Document de référence pour l`enseignement des sciences
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MINISTERE DES ENSEIGNEMENTS SECONDAIRE, SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ------------------------SECRETARIAT GENERAL -------------------------DIRECTION GENERALE DES INSPECTIONS ET DE LA FORMATION DES PERSONNELS DE L’EDUCATION -------------------------DIRECTION DES INSPECTIONS -------------------------INSPECTION DE SCIENCES PHYSIQUES BURKINA FASO -----------Unité-Progrès-Justice DOCUMENT DE REFERENCE POUR L’ENSEIGNEMENT DES SCIENCES PHYSIQUES AU POSTPRIMAIRE (Classes de 4e et de 3e) PROGRAMMES ---PROGRESSIONS ---OBJECTIFS, INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES 2010 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire OBJECTIFS ET METHODES DE L’ENSEIGNEMENT DES SCIENCES PHYSIQUES AU POSTPRIMAIRE Ce document est destiné à guider l’enseignant de sciences physiques dans l’application du programme de sciences physiques des classes de quatrième et de troisième de l’enseignement postprimaire pour compter de la rentrée scolaire 2010-2011. La disposition tabulaire facilite la recherche des informations et leur exploitation. Pour un contenu déterminé dans chaque ligne, les colonnes du tableau donnent respectivement les informations relatives: — aux contenus du programme ; — aux savoir-faire expérimentaux ; — aux savoir-faire théoriques ; — aux connaissances ; — aux instructions et commentaires qui accompagnent les contenus. OBJECTIFS GENERAUX L’enseignement des sciences physiques dans les classes du Postprimaire vise les objectifs suivants : I. Objectifs de méthode Faire acquérir par l’élève quelques éléments de la méthode scientifique ; selon les situations rencontrées, l’élève pourra mettre en œuvre certains processus de cette méthode : - observation attentive des phénomènes ou des objets ; - recherche et exploitation de documents ou d’informations ; - formulation d’hypothèses ; - identification et contrôle des variables afin d’étudier les effets de l’une d’elles sur un phénomène ; - recherche de dispositifs pour résoudre un problème posé ; - expérimentation pour vérifier une hypothèse ; - mesure et présentation claire des résultats ; - interprétation des résultats aboutissant aux lois qualitatives et quantitatives. II. Objectifs d’attitude scientifique Développer chez l’élève un comportement scientifique face à son environnement : le travail en groupe, le travail soigné, l’organisation du travail…En plus de ces comportements, les sciences physiques doivent spécifiquement contribuer à développer : - l’esprit de curiosité : amener l’élève, devant un phénomène ou un objet technique donné, à poser des questions ; l’esprit de recherche d’objectivité : apprendre à l’élève à s’appuyer sur des faits ou des informations vérifiables pour formuler son jugement ; l’esprit de créativité : renforcer la capacité de l’élève à imaginer des solutions nouvelles devant une situation nouvelle ; l’esprit critique : amener l’élève à s’appuyer sur les données objectives pour remettre en cause ses propres idées ou celles des autres; l’esprit d’analyse : amener l’élève à rechercher les éléments constitutifs d’un phénomène ou d’un objet ; la confiance en soi : amener l’élève à rechercher de lui-même des solutions aux problèmes posés ; 2 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire - le bon comportement : amener l’élève à adopter un comportement responsable dans son milieu de vie ; la patience : amener l'élève à développer l’esprit de patience devant une situation donnée. III. Objectifs de connaissance Faire acquérir à l’élève des concepts importants qui permettront de mieux comprendre les phénomènes naturels qui se déroulent dans leur environnement. Ainsi sera-t-il question de faire la lumière sur des concepts fondamentaux tels la masse, les forces, l’énergie, l’atome, les réactions chimiques etc. et d’entraîner les élèves à la bonne application des lois étudiées. Ces concepts permettront aussi de désorganiser des représentations et de démystifier des croyances (magie, superstitions…) enracinées dans certains milieux. IV. Objectifs de savoir-faire Amener l’élève à acquérir des aptitudes spécifiques pour les manipulations notamment: - la mise en œuvre de certaines techniques de laboratoire (chauffage, distillation etc.) ; - l’emploi d’instruments de mesure ou d’observation ; - le montage et le démontage d’appareils… ; - la représentation et la schématisation de dispositifs expérimentaux et d’objets techniques simples ; - la réalisation de montages simples d’après schémas. METHODOLOGIE Au niveau du Postprimaire, l’enseignement des sciences physiques se doit d’être une initiation aux sciences expérimentales. A ce titre, les sciences physiques ne sauraient être enseignées en se contentant d’un tableau noir et de la craie. L’enseignement doit partir du concret et s’appuyer sur l’observation et l’expérimentation. La méthode qui confère le maximum d’efficacité à l’enseignement des sciences physiques au niveau du Postprimaire est la méthode inductive. Partant d’observations de phénomènes courants ou d’expériences réalisées, le professeur fait découvrir par l’élève les facteurs qui interviennent dans lesdits phénomènes. La mesure permet de collecter des données dont l’interprétation sera faite collectivement. Ainsi chaque fois qu’il sera possible, les observations porteront sur les phénomènes familiers à l’élève. Les expériences choisies doivent être simples. Chaque séance sera bâtie sur un nombre limité d’expériences simples où n’interviennent que des facteurs maîtrisables permettant ainsi d’aboutir à des conclusions claires pour l’élève. Le professeur accordera beaucoup d’importance à l’aspect expérimental. Dans la conduite des manipulations l’accent sera mis sur l’aspect qualitatif des phénomènes physiques ou chimiques, surtout en classe de 4e. Il évitera les démonstrations mathématiques complexes pour établir les lois physiques. L’élève sera entraîné à adopter une attitude active qui lui permettra d’utiliser les savoirs et la méthode acquis dans des situations concrètes. Cela implique que le professeur place l’élève au centre des apprentissages. Il le guidera par des questions courtes et précises et l’encouragera à participer au cours. 3 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire CONDITIONS D’EFFICACITE DES EXPERIENCES Le professeur veillera à ce que les expériences réussissent. Pour ce faire, il lui est conseillé de : - choisir des expériences simples et probantes; - préparer soigneusement ces expériences à l’avance ; aucune expérience ne saurait être improvisée en classe, car l’échec amène l’élève à douter de la compétence du professeur; - effectuer les expériences au fur et à mesure que se déroule la leçon ; - veiller à la visibilité de l’expérience par tous les élèves ; - présenter aux élèves chaque élément du dispositif et justifier sa présence dans l’expérimentation ; - faire le schéma du dispositif au tableau ; - veiller à la bonne gestion des produits et du matériel ; - veiller à la sécurité lors des manipulations ; - veiller à la préservation de l’environnement. EVALUATION A partir du moment où le professeur en début de leçon s’est assigné des objectifs, il lui revient obligatoirement de les évaluer à la fin de la séance. Le professeur cherchera à tester chez l’élève son aptitude à la réflexion et à la compréhension des phénomènes plutôt que sa capacité à résoudre mécaniquement des exercices types. VOLUME HORAIRE ET COEFFICIENT Le volume horaire hebdomadaire pour l'enseignement du programme de sciences physiques dans les classes de quatrième et de troisième est de quatre (04) heures. Le coefficient appliqué est quatre (04). 4 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire CLASSE DE QUATRIEME (4e) PROGRAMME PROGRESSION INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES DU PROGRAMME 5 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire PROGRAMME DE LA CLASSE DE 4e PARTIE DOMAINE PROPRIETES PHYSIQUES DE LA MATIERE P H Y S I Q U E (64h) OPTIQUE ELECTRICITE MECANIQUE C H I M I E (28h) COMBUSTIONS STRUCTURE DE LA MATIERE EVALUATIONS REACTIONS CHIMIQUES CHAPITRES HORAIRE Chapitre 1 : Les états solide, liquide et gazeux Chapitre 2 : La masse d’un corps Chapitre 3 : Le volume d’un corps Chapitre 4 : Le thermomètre Chapitre 5 : La propagation de la chaleur Chapitre 6 : Les changements d’état physique Chapitre 7 : Les mélanges avec l’eau Chapitre 8 : Les sources et récepteurs de lumière Chapitre 9 : La propagation rectiligne et vitesse de la lumière Chapitre 10 : Les ombres Chapitre 11 : Le circuit électrique Chapitre 12 : La tension électrique Chapitre 13 : Les associations de générateurs et les associations de récepteurs Chapitre 14 : Le courant électrique et ses dangers Chapitre 15 : La notion de force Chapitre 16: Le poids d’un corps Chapitre 17 : La poussée d’Archimède 3h 3h 3h 2h 2h 3h 3h 2h 4h 6h 4h 2h 4h 2h 6h 3h 6h Chapitre 1 : La combustion avec ou sans flamme Chapitre 2 : Les aspects pratiques des combustions Chapitre 3 : L’utilisation des combustibles- Les dangers Chapitre 4: Les atomes et les molécules Chapitre 5: La structure de l'atome 6h 3h 3h 4h 4h Chapitre 6 : La combustion du carbone 4h Chapitre 7 : La combustion du dihydrogène 4h 8h 6 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire PROGRESSION ANNUELLE DE LA CLASSE DE 4e MOIS SEMAINES 1re 2e OCTOBRE 3e PHYSIQUE Ch1: Les états solide, liquide et gazeux Ch2: La masse d’un corps Ch2: La masse d’un corps (fin) Ch3 : Le volume d’un corps Ch3 : Le volume d’un corps (fin) CHIMIE Ch1 : La combustion avec ou sans flamme Ch1 : La combustion avec ou sans flamme (fin) 4e Evaluation 1 1 NOVEMBRE 2e 3e 4e 1re DECEMBRE JANVIER 2e 3h 3h 1h 2h Ch4 : Le thermomètre Ch5 : La propagation de la chaleur Ch6 : Les changements d’état physique Ch6 : Les changements d’état physique (fin) Ch7 : Les mélanges avec l’eau Evaluation 2 Ch8 : Les sources et les récepteurs de lumière 2h 2h 2h 1h 3h 1h 2h Ch9 : La propagation rectiligne et la vitesse de la lumière 4h 1re 2e 3h 1h Ch2 : Les aspects pratiques des combustions Ch3 : L’utilisation des combustibles-Les dangers Ch3 : L’utilisation des combustibles-Les dangers (fin) re DUREE 3h 1h 2h 2h 1h Ch4 : Les atomes et les molécules Evaluation 3 Ch10 : Les ombres 4h 1h30 2h 7 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire 3e Ch10 : Les ombres (fin) 1re Ch11 : Le circuit électrique Ch12 : La tension électrique e 2 FEVRIER 3e 4e MARS 1re 2e Evaluation 4 Ch13 : Les associations de générateurs et les associations de récepteurs Ch14 : Le courant électrique et ses dangers Ch15 : La notion de force 2h 2h Ch15 : La notion de force (fin) 4h 4 Ch6 : La combustion du carbone Ch6 : La combustion du carbone (fin) 1re Ch7 : La combustion du dihydrogène 4h 2e Evaluation 5 Ch16 : Le poids d’un corps Ch16 : Le poids d’un corps (fin) Ch17 : La poussée d’Archimède Ch17 : La poussée d’Archimède (fin) Révision générale de physique 4h 3e Révision générale de chimie 4e N.B. 4h e 2e 3e MAI Ch5 : La structure de l’atome Ch5 : La structure de l’atome (fin) 4h 2h 2h 2h 1h30 1h30 2h 1h 3h 3h 2h 2h 1re AVRIL 4h Evaluation 6 La présente progression est un guide, une référence pour l’enseignant. Les volumes horaires prennent en compte les séances de cours, de travaux pratiques et d’exercices. 8 4h 1h30 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire PHYSIQUE 4e 9 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine I : PROPRIETES PHYSIQUES DE LA MATIERE Chapitre 1 : Les états solide, liquide et gazeux CONTENUS 1.1 Les propriétés caractéristiques des solides 1.2 Les propriétés caractéristiques des liquides 1.3 L’état gazeux : 1.3.1. Les propriétés propres aux gaz 1.3.2. La pression d’un gaz Savoir-faire expérimental Mettre en évidence les différentes propriétés caractéristiques des solides Thème : Etats de la matière Durée : 3h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance Citer les trois états de la matière Enoncer les propriétés caractéristiques des solides Enoncer les propriétés caractéristiques des liquides Mettre en évidence les différentes propriétés caractéristiques des liquides Mettre en évidence les propriétés caractéristiques des gaz Recueillir un gaz Transvaser un gaz Identifier les propriétés Enoncer les propriétés communes aux états caractéristiques des gaz physiques pris deux à Citer une propriété deux physique des gaz qui favorise la pollution Identifier les propriétés atmosphérique physiques distinctives des trois états physiques pris deux à deux Définir la pression atmosphérique Mettre en évidence la Faire le lien entre la Donner les unités de pression pression, le volume et pression atmosphérique Utiliser un appareil de la température d’un gaz mesure de pression - 10 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES A l’aide d’exemples pris dans l’environnement de l’élève et par des observations familières, le professeur caractérisera ces états. S’assurer que les élèves emploient correctement le vocabulaire adapté. Eviter des définitions abstraites en plaçant chaque mot dans le contexte environnemental de l’élève. Faire acquérir à l’élève des techniques simples pour recueillir et transvaser les gaz. Pour aborder l’état gazeux, s’appuyer sur l’air et ensuite faire intervenir d’autres gaz. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine I : PROPRIETES PHYSIQUES DE LA MATIERE Thème : Mesure des masses et des volumes Durée : 3h Chapitre 2 : La masse d’un corps CONTENUS Savoir-faire expérimental OBJECTIFS Savoir-faire théorique Définir la masse d’un corps Donner l’unité (SI) de la masse d’un corps 2.1 Définition 2.1.1. La masse 2.1.2. L’unité de masse 2.2 La mesure de la masse d’un corps 2.2.1. L’emploi d’une balance 2.2.2. La simple pesée Connaissance Mesurer la masse d’un corps avec une balance Roberval (simple pesée) Expliquer le principe de la simple pesée Mesurer la masse d’un corps avec une balance électronique Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES La masse sera définie comme caractéristique de la quantité de matière constituant un corps C’est l’occasion pour le Nommer l’instrument de mesure de masse professeur d’insister sur la réalité des unités de mesure par l’utilisation d’instruments adaptés et des exercices de conversion de ces unités. Apporter aux élèves quelques informations sur les autres types de balances qu’ils peuvent rencontrer dans leur environnement et donner : - leur principe de fonctionnement - leur mode d’utilisation (sans insister) Faire ressortir l’intérêt de l’utilisation des balances dans la détermination précise des masses. - 11 - Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine I : PROPRIETES PHYSIQUES DE LA MATIERE Fiche : REFERENTIEL Chapitre 3 : Le volume d’un corps Niveau : 4e CONTENUS Savoir-faire expérimental 3.1 Définition du volume d’un corps 3.2 La mesure du volume Mesurer le d’un corps volume d’un 3.2.1. La mesure du volume liquide à l’aide d’un liquide d’un récipient 3.2.2. La mesure du volume gradué d’un solide Déterminer le volume d’un solide de forme quelconque par déplacement d’eau 3.3 La masse volumique d’un corps (liquide ou solide) 3.3.1. Définition et expression 3.3.2. Unités 3.4 La masse volumique d’un gaz Thème : Mesure des masses et volumes Durée : 3h OBJECTIFS Savoir-faire Connaissance théorique Définir le volume d’un corps Calculer le volume d’un solide connaissant ses dimensions Définir la capacité d’un récipient Donner les unités de volume d’un corps Utiliser la relation a=m/v Convertir des unités de masse volumique Utiliser la relation a=m/v - 12 - INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Veiller à une lecture correcte des mesures. Eviter d’utiliser des solides solubles dans l’eau. Faire ressortir l’importance de la mesure précise du volume des liquides comme facteur de développement (par exemple au Burkina, dans un même marché, on peut voir des calebasses ou des louches de capacités différentes utilisées pour vendre au même prix certains liquides). Définir la masse volumique Bien que la notion soit difficile à appréhender, il convient d’une substance cependant de ne pas abuser de homogène calculs répétitifs et fastidieux Donner l’expression de la qui risqueraient de démotiver masse volumique les élèves. Donner l’unité légale de masse volumique Donner la masse volumique de l’air Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine I : PROPRIETES PHYSIQUES DE LA MATIERE Chapitre 4 : Le thermomètre CONTENUS 4.1 Notion sensitive de température Savoir-faire expérimental Réaliser une expérience montrant l’insuffisance du toucher pour repérer la température d’un corps 4.2 Le repérage de la température 4.2.1 La description d’un thermomètre 4.2.1.1. Le principe de l’équilibre thermique 4.2.1.2. L’échelles de température o Echelle Utiliser un Celsius(C) thermomètre o Echelle Kelvin (K) 4.2.2 L’utilisation d’un thermomètre Thème : Température et chaleur Durée : 2h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance Décrire une expérience montrant l’insuffisance du toucher pour repérer la température d’un corps Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Donner les raisons pour lesquelles le toucher est insuffisant pour repérer la température d’un corps Expliquer le principe Citer les valeurs de Veiller au respect des conditions de l’équilibre thermique quelques d’un bon repérage de la températures température (équilibre thermique, Schématiser un remarquables position de l’œil). thermomètre à liquide Le professeur expliquera Exprimer en kelvin une Donner les l’utilisation du thermomètre particularités d’un température donnée thermomètre médical médical. en degrés Celsius Exprimer en degrés Signaler l’importance d’une Celsius une bonne utilisation du thermomètre température exprimée Définir l’échelle de sur la santé des populations. température Celsius en kelvin Se limiter aux conversions degrés Celsius - Kelvin. On signalera l’existence l’échelle Fahrenheit - 13 - de Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine I : PROPRIETES PHYSIQUES DE LA MATIERE Fiche : REFERENTIEL Chapitre 5 : La propagation de la chaleur Niveau : 4e CONTENUS 5.1. La convection 5.2. La conduction 5.3. Le rayonnement 5.4. L’isolation thermique Savoir-faire expérimental Mettre en évidence les courants de convection dans un liquide Mettre en évidence la propagation de la chaleur par conduction dans un solide Mettre en évidence la propagation de la chaleur par rayonnement Thème : Température et chaleur Durée : 2h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance Décrire une expérience mettant en évidence les courants de convection dans un liquide Décrire une expérience mettant en évidence la propagation de la chaleur par conduction dans un solide Définir la convection Définir la conduction Citer quelques conducteurs thermiques Citer quelques isolants thermiques Décrire une expérience Définir la propagation mettant en évidence la par rayonnement propagation de la chaleur par rayonnement Expliquer le principe de conservation de la chaleur par une bouteille isolante - 14 - INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES On pourra se servir d’un liquide coloré pour la mise en évidence des courants de convection. Relever l’Importance de l’isolation thermique dans la conservation des produits et dans l’habitat Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine I : PROPRIETES PHYSIQUES DE LA MATIERE Thème : Transformations physiques Chapitre 6 : Les changements d’état physique Durée : 3h OBJECTIFS CONTENUS Savoir-faire Savoir-faire Connaissance expérimental théorique Réaliser une Expliquer le rôle de la Nommer les six 6.1. La fusion et la expérience de chaleur reçue ou changements d’état solidification vaporisation de l’eau cédée par un corps physique dans un changement Définir les six Réaliser une d’état physique expérience de changements d’état condensation de l’eau Décrire les conditions physique 6.2. La vaporisation et la Mettre en évidence de chaque Donner les condensation changement d’état l’évaporation de l’eau températures de (liquéfaction) physique changement d’état Vérifier la conservation Ebullition/ Evaporation de quelques corps de la masse après un Distinguer la vaporisation de purs changement d’état l’évaporation physique Vérifier la constance de 6.3. La sublimation et la température au condensation à l’état cours du changement solide d’état physique d’un corps pur 6.4 La distinction entre Expliquer la différence chaleur et température entre chaleur et température - 15 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES L’eau pourrait être prise comme exemple et la généralisation pourrait être évoquée ensuite. (le beurre de karité peut être utilisé aussi). On évitera de faire la confusion entre la vapeur d’eau qui est invisible et le brouillard ou la buée résultant de sa condensation. Retenir que la température de changement d’état d’un corps pur dépend de la pression ambiante : -à 1013 hPa la température d’ébullition de l’eau est de 100°C -à 700 hPa elle est de 90°C Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine I : PROPRIETES PHYSIQUES DE LA MATIERE Thème : Transformations physiques Durée : 3h Chapitre 7 : Les mélanges avec l’eau CONTENUS OBJECTIFS Savoir-faire Savoir-faire expérimental théorique Préparer des solutions Expliquer la aqueuses dissolution Connaissance Définir une solution aqueuse Définir un solvant ou dissolvant Vérifier la conservation Distinguer la de la masse après une dissolution de la Définir un soluté dissolution fusion Définir une solution diluée Définir une solution concentrée Définir une solution saturée 7.2. Les mélanges Préparer un mélange Distinguer un mélange Définir un mélange homogène d’un homogènes- les homogène homogène mélange hétérogène mélanges Préparer un mélange Définir un mélange hétérogènes hétérogène hétérogène Donner un exemple de mélange homogène Donner un exemple de mélange hétérogène 7.3. La séparation Réaliser une Décrire la distillation Nommer les procédés de des constituants expérience de de l’eau salée séparation des d’un mélange décantation constituants d’un Décrire les différents mélange procédés de Réaliser une expérience de filtration séparation des constituants d’un Réaliser une mélange expérience de 7.1. Les solutions aqueuses - 16 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Signaler l’existence de solvants autres que l’eau. C’est l’occasion pour l’enseignant de faire vérifier la miscibilité ou la non miscibilité de deux liquides. Le professeur pourra s’appuyer sur l’environnement quotidien de l’élève pour illustrer les différents procédés de séparation. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire distillation de l’eau salée Réaliser une expérience de vaporisation de l’eau salée ou sucrée Séparer les constituants d’un mélange en utilisant la méthode appropriée 7.4. La notion de corps pur : critères de pureté Distinguer les corps purs des mélanges en se servant des critères de pureté Distinguer une eau pure d’une eau potable - 17 - Définir un corps pur Donner les critères de pureté d’un corps Attirer l’attention des élèves sur le fait qu’une eau limpide n’est pas forcément potable. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine II : OPTIQUE Chapitre 8 : Les sources et les récepteurs de lumière Thème : Introduction à l’optique Durée : 2h OBJECTIFS CONTENUS Savoir-faire Savoir-faire Connaissance expérimental théorique Distinguer une Définir une source primaire 8.1. les sources de source primaire Identifier des Définir une source secondaire lumière d’une source corps Citer des exemples de sources 8.1.1. Les sources secondaire de transparents primaires primaires lumière Identifier des Citer des exemples de sources 8.1.2. Les sources corps opaques secondaires secondaires Identifier des Définir un corps transparent corps translucides Définir un corps opaque 8.1.3. Le cheminement Définir un corps translucide de la lumière Citer des exemples de sources de lumière naturelle 8.1.4. Les sources de Citer des exemples de sources lumière naturelle de lumière artificielle 8.1.5. Les sources de lumière artificielle Réaliser une Interpréter la Définir un récepteur de lumière 8.2. Les récepteurs de expérience vision d’un objet Citer des exemples de lumière utilisant un récepteurs de lumière Distinguer une 8.2.1. Définition récepteur source de lumière Citer des exemples d’application 8.2.2. Le récepteur photochimique d’un récepteur de de l’effet photoélectrique photochimique lumière Réaliser une 8.2.3. Le récepteur expérience Décrire une photoélectrique utilisant un expérience récepteur utilisant un photoélectrique récepteur de lumière - 18 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Cette étude peut être conduite par la mise en commun des observations des élèves. Le professeur veillera à distinguer les sources primaires qui produisent la lumière qu’elles émettent des sources secondaires qui ne font que diffuser la lumière reçue d’une autre source. Il montrera et à définira la diffusion. Le soleil étant notre principale source primaire naturelle, il pourra présenter et décrire le système solaire, ce qui peut susciter l’intérêt des élèves pour l’astronomie. Le professeur décrira le principe de fonctionnement de quelques photorécepteurs (photorésistance, photopile…). Il évitera cependant les explications théoriques faisant appel à des notions inaccessibles aux élèves. Le noircissement à la lumière d’un précipité de chlorure d’argent permet d’illustrer le principe de la pellicule photographique et de créer dans l’esprit des élèves un lien entre l’optique et la chimie. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine II : OPTIQUE Thème : Introduction à l’optique Durée : 4h Chapitre 9 : La propagation rectiligne et la vitesse de la lumière OBJECTIFS CONTENUS Savoir-faire Savoir-faire théorique expérimental 9.1 La propagation Réaliser Représenter la marche rectiligne de la lumière l’expérience de la des rayons lumineux chambre noire Décrire l’expérience de 9.1.1. La chambre Mettre en évidence la chambre noire noire la propagation Interpréter la formation rectiligne de la de l’image obtenue 9.1.2. Les rayons et lumière dans l’air avec une chambre les faisceaux lumineux noire Distinguer une 9.1.3. La propagation émission d’une dans d’autres milieux diffusion Connaissance Enoncer le principe de propagation de la lumière Définir un rayon lumineux Définir un diaphragme Définir la réfraction Définir la réflexion Définir la diffusion La réfraction La réflexion La diffusion 9.2 La vitesse de la lumière 9.2.1. La vitesse de propagation de la lumière 9.2.2. L’année-lumière : unité de longueur Utiliser dans les calculs Donner la valeur de la valeur de la vitesse de la vitesse de la la lumière lumière dans le vide Définir l’annéelumière - 19 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur demandera aux élèves de fabriquer des chambres noires à la maison. Le professeur veillera à utiliser dans ce cours un vocabulaire approprié qui doit faire l’objet d’une évaluation. Faire la différence entre chambre noire et sténopé L’interprétation des observations de la propagation rectiligne permettra d’ancrer le modèle du rayon lumineux. On insistera sur le sens de propagation afin d’éliminer chez les élèves, l’idée fausse d’un cheminement à partir de l’œil. Dans les schémas, on veillera à toujours marquer par une flèche sur le rayon, le sens de propagation. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine II : OPTIQUE Chapitre 10 : Les ombres CONTENUS Savoir-faire expérimental 10.1 La formation des Réaliser une ombres : expérience L’ombre propre de formation d’ombres d’une L’ombre portée sphère Réaliser une Le cône d’ombre expérience de formation La pénombre d’ombres d’une sphère sur une autre sphère 10.2 Les mouvements de la Terre et le mouvement apparent du Soleil Thème : Introduction à l’optique Durée : 6h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance Distinguer une ombre propre d’une ombre portée Expliquer la formation des ombres Interpréter la formation d’une ombre propre à l’aide des rayons lumineux issus d’une source Interpréter la formation d’une ombre portée à l’aide des rayons lumineux issus d’une source Interpréter la formation de la pénombre à l’aide des rayons lumineux issus d’une source Décrire le mouvement annuel de la Terre Expliquer le phénomène du jour et de la nuit Définir une ombre propre Définir une ombre portée Définir un cône d’ombre Définir une pénombre Citer les phases de la lune Définir une lunaison 10.3 Les phases de la lune - 20 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES L’expérience simple d’une boule éclairée par une source lumineuse est nécessaire pour éclaircir davantage toutes ces notions (ombre propre, ombre portée, pénombre, cône d’ombre). N.B. : Pour l’observation de la pénombre il est nécessaire d’utiliser une source étendue. Le professeur fera ressortir la différence entre le mouvement de la Terre autour de l’axe des pôles et son mouvement autour du soleil Pour les phases de la lune, Le professeur dirigera les observations des élèves pendant au moins deux lunaisons consécutives. Pour ce faire, il les incitera à scruter le ciel chaque soir et très tôt le matin pour y déceler la présence de la lune (en notant sa position et son aspect Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire ou son absence). A défaut, il mettra l’expérience des élèves. Expliquer les deux types d’éclipses Schématiser les deux types d’éclipses 10.4 Les éclipses - 21 - Définir une éclipse totale Définir une éclipse partielle Donner la précaution à prendre pour observer une éclipse de soleil à contribution Les éclipses de lune ou de soleil peuvent être simulées en classe avec une lampe, un globe et un ballon. Ici la connaissance de la notion de pénombre est nécessaire. Les illustrations du manuel de référence aideront à comprendre la diversité du phénomène. Le professeur pourra saisir l’occasion d’une éclipse pour revenir sur le sujet. Il attirera l’attention des élèves sur la formation des éclipses comme étant un phénomène naturel contrairement à la conception populaire. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine III : ELECTRICITE Chapitre 11 : Le circuit électrique Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e CONTENUS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES 11.1 Générateur et récepteur 11.2 Conducteur et isolant Thème : Le courant électrique Durée : 4h OBJECTIFS Savoir-faire Savoir-faire Connaissance expérimental théorique Identifier les Distinguer un Citer des exemples de bornes d’une pile générateur d’un générateurs récepteur Identifier les Citer des exemples de bornes d’une récepteurs Schématiser une lampe électrique lampe électrique Distinguer un isolant Définir un conducteur d’un conducteur électrique électrique Définir un isolant électrique Donner des exemples de corps conducteurs Donner des exemples de corps isolants Réaliser un circuit Schématiser un Citer les différents 11.3 La simple à partir d’un circuit électrique éléments d’un circuit schématisation et la schéma simple à partir d’un électrique simple réalisation d’un circuit montage Définir un circuit simple électrique Représenter les symboles normalisés des différents éléments d’un circuit électrique simple - 22 - Le professeur insistera auprès des élèves sur le fait que les expériences ne doivent pas être réalisées avec le courant du secteur pour des raisons de sécurité. Le professeur s’assurera que les élèves distinguent bien un isolant d’un conducteur à travers des expériences simples. Il convient d’insister sur le fait que le caractère isolant ou conducteur d’une substance donnée dépend bien évidemment de la substance mais également des conditions dans lesquelles elle se trouve. L’enseignant veillera à l’acquisition par les élèves du vocabulaire adapté et à l’utilisation correcte des symboles normalisés. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine III : ELECTRICITE Chapitre 12 : La tension électrique CONTENUS 12.1 L’adaptation d’un récepteur à un générateur 12.2. la surtension et la sous- tension Savoir-faire expérimental Thème : Fonctionnement d’un circuit électrique Durée : 2h OBJECTIFS Savoir-faire Connaissance théorique Choisir un récepteur Définir la tension d’usage adapté à un générateur d’un récepteur donné Identifier une situation de surtension Identifier une situation de soustension Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Ce point du programme constitue une occasion idéale pour faire manipuler directement les élèves. Le professeur pourrait demander aux élèves d’apporter le matériel nécessaire. Donner les effets d’une Le problème posé dans cette leçon est celui de l’adaptation de la lampe au surtension Donner les effets d’une générateur. C’est évidemment un problème fondamental qui nous amène sous-tension à introduire les notions de " tension ", de "tension d’usage " et de " surtension " d’un point de vue pratique. - 23 - Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine III : ELECTRICITE Chapitre 13 : Les associations de générateurs et les associations de récepteurs CONTENUS 13.1 L’associations de générateurs en série (piles) 13.1.1. L’association en série et en concordance 13.1.2. L’association en série et en opposition 13.2 L’association de récepteurs (lampes) Savoir-faire expérimental Réaliser un circuit électrique comportant une association de générateurs en série et en concordance Réaliser un circuit électrique comportant une association de générateurs en série et en opposition Réaliser un circuit électrique comportant une association de récepteurs en série 13.2.1. L’association Réaliser un circuit en série électrique comportant une association de 13.2.2. L’association récepteurs en en dérivation dérivation (ou en parallèle) Thème : Fonctionnement d’un circuit électrique Durée : 4h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance Schématiser un montage Enoncer les propriétés comportant une association d’une association de de générateurs en série et en générateurs en série et concordance en concordance Schématiser un montage Enoncer les propriétés comportant une association d’une association de de générateurs en série et en générateurs en série et opposition en opposition Distinguer les deux types d’association de générateurs en série Schématiser un montage comportant une association de récepteurs en série Schématiser un montage comportant une association de récepteurs en parallèle Distinguer un montage d’association de récepteurs en série d’un montage comportant une association de récepteurs en parallèle - 24 - Enoncer les propriétés d’une association de récepteurs en série Enoncer les propriétés d’une association de récepteurs en dérivation Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur précisera les avantages et les inconvénients que présente chaque type d’association. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine III : ELECTRICITE Chapitre 14 : Le courant électrique et ses dangers CONTENUS Savoir-faire expérimental Court-circuiter 14.1. Le court-circuit une lampe dans un circuit électrique Détecter la présence d’un court-circuit dans un montage 14.2. La protection des installations : coupe circuit (fusibledisjoncteur) 14.3. les dangers du courant de réseau ou du secteur; les règles de sécurité Thème : Fonctionnement d’un circuit électrique Durée : 2h OBJECTIFS Savoir-faire Connaissance théorique Identifier un Définir un court-circuit court-circuit sur Donner les conséquences d’un le schéma d’un court-circuit montage électrique Donner le rôle d’un fusible dans un circuit électrique Donner la tension du courant de réseau national Citer les dangers du courant de réseau Enoncer les règles de sécurité Enoncer les mesures de protection des installations électriques Donner les circonstances pouvant conduire à une électrocution Citer les dangers des lignes haute tension Citer les précautions à prendre pour éviter l’électrocution - 25 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES L’enseignant pourra réaliser deux (2) expériences : - Une première avec deux lampes en série dont l’une sera court-circuitée à l’aide d’un fil conducteur ordinaire - Une deuxième avec de la laine de fer ou un fil de cuivre fin pour illustrer les dangers d’un court-circuit et le rôle du fusible. Sensibiliser les élèves aux dangers relatifs aux installations électriques. L’enseignant attirera l’attention des élèves sur le fait qu’à partir de 24 V le courant alternatif est dangereux. Dans le cas du courant continu la valeur de cette tension est de 12 V. Le phénomène de l’électrocution servira d’occasion pour expliquer le phénomène de la foudre Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine IV : MECANIQUE Chapitre 15 : La notion de force CONTENUS Savoir-faire expérimental 15.1 Définition d’une force 15.2 Les éléments caractéristiques d’une force . Thème : Les forces Durée : 6h OBJECTIFS Savoir-faire Connaissance théorique Définir une force Citer les caractéristiques d’une force Représenter une force à partir de ses caractéristiques Déterminer les caractéristiques d’une force à partir de sa représentation 15.3 La représentation d’une force 15.4 Les catégories de forces 15.5 La mesure de l’intensité d’une force à l’aide d’un dynamomètre Mesurer l’intensité d’une force à l’aide d’un dynamomètre Schématiser un dynamomètre Nommer les deux catégories de forces Donner des exemples de forces à distance Donner des exemples de forces de contact Donner l’unité légale de l’intensité d’une force Nommer l’instrument de mesure de l’intensité d’une force - 26 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Dans ce chapitre le professeur commencera par l’étude générale des forces. Il définira une force à partir de ses effets dynamiques et statiques à l’aide d’exemples simples. Il fera remarquer que les effets escomptés ne sont pas toujours visibles. Exemple : lorsqu’on pousse un mur (sans qu’il ne tombe). Il est important de prendre le temps nécessaire car il s’agit du premier contact de l’élève avec la représentation d’une force par un vecteur. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Réaliser l’équilibre Identifier les 15.6 L’équilibre d’un d’un solide soumis à forces intervenant solide soumis à l’action de deux forces dans l’équilibre l’action de deux d’un solide forces soumis à l’action de deux forces Représenter les forces intervenant dans l’équilibre d’un solide soumis à l’action de deux forces Donner les conditions nécessaires à l’équilibre d’un solide soumis à l’action de deux forces - 27 - Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine IV : MECANIQUE Chapitre 16 : Le poids d’un corps Thème : Les forces Durée : 3h OBJECTIFS CONTENUS Savoir-faire Savoir-faire Connaissance expérimental théorique Mesurer Tracer la verticale Définir le poids d’un 16.1. Le poids d’un l’intensité du d’un lieu corps corps poids d’un corps Représenter le Définir le centre de 16.1.1. Définition poids d’un corps gravité d’un corps Déterminer 16.1.2. Les expérimentaleme Définir la verticale d’un caractéristiques et nt la position du lieu la représentation centre de gravité Citer les d’un corps caractéristiques du poids 16.2. La distinction entre Distinguer la masse poids et masse du poids 16.3. La relation entre poids et masse 16.4. La variation du poids d’un corps avec le lieu Etablir Utiliser la relation expérimentalement entre le poids et la la relation entre le masse poids et la masse Enoncer la relation liant le poids à la masse Citer les facteurs entraînant la variation du poids d’un corps - 28 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le poids sera abordé comme un exemple de force. Le professeur insistera sur le tracé de la verticale en tant que droite passant par le centre de la terre. Dans le langage courant on confond généralement masse et poids. Ce sera l’occasion pour le professeur de lever cette confusion. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine IV : MECANIQUE Chapitre 17 : La poussée d’Archimède Thème : Les forces Durée : 6h OBJECTIFS CONTENUS Savoir-faire expérimental Savoir-faire théorique Décrire une Réaliser une expérience mettant en expérience 17.1 La mise en évidence la poussée d’Archimède mettant en évidence de la évidence la poussée poussée d’Archimède d’Archimède Représenter la poussée d’Archimède Réaliser une expérience montrant 17.2 Les facteurs que la poussée exercée par un dont dépend la liquide sur un corps immergé poussée dépend de la nature du liquide d’Archimède Réaliser une expérience montrant que la poussée exercée par un liquide sur un corps immergé dépend du volume de liquide déplacé 17.3 L’intensité de Réaliser une expérience Calculer l’intensité la poussée permettant de déterminer l’intensité de la poussée d’Archimède d’Archimède de la poussée d’Archimède exercée par un liquide sur un corps exercée par un liquide sur un corps immergé Réaliser une expérience montrant immergé que la poussée exercée par un liquide sur un corps immergé est égale au poids de liquide déplacé - 29 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e Connaissance Définir la poussée d’Archimède Définir le centre de poussée Citer les caractéristiques de la poussée d’Archimède Citer les facteurs dont dépend la poussée exercée par un liquide sur un corps immergé Donner l’expression de l’intensité de la poussée d’Archimède INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES La poussée d’Archimède est un autre exemple de force (résultante des forces pressantes). L’étude expérimentale permet d’en dégager les caractéristiques et de fournir une nouvelle occasion de mettre en pratique la représentation vectorielle. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire 17.4 Les corps flottants ou non flottants Expliquer pourquoi un corps flotte ou coule dans un liquide - 30 - Enoncer la condition de flottabilité d’un corps Donner quelques applications de la poussée d’Archimède Les élèves pensent souvent que ce qui est « léger » flotte et que ce qui est « lourd » coule, que « plus c’est grand, plus ça flotte » et que ce qui est dur, ou pointu, coule. Il est donc nécessaire de chasser ces idées fausses de l’esprit des élèves en explorant méthodiquement ce domaine. Pour expliquer la flottabilité des corps, il est indiqué de passer par les masses volumiques (il est nécessaire que l’enseignant immerge le corps entièrement au départ). La densité qui n’est pas au programme de la classe ne sera pas utilisée à cet effet. Parmi les applications de la poussée d’Archimède le professeur citera le cas de la sélection par flottation dans le domaine alimentaire… Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire CHIMIE 4e - 31 - Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine I : COMBUSTIONS Thème : Observations sur les combustions Chapitre 1 : La combustion avec ou sans flamme Durée : 6h OBJECTIFS CONTENUS Savoir-faire expérimental Savoir-faire Connaissance théorique 1.1 La Réaliser une expérience mettant Schématiser Citer les différentes combustion avec en évidence ce qui brûle dans une la flamme flamme : cas de bougie d’une bougie zones d’une flamme de la bougie Réaliser une expérience mettant Expliquer le bougie en évidence la nécessité du rôle de la dioxygène dans une combustion mèche dans la combustion de la bougie Interpréter la combustion d’une bougie 1.2 La Réaliser la combustion du charbon Expliquer la Citer des exemples de combustion sans de bois combustion combustions sans flamme : cas du sans flamme flamme charbon de bois 1.3 La composition de l’air Calculer le Donner la composition en volume de l’air volume de dioxygène dans un volume d’air Calculer le volume de diazote dans un volume - 32 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Utilisée pour cuire les aliments ou les poteries, la combustion est bien la réaction chimique la plus familière. C’est par elle qu’il faut commencer. La combustion au niveau d’une bougie sera retenue pour cette étude. Mais si le professeur le souhaite, la combustion au niveau d’une lampe à mèche pourrait aussi convenir. Il est important que les élèves manipulent ou au moins observent par euxmêmes. Les observations, les déductions, les découvertes de cette leçon sur un sujet aussi modeste doivent les surprendre et les séduire si le professeur conduit bien cette démarche. On ne fera en aucun cas allusion aux équations. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire 1.4 Les transformations physiques et les transformations chimiques : notion de réaction chimique d’air Déduire le volume d’air connaissant le volume de diazote Déduire le volume d’air connaissant le volume de dioxygène Distinguer une transformation chimique d’une transformation physique - 33 - Définir une transformation chimique Donner des exemples de transformations physiques Donner des exemples de transformations chimiques Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine I : COMBUSTIONS Chapitre 2 : Les aspects pratiques des combustions Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e CONTENUS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir-faire expérimental 2.1 Le combustible, Réaliser une expérience le comburant et les mettant en évidence des produits de produits de la combustion combustion 2.2. La combustion complète et la combustion incomplète 2.3. Les notions pratiques sur la combustion 2.3.1. Les conditions d’une combustion 2.3.2. L’action sur une combustion Thème : Les combustibles Durée : 3h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance Définir un combustible Définir un comburant Donner des exemples de combustibles Réaliser une Distinguer une combustion expérience de complète d’une combustion incomplète combustion complète Réaliser une expérience de combustion incomplète Définir une combustion complète Définir une combustion incomplète Expliquer comment agir sur Enoncer les conditions nécessaires à une une combustion pour la combustion ralentir Expliquer comment agir sur une combustion pour l’arrêter Expliquer le fonctionnement d’un extincteur Expliquer comment agir sur une combustion pour l’activer - 34 - Après avoir défini la combustion incomplète, le professeur veillera à noter que lors d’une combustion incomplète les produits obtenus peuvent être visibles (comme le noir de fumée) ou invisibles (comme le monoxyde de carbone). Expliquer le « triangle de feu » bien connu des sapeurs pompiers. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine I : COMBUSTIONS Thème : Les combustibles Chapitre 3 : L’utilisation des combustibles- Dangers Durée : 3h OBJECTIFS CONTENUS Savoir-faire Savoir-faire théorique Connaissance expérimental 3.1. L’utilisation des Utiliser un brûleur à Décrire un brûleur à combustibles gaz gaz gazeux Schématiser un brûleur à gaz Expliquer le fonctionnement d’un brûleur à gaz 3.2. Les dangers liés Enoncer les dangers de aux combustibles certaines combustions et les règles de Enoncer les règles de sécurité sécurité dans le cas des combustions dangereuses (feux de brousse, incendies, gaz domestique) - 35 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES L’utilisation des combustibles gazeux tels que le butane, contribue à la lutte contre la déforestation. Le professeur fera prendre conscience aux élèves des problèmes de sécurité liés aux combustions en raison de leurs effets thermiques, de la consommation d’air et de la toxicité de certains produits résultant de combustions : risque d’incendie, d’explosion, d’asphyxie, d’intoxication. C’est le cas du monoxyde de carbone qui est un poison violent provoquant des intoxications graves. Le dioxyde de carbone émis par les industries, les véhicules est la principale cause de l’effet de serre. Par ailleurs le professeur veillera à donner aux élèves quelques techniques de lutte contre les incendies et les feux de brousse. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire 3.3. La combustion du tabac (cigarettes, cigares, tabac de pipes) Décrire l’expérience de la Citer les produits nocifs « bouteille à fumer » contenus dans la fumée du tabac Indiquer l’effet de chacun des produits nocifs contenus dans la fumée du tabac sur l’organisme humain - 36 - L’expérience de la « bouteille à fumer » sera réalisée par le professeur, en plein air. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine II : STRUCTURE DE LA MATIERE Chapitre 4 : Les atomes et les molécules Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e CONTENUS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES L’existence des atomes et des molécules sera affirmée sans essais de redécouverte. L’utilisation des modèles moléculaires est recommandée, en particulier celle des modèles compacts qui rendent bien compte de l’encombrement des molécules sans privilégier les liaisons comme le font les modèles éclatés. Les notions de mole d’atomes, de mole de molécules, les calculs des masses molaires sont hors programme au premier cycle. Utiliser chaque fois que cela est nécessaire la nomenclature systématique pour désigner les molécules afin d’éviter la confusion entre atomes, molécules et éléments chimiques. Exemples : dihydrogène pour la molécule et Hydrogène pour l’atome ou l’élément chimique. Mélange et corps pur sont difficiles à définir si on ne fait pas appel au modèle particulaire. Savoir-faire expérimental Thème : Les constituants de la matière Durée : 4h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance Donner l’ordre de grandeur de la taille des atomes 4.1 Les atomes Donner les symboles de quelques atomes Définir la molécule d’une Construire un Identifier les atomes 4.2 Les molécules modèle moléculaire constitutifs d’une molécule substance à partir de la Ecrire la formule d’une formule d’une molécule à partir de sa molécule composition atomique Ecrire la formule d’une molécule à partir de son modèle moléculaire Identifier quelques atomes par leur symbole 4.3 Le corps pur simple ; le Distinguer un corps pur Définir un corps pur simple simple d’un corps pur Citer des exemples de composé à partir de leurs corps purs simples - 37 - Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire corps pur composé 4.4 Le mélange et le corps pur Définir un corps pur composé Citer des exemples de corps purs composés Expliquer la différence entre Citer des exemples de un corps pur et un mélange mélanges à partir de la structure particulaire de la matière formules - 38 - Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine II : STRUCTURE DE LA MATIERE Chapitre 5 : La structure de l’atome CONTENUS Savoir-faire expérimental Réaliser une 5.1 L’électrisation expérience par frottement d’électrisation par frottement Réaliser une expérience mettant en évidence les deux sortes d’électricité 5.2 La structure lacunaire de l’atome Thème : L’atome – les électrons Durée : 4h OBJECTIFS Savoir-faire Connaissance théorique Interpréter Donner le l’électrisation par symbole de frottement l’électron Expliquer la Donner les neutralité électrique constituants de de l’atome l’atome 5.3 Le numéro atomique 5.4 Le courant électrique dans les métaux Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Les expériences d’électrisation mettent en évidence les deux sortes d’électricité. L’explication de leur existence nous entraîne dans la structure de l’atome où sont présentes deux sortes de charges électriques. L’atome sera donc décrit avec un noyau porteur de charges électriques positives entouré d’un nuage d’électrons porteur de charges négatives. Décrire la structure L’interprétation de l’électrisation peut être de l’atome ainsi donnée. Expliquer la On n’entrera pas dans le détail de la structure lacunaire structure du noyau ni de l’organisation du de l’atome cortège électronique mais on insistera sur Définir le numéro le fait que le nombre d’électrons caractérise atomique un type donné d’atome, ainsi que sur la neutralité électrique de l’atome. La structure de l’atome étant connue, il Interpréter le Donner le sens passage du courant conventionnel du devient possible de donner une description sommaire du cristal métallique. La nature électrique dans les courant dans un du courant électrique dans un conducteur métaux circuit électrique métallique s’en déduit ainsi que le rôle du Expliquer le rôle du Donner le sens générateur de circulation des générateur. Un retour sur le sens électrons dans un conventionnel du courant permet aux élèves de se rendre compte qu’il est circuit électrique inverse de celui du déplacement des électrons. - 39 - Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine III : REACTIONS CHIMIQUES Chapitre 6 : La combustion du carbone Thème : Etude d’une réaction chimique Durée : 4h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e CONTENUS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir-faire expérimental Réaliser la Décrire la combustion du 6.1 La combustion carbone dans le combustion du du carbone dioxygène carbone dans Mettre en le dioxygène évidence le corps formé lors de la combustion complète du carbone Interpréter la combustion du carbone dans le 6.2 La réaction dioxygène chimique 6.2.1 L’interprétation 6.2.2 La conservation des atomes 6.3 L’écriture et l’équilibrage de l’équation chimique Ecrire l’équation-bilan de la combustion complète du carbone dans le dioxygène Donner le nom du corps formé lors de la combustion complète du carbone dans le dioxygène Donner la formule du corps formé lors de la combustion complète du carbone dans le dioxygène Définir une réaction chimique Définir les réactifs Définir les produits Donner les réactifs de la combustion du carbone Donner le produit de la combustion complète du carbone Enoncer le principe de conservation des atomes Donner une représentation schématique de la combustion complète du carbone dans le dioxygène - 40 - L’existence des atomes et des molécules va permettre d’expliquer une transformation chimique par un réarrangement des atomes entre eux. C’est l’occasion pour le professeur de rappeler le caractère exothermique de toute combustion et d’attirer l’attention des élèves sur les inconvénients d’une utilisation abusive du bois et du charbon de bois en conseillant l’utilisation du gaz et à défaut, les foyers améliorés. Afin d’éviter une généralisation prématurée dans l’esprit des élèves : (réaction chimique = combustion), le professeur donnera d’autres exemples de réactions chimiques qui ne sont pas des combustions (Exemples : action d’un acide sur un métal ou sur une base). Les réactions chimiques sont à l’origine de la formation de nombreux produits chimiques. Ces produits peuvent être, utiles à l’homme, toxiques, ou polluants. La conservation des atomes au cours d’une réaction sera présentée. Cette propriété justifie la conservation de la masse. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire Domaine III : REACTIONS CHIMIQUES Chapitre 7 : La combustion du dihydrogène Thème : Etude d’une réaction chimique Durée : 4h OBJECTIFS CONTENUS Savoir-faire Savoir-faire Connaissance expérimental théorique 7.1. La préparation du Réaliser l’expérience de Schématiser Donner les caractéristiques du dihydrogène l’expérience de dihydrogène préparation du préparation du dihydrogène dihydrogène Réaliser l’expérience permettant l’identification du dihydrogène Réaliser la combustion Décrire la Donner le nom du corps formé 7.2 La combustion du combustion du du dihydrogène lors de la combustion du dihydrogène dans Mettre en évidence le dihydrogène dans le dihydrogène dans le dioxygène le dioxygène de dioxygène de l’air corps formé lors de la Donner la formule du corps formé l’air combustion du lors de la combustion du dihydrogène dihydrogène dans le dioxygène 7.3 La réaction Interpréter la Donner les réactifs dans la chimique combustion du combustion du dihydrogène 7.3.1 L’interprétation dihydrogène dans le Donner le produit dans la 7.3.2 La dioxygène combustion du dihydrogène conservation des atomes Ecrire l’équation Donner une représentation 7.4 L’écriture et bilan de la schématique de la combustion du l’équilibrage de combustion du dihydrogène dans le dioxygène l’équation chimique dihydrogène dans le Donner la signification et la place dioxygène des coefficients dans une équation-bilan - 41 - Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES La manipulation du dihydrogène étant très délicate, il convient de prendre rigoureusement en compte les mesures de sécurité. Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire CLASSE DE TROISIEME (3e) PROGRAMME PROGRESSION INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES DU PROGRAMME 42 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire PARTIE DOMAINE ELECTRICITE P H Y S I Q U E (61h) MECANIQUE OPTIQUE C H I M I E (27h) LES IONS METALLIQUES LES CORPS MOLECULAIRES LES CORPS SOLIDES PROGRAMME DE LA CLASSE DE 3e CHAPITRES Chapitre 1 : L’intensité d’un courant électrique Chapitre 2 : La tension électrique Chapitre 3 : Les mesures sur des circuits Chapitre 4 : La puissance électrique Chapitre 5 : L’énergie électrique Chapitre 6 : Les applications, l’importance, la production et la distribution de l’énergie électrique Chapitre 7 : La résistance d’un conducteur ohmique Chapitre 8 : Les mesures de résistances Chapitre 9 : Les associations de conducteurs ohmiques Chapitre 10 : Les poulies- Le treuil Chapitre 11 : Le travail et la puissance mécaniques Chapitre 12 : L’énergie mécanique : transfert et rendement Chapitre 13 : Les moteurs à piston Chapitre 14 : L’analyse et la synthèse de la lumière Chapitre 15 : Les lentilles convergentes Chapitre 16 : La formation des images Chapitre 17 : La construction géométrique des images Chapitre 18 : La loupe Chapitre 19 : Le miroir Chapitre 1 : Les transformations électrochimiques du cuivre et de l’ion cuivre Chapitre 2 : La nature du courant électrique dans les électrolytes Chapitre 3 : Les transformations chimiques du cuivre et de l’ion cuivre Chapitre 4 : Un générateur électrochimique : la pile Chapitre 5 : L’air-Les gaz Chapitre 6 : L’électrolyse et la synthèse de l’eau Chapitre 7 : Les alcanes et leur combustion Chapitre 8 : L’oxydation du carbone, du soufre et du fer Chapitre 9 : La réduction de l’oxyde ferrique et de l’oxyde cuivrique Chapitre 10 : L’importance industrielle de la réduction des oxydes EVALUATIONS 43 HORAIRE 3h 3h 3h 3h 3h 2h 4h 4h 4h 4h 4h 3h 3h 3h 3h 3h 3h 3h 3h 3h 2h 3h 2h 2h 3h 3h 3h 3h 3h 12h Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire PROGRESSION ANNUELLE DE LA CLASSE DE 3e MOIS SEMAINES 1re PHYSIQUE Ch1: L’intensité d’un courant électrique Ch2: La tension électrique Ch2: La tension électrique (fin) CHIMIE Ch1 : Les transformations électrochimiques du cuivre et de l’ion cuivre Ch1 : Les transformations électrochimiques du cuivre et de l’ion cuivre (suite) 2e OCTOBRE 3e Ch3 : Les mesures sur des circuits Evaluation 1 Ch3 : Les transformations chimiques du cuivre et de l’ion cuivre Ch3 : Les transformations chimiques du cuivre et de l’ion cuivre (fin) NOVEMBRE e Ch6 : Les applications, l’importance, la production et la distribution de l’énergie électrique Evaluation 2 1re 2e Ch7 : La résistance d’un conducteur ohmique Ch7 : La résistance d’un conducteur ohmique (fin) Ch8 : Les mesures de résistances Ch8 : Les mesures de résistances (fin) 44 2h 2h 1h 2h 1h30 Ch4 : Un générateur électrochimique : la pile 4e DECEMBRE 1h 1h30 3h 1h 2h Ch4 : La puissance électrique Ch5 : L’énergie électrique Ch5 : L’énergie électrique (fin) 2e 3 2h 3h Ch2 : La nature du courant électrique dans les électrolytes 4e 1re DUREE 3h 1h 2h 2h 2h 2h 2h 2h Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire 1re JANVIER 2e 3e 1re 2e FEVRIER 3e Evaluation 3 Ch9 : Les associations de conducteurs ohmiques Ch5 : L’air - Les gaz Ch10 : Les poulies-Le treuil 2h Ch10 : Les poulies-Le treuil (fin) Ch11 : Le travail et la puissance mécaniques Ch11 : Le travail et puissance mécaniques (fin) Ch12 : L’énergie mécanique : transfert et rendement Ch12 : L’énergie mécanique - transfert et rendement (fin) Evaluation 4 Ch13 : Les moteurs à pistons Ch13 : Les moteurs à pistons (fin) 2h 2h 2h 2h MARS 2e AVRIL 1re 2e 1h 1h30 1h 2h Ch6 : L’électrolyse et la synthèse de l’eau Ch6 : L’électrolyse et la synthèse de l’eau (fin) Ch7 : les alcanes et leur combustion 4e 1re 1h30 4h 2h Evaluation 5 1h 3h 1h30 2h 1h Ch8 : L’oxydation du carbone, du soufre et du fer Ch9 : La réduction de l’oxyde ferrique et de l’oxyde cuivrique 45 3h 2h Ch14 : L‘analyse et la synthèse de la lumière (fin) Ch15 : Les lentilles convergentes Evaluation 6 Ch16 : La formation des images Ch16 : La formation des images (fin) Evaluation 7 1h 1h30 Ch14 : L’analyse et la synthèse de la lumière 3e 2h 3h 3h 1h30 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire 4e 1re MAI 2e Ch17 : La construction géométrique des images Ch18 : La loupe Ch18 : La loupe (fin) Ch19 : Le miroir Ch19 : Le miroir (fin) Ch10 : L’importance industrielle de la réduction des oxydes 3e 4e N.B. 3h 1h 2h 2h 1h Révision générale Evaluation 8 La présente progression est un guide, une référence pour l’enseignant. Les volumes horaires prennent en compte les séances de cours, de travaux pratiques et d’exercices. 46 3h 4h 1h30 Document de référence pour l’enseignement des sciences physiques au postprimaire PHYSIQUE 3e 47 Domaine I: ELECTRICITE Thème : Mesures électriques en courant continu Chapitre 1 : L’intensité d’un courant électrique Durée: 3h CONTENUS OBJECTIFS Savoir - faire Savoir - faire théorique Connaissance expérimental 1.1. L’intensité d’un Identifier un ampèremètre courant électrique Donner l’unité de l’intensité du 1.1.1 La notion courant d’intensité Donner le nom de l’instrument de 1.1.2 L’unité mesure de d’intensité l’intensité Donner le 1.1.3 L’instrument de symbole d’un mesure ampèremètre 1.2. L’utilisation de Installer correctement un Schématiser un circuit Définir le calibre l’ampèremètre ampèremètre dans un comportant un ampèremètre d’un 1.2.1 Le montage circuit (montage, polarité, Schématiser un circuit d’après ampèremètre calibre...) multicalibre à un texte 1.2.2 La polarité aiguille Réaliser un montage Choisir le calibre adapté à une d’après un schéma Donner le mode mesure 1.2.3 Le calibre comportant le symbole de branchement Exprimer le résultat d’une d’un ampèremètre mesure en utilisant un opérateur d’un 1.2.4 Le résultat d’une Réaliser un montage ampèremètre que l’on déterminera à partir du mesure d’après un texte calibre et de l’échelle choisis Sélectionner un calibre Utiliser la relation I = C x L / E adapté à la mesure d’une intensité Lire correctement l’indication de l’aiguille d’un ampèremètre 48 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES La notion d’intensité du courant sera introduite de façon qualitative (par exemple, l’observation de l’éclat d’une lampe alimentée par une source de tension réglable, l’intensité du courant qui la parcourt étant fonction de la tension appliquée entre ses bornes). A défaut d’un ampèremètre à aiguille, utiliser un multimètre réglé sur la fonction ampèremètre. Porter à la connaissance des élèves les précautions à prendre pour la sécurité du matériel. 1.3. L’unicité de l’intensité Réaliser une expérience permettant de vérifier l’unicité de l’intensité du courant continu dans un circuit série Enoncer propriété l’intensité courant dans circuit série 49 la de du un Domaine I: ELECTRICITE Chapitre 2 : La tension électrique CONTENUS Savoir - faire expérimental 2.1. La tension électrique Thème : Mesures électriques en courant continu Durée: 3h OBJECTIFS Savoir - faire Connaissance théorique Donner l’unité électrique 2.1.1 La notion de tension 2.1.2 L’unité de tension 50 de Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES On parle d’intensité du tension courant en un point d’un circuit, par contre on parle de tension entre deux points d’un circuit. 2.2. L’utilisation du voltmètre 2.2.1 Le montage 2.2.2 La polarité 2.2.3 Le calibre 2.2.4 Le résultat d’une mesure Brancher correctement un voltmètre multicalibre dans un circuit Réaliser un montage d’après un schéma comportant le symbole d’un voltmètre Réaliser un montage d’après un texte Sélectionner un calibre approprié pour la mesure d’une tension Lire correctement l’indication de l’aiguille d’un voltmètre Identifier un voltmètre Schématiser un circuit comportant un voltmètre Donner le nom de l’instrument de mesure de la tension Définir le calibre d’un voltmètre multicalibre à aiguille Indiquer les pôles d’un Donner le mode de voltmètre sur un branchement d’un voltmètre schéma Donner l’ordre de grandeur de quelques tensions Donner la relation U = C x L / Utiliser la relation U = E CxL/E 51 A défaut d’un voltmètre analogique, on pourra utiliser un multimètre réglé sur la fonction voltmètre. Le professeur insistera sur les précautions à prendre pour l’utilisation du voltmètre (montage, polarité, calibre). Il fera remarquer que le voltmètre multicalibre ne peut mesurer qu’une gamme de tension et dépasser cette gamme risque de le détériorer. Il insistera sur la différence entre l’ampèremètre et le voltmètre. La connaissance de l’ordre de grandeur de quelques tensions pourrait aider l’élève à choisir le calibre approprié lors d’une mesure. 2.3. La tension aux bornes d’éléments d’un circuit Réaliser une expérience permettant de comparer les valeurs de la tension aux bornes d’un élément en circuit fermé et en circuit ouvert Faire remarquer qu’il existe une tension aux bornes d’un générateur (pile) isolé ou dans un circuit ouvert. La tension aux extrémités d’un fil de connexion, ainsi que celle aux bornes d’un interrupteur fermé ou ouvert sera décrite. Ces observations permettront d’une part, d’expliquer les lois de la tension entre deux points d’une portion de circuit en série et d’autre part, de faire la distinction entre intensité du courant à travers un circuit et tension entre deux points d’un circuit. 2.3.1 La pile 2.3.2 L’interrupteur 2.3.3 Le fil de connexion 52 Domaine I: ELECTRICITE Chapitre 3 : Les mesures sur les circuits CONTENUS Savoir - faire expérimental Thème : Mesures électriques en courant continu Fiche : REFERENTIEL Durée: 3h Niveau : 3e OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir - faire Connaissance théorique La vérification expérimentale des 3.1. Le circuit sans Utiliser la loi Enoncer la loi d’additivité différentes lois exige que les sources Réaliser une dérivation d’additivité des des tensions dans un de tension dont on dispose expérience n’évoluent pas trop vite dans le permettant de vérifier tensions dans un circuit sans dérivation sans temps (cas des piles usagées) et que la loi d’additivité des circuit 3.1.1 L’additivité des dérivation tensions dans un Définir un diviseur de les instruments que l’on utilise pour tensions circuit sans dérivation tension dans le cas ces mesures soient de bonne qualité. Les écarts éventuels constatés lors d’appareils identiques des mesures ne mettront pas en 3.1.2 La notion de cause la formulation de chaque loi. Réaliser un diviseur diviseur de tension : de tension dans le Pour éviter de décharger rapidement cas d’appareils le générateur (pile), il est cas d’appareils identiques recommandé d’utiliser un bouton identiques poussoir. A défaut, on ne fermera le circuit qu’au moment de la lecture des grandeurs mesurées. Pour réaliser le diviseur de tension, on utilisera des lampes identiques. 53 Réaliser une expérience permettant de vérifier la loi d’additivité des intensités en un point de dérivation Utiliser la loi d’additivité des intensités des 3.2.1 La tension courants dérivés Utiliser la loi 3.2.2 L’intensité d’unicité de la tension dans un 3.2.3 Les applications Réaliser une circuit avec pratiques expérience dérivations − Le principe de permettant de vérifier l’installation la loi d’unicité de la électrique d’une tension aux bornes maison de récepteurs en −Le circuit électrique dérivation entre deux d’une bicyclette, points d’un circuit d’une moto ou d’une voiture 3.2. Le circuit avec dérivations Définir le courant principal dans un circuit Définir un courant dérivé Enoncer la loi d’additivité des intensités des courants dérivés Enoncer la loi d’unicité de la tension aux bornes de récepteurs en dérivation Citer des applications pratiques de la loi d’additivité des intensités Citer des applications pratiques de la loi d’unicité de la tension 54 Le professeur reviendra plus amplement sur les applications pratiques des lois d’additivité des intensités et d’unicité de la tension sur les circuits dans le chapitre « Puissance et Energie électrique » en ce qui concerne l’utilisation des appareils électriques domestiques. Domaine I : ELECTRICITE Chapitre 4 : La puissance électrique CONTENUS Savoir - faire expérimental 4.1 Les caractéristiques nominales d’un appareil électrique 4.1.1 Les indications portées par un appareil électrique Thème : Energie électrique Durée: 3h OBJECTIFS Savoir - faire Connaissance théorique Interpréter inscriptions sur un électrique des Définir la tension nominale portées Donner l’unité de la appareil puissance électrique Définir la nominale puissance 4.1.2 Définitions 4.2 La puissance consommée par un appareil en courant continu 4.2.1 Expérience 4.2.2 Définition Réaliser expérience permettant déterminer puissance consommée courant continu une Schématiser le Donner l’expression de la montage d’une puissance électrique de expérience de consommée par un une mesure d’une appareil puissance Donner le domaine en électrique d’application de la relation Utiliser la relation P=U x I P=U x I 55 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur veillera à faire apporter en classe des appareils électriques avec caractéristiques nominales lisibles. Il attirera l’attention des élèves sur la nécessité de toujours lire les indications portées sur un appareil électrique avant sa mise sous tension. La définition de la puissance électrique consommée P=U x I sera établie en constatant que le produit de la tension aux bornes d’une lampe par l’intensité du courant qui la traverse est égal au nombre marqué sur le verre ou le culot qui indique sa puissance dite puissance nominale, exprimée en watt (W). Il faut noter que cette égalité est vérifiée si la lampe est alimentée sous sa tension marquée, dite, tension nominale. Le professeur informera les élèves qu’en courant alternatif cela est aussi vrai avec des lampes et d’autres appareils utilisant l’effet thermique du courant. Dans les autres cas 4.3 Les applications pratiques Appliquer la relation P=U x I aux calculs d’intensité, la puissance et la tension étant connues Calculer la puissance totale consommée dans une installation 56 Enoncer le principe d’additivité des puissances électriques consommées dans une installation (pour les moteurs par exemple), P < U x I. La connaissance de l’intensité permet de : −prévenir les surintensités dans une installation ; − choisir un fusible, un disjoncteur ou un fil conducteur dont la section est fonction de l’intensité qui le traverse. Domaine I : ELECTRICITE Chapitre 5 : L’énergie électrique CONTENUS Savoir - faire expérimental 5.1 La notion d’énergie électrique 5.1.1 Définition Thème : Energie électrique Durée: 3h OBJECTIFS Savoir - faire théorique Utiliser la relation : E = P x t Calculer l’énergie électrique consommée par un ensemble d’appareils 5.1.2 Les unités d’énergie électrique 5.2 La mesure de l’énergie électrique consommée par un appareil thermique Réaliser une Schématiser le montage expérience permettant de mesurer l’énergie permettant de électrique consommée par un mesurer l’énergie appareil électrique Utiliser la relation E = U x I x t consommée par un appareil 57 Connaissance Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Définir l’énergie électrique consommée par un appareil Donner l’unité légale d’énergie Donner l’unité pratique d’énergie électrique Donner l’équivalence entre l’unité pratique et l’unité légale d’énergie Donner l’expression de l’énergie électrique en fonction de la tension, de l’intensité et du temps de fonctionnement de l’appareil La leçon sur l’énergie électrique doit aider l’élève à mettre en œuvre des stratégies pour économiser l’énergie (choix et utilisation des appareils électroménagers, durée de fonctionnement…). La notion d’énergie électrique pourrait être introduite de façon intuitive. 5.3 La transformation de l’énergie électrique en chaleur 5.3.1 L’effet Joule Utiliser la relation : Q = m x c x (Tf – Ti) Calculer le rendement appareil thermique 5.3.2 La quantité de chaleur reçue par l’eau 5.3.3 Le rendement d’un appareil thermique. 5.4 Le compteur d’énergie électrique 5.4.1 Le rôle et la description du compteur 5.4.2 L’énergie consommée dans une installation Le professeur se limitera seulement au cas de l’eau Définir l’effet Joule d’un Citer des dans l’utilisation de la applications de relation : Q = m x c x (Tf – Ti) La chaleur est une forme l’effet Joule d’énergie. La quantité de Définir le chaleur s’exprime avec les rendement d’un appareil thermique mêmes unités que l’énergie (en joules ou en wattheures). Décrire un compteur d’énergie Donner le rôle d’un compteur d’énergie électrique Calculer l’énergie consommée électrique dans une installation Exploiter les indications portées sur une facture d’électricité 5.4.3 La facture d’électricité 58 L’utilisation du compteur d’énergie électrique de démonstration est réservée au professeur. L’exploitation des indications portées sur une facture d’électricité ou sur un compteur d’énergie électrique (C =0,8 wh/tr) doit permettre de calculer la consommation domestique et vérifier le montant à payer. Domaine I : ELECTRICITE Thème : Energie électrique Chapitre 6 : Les applications, l’importance, la production et Durée: 2h la distribution de l’énergie électrique OBJECTIFS CONTENUS Savoir - faire Savoir - faire Connaissance expérimental théorique Citer quelques applications de 6.1. Les applications et l’énergie électrique l’importance de l’énergie électrique 59 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur insistera sur le fait que l’énergie n’est pas créée mais est obtenue à partir d’une forme d’énergie qui existe déjà dans la nature. Il évoquera les différents modes de production et d’utilisation de l’énergie. L’importance de l’énergie électrique se dégagera de ses applications dans divers domaines de la vie quotidienne. Autrement dit, il pourra introduire le cours par un exposé sur l’importance de l’énergie dans le monde. 6.2. Les centrales électriques 6.2.1. Les centrales hydrauliques 6.2.2. Les centrales thermiques à vapeur 6.2.3. Les centrales nucléaires 6.2.4. Autres centrales thermiques Les turbines à gaz Les moteurs diesel Les moteurs à essence 6.3. Energie électrique et soleil Disposant du schéma d’une centrale hydraulique décrire son fonctionnement Disposant du schéma d’une centrale thermique à vapeur décrire son fonctionnement Disposant du schéma d’une centrale nucléaire décrire son fonctionnement Citer les divers types de centrales électriques Donner le convertisseur d’énergie dans une centrale hydraulique Donner le type de réaction qui se produit dans une centrale thermique Donner le type de réaction qui se produit dans une centrale nucléaire Citer quelques méfaits de la production de l’énergie électrique sur l’environnement Le professeur signalera l’existence d’autres types de productions telles que la conversion de l’énergie éolienne. La SONABEL utilise surtout des centrales thermiques diesel. C’est l’énergie source qui donne son nom à une centrale électrique. Il relèvera les avantages, les insuffisances et les inconvénients de chaque type de centrale électrique. C’est aussi le lieu de sensibiliser quant aux dangers que présentent certaines centrales pour l’environnement. Il attirera l’attention sur le caractère épuisable des sources d’énergie fossile comme le pétrole. Citer quelques applications de l’énergie solaire Le professeur insistera sur le fait que l’énergie solaire est propre (non polluante) et quasi inépuisable. C’est d’ailleurs la première source d’énergie sur Terre. Les pays sahéliens ont un grand intérêt à développer son exploitation. 60 6.4. Le transport de l’énergie électrique 6.5. L’énergie électrique dans une automobile Le professeur signalera les dangers Expliquer les Donner le rôle des que représentent les lignes électriques pertes d’énergie transformateurs dans le lors du transport transport de l’énergie électrique haute tension (HT). de l’énergie électrique Expliquer l’importance des transformateurs dans le transport de l’énergie électrique Citer quelques fonctions assurées par l’énergie électrique dans une automobile 61 Domaine I: ELECTRICITE. Thème : Dipôles – Associations de dipôles Chapitre 7 : La résistance d’un conducteur ohmique. Durée: 4h CONTENUS OBJECTIFS Savoir - faire Savoir - faire théorique Connaissance expérimental 7.1 La notion de Réaliser une expérience Donner l’influence d’un résistance montrant l’influence d’un conducteur ohmique conducteur ohmique dans un circuit 7.1.1 Expérience dans un circuit électrique 7.1.2 L’influence d’un conducteur ohmique dans un circuit électrique 7.2 La loi d’Ohm - la résistance 7.2.1 Expérience 7.2.2 La caractéristique d’un dipôle 7.2.3 La loi d’Ohm Réaliser une expérience Schématiser le montage permettant de tracer la permettant de tracer la caractéristique d’un caractéristique d’un conducteur ohmique conducteur ohmique Tracer la caractéristique U = f (I) d’un conducteur ohmique Identifier un conducteur ohmique par sa caractéristique Utiliser l’expression de la loi d’Ohm Utiliser la caractéristique d’un conducteur ohmique 62 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES La notion de résistance électrique pourrait être introduite de façon pratique. On fait observer l’éclat d’une lampe ou mesurer l’intensité du courant qui la traverse lorsqu’elle est montée seule dans le circuit, puis en série avec un conducteur ohmique. La Définir la caractéristique d’un différence d’éclat ou des intensités constatées donne dipôle une première approche de Définir un conducteur ohmique la notion de résistance et Donner le symbole l’influence du conducteur ohmique dans un circuit. d’un conducteur Le professeur évitera ohmique l’erreur selon laquelle le mot Enoncer la loi « résistance » désigne d’Ohm Donner l’expression l’objet dipôle (composant électronique, résistance de la loi d’Ohm chauffante..) au lieu de la Donner l’unité de résistance électrique grandeur physique R qui caractérise l’opposition du dipôle au passage du courant. 7.3 .La puissance électrique dissipée par effet Joule Calculer la puissance dissipée par un conducteur ohmique Etablir l’expression de la puissance électrique dissipée par effet Joule en fonction de R et I Etablir l’expression de la puissance électrique dissipée par effet Joule en fonction de U et R 63 Définir la puissance dissipée par effet Joule dans un conducteur ohmique Domaine I : ELECTRICITE Chapitre 8 : Les mesures des résistances CONTENUS Savoir–faire expérimental 8.1 La mesure directe Mesurer la résistance à l’ohmmètre d’un conducteur ohmique à l’aide d’un ohmmètre Déterminer expérimentalement la 8.2 La méthode résistance d’un voltmètreconducteur ohmique à ampèremètre l’aide d’un ampèremètre et d’un voltmètre 8.3 Le code des couleurs 8.4 Les dipôles particuliers 8.4.1 La lampe à incandescence 8.4.2 La photorésistance (LDR) Réaliser une expérience permettant de montrer que la résistance d’une lampe à incandescence varie avec la température de son filament Réaliser une expérience permettant de Thème : Dipôles – Associations de dipôles Fiche : REFERENTIEL Durée : 4h Niveau : 3e OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir- faire Connaissance théorique Donner les conditions d’utilisation de l’ohmmètre Schématiser le montage utilisé pour la détermination de la résistance d’un conducteur ohmique par la méthode ampèremètrevoltmètre Utiliser le code des couleurs pour la détermination de la valeur approximative d’une résistance On étudiera uniquement le montage courte dérivation. Donner la procédure de détermination de la résistance d’un conducteur ohmique à l’aide du code des couleurs Donner l’influence de la température sur la résistance d’une lampe à incandescence Donner l’influence de l’éclairement sur la résistance d’une photorésistance Donner le symbole d’une photorésistance Citer des applications de 64 Il ne sera pas demandé à l’élève de mémoriser la valeur numérique de chaque couleur. En cas de besoin, ces valeurs lui seront données. La résistance de la lampe à incandescence est déterminée à froid avec l’ohmmètre. Pour déterminer sa résistance en fonctionnement normal, on utilise la méthode voltmètreampèremètre. Par comparaison des deux valeurs, on constate que la résistance d’une lampe à incandescence augmente fortement avec la température. montrer que la résistance d’une photorésistance 8.4.3 La thermistance varie avec (CTN) l’éclairement Réaliser une expérience permettant de montrer que la résistance d’une thermistance varie avec la température la photorésistance Donner l’influence de la température sur la résistance d’une thermistance Donner le symbole d’une thermistance Citer des applications de la thermistance 65 Domaine I : ELECTRICITE Chapitre 9 : Les associations de conducteurs ohmiques Thème : Dipôles – Associations de dipôles Durée: 4h OBJECTIFS CONTENUS Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir - faire Savoir - faire Connaissance expérimental théorique La loi d’addition de résistances en Mesurer à l’ohmmètre Etablir l’expression Définir la série sera établie à l’aide d’un 9.1 L’association de la résistance d’une de la résistance résistance conducteurs ohmiques association de équivalente d’une équivalente d’une ohmmètre. L’interprétation sera faite à partir de la loi d’unicité de l’intensité en série conducteurs association de association de et de la loi d’Ohm. conducteurs ohmiques en série conducteurs Le professeur fera constater que ohmiques en Associer des ohmiques en série l’association est équivalente à une conducteurs Utiliser l’expression série résistance unique qui est plus grande ohmiques de de la résistance Donner chacune des résistances l’expression de la que résistances connues équivalente composantes. en série pour obtenir Comparer la résistance une résistance totale résistance équivalente à voulue équivalente de l’association de l’association des conducteurs ohmiques en conducteurs ohmiques en série à série chacune des Donner les résistances des avantages et les conducteurs inconvénients de l’association de ohmiques associés conducteurs en série 9.2 L’association de Mesurer à l’ohmmètre Comparer la résistance Donner les En ce qui concerne les résistances conducteurs ohmiques la résistance d’une équivalente de avantages et les en parallèle (ou en dérivation), on en parallèle association de l’association de inconvénients de notera seulement que l’association conducteurs ohmiques conducteurs ohmiques l’association de est équivalente à une résistance montés en parallèle en parallèle à chacune conducteurs en unique plus faible que la plus petite des résistances des parallèle des composantes. 66 conducteurs ohmiques associés 9.3 Le diviseur de tension 9.3.1 Définition 9.3.2 Les applications Réaliser un diviseur Etablir la relation de tension donnant la tension de Réaliser un montage sortie aux bornes d’un conducteur potentiométrique ohmique de Réaliser un montage résistance donnée en rhéostat dans un diviseur de tension Utiliser la relation : Us / Ue = R2 / (R1 + R2) Schématiser un montage potentiométrique Schématiser un montage en rhéostat 67 Définir un diviseur de tension Donner le rôle d’un potentiomètre Donner le rôle d’un rhéostat Donner le symbole d’un rhéostat La formule qui donne la valeur de la résistance équivalente d’une association de conducteurs ohmiques en parallèle n’est pas au programme. Il sera intéressant d’apporter en classe un potentiomètre électronique ou de le montrer sur un appareil. C’est l’occasion de citer des appareils qui utilisent dans leur fonctionnement un rhéostat ou un potentiomètre. Faire remarquer qu’un rhéostat est un dipôle tandis qu’un potentiomètre a trois (3) bornes. Domaine II : MECANIQUE Chapitre 10 : Les poulies - le treuil Thème : Machines simples Durée: 4h OBJECTIFS Savoir - faire Théorique Connaissance CONTENUS Savoir - faire Expérimental 10.1. La poulie Utiliser une Décrire une poulie fixe fixe poulie fixe Utiliser la condition d’équilibre d’une poulie fixe Identifier l’entrée et la sortie pendant l’emploi d’une poulie 10.2. La poulie Monter une Schématiser un dispositif mobile poulie comportant une poulie mobile mobile Utiliser une Utiliser la relation donnant poulie la condition d’équilibre mobile d’une poulie mobile 10.3. La poulie à Utiliser une Décrire une poulie à deux deux gorges poulie à deux gorges gorges Utiliser la relation donnant la condition d’équilibre d’une poulie à deux gorges 10.4. Le treuil Utiliser un treuil. Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Citer les différentes parties d’une poulie Donner la condition d’équilibre d’une poulie fixe Le coffret mécanique est particulièrement recommandé pour cette leçon. Toutefois le professeur pourrait se fabriquer une poulie simple avec du matériel de récupération (boîte, bois, moyeu….) Donner la relation traduisant la Le professeur évoquera le cas des condition d’équilibre d’une associations de poulies mobiles et du poulie mobile palan sans en faire des points de traces écrites ou d’évaluation. Donner la relation traduisant la condition d’équilibre d’une poulie à deux gorges Définir le moment d’une force par rapport à un axe fixe Donner l’unité du moment d’une force par rapport à un axe fixe Décrire un treuil Citer les différentes parties Utiliser la relation donnant d’un treuil la condition d’équilibre Donner la relation traduisant d’un treuil la condition d’équilibre d’un treuil 68 Le moment d’une force par rapport à un axe fixe sera défini comme le produit “ F x R ”. Le professeur donnera des exemples d’applications des machines simples (poulie, palan, treuil) Domaine II : MECANIQUE Thème : Energie mécanique Chapitre 11 : Le travail et la puissance mécaniques Durée: 4h OBJECTIFS CONTENUS Savoir - faire Savoir - faire Connaissance Expérimental Théorique 11.1. Le travail mécanique 11.2. Le travail moteur - Le travail résistant 11.3. La puissance mécanique 11.4. Le travail et la puissance mécaniques dans le cas d’une rotation Distinguer parmi Définir le travail d’une force plusieurs cas, les cas constante où les forces Donner l’unité du travail d’une travaillent, des cas où force les forces ne travaillent pas Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur se limitera au cas d’une force constante et dans le cas simple où force et déplacement sont colinéaires. Utiliser la relation W = FxL Distinguer un travail Définir le travail moteur moteur d’un travail Définir le travail résistant résistant Utiliser les expressions Définir la puissance mécanique de la puissance d’une d’une force ou d’une machine force Donner les différentes expressions de la puissance d’une force ou d’une machine Donner l’unité de la puissance mécanique Utiliser la relation Donner l’expression du travail dans W = 2π x n x M le cas d’une rotation Utiliser la relation Donner l’expression de la P= 2π x N x M puissance dans le cas d’une rotation 69 Le professeur donnera des exemples d’ordre de grandeur de puissances de quelques machines. Domaine II : MECANIQUE Thème : Energie mécanique Chapitre 12 : L’énergie mécanique. Le transfert. Le rendement Durée: 3h CONTENUS OBJECTIFS Savoir–faire -Expérimental Savoir - faire Connaissance Théorique 12.1 L’énergie Réaliser une expérience Utiliser l’expression Définir l’énergie 2 cinétique mettant en évidence l’énergie Ec = ½ mv cinétique cinétique d’un corps Citer les facteurs dont dépend l’énergie cinétique d’un corps Donner la relation Ec = ½ mv2 12.2 L’énergie Réaliser une expérience Utiliser l’expression Définir l’énergie potentielle de mettant en évidence l’énergie W = m x g x h pour potentielle de pesanteur pesanteur potentielle de pesanteur d’un déterminer la d’un corps corps variation de l’énergie Donner l’expression de potentielle de la variation de l’énergie pesanteur d’un corps potentielle de pesanteur entre deux points d’un corps entre deux points 12.3. L’énergie Définir l’énergie mécanique mécanique 12.4 L’énergie mécanique l’énergie électrique Réaliser une conversion mécanique électrique Réaliser une conversion électrique mécanique expérience de de l’énergie en énergie expérience de de l’énergie en énergie Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur expliquera les dangers liés à la vitesse. Dans l’utilisation de la relation : Ec = ½ mv2, tenir compte du fait que les élèves ne peuvent pas utiliser la calculatrice. L’enseignant veillera à faire ressortir que le travail du poids peut être moteur ou résistant. Le professeur devra prendre des exemples pratiques pour illustrer les transformations mutuelles entre énergie cinétique et énergie potentielle Distinguer énergie Définir un convertisseur Le professeur pourrait se d’entrée et énergie d’énergie servir du moteur électrique du de sortie laboratoire prévu à cet effet. Il citera d’autres formes d’énergies et d’autres types de conversions. 70 12.5- Le rendement Utiliser l’expression du rendement d’un convertisseur 71 Définir le rendement d’un convertisseur Le professeur fera remarquer que l’énergie « perdue » lors d’une conversion se retrouve sous une autre forme telle que l’énergie calorifique. Domaine II : MECANIQUE Chapitre 13 : Les moteurs à piston CONTENUS Savoir - faire Expérimental 13.1. La transformation de la chaleur en travail 13.2. Le cycle à quatre temps Thème : Moteurs Fiche : REFERENTIEL Durée: 3h Niveau : 3e OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir - faire Connaissance Théorique L’emploi d’une maquette ou d’un moteur Décrire un moteur à Définir l’alésage réel facilitera l’apprentissage. piston Définir la cylindrée Pour être conforme au vécu quotidien, il Définir la course Donner le rôle du est recommandé de définir la cylindrée Annoter le schéma système bielle- en s’appuyant sur les indications sur certains véhicules. Exemple : P50 d’un moteur à piston manivelle (cylindrée environ 49 cm3) Donner la composition Dans les gaz brûlés, le professeur indiquera aux élèves ceux qui sont Expliquer le des gaz frais toxiques et précisera le caractère fonctionnement d’un moteur à piston Donner la composition polluant des moteurs à piston. Le professeur sensibilisera ses élèves des gaz brûlés sur l’importance de l’entretien des moteurs et les incitera à sensibiliser leur entourage. les différents Le professeur insistera sur l’importance Schématiser le cycle Citer du moteur à quatre temps du cycle d’un du temps moteur. moteur à piston Les schémas décrivant les quatre temps temps doivent comporter les éléments Décrire le cycle du essentiels du moteur à piston. moteur à quatre temps 72 13.3. Le rendement d’un moteur Utiliser l’expression du rendement d’un moteur Définir le rendement d’un moteur Donner l’expression du rendement d’un moteur 73 Vu l’environnement de l’élève, le professeur donnera des notions sur le moteur diesel et le moteur à deux temps. Dans la conception des sujets d’évaluation, le professeur tiendra compte du fait que le rendement d’un moteur à explosion est compris entre 0,25 et 0,40. Domaine III : OPTIQUE Thème : Composition de la lumière Fiche : REFERENTIEL Chapitre 14 : L’analyse et la synthèse de la lumière Durée: 3h Niveau : 3e CONTENUS OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir - faire Savoir - faire Connaissance Expérimental Théorique 14.1. L’analyse de la Décrire une Donner des exemples de Le professeur pourra s’appuyer lumière de dispositifs utilisés pour la sur le phénomène de l’arc-en-ciel Réaliser une expérience de la pour la motivation des élèves. expérience de décomposition de décomposition Il pourra réaliser l’expérience de la lumière lumière décomposition la décomposition à l’aide de : 14.1.1.: La décomposition de la lumière - un prisme Il se gardera de toute de la lumière Décrire le spectre explication quant au de la lumière Définir un spectre fonctionnement du prisme ; Réaliser une blanche -un verre d’eau et une lampe expérience 14.1.2. Le spectre de la permettant Donner l’évolution du torche ou la lumière du soleil ; lumière d’observer le Distinguer un spectre d’une flamme en -une lampe torche ou la lumière spectre d’un spectre continu fonction de la température du soleil et un récipient contenant de l’eau dans laquelle plonge un filament d’un spectre de miroir. incandescent raies -un disque DVD ; Expliquer le Donner le rôle d’un filtre -une plume blanche comme phénomène de la réseau. Réaliser une dispersion de la Le professeur devra faire expérience lumière identifier les sept (7) couleurs permettant dans le spectre visible de la d’observer le lumière blanche et conclure. spectre d’une Le professeur veillera à ne pas flamme de confondre la lumière vue à bougie travers un filtre et son spectre. 14.2. La synthèse de la Réaliser L’emploi de la rosace permet Décrire lumière l’expérience de la l’expérience de la aussi d’expliquer la synthèse de synthèse de la synthèse de la la lumière. lumière blanche à lumière blanche à l’aide du disque de l’aide du disque de 74 Newton 14.3. La couleur des objets Réaliser des expériences montrant que la couleur d’un objet dépend de la lumière qui l’éclaire Newton. Expliquer la synthèse de la lumière à l’aide du disque de Newton Expliquer la couleur d’un objet Citer quelques prolongements invisibles du spectre lumineux Citer des applications du rayonnement infrarouge Citer des applications du rayonnement ultraviolet 14.4. Les prolongements du spectre 75 Le professeur fera comprendre qu’un objet n’a pas de couleur définie. Sa couleur est fonction des radiations que sa surface diffuse vers nos yeux. Pour obtenir des sources lumineuses de différentes couleurs, l’on pourrait utiliser des lampes électriques dont les verres (ou les ampoules) sont colorés ou des filtres de couleurs différentes. Le professeur indiquera les couleurs limites du domaine visible. Il fera observer que ce domaine est une infime partie d’un ensemble très vaste: l’ensemble des ondes électromagnétiques dont les ondes radio, les ondes radar, les rayons X et les rayons . Le professeur signalera les dangers liés à l’exposition de l’organisme humain à certains rayonnements ( RX, R….) Domaine III : OPTIQUE Thème : Images données par une lentille convergente Chapitre 15 : Les lentilles convergentes Durée : 3h CONTENUS OBJECTIFS Savoir – faire Savoir – faire Théorique Connaissance Expérimental 15.1. Les lentilles Distinguer au toucher une Décrire une lentille lentille convergente d’une Schématiser les Donner le symbole d’une lentille divergente lentille convergente différents types de lentilles convergentes Donner le symbole d’une lentille divergente Schématiser les différents types de lentilles divergentes 15.2. L’existence des Déterminer à l’aide du Représenter le symbole Définir le foyer d’une foyers soleil les deux foyers d’une lentille convergente lentille convergente d’une lentille convergente avec son axe Définir l’axe optique d’une lentille convergente 15.3. Le foyer objet Réaliser une expérience et le foyer image mettant en évidence les foyers objet et image d’une lentille 15.4. La focale distance Réaliser une expérience permettant de mesurer la Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur fera distinguer une lentille à bords minces d’une lentille à bords épais. Il est conseillé d’utiliser une loupe de courte distance focale. Il est également recommandé de ne pas regarder le soleil avec cet instrument. Placer sur un axe le foyer Définir le foyer objet d’une Le professeur veillera à objet et le foyer image indiquer toujours le sens de lentille d’une lentille propagation de la lumière. Définir le foyer image Lors de la mise en évidence d’une lentille d’un foyer avec une lampe comme source de lumière, l’endroit où se focalise la lumière ne coïncide pas toujours avec le foyer La difficulté d’obtenir des rayons parallèles avec la lampe est à l’origine de ce phénomène. Calculer la vergence Définir la distance focale Insister sur la notation du d’une lentille convergente d’une lentille convergente symbole de la dioptrie (δ). 76 Définir la vergence d’une lentille convergente Donner l’unité de la vergence distance focale d’une lentille convergente 77 Le professeur sensibilisera les élèves sur la nécessité de consulter un spécialiste avant le port de lunettes en particulier des verres correcteurs. Domaine III : OPTIQUE Thème : Images données par une lentille convergente Chapitre 16 : La formation des images Durée: 3h CONTENUS OBJECTIFS Savoir - faire Savoir - faire Connaissance Expérimental Théorique 16.1. L’image donnée par Former une image Distinguer une image Donner les une lentille convergente par une caractéristiques de nette d’un objet donnée 16.1.1. L’observation avec lumineux avec une chambre noire sans l’image donnée par une une chambre noire sans chambre noire sans lentille d’une image lentille convergente lentille convergente par une une lentille donnée chambre noire munie convergente 16.1.2. L’observation avec Former une image d’une lentille une chambre noire munie nette d’un objet d’une lentille convergente lumineux avec une chambre noire munie d’une lentille convergente 16.2. Le rôle de la lentille Expliquer l’utilisation Donner le rôle de la des lentilles lentille dans la formation convergentes dans la d’une image correction de la vue 78 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur pourra utiliser le port des lunettes dans la correction de la vue comme motivation. Le choix de la lentille convergente devra tenir compte de la profondeur de la chambre noire. A défaut, utiliser une chambre noire à coulisse. Le professeur fera remarquer que même avec une lentille convergente, il existe une seule position pour laquelle l’image est nette. 16.3. Le centre optique de Mettre en évidence le Utiliser la propriété du Donner la propriété du la lentille centre optique d’une centre optique pour centre optique d’une Il fera observer que la mise au 16.3.1. Existence lentille convergente point peut se faire en déplaçant tracer la marche d’un lentille convergente 16.3.2. Propriété rayon lumineux Citer les conséquences l’écran, la lentille ou l’objet. 16.3.3. Conséquences Utiliser la relation de l’existence du entre grandeurs et centre optique d’une Le professeur mettra l’accent sur l’existence du centre positions d’un objet et lentille convergente optique et ses conséquences. de son image Il rappellera en pré-requis le théorème de Thalès. La position et la grandeur de l’image sont une conséquence de la propriété du centre optique. La relation de conjugaison des lentilles est hors programme. 79 Domaine III : OPTIQUE Thème : Images données par une lentille convergente Chapitre 17 : La construction géométrique des images Durée: 3h CONTENUS OBJECTIFS Savoir - faire Savoir - faire Connaissance Expérimental Théorique 17.1. La marche des Mettre en Schématiser la Définir un rayon rayons particuliers évidence les marche des incident rayons particuliers rayons particuliers Définir un rayon émergent 17.2. La construction de Construire l’image l’image d’un point d’un point 17.3. La construction de Construire l’image l’image d’un objet réelle d’un objet 80 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Les exercices de construction seront choisis de manière à toujours obtenir une image réelle. Domaine III : OPTIQUE Chapitre 18 : La loupe CONTENUS 18.1. La loupe 18.1.1. Définition 18.1.2. L’utilisation 18.2. La construction de l’image 18.2.1. L’image d’un point lumineux 18.2.2. L’image d’un objet étendu 18.2.3. L’image virtuelle 18.2.4 La marche d’un faisceau lumineux 18.3. Le grossissement 18.3.1. Définition 18.3.2. Le grossissement commercial Savoir – faire Expérimental Utiliser une loupe Thème : Instruments d’optique Durée : 3h OBJECTIFS Savoir – faire Théorique Connaissance Décrire l’image donnée par Définir une loupe une loupe Indiquer les conditions pour une bonne observation avec une loupe Construire l’image d’un Définir une image virtuelle point lumineux Construire l’image d’un objet étendu Représenter la marche d’un faisceau lumineux Calculer le grossissement Donner la distance commercial d’une loupe minimale de vision distincte (Dm) Définir le grossissement d’une loupe Définir le grossissement commercial d’une loupe 81 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Rappeler les consignes de sécurité. Utiliser du matériel de géométrie adéquat pour les constructions des images. Domaine III : OPTIQUE Chapitre 19 : Le miroir plan CONTENUS Savoir – faire Expérimental Thème : Instruments d’optique Durée : 3h OBJECTIFS Savoir – faire Théorique Connaissance 19.1. La définition d’un miroir plan 19.2. L’image donnée Réaliser l’expérience des Construire l’image d’un par un miroir plan deux bougies objet donnée par un 19.2.1. L’expérience miroir plan des deux bougies Décrire l’image donnée 19.2.2. La construction par un miroir plan d’un faisceau Construire un faisceau réfléchi 19.3. La réflexion de la Réaliser une expérience Utiliser les lois de la lumière mettant en évidence les lois réflexion 19.3.1. Expérience de la réflexion 19.3.2. Les lois de la réflexion 19.4. Les applications Construire la marche d’un de la réflexion de la rayon lumineux dans une lumière double réflexion 82 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Définir un miroir plan. Donner la nature de l’image obtenue à l’aide d’un miroir plan Définir un rayon réfléchi. Enoncer les lois de la réflexion Citer des exemples d’applications de la réflexion de la lumière Citer des appareils utilisant la réflexion multiple Le professeur veillera à ne pas dépasser la double réflexion dans les constructions CHIMIE 3e 83 Domaine I : IONS METALLIQUES Thème : Les ions métalliques Chapitre 1 : Les transformations électrochimiques du cuivre et Durée : 3h de l’ion cuivre. OBJECTIFS CONTENUS Savoir–faire Expérimental Savoir- faire Théorique Connaissance 1.1. L’électrolyse d’une Réaliser l’électrolyse d’une Distinguer anode et Définir une électrolyse solution aqueuse solution aqueuse de sulfate cathode Définir un électrolyte de sulfate de cuivre de cuivre CuSO4 Décrire une expérience de Définir une anode l’électrolyse du sulfate de Définir une cathode cuivre 1.2. Interprétation 1.3. Bilan l’électrolyse Généralisation Réaliser l’électrolyse d’une Distinguer l’atome de cuivre solution aqueuse de sulfate (Cu) de l’ion cuivre II (Cu de cuivre avec un tube en 2+) U Décrire l’expérience de l’électrolyse avec un tube en U Expliquer l’électroneutralité d’un électrolyte Interpréter les transformations chimiques qui se produisent aux électrodes Ecrire les équations bilans des réactions qui ont lieu aux électrodes de Faire le bilan électronique – Faire le bilan chimique Distinguer un atome métal de son ion 84 Définir l’ion cuivre Définir une électrolyse à anode soluble Définir l’électrochimie Donner une application de l’électrochimie Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur pourra réaliser l’expérience avec un bécher afin de mieux observer les transformations aux électrodes Pour la réussite de l’expérience, prendre le soin de bien décaper l’anode en cuivre. Utiliser une solution d’acide sulfurique diluée. Le professeur peut aussi utiliser une solution unique de CuSO4 dans le tube en U avec un tampon de coton à la base. Dans ce cas la tension d’alimentation doit être plus élevée. Domaine I : IONS METALLIQUES Thème : Les ions métalliques Fiche : REFERENTIEL Chapitre 2 : La nature du courant électrique dans les électrolytes. Durée : 2h Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET OBJECTIFS CONTENUS COMMENTAIRES Savoir–faire Expérimental Savoir- faire Théorique Connaissance 2.1. L’électrolytes Réaliser une expérience Ecrire les formules de Définir un ion mettant en évidence la quelques ions Donner des conductibilité électrique de Expliquer la conductibilité exemples d’ions certaines solutions électrique d’un électrolyte Citer des ions aqueuses courants dans les aliments et l’eau de boisson Donner un exemple d’effet nuisible d’un ion sur la santé 2.2. La nature du Réaliser une expérience Expliquer le passage du Définir un anion courant électrique mettant en évidence la courant électrique dans les dans les migration des ions électrolytes Définir un cation électrolytes Vérifier l’électroneutralité 2.2.1. La migration des d’un électrolyte Donner la nature ions du courant 2.2.2. Les anions et électrique dans un les cations électrolyte 2.2.3. La nature du courant électrique 85 Domaine I : IONS METALLIQUES Thème : Les ions métalliques Chapitre 3 : Les transformations chimiques du cuivre et de Durée : 3h l’ion cuivre. OBJECTIFS CONTENUS Savoir–faire Savoir- faire Théorique Connaissance Expérimental 3.1. Le test de l’ion Réaliser les tests de Décrire les tests de l’ion Nommer les réactifs permettant de cuivre l’ion cuivrique cuivre Cu2+ caractériser l’ion cuivre Cu2+ 3.2. La transformation Réaliser une Décrire une expérience Nommer le réactif de de l’ion cuivre expérience de transformation des permettant (Cu2+) en atome permettant de ions cuivre (Cu2+) par voie caractériser l’ion fer(II) de cuivre (Cu) transformer, par chimique voie chimique, les Interpréter une 2+ ions cuivre (Cu ) expérience de en atomes de transformation des ions cuivre Cu cuivre (Cu2+) par voie chimique Réaliser le test de Ecrire l’équation l’ion ferreux correspondant à la transformation de l’ion cuivre (Cu2+) en atome de cuivre (Cu) Ecrire l’équation correspondant à la transformation de l’atome de fer (Fe) en ion fer (Fe2+) Ecrire l’équation bilan de la réaction entre les ions cuivre (Cu2+) et les atomes de fer (Fe) 86 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES La couleur bleue n’est pas spécifique à l’ion cuivre. Seul un test permet de confirmer la présence de l’ion cuivre. Pour obtenir le précipité verdâtre d’hydroxyde de fer Fe(OH)2, il faut : - utiliser une quantité suffisante de fer (laine, limaille) ; - agiter de temps en temps la solution ; - laisser durer au moins 20 minutes. 3.3. La transformation de l’atome de cuivre (Cu) en ion cuivre (Cu2+) Décrire l’expérience de l’action de l’acide nitrique sur le cuivre Ecrire l’équation correspondant à la transformation de l’atome de cuivre (Cu) en ion cuivre (Cu2+) 87 L’expérience de l’action de l’acide nitrique sur le cuivre sera réalisée par le professeur. Il veillera à respecter les mesures de sécurité nécessaires : - utiliser de petites quantités de produits ; - aérer la salle ; - éviter de faire respirer ou de respirer les vapeurs nitreuses (NO2) ; - mettre hors de la classe le montage utilisé après observation,…. Domaine I : IONS METALLIQUES Chapitre 4 : Un générateur électrochimique : la pile CONTENUS Savoir–faire Expérimental 4.1. La constitution d’une pile 4.2. L’usure d’une pile : la consommation du zinc 4.3. Le fonctionnement d’une pile Mettre en évidence la présence des ions zinc dans une pile usagée Thème : Les ions métalliques Durée : 2h OBJECTIFS Savoir- faire Théorique Connaissances Décrire une pile Leclanché Faire le schéma annoté d’une pile Leclanché Interpréter la consommation de zinc dans une pile Ecrire l’équation de la transformation de l’atome de zinc en ion zinc Expliquer le fonctionnement d’une pile Définir une pile Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur fera amener quelques piles usagées par les élèves. Donner le réactif caractéristique de Pour le test de l’ion zinc, il faut l’ion zinc prélever une quantité suffisante de substance blanche sur le godet usé de la pile. Donner le sens du courant à l’extérieur de la pile Donner le sens de déplacement des électrons à l’extérieur de la pile 88 Le professeur pourra faire réaliser par les élèves des piles simples comme une pile au citron, une pile Leclanché avec une solution de chlorure d’ammonium. Il sensibilisera les élèves sur les dangers que représentent les piles usagées pour l’environnement. Domaine II : CORPS MOLECULAIRES Thème : Corps moléculaires Durée : 2h Chapitre 5: L ‘air - Les gaz CONTENUS Savoir–faire Expérimental OBJECTIFS Savoir- faire Théorique Connaissance Utiliser la composition de Donner la composition l’air de l’air Utiliser la masse volumique Donner la masse de l’air volumique de l’air Donner la valeur de la pression atmosphérique Décrire le modèle des gaz Donner la nature des particules dans les gaz Définir le chaos moléculaire 5.3. Les propriétés des Réaliser des Expliquer les propriétés des Citer les propriétés des gaz expériences permettant gaz à partir du modèle des gaz de vérifier chacune des gaz Citer les propriétés des propriétés des gaz gaz qui favorisent la pollution atmosphérique Définir la compressibilité Définir l’expansibilité Définir la miscibilité 5.1. L’air 5.1.1. La composition 5.1.2. La masse volumique 5.1.3. La pression atmosphérique 5.2. Le modèle des gaz 89 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur s’appuiera sur les substances volatiles pour expliquer le modèle des gaz. Domaine II : CORPS MOLECULAIRES Thème : Corps moléculaires Durée : 3h Chapitre 6 : L’électrolyse et la synthèse de l’eau. OBJECTIFS Savoir–faire Savoir- faire Théorique Expérimental 6.1. L’électrolyse de Réaliser une Décrire l’expérience l’eau expérience d’électrolyse de l’eau d’électrolyse de Schématiser le montage de l’eau l’électrolyse de l’eau Interpréter l’électrolyse de l’eau Identifier les gaz Ecrire l’équation bilan de recueillis aux l’électrolyse de l’eau électrodes Décrire les tests d’identification des gaz recueillis CONTENUS 6.2. La synthèse de l’eau Connaissance Définir l’électrolyse de l’eau Donner le nom du gaz recueilli à l’anode Donner le nom du gaz recueilli à la cathode Indiquer les proportions en volume des produits Décrire une expérience de Définir la synthèse synthèse de l’eau de l’eau Ecrire l’équation bilan de la Indiquer les synthèse de l’eau proportions en volume des réactifs 90 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES A défaut de la soude, on pourra utiliser de la potasse ou une solution d’acide sulfurique en jamais du petite quantité, chlorure de sodium. Pour équilibrer les équations utiliser des coefficients entiers. Le professeur insistera sur l’emploi des termes “dihydrogène” et “dioxygène ”. Les masses et volumes molaires ne sont pas au programme. Pour des raisons de sécurité, la synthèse de l’eau sera réalisée par le professeur. Domaine II : CORPS MOLECULAIRES Thème : Corps moléculaires Durée : 3h Chapitre 7 : Les alcanes et leur combustion CONTENUS Savoir–faire Expérimental 7.1. Les Réaliser la hydrocarbures combustion du butane Mettre en évidence la présence du dioxyde de carbone dans les produits de la combustion 7.2. Les alcanes Réaliser un modèle moléculaire à partir d’une formule développée 7.3. La combustion complète des alcanesL’équation bilan OBJECTIFS Savoir- faire Théorique Connaissance Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Identifier les formules Définir un hydrocarbure. d’hydrocarbures parmi Donner les produits de la d’autres formules combustion d’un hydrocarbure Ecrire les formules brutes des cinq (5) premiers alcanes Distinguer des isomères par leurs formules développées Ecrire les formules développées planes des cinq (5) premiers alcanes Ecrire l’équation bilan de la combustion complète d’un alcane donné 91 Définir un alcane Donner la formule générale des alcanes Définir des isomères Nommer un alcane à partir de sa formule brute. Donner la formule brute d’un alcane à partir de son nom Seuls les cinq (5) premiers alcanes (n<6) sont à étudier. La représentation spatiale étant très difficile à percevoir, le professeur se contentera de la représentation de la molécule de méthane. Il utilisera les modèles moléculaires pour les autres alcanes. Donner les produits de la Les notions de masse et combustion complète d’un de volume molaires sont hors programme. Par alcane conséquent, le professeur Citer un effet négatif du dégagement abondant de utilisera les proportions dans les calculs. dioxyde de carbone sur Le professeur informera les l’environnement élèves que le gaz domestique est essentiellement constitué de butane au Burkina Faso. Il attirera leur attention sur le fait que l’utilisation du gaz domestique participe à la lutte contre le déboisement. Cependant, il rappellera aux élèves les précautions à prendre pour son utilisation. 92 Domaine III : CORPS SOLIDES Thème : Corps solides Chapitre 8 : L’oxydation du carbone, du soufre et du fer. Durée : 3h OBJECTIFS CONTENUS Savoir–faire Savoir- faire Théorique Connaissance Expérimental 8.1. La combustion Réaliser la Décrire une expérience de Donner le nom du du carbone combustion du combustion du carbone produit formé lors carbone dans l’air Décrire une expérience permettant de la combustion de caractériser le produit formé lors du carbone Réaliser la de la combustion du carbone Donner le réactif combustion du Interpréter la combustion du carbone caractéristique du carbone dans le Ecrire l’équation – bilan de la dioxyde de dioxygène carbone combustion du carbone Définir une réaction Mettre en évidence le produit exothermique formé lors de la combustion du carbone 8.2. La combustion Réaliser la Décrire une expérience de Donner le nom du du soufre. combustion du combustion du soufre produit formé lors soufre dans l’air Décrire une expérience permettant de la combustion de caractériser le produit formé lors du soufre Réaliser la de la combustion du soufre Donner le réactif combustion du Interpréter la combustion du soufre caractéristique du soufre dans le Ecrire l’équation – bilan de la dioxyde de soufre dioxygène Donner les combustion du soufre formules des deux Mettre en oxydes de soufre évidence le produit formé lors de la combustion du soufre 93 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur insistera sur la nocivité du monoxyde de carbone, gaz très toxique qui se forme (dans certaines conditions) lors de la combustion du carbone, du charbon de bois ou du bois. Le dioxyde de soufre (SO2) étant un gaz toxique et polluant, il est recommandé d’utiliser de petites quantités de soufre. Le professeur fera noter que lors de la combustion du soufre, il se forme également le trioxyde de soufre (SO3), corps constitué de petites particules solides. 8.3. La combustion Réaliser la du fer combustion du fer dans le dioxygène Mettre en évidence le produit formé lors de la combustion du fer 8.4. La formation Réaliser de la rouille l’expérience de la formation de la rouille 8.5. L’oxydation et la combustion Décrire une expérience de combustion du fer Décrire une expérience permettant de caractériser les produits formés lors de la combustion du fer Interpréter la combustion du fer Ecrire l’équation – bilan de la combustion du fer Expliquer la formation de la rouille Distinguer une oxydation lente combustion 94 Donner le nom du Le professeur fera respecter produit formé lors de les consignes de sécurité en la combustion du fer tapissant le fond du bocal avec du sable, de la farine ou de l’eau. Donner les conditions de formation de la rouille Donner la formule de l’oxyde ferrique d’une Définir combustion Définir oxydation une une Le professeur signalera que l’oxyde ferrique est le constituant principal de la rouille. Le professeur signalera aux élèves quelques précautions à prendre pour la protection du fer contre sa transformation en rouille. Domaine III : CORPS SOLIDES Thème : Corps solides Fiche : REFERENTIEL Chapitre 9 : La réduction de l’oxyde ferrique et de l’oxyde cuivrique Durée : 3h Niveau : 3e OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET CONTENUS COMMENTAIRES Savoir–faire Savoir- faire Théorique Connaissance Expérimental ème 9.1. La réduction Mettre en Décrire une expérience de Donner les produits En classe de 3 , on se limitera de l’oxyde évidence le fer réduction de l’oxyde ferrique formés lors de la uniquement au transfert des ferrique (ou formé par l’aluminium réduction de l’oxyde atomes d’oxygène pour expliquer oxyde de fer les notions de réducteur, ferrique par l’aluminium Interpréter l’expérience de III) d’oxydant, de réduction et réduction de l’oxyde ferrique Définir un réducteur d’oxydation. par l’aluminium Définir un oxydant Pour les expériences à réaliser, Ecrire l’équation – bilan de la Définir une réduction utiliser des réactifs en petites réduction de l’oxyde ferrique Définir une oxydation par l’aluminium Donner la formule de quantités et bien secs. Respecter les proportions Identifier une oxydation l’oxyde d’aluminium stoechiométriques. Identifier une réduction La réduction de l’oxyde ferrique par l’aluminium est une expérience à réaliser par le professeur. 9.2. La réduction Réaliser Décrire une expérience de Donner les produits formés Le professeur veillera à faire de l’oxyde l’expérience de la réduction de l’oxyde cuivrique lors de la réduction de chauffer le mélange jusqu’à cuivrique réduction de par le carbone l’oxyde cuivrique par le l’incandescence. (oxyde de l’oxyde de cuivre Interpréter l’expérience de carbone Le métal cuivre se forme sur les cuivre II) (CuO) par le réduction de l’oxyde cuivrique parois du tube à essais et on le carbone (C) met en évidence par action de par le carbone l’acide nitrique. Ecrire l’équation bilan de la La mise en évidence du cuivre réduction de l’oxyde cuivrique sera réalisée par le professeur par le carbone qui fera remarquer l’existence des deux oxydes CuO et Cu2O 95 Domaine III : CORPS SOLIDES Thème : Corps solides Chapitre 10: Importance industrielle de la réduction des oxydes. Durée : 3h OBJECTIFS CONTENUS Savoir–faire Savoir- faire Théorique Connaissance Expérimental Décrire les techniques utilisées Définir un minerai 10.1. Du minerai au dans l’industrie pour extraire un Citer des exemples de métal métal de son minerai minerais Ecrire l’équation – bilan de la réduction de l’oxyde ferrique par le monoxyde de carbone 10.2. L’obtention de la fonte 10.3. De la fonte à l’acier 10.4. L’élaboration de l’aluminium 10.4.1. Le minerai 10.4.2. L’électrolyse de l’alumine Indiquer les différentes étapes de l’élaboration de l’acier dans un convertisseur Définir la gangue Définir la fonte Définir le laitier Donner la composition de la fonte Donner la composition du laitier Donner la composition de l’acier Expliquer le problème que pose la Définir la bauxite réduction de l’alumine Donner le rôle de la Expliquer la consommation du cryolithe dans carbone de l’anode l’électrolyse de l’alumine 96 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3e INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur attirera l’attention des élèves sur les dangers liés à l’orpaillage et plus généralement sur la dégradation de l’environnement consécutive à l’exploitation de tout minerai Le professeur pourra distribuer des photocopies de haut fourneau à coller dans les cahiers de leçon. Le professeur pourra utiliser également des photocopies indiquant le fonctionnement d’un convertisseur. Le professeur donnera des exemples de corps qui pourraient être utilisés pour réduire l’alumine, et fera ressortir le caractère onéreux de cette opération. Il pourra utiliser des photocopies de cuve à électrolyse destinées à être collées dans les cahiers. 97
