensions aux bornes de deux dipôles en
dérivation,
- additivité des tensions le long d’un circuit en boucle