Programme Science Physique 4ème et 3ème
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M.E.S.S.R.S D.G.I.F.P.E DOCUMENT DE REFERENCE POUR L’ENSEIGNEMENT DES SCIENCES PHYSIQUES AU POST-PRIMAIRE (4ème ET 3ème) PROGRAMMES ---- PROGRESSIONS ---- OBJECTIFS, INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES INSPECTION DE SCIENCES PHYSIQUES SEPTEMBRE3 2010 OBJECTIFS ET METHODES DE L’ENSEIGNEMENT DES SCIENCES PHYSIQUES AU POST - PRIMAIRE OBJECTIFS GENERAUX L’enseignement des sciences physiques dans les classes du Post – Primaire vise à: I. Objectifs de méthode Faire acquérir par les élèves quelques éléments de la méthode scientifique ; selon les situations rencontrées, les élèves pourront 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 dispositif 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 Développer chez les élèves un comportement scientifique face à leur environnement. Ainsi, en plus des objectifs d’attitude tels que travail en groupe, soin, organisation auxquels peuvent concourir les autres disciplines, les sciences physiques doivent contribuer spécifiquement à développer : - l’esprit de curiosité, c’est à dire amener les élèves, devant un phénomène ou un objet technique donné, à avoir envie de poser des questions et à poser ces questions ; L’esprit de recherche d’objectivité, en apprenant aux élèves à s’appuyer sur des faits ou des informations vérifiables pour formuler leur jugement ; L’esprit de créativité, c’est à dire la capacité d’imaginer des solutions nouvelles devant une situation nouvelle ; L’esprit critique, afin de s’appuyer sur les faits pour remettre en cause leurs propres idées ou les affirmations reçues d’autrui. Les élèves ne doivent pas confondre ce qui se démontre avec ce qui s’imagine et ce qui se croit ; L’esprit d’analyse ; c'est-à-dire rechercher les éléments constitutifs d’un phénomène ou d’un objet ; La confiance en soi qui montre que l’on peut trouver par soi-même des solutions aux problèmes posés. III. Objectifs de connaissance (Savoir) Faire acquérir quelques concepts importants qui permettront de mieux comprendre les phénomènes naturels qui se déroulent dans leur environnement. Ainsi il sera question de faire la lumière sur des concepts fondamentaux tels que : la masse, les forces, l’énergie, les réactions chimiques etc.… et d’entraîner les élèves à la bonne application des lois étudiées. Ces concepts permettront aussi de désorganiser certaines représentations et de démystifier certaines croyances enracinées dans certains milieux (magie, superstitions…). IV. Objectifs de savoir-faire 2 Amener les élèves à acquérir certaines aptitudes spécifiques pour les manipulations : - mise en œuvre de certaines techniques de laboratoire (chauffage, distillation etc.…) ; - emploi d’instruments de mesure, d’observation ; - montage et démontage d’appareils… ; - représentation et schématisation de dispositifs expérimentaux et d’objets techniques simples ; - réalisation de montages simples d’après schémas. 3 METHODES Au niveau du Post – Primaire, l’enseignement des sciences physiques se doit d’être une initiation aux sciences expérimentales. A ce titre, elles ne sauraient être enseignées en se contentant d’un tableau noir et de la craie. Aussi, les exposés dogmatiques sont-ils à proscrire. 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 Post – Primaire est la méthode inductive. Partant des faits d’observation courants ou réalisant devant la classe des expériences qui permettent d’étudier les phénomènes, le professeur essaie de faire découvrir par les élèves les facteurs qui interviennent dans le phénomène. La mesure permet de dresser un tableau de nombres 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. Les programmes accordent beaucoup d’importance à l’aspect expérimental des cours ; dans la conduite des manipulations l’accent doit être mis sur l’aspect qualitatif des phénomènes, surtout en classe de 4ème. Dans la formalisation, on évitera les démonstrations mathématiques complexes à partir desquelles les formules ont été établies. Les élèves seront entraînés à prendre une attitude active qui leur permettra d’utiliser le savoir et la méthode acquis dans des situations concrètes. Cela implique que le professeur les fasse participer aux cours qui devront être transformés en de véritables dialogues entre élèves et professeur. Il les guidera par des questions courtes et précises et les encouragera à réfléchir, et à proposer des réponses. Conditions d’efficacité des expériences Le professeur veillera à ce que les expériences rencontrent un maximum d’efficacité. Pour ce faire il lui est conseillé de : 1°) choisir des expériences simples qui prouvent. 2°) les préparer soigneusement à l’avance ; aucune expérience ne saurait être improvisée en classe, car l’échec amène les élèves à douter de la compétence du professeur 3°) effectuer les expériences au fur et à mesure que se déroule la leçon. 4°) veiller à la visibilité de l’expérience par toute la classe. 5°) présenter aux élèves chaque élément du dispositif et justifier sa présence dans l’expérimentation. 6°) faire le schéma du dispositif au tableau. 7°) veiller à la bonne gestion des produits et du matériel. 8°) veiller à la sécurité lors des manipulations. 9°) 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 Les professeurs chercheront à tester chez l’élève, son aptitude à la réflexion et à la compréhension des phénomènes plutôt qu’à sa capacité à résoudre mécaniquement des exercices types. 4 CLASSE DE QUATRIEME (4ème) PROGRAMME PROGRESSION INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES DU PROGRAMME 6 PROGRAMME DE LA CLASSE DE 4ème PARTIE LES COMBUSTION LES REACTIO NS H) CHIMIQU (28 1 2 3 4 5 6 7 8 : : : : : : : : Les états solide, liquide et gazeux La masse d’un corps Le volume d’un corps Le thermomètre La propagation de la chaleur Les changements d’état physique Les mélanges avec l’eau Les sources et récepteurs de de la lumière 10 : Les ombres 11 : Le circuit électrique 12 : La tension électrique 13 : Les associations de générateurs et HORAI RE 3h 3h 3h 2h 2h 3h 3h 2h 4h 6h 4h 2h 4h les associations de récepteurs Chapitre 14 : Le courant électrique et ses 2h dangers Chapitre 15 : La notion de force Chapitre 16: Le poids d’un corps Chapitre 17 : La poussée d’Archimède 6h 3h 6h Chapitre 1 : La combustion avec ou sans 6h flamme Chapitre 2 : Les aspects pratiques des 3h combustions Chapitre 3 : L’utilisation des combustibles- Les 3h dangers LA STRUC TURE DE LA MATIE RE E Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre MECAN IQUE M CHAPITRES lumière Chapitre 9 : La propagation rectiligne et vitesse ELECTRICITE S I I PROPRIETES OPTIQUE C H PHYSIQUES DE LA MATIERE P H Y S I Q U E (64 H) DOMAINE Chapitre 4: Les atomes et les molécules 4h Chapitre 5: La structure de l'atome 4h Chapitre 6 : La combustion du carbone 4h Chapitre 7 : La combustion du dihydrogène 4h 7 PROGRESSION ANNUELLE DE LA CLASSE DE 4ème MOIS SEMAI NES 1 ère 2ème OCTOB RE 3 ème 4ème 1ère NOVE MBRE 2ème 3 ème 4ème 1ère DECEM BRE 2ème JANVIE R N.B. semaines de cours FEVRIE R 1ère 2ème 3ème 1ère 2ème PHYSIQUE CHIMIE 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) DURE E 3h 1h 2h 2h 1h Ch1 : La combustion avec ou sans flamme Ch1 : La combustion avec ou sans flamme (fin) Evaluation 1 Ch2 : Les aspects pratiques des combustions Ch3 : L’utilisation des combustibles-Les dangers Ch3 : L’utilisation des combustibles-Les dangers(fin) Ch4 : Le thermomètre Ch5 : Propagation de la chaleur Ch6 : Les changements d’état physiques Ch6 : Les changements d’état physiques Ch7 : Les mélanges avec l’eau Evaluation 2 Ch8 : Les sources et les récepteurs de lumière Ch9 : La propagation rectiligne et la vitesse de la lumière Ch4 : Les atomes et les molécules Evaluation 3 Ch10 : Les ombres 3h 3h 3h 1h 2h 2h 2h 2h 1h 3h 2h 4h 4h 2h Ch10 : Les ombres (suite et fin) Ch11 : Le circuit électrique Ch12 : La tension électrique 4h Ch5 : La structure de 6 4h 2h 2h 3ème 4ème MARS N.B. semaines de cours 1ère 2ème 1ère 2 ème AVRIL 3ème 4ème 1ère MAI 2ème l’atome Ch5 : La structure de l’atome (fin) Evaluation 4 Ch13 : Les associations de générateurs et les associations de récepteurs Ch14 : Le courant électrique et ses dangers Ch15 : La notion de force Ch15 : La notion de force (fin) 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) Ch6 : La combustion du carbone Ch6 : La combustion du carbone (fin) Ch7 : La combustion du dihydrogène Evaluation 6 2h 4h 2h 2h 4h 2h 1h 3h 3h 2h 2h 4h N.B. • La présente progression n’est qu’un guide, une référence surtout pour les débutants. • Le professeur pourra s’appuyer sur cette proposition pour rédiger sa propre progression. • De toute évidence une progression est dynamique, elle sera remodelée chaque fois que des contingences nouvelles viendraient à perturber le cours normal de l’année scolaire. • Les horaires prennent en compte les cours théoriques et les TD. 7 ème PHYSIQUE 4 8 Domaine I : Propriétés physiques de la matière Chapitre 1 : Les états solide, liquide et gazeux CONTENUS 1.1Propriétés caractéristiques des solides 1.2Propriétés caractéristiques des liquides 1.3Etat gazeux : 1.3.1. Propriétés propres aux gaz 1.3.2. Pression d’un gaz Savoir-faire expérimental Thème : Etats de la matière Fiche : REFERENTIEL Durée : 3 h Niveau : 4ème OBJECTIFS Savoir-faire théorique • Mettre en évidence les différentes propriétés caractéristiques des solides. • Mettre en évidence les différentes propriétés caractéristiques des liquides. • Mettre en évidence les propriétés caractéristiques des gaz. • Recueillir un gaz. • Transvaser un gaz. • Mettre en évidence la pression atmosphérique. • Utiliser un appareil de mesure de pression. Connaissance • Citer les trois états de la matière. • Enoncer les propriétés caractéristiques des solides. • Enoncer les propriétés caractéristiques des liquides. • Identifier les propriétés communes aux états physiques pris deux à deux. • Identifier les propriétés physiques distinctives des trois états physiques pris deux à deux. • Faire le lien entre la pression, le volume et la température d’un gaz. 9 • Enoncer les propriétés caractéristiques des gaz. • Citer une propriété physique des gaz qui favorise la pollution atmosphérique. • Définir la pression atmosphérique. • Donner les unités de pression. INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES A l’aide d’exemples pris dans l’environnement de l’élève et par des observations familières, on 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. Domaine I : Propriétés physiques de la matière Chapitre 2 : La masse d’un corps CONTENUS Savoir-faire expérimental Thème : Mesure des masses et des volumes Durée : 3 h OBJECTIFS Savoir-faire Connaissance théorique 2.1 Définition 2.1.1. Masse 2.1.2. Unité de masse 2.2 Mesure de la masse d’un corps 2.2.1. Emploi d’une balance 2.2.2. Simple pesée • 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 : 4ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES • Définir la masse d’un corps • Donner l’unité (SI) de la masse d’un corps La masse sera définie comme caractéristique de la quantité de matière constituant un corps • Nommer C’est l’occasion pour le 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) l’instrument de mesure de masse Faire ressortir l’intérêt de l’utilisation des balances dans la détermination précise des masses. 10 Domaine I : Propriétés physiques de la matière Chapitre 3 : Le volume d’un corps CONTENUS Thème : Mesure des masses et volumes Durée : 3 h OBJECTIFS Savoir-faire Savoir-faire expérimental théorique 3.1 Définition du volume d’un corps 3.2 Mesure du volume d’un corps 3.2.1. Mesure du volume d’un liquide 3.2.2. Mesure du volume d’un solide 3.3 Masse volumique d’un corps (liquide ou solide) 3.3.1. Définition et expression •Mesurer le volume d’un liquide à l’aide d’un récipient gradué. • Déterminer le volume d’un solide de forme quelconque par déplacement d’eau • Calculer le volume d’un solide connaissant ses dimensions Connaissance • Définir le volume d’un corps • Définir la capacité d’un récipient • Donner les unités de volume d’un corps. • Définir la masse volumique d’une substance homogène. • Donner l’expression de la masse volumique. • Donner l’unité légale de masse volumique. • Utiliser la relation • Donner la masse volumique de l’air. 3.3.2. Unités 3.4 Masse volumique d’un gaz Niveau : 4ème • Utiliser la relation a=m/v • Convertir des unités de masse volumique. a=m/v. 11 Fiche : REFERENTIEL 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.) Bien que la notion soit difficile à appréhender, il convient cependant de ne pas abuser de calculs répétitifs et fastidieux qui risqueraient de démotiver les élèves. Domaine I : Propriétés physiques de la matière Chapitre 4 : Le thermomètre CONTENUS 4.1 Notion sensitive de température 4.2 Repérage de la température 4.2.1 Description d’un thermomètre 4.2.1.1. Principe de l’équilibre thermique 4.2.1.2. Echelles de température o Echelle Celsius(C) o Echelle Kelvin (K) 4.2.2 Utilisation d’un thermomètre Savoir-faire expérimental • Réaliser une expérience montrant l’insuffisance du toucher pour repérer la température d’un corps. • Utiliser un thermomètre Thème : Température et chaleur Durée : 2 h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Niveau : 4ème Connaissance • Décrire une expérience montrant l’insuffisance du toucher pour repérer la température d’un corps. • Donner les raisons pour lesquelles le toucher est insuffisant pour repérer la température d’un corps. • Expliquer le principe de l’équilibre thermique. • Schématiser un thermomètre à liquide. • Exprimer en kelvin une température donnée en degrés Celsius. • Exprimer en degrés Celsius une température exprimée en kelvin • Citer les valeurs de quelques températures remarquables. • Donner les particularités d’un thermomètre médical. 12 Fiche : REFERENTIEL • Définir l’échelle de température Celsius INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Veiller au respect des conditions d’un bon repérage de la température (équilibre thermique, position de l’œil). Le professeur expliquera l’utilisation du thermomètre médical. Signaler l’importance d’une bonne utilisation du thermomètre sur la santé des populations. Se limiter aux conversions Celsius - Kelvin. On signalera l’existence de l’échelle Fahrenheit Domaine I : Propriétés physiques de la matière Chapitre 5 : La propagation de la chaleur CONTENUS 5.1. La convection 5.2. La conduction 5.3. Le rayonnement 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 5.4. Isolation thermique Thème : Température et chaleur Fiche : REFERENTIEL Durée : 2 h Niveau : 4ème OBJECTIFS Savoir-faire théorique • 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. • Décrire une expérience mettant en évidence la propagation de la chaleur par rayonnement. • Expliquer le principe de conservation de la chaleur par une bouteille isolante 13 Connaissance • Définir la convection. INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES On pourra se servir d’un liquide coloré pour la mise en évidence des courants de convection. • Définir la conduction. • Citer quelques conducteurs thermiques • Citer quelques isolants thermiques • Définir la propagation par rayonnement. Conserver Relever l’Importance de l’isolation thermique dans la conservation des produits et dans l’habitat Domaine I : Propriétés physiques de la matière Chapitre 6 : Les changements d’état physique CONTENUS 6.1. Fusion et solidification 6.2. Vaporisation et condensation (liquéfaction) Ebullition/ Evaporation 6.3. Sublimation et condensation à l’état solide 6.4 Distinction entre chaleur et température Savoir-faire expérimental • Réaliser une expérience de vaporisation de l’eau. • Réaliser une expérience de condensation de l’eau. • Mettre en évidence l’évaporation de l’eau. • Vérifier la conservation de la masse après un changement d’état physique. • Vérifier la constance de la température au cours du changement d’état physique d’un corps pur. Thème : Transformations physiques Fiche : REFERENTIEL Durée : 3 h Niveau : 4ème OBJECTIFS Savoir-faire théorique • Expliquer le rôle de la chaleur reçue ou cédée par un corps dans un changement d’état physique. • Décrire les conditions de chaque changement d’état physique. • Distinguer la vaporisation de l’évaporation. • Expliquer la différence entre chaleur et température. 14 Connaissance • Nommer les six changements d’état physique. • Définir les six changements d’état physique. • Donner les températures de changement d’état de quelques corps purs. 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 Domaine I : Propriétés physiques de la matière Chapitre 7 : Les mélanges avec l’eau CONTENUS 7.1. Les solutions aqueuses Savoir-faire expérimental Thème : Transformations physiques Fiche : REFERENTIEL Durée : 3 h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Niveau : 4ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES • Préparer des solutions aqueuses • Expliquer la dissolution. • Vérifier la conservation de la masse après une dissolution. • Distinguer la dissolution de la fusion. 7.2. Mélanges homogènesMélanges hétérogènes • Préparer un mélange homogène • Préparer un mélange hétérogène. • Distinguer un mélange homogène d’un mélange hétérogène. 7.3. Séparation des constituants d’un mélange • Réaliser une expérience de décantation • Réaliser une expérience de filtration. • Réaliser une expérience de distillation de l’eau salée. • Réaliser une expérience de vaporisation de l’eau salée ou sucrée. • Séparer les constituants • Décrire la distillation de l’eau salée. • Décrire les différents procédés de séparation des constituants d’un mélange. 15 Connaissance • Définir une solution aqueuse. • Définir un solvant ou dissolvant. • Définir un soluté. • Définir une solution diluée. • Définir une solution concentrée. • Définir une solution saturée. • Définir un mélange homogène. • Définir un mélange hétérogène. • Donner un exemple de mélange homogène. • Donner un exemple de mélange hétérogène. • Nommer les procédés de séparation des constituants d’un mélange. 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. On pourra s’appuyer sur l’environnement quotidien de l’élève pour illustrer les différents procédés de séparation. d’un mélange en utilisant la méthode appropriée. 7.4. 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 16 • 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. Domaine II : Optique Chapitre 8 : Les sources et les récepteurs de lumière CONTENUS 8.1. Sources de lumière 8.1.1. Sources primaires 8.1.2. Sources secondaires 8.1.3. Cheminement de la lumière 8.1.4. Sources de lumière naturelle 8.1.5. Sources de lumière artificielle 8.2. Récepteurs de lumière 8.2.1. Définition 8.2.2. Récepteur photochimique 8.2.3. Récepteur photoélectrique Savoir-faire expérimenta l • Identifier des corps transparents. • Identifier des corps opaques. • Identifier des corps translucides • Réaliser une expérience utilisant un récepteur photochimique . • Réaliser une Thème : Introduction à l’optique Durée : 2 h OBJECTIFS Savoir-faire théorique • Distinguer une source primaire d’une source secondaire de lumière. Connaissance • Définir une source primaire • Définir une source secondaire • Citer des exemples de sources primaires. • Citer des exemples de sources secondaires. • Définir un corps transparent. • Définir un corps opaque. • Définir un corps translucide. • Interpréter la vision d’un objet. • Distinguer une source de lumière d’un récepteur de lumière. • Décrire une expérience utilisant un 17 • Citer des exemples de sources de lumière naturelle • Citer des exemples de sources de lumière artificielle • Définir un récepteur de lumière. • Citer des exemples de récepteurs de lumière. • Citer des exemples d’application de l’effet photoélectrique. Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Cette étude peut être conduite par la mise en commun des observations des élèves. On 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. On sera amené à montrer et à définir la diffusion. Le soleil étant notre principale source primaire naturelle, on pourra présenter et décrire le système solaire à l’aide du document de la page O1-5 (GRIAB). Ce qui, en outre, 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 qui ne sont pas à la portée des élèves. Le noircissement à la lumière d’un expérience utilisant un récepteur photoélectriqu e. récepteur de lumière. 18 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. Domaine II : Optique Chapitre 9 : La propagation rectiligne et la vitesse de la lumière CONTENUS 9.1 Propagation rectiligne de la lumière 9.1.1. La chambre noire 9.1.2. Rayons et faisceaux lumineux 9.1.3. Propagation dans d’autres milieux − Réfraction Savoir-faire expérimental • Réaliser l’expérience de la chambre noire. • Mettre en évidence la propagation rectiligne de la lumière dans l’air. Thème : Introduction à l’optique Durée : 4 h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance • Représenter la marche des rayons lumineux. • Décrire l’expérience de la chambre noire. • Interpréter la formation de l’image obtenue avec une chambre noire. • Distinguer une émission d’une diffusion. • Enoncer le principe de propagation de la lumière. • Définir un rayon lumineux. • Définir un diaphragme. • Définir la réfraction. • Définir la réflexion. • Définir la diffusion. • Utiliser dans les calculs la valeur de la vitesse de la lumière. • Donner la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide. • Définir l’annéelumière. − Réflexion − Diffusion 9.2 Vitesse de la lumière 9.2.1. Vitesse de propagation de la lumière 9.2.2. L’année-lumière : unité de longueur 19 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème 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. Domaine II : Optique Chapitre 10 : Les ombres CONTENUS Savoirfaire expérime ntal 10.1 Formation des • Réaliser ombres une expérience − Ombre propre de formation − Ombre portée d’ombres − Cône d’ombre d’une sphère − pénombre • Réaliser une expérience de formation d’ombres d’une sphère sur une autre sphère. 10.2 Mouvements de la Terre et mouvement apparent du Soleil Thème : Introduction à l’optique Durée : 6 h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES 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. • Définir une ombre propre. • Définir une ombre portée. • Définir un cône d’ombre. • Définir une pénombre. 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. Faire la différence entre le mouvement de la Terre autour de l’axe des pôles et son mouvement autour du soleil • Décrire le mouvement annuel de la Terre. • Expliquer le phénomène du jour et de la nuit. 10.3 Phases de la lune • Citer les phases de la lune. • Définir une lunaison. 20 Pour les phases de la lune, on dirigera les observations des élèves pendant au moins deux lunaisons consécutives. Pour ce faire, on 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) ou son absence. A défaut, on mettra à contribution l’expérience des élèves. • Expliquer les deux types d’éclipses. • Schématiser les deux types d’éclipses. • Définir une éclipse totale. • Définir une éclipse partielle. • Donner la précaution à prendre pour observer une éclipse de soleil 10.4 Les éclipses 21 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. On pourra saisir l’occasion d’une éclipse pour revenir sur le sujet. Attirer l’attention des élèves sur la formation des éclipses comme étant un phénomène naturel contrairement à la conception populaire. Domaine III : Electricité Chapitre 11 : Le circuit électrique CONTENUS 11.1 Générateur et récepteur Savoir-faire expérimental Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES • Identifier les bornes d’une pile. • Identifier les bornes d’une lampe électrique. . • Distinguer un générateur d’un récepteur. • Schématiser une lampe électrique. • Distinguer un isolant d’un conducteur électrique. • Citer des exemples de générateurs. • Citer des exemples de récepteurs. Insister auprès des élèves sur le fait que les expériences ne doivent pas être réalisées avec le courant du secteur pour des raisons de sécurité. • Définir un conducteur électrique. • Définir un isolant électrique. • Donner des exemples de corps conducteurs. • Donner des exemples de corps isolants. • Réaliser un circuit simple à partir d’un schéma. • Schématiser un circuit électrique simple à partir d’un montage. • Représenter les symboles normalisés des différents éléments d’un circuit électrique simple. • Citer les différents éléments d’un circuit électrique simple. • Définir un circuit électrique. S’assurer 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. 11.2 Conducteur et isolant 11.3 Schématisation et réalisation d’un circuit simple Thème : Le courant électrique Durée : 4 h OBJECTIFS Savoir-faire Connaissance théorique 22 Domaine III : Electricité Thème : Fonctionnement d’un circuit électrique Durée : 2 h OBJECTIFS Savoir-faire Connaissance théorique Chapitre 12 : La tension électrique CONTENUS Savoir-faire expérimental . 12.1 Adaptation d’un récepteur à un générateur 12.2. Surtension et Sous- tension • Choisir un récepteur adapté à un générateur donné. • Définir la tension d’usage d’un récepteur. • Identifier une situation de surtension. • Identifier une situation de soustension • Donner les effets d’une surtension. • Donner les effets d’une sous-tension. . 23 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème 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. Le problème posé dans cette leçon est celui de l’adaptation de la lampe au générateur. C’est évidemment un problème fondamental qui nous amène à introduire les notions de " tension ", de "tension d’usage " et de " surtension " d’un point de vue pratique. Domaine III : Electricité Thème : Fonctionnement d’un circuit électrique Durée : 4 h Chapitre 13 : Les associations de générateurs et les associations de récepteurs OBJECTIFS CONTENUS Savoir-faire Savoir-faire expérimental théorique 13.1 Associations de générateurs en série (piles) 13.1.1. En série et en concordance 13.1.2. En série et en opposition 13.2 Associations de récepteurs (lampes) 13.2.1. En série 13.2.2. En dérivation • 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. • Réaliser un circuit électrique comportant une association de récepteurs en dérivation (ou en parallèle). • Schématiser un montage comportant une association de générateurs en série et en concordance. • Schématiser un montage comportant une association de générateurs en série et 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 Connaissance Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES • Enoncer les propriétés d’une association de générateurs en série et en concordance. • Enoncer les propriétés d’une association de générateurs en série et en opposition. • Enoncer les propriétés d’une association de récepteurs en série. • Enoncer les propriétés d’une association de récepteurs en dérivation. Le professeur précisera les avantages et les inconvénients que présente chaque type d’association. Domaine III : Electricité Chapitre 14 : Le courant électrique et ses dangers CONTENUS 14.1. Le court-circuit Savoir-faire expérimental • Court-circuiter une lampe dans un circuit électrique. • Détecter la présence d’un courtcircuit dans un montage Thème : Fonctionnement d’un circuit Fiche : REFERENTIEL électrique Durée : 2 h Niveau : 4ème OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance • Identifier un courtcircuit sur le schéma d’un montage électrique. 14.2. La protection des installations : coupe circuit (fusibledisjoncteur) • Définir un courtcircuit. • Donner les conséquences d’un court-circuit. • Donner le rôle d’un fusible dans un circuit électrique. 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. • Donner la tension du 14.3. Les dangers du courant de réseau ou du secteur; le règles de sécurité. réseau national. • Citer les dangers de courant du 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 25 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 à prendre pour éviter l’électrocution. 26 Domaine IV : Mécanique Chapitre 15 : La notion de force CONTENUS Thème : Les forces Durée : 6h OBJECTIFS Savoir-faire Connaissance théorique Savoir-faire expérimental 15.1 Définition d’une force 15.2 Eléments caractéristiques d’une force . • 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 Représentation d’une force • 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. • Donner les 15.4 Catégories de forces 15.5 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. • Réaliser • Identifier les forces 27 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème 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. 15.6 Equilibre d’un solide soumis à l’action de deux forces l’équilibre d’un solide soumis à l’action de deux forces. intervenant dans l’équilibre d’un solide soumis à l’action de deux forces. • Représenter les forces intervenant dans l’équilibre d’un solide soumis à l’action de deux forces. 28 conditions nécessaires à l’équilibre d’un solide soumis à l’action de deux forces. Domaine IV : Mécanique Chapitre 16 : Le poids d’un corps CONTENUS 16.1. Le poids d’un corps 16.1.1. Définition 16.1.2. Caractéristique s et représentation Savoir-faire expérimental • Mesurer l’intensité du poids d’un corps. • Déterminer expérimentalement la position du centre de gravité d’un corps. 16.2. Distinction entre poids et masse 16.3. Relation entre poids et masse Thème : Les forces Durée : 3h OBJECTIFS Savoir-faire Connaissance théorique • Tracer la verticale d’un lieu. • Représenter le poids d’un corps. • Définir le poids d’un corps. • Définir le centre de gravité d’un corps. • Définir la verticale d’un lieu. • Citer les caractéristiques du poids. INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le poids sera abordé comme un exemple de force. Insister 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. • Distinguer la masse du poids. • Etablir expérimentalement la relation entre le poids et la masse. Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème • Utiliser la relation entre le poids et la masse. 16.4. Variation du poids d’un corps avec le lieu • Enoncer la relation liant le poids à la masse • Citer les facteurs entraînant la variation du poids d’un corps. 29 Domaine IV : Mécanique Chapitre 17 : La poussée d’Archimède CONTENUS 17.1 Mise en évidence de la poussée d’Archimède 17.2 Facteurs dont dépend la poussée d’Archimède 17.3 Intensité de la poussée d’Archimède 17.4 Corps flottants ou non flottants Thème : Les forces Durée : 6 h OBJECTIFS Savoir-faire expérimental Savoir-faire théorique • Réaliser une expérience mettant en évidence la poussée d’Archimède. • Décrire une expérience mettant en évidence la poussée d’Archimède. • Représenter la poussée d’Archimède. • Réaliser une expérience montrant que la poussée exercée par un liquide sur un corps immergé dépend de la nature du liquide. • Réaliser une expérience montrant que la poussée exercée par un liquide sur un corps immergé dépend du volume de liquide déplacé. • Réaliser une expérience permettant de déterminer l’intensité de la poussée d’Archimède exercée par un liquide sur un corps immergé. • Réaliser une expérience montrant que la poussée exercée par un liquide sur un corps immergé est égale au poids de liquide déplacé. Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème Connaissance • Définir la poussée d’Archimède. • Définir le centre de poussée. • Citer les caractéristiques 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. • Citer les facteurs dont dépend la poussée exercée par un liquide sur un corps immergé. • Calculer l’intensité de la poussée d’Archimède exercée par un liquide sur un corps immergé. • Donner • Expliquer • Enoncer la condition de flottabilité d’un corps. pourquoi un corps flotte ou coule dans un liquide. 30 l’expression de l’intensité 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. • Donner quelques applications de la poussée d’Archimède. 31 Il est donc nécessaire de chasser ces idées fausses de l’esprit des enfants 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… ème CHIMIE 4 29 Domaine I : Les combustions Chapitre 1 : La combustion avec ou sans flamme CONTENUS 1.1 Combustion avec flamme : cas de la bougie Savoir-faire expérimental Thème : Observations sur les combustions Durée : 6h OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance • Schématiser la flamme d’une • Citer les différentes bougie. zones d’une flamme de bougie. • Expliquer le rôle de la mèche dans la combustion de la bougie. • Interpréter la combustion d’une bougie. 1.2 Combustion • Réaliser la combustion • Expliquer la • Citer des exemples de sans flamme : cas du charbon de bois. combustion sans combustions sans du charbon de flamme. flamme. bois 1.3 Composition de l’air • Réaliser une expérience mettant en évidence ce qui brûle dans une bougie. • Réaliser une expérience mettant en évidence la nécessité du dioxygène dans une combustion. • Calculer le volume • Donner la composition de dioxygène dans un en volume de l’air. volume d’air. • Calculer le volume de diazote dans un volume d’air. • Déduire le volume d’air connaissant le volume de diazote. • Déduire le volume d’air connaissant le 30 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème 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 eux-mêmes. 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. volume de dioxygène. 1.4 Transformations physiques et transformations chimiques : notion de réaction chimique • Distinguer une transformation chimique d’une transformation physique. • Définir une transformation chimique. • Donner des exemples de transformations physiques. • Donner des exemples de transformations chimiques 31 Domaine I : Les combustions Chapitre 2 : Les aspects pratiques des combustions CONTENUS Savoir-faire expérimental Thème : Les combustibles Durée : 3 h Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème OBJECTIFS Savoir-faire théorique INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Connaissance 2.1 Combustible, Réaliser une expérience comburant, produits mettant en évidence de combustion des produits de la combustion. 2.2. Combustion complète ; combustion incomplète 2.3. Notions pratiques sur la combustion 2.3.1. Conditions d’une combustion 2.3.2. Action sur une combustion • Réaliser une expérience de combustion complète. • Réaliser une expérience de combustion incomplète. • Distinguer une combustion complète d’une combustion incomplète. • Expliquer comment agir sur une combustion pour la ralentir. • Expliquer comment agir sur une combustion pour l’arrêter. • Expliquer le fonctionnement d’un extincteur. • Expliquer comment agir sur une combustion 32 • Définir un combustible. • Définir un comburant. • Donner des exemples de combustibles. • • Définir une combustion complète. • Définir une combustion incomplète. • Enoncer les conditions nécessaires à une combustion. 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. pour l’activer. 33 Domaine I : Les combustions Chapitre 3 : L’utilisation des combustibles- Dangers CONTENUS 3.1. Utilisation des combustibles gazeux Thème : Les combustibles Durée : 3 h OBJECTIFS Savoir-faire Savoir-faire expérimental théorique • Utiliser un brûleur à • Décrire un brûleur gaz. Connaissance 3.2. Dangers liés aux combustibles et règles de sécurité • Enoncer les dangers de certaines combustions. • Enoncer les règles de sécurité dans le cas des combustions dangereuses (feux de brousse, incendies, gaz domestique). 3.3. La fumée du tabac (cigarettes, cigares, tabac de pipes) • Citer les produits nocifs contenus dans la fumée du tabac. 34 INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES L’utilisation des combustibles gazeux tels que le butane, contribue à la lutte contre la déforestation. à gaz. • Schématiser un brûleur à gaz. • Expliquer le fonctionnement d’un brûleur à gaz. • Décrire l’expérience de la « bouteille à Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème 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. L’expérience de la « bouteille à fumer » sera réalisée par le professeur, en plein air. fumer ». • Indiquer l’effet de chacun des produits nocifs contenus dans la fumée du tabac sur l’organisme humain. 35 Domaine II : La structure de la matière Chapitre 4 : Les atomes et les molécules CONTENUS Savoir-faire expérimental 4.3 Corps pur simple ; corps pur composé OBJECTIFS Savoir-faire théorique Connaissance • Identifier quelques atomes par leur symbole. 4.1 Les atomes 4.2 Les molécules Thème : Les constituants de la matière Durée : 4 h • Construire un modèle moléculaire à partir de la formule d’une molécule. • Identifier les atomes constitutifs d’une molécule • Ecrire la formule d’une molécule à partir de sa composition atomique. • Ecrire la formule d’une molécule à partir de son modèle moléculaire. • Distinguer un corps pur simple d’un corps pur composé à partir de leurs formules. 36 • Donner l’ordre de grandeur de la taille des atomes. • Donner les symboles de quelques atomes. • Définir la molécule d’une substance. • Définir un corps pur simple. • Citer des exemples de corps purs simples. • Définir un corps pur composé. Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème 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 moles 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. 4.4 Mélange et corps pur • Expliquer la différence entre un corps pur et un mélange à partir de la structure particulaire de la matière. 37 • Citer des exemples de corps purs composés. • Citer des exemples de mélanges. Domaine II : Structure de la matière Chapitre 5 : La structure de l’atome CONTENUS 5.1 L’électrisation par frottement 5.2 La structure lacunaire de l’atome Savoir-faire expérimental • Réaliser une expérience d’électrisation par frottement • Réaliser une expérience mettant en évidence les deux sortes d’électricité. Thème : L’atome – les électrons Durée : 4 h OBJECTIFS Savoir-faire Connaissance théorique • Interpréter l’électrisation par frottement. • Expliquer la neutralité électrique de l’atome. • Décrire la structure de l’atome. • Expliquer la structure lacunaire de l’atome. • Définir le numéro atomique. 5.3 Le numéro atomique 5.4 Le courant électrique dans les métaux • Donner le symbole de l’électron. • Donner les constituants de l’atome. • Interpréter le passage du courant électrique dans les métaux. • Expliquer le rôle du générateur. 38 • Donner le sens conventionnel du courant dans un circuit électrique. • Donner le sens de circulation des électrons dans un circuit électrique. Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème 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. L’interprétation de l’électrisation peut être ainsi donnée. On n’entrera pas dans le détail de la structure du noyau ni de l’organisation du cortège électronique mais on insistera sur le fait que le nombre d’électrons caractérise un type donné d’atome, ainsi que sur la neutralité électrique de l’atome. La structure de l’atome étant connue, il devient possible de donner une description sommaire du cristal métallique. La nature du courant électrique dans un conducteur métallique s’en déduit ainsi que le rôle du générateur. Un retour sur le sens conventionnel du courant permet aux élèves de se rendre compte qu’il est inverse de celui du déplacement des électrons. Domaine III : Réactions chimiques Chapitre 6 : La combustion du carbone CONTENUS 6.1 Combustion du carbone dans le dioxygène 6.2 Réaction chimique 6.2.1 Interprétation 6.2..2 Conservation des atomes 6.3 Ecriture et équilibrage de Savoir-faire expérimental • Réaliser la combustion du carbone. • Mettre en évidence le corps formé lors de la combustion complète du carbone. Thème : Etude d’une réaction chimique Durée : 4 h OBJECTIFS Savoir-faire théorique • Décrire la combustion du carbone dans le dioxygène. • Interpréter la combustion du carbone dans le dioxygène. • Ecrire l’équationbilan de la Connaissance Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES L’existence des atomes et des molécules va permettre d’expliquer formé lors de la une transformation chimique par un combustion complète du carbone dans le dioxygène. réarrangement des atomes entre eux. C’est l’occasion pour le professeur • Donner la formule du de rappeler le caractère exothermique corps formé lors de la de cette combustion et d’attirer combustion complète du des élèves sur les carbone dans le dioxygène. l’attention inconvénients d’une utilisation abusive du bois et du charbon de bois en conseillant l’utilisation des foyers améliorés. Afin d’éviter une généralisation • Définir une réaction prématurée dans l’esprit des élèves : chimique. réaction chimique = combustion, le • Définir les réactifs. professeur donnera d’autres exemples • Définir les produits. de réactions chimiques qui ne sont pas • Donner les réactifs de la des combustions (Exemples : action combustion du carbone. d’un acide sur un métal ou sur une • Donner le produit de la base). combustion complète du Les réactions chimiques sont à carbone. l’origine de la formation de nombreux • Enoncer le principe de produits chimiques utiles à l’homme, conservation des atomes. toxiques, ou polluants. La conservation des atomes au cours d’une réaction sera présentée, leur conservation globale justifie en même temps la conservation de la masse. • Donner une représentation • Donner le nom du corps 39 l’équation chimique combustion complète du carbone dans le dioxygène. schématique de la combustion complète du carbone dans le dioxygène. 40 Domaine III : Réactions chimiques Chapitre 7 : La combustion du dihydrogène CONTENUS 7.1. Préparation du dihydrogène 7.2 Combustion du dihydrogène dans le dioxygène de l’air 7.3 Réaction chimique 7.3.1 Interprétation 7.3.2 Conservation des atomes 7.4 Ecriture et équilibrage de l’équation Savoir-faire expérimental • Réaliser l’expérience de préparation du dihydrogène. • Réaliser l’expérience permettant l’identification du dihydrogène. 7 • Réaliser la combustion du dihydrogène. • Mettre en évidence le corps formé lors de la combustion du dihydrogène. Thème : Etude d’une réaction chimique Durée : 4 h OBJECTIFS Savoir-faire théorique • Schématiser l’expérience de préparation du dihydrogène. • Décrire la combustion du dihydrogène dans le dioxygène de l’air. • Interpréter la combustion du dihydrogène dans le dioxygène. • Ecrire l’équationbilan de la combustion du dihydrogène dans le Connaissance • Donner les caractéristiques du dihydrogène • Donner le nom du corps formé lors de la combustion du dihydrogène dans le dioxygène. • Donner la formule du corps formé lors de la combustion du dihydrogène dans le dioxygène. • Donner les réactifs dans la combustion du dihydrogène. • Donner le produit dans la combustion du dihydrogène. • Donner une représentation schématique de la combustion du 41 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 4ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES La manipulation du dihydrogène étant très délicate, il convient de prendre rigoureusement en compte les mesures de sécurité. chimique dioxygène. dihydrogène dans le dioxygène. • Donner la signification et la place des coefficients dans une équation-bilan. 42 CLASSE DE TROISIEME (3ème) PROGRAMME PROGRESSION INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES DU PROGRAMME 38 PROGRAMME DE LA CLASSE DE 3è PARTI DOMAINE CHAPITRES HORAIRE 1: L’intensité d’un courant électrique 2: La tension électrique 3: Les mesures sur des circuits 4: La puissance électrique 5: L’énergie électrique 6: Les applications, l’importance, la production et la distribution de l’énergie électrique Chapitre 7: La résistance d’un conducteur ohmique Chapitre 8: Mesures des résistances Chapitre 9: Les associations de conducteurs ohmiques Chapitre 10: Les poulies- Le treuil Chapitre 11: Travail et puissance mécaniques Chapitre 12: Energie mécanique- Transfert Rendement Chapitre 13: Moteurs à piston Chapitre 14: Analyse et synthèse de la lumière Chapitre 15: Lentilles convergentes- Foyers Chapitre 16: Formation des images Chapitre 17: Construction géométrique des images Chapitre 18: La loupe Chapitre 19: Le miroir Chapitre 1 : Transformations électrochimiques du cuivre et de l’ion cuivre Chapitre 2 : Nature du courant électrique dans les électrolytes Chapitre 3 : Transformations chimiques du cuivre et de l’ion cuivre Chapitre 4 : Un générateur électrochimique : la pile Chapitre 5 : L’air-Les gaz Chapitre 6 : Electrolyse et synthèse de l’eau Chapitre 7 : Les alcanes et leur combustion Chapitre 8 : Oxydation du carbone, du soufre et du fer Chapitre 9 : Réduction de l’oxyde ferrique et de l’oxyde cuivrique Chapitre 10 : Importance industrielle de la réduction des oxydes 3h 3h 3h 3h 3h 2h E P Y S ELECTRICITE H I U (61 H I I (27 Les corps solides E Les corp s molé culai M LES IONS METALLIQUE S H) C OPTIQUE E MECANIQ UE Q Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre Chapitre H) 39 4h 4h 4h 4h 4h 3h 3h 3h 3h 3h 3h 3h 3h 3h 2h 3h 2h 2h 3h 3h 3h 3h 3h PROGRESSION ANNUELLE DE LA CLASSE DE 3ème MOIS SEMAI NES 1ère PHYSIQUE CHIMIE Ch1: L’intensité d’un courant électrique Ch2: La tension électrique Ch2: La tension électrique (fin) 3h 1h 2h Ch1 : Transformations électrochimiques du cuivre et de l’ion cuivre Ch1 : Transformations électrochimiques du cuivre et de l’ion cuivre (suite) 2ème OCTOBR E 3ème Ch3 : Les mesures sur des circuits 4ème 1ère 2ème NOVEM BRE 3ème 4 ème DECEMB RE 1ère Ch2 : Nature du courant électrique dans les électrolytes Evaluation 1 Ch4 : La puissance électrique Ch5 : L’énergie électrique Ch5 : L’énergie électrique (fin) Ch3 : Transformations chimiques du cuivre et de l’ion cuivre Ch3 : Transformations chimiques du cuivre et de l’ion cuivre (fin) Ch6 : Les applications, l’importance, la production et la distribution de l’énergie électrique Evaluation 2 Ch4 : Un générateur électrochimique : la pile Ch7 : La résistance d’un conducteur ohmique Ch7 : La résistance d’un conducteur ohmique (fin) Ch8 : Mesure des résistances 40 DUR EE 2h 1h 3h 2h 2h 3h 1h 2h 2h 1h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 2 ème 1ère JANVIER N.B. semaines de cours 2ème Ch10 : Les poulies-Le treuil 3 ème 1 ère 2ème FEVRIER 3ème 4ème MARS N.B. semaines de cours 1ère 2 ème 1ère 2ème AVRIL 3ème 4ème MAI Ch8 : Mesure des résistances (fin) Evaluation 3 Ch9 : Les associations de conducteurs ohmiques Ch5 : L’air - Les gaz 1ère Ch10 : Les poulies-Le treuil (fin) Ch11 : Travail et puissance mécaniques Ch11 : Travail et puissance mécaniques (fin) Ch12 : Energie mécanique Transfert - Rendement Ch12 : Energie mécanique Transfert- Rendement (fin) Evaluation 4 Ch13 : Moteurs à pistons Ch13 : Moteurs à pistons (fin) Ch6 : Electrolyse et synthèse de l’eau Ch6 : Electrolyse et synthèse de l’eau (fin) Ch7 : les alcanes et leur combustion Evaluation 5 Ch14 : Analyse et synthèse de la lumière Ch14 : Analyse et synthèse de la lumière (fin) Ch15 : Lentilles convergentesFoyers Evaluation 6 Ch16 : Formation des images Ch16 : Formation des images (fin) Ch8 : Oxydation du carbone, du soufre et du fer Ch9 : Réduction de l’oxyde ferrique et de l’oxyde cuivrique Evaluation 7 Ch17 : Construction géométrique des images Ch18 : La loupe Ch18 : La loupe (fin) 41 2h 2h 4h 2h 2h 2h 2h 2h 2h 1h 2h 1h 2h 2 1 3h 2h 2h 1h 3h 2h 2h 1h 3h 3h 1h 3h 1h 2h Ch19 : Le miroir Ch19 : Le miroir (fin) 2ème Ch10 : Importance industrielle de la réduction des oxydes Evaluation 8 2h 1h 3h 2h N.B. • La présente progression n’est qu’un guide, une référence surtout pour les débutants. • Le professeur pourra s’appuyer sur cette proposition pour rédiger sa propre progression. • De toute évidence une progression est dynamique, elle sera remodelée chaque fois que des contingences nouvelles viendraient à perturber le cours normal de l’année scolaire. • Les horaires prennent en compte les cours théoriques et les TD. • Prendre en compte le volume horaire des évaluations 42 ème PHYSIQUE 3 42 Domaine I: Electricité Chapitre 1 : L’intensité d’un courant électrique CONTENUS Savoir - faire expérimental 1.1. Intensité d’un courant électrique 1.1.1 Notion d’intensité 1.1.2 L’unité d’intensité Thème : Mesures électriques en courant continu Durée: 3 Heures OBJECTIFS Savoir - faire Connaissance théorique • Identifier un • Donner l’unité de ampèremètre. l’intensité du courant. • Donner le nom de l’instrument de mesure de l’intensité. • Donner le symbole d’un ampèremètre. 1.1.3 L’instrument de mesure 43 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème 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). 1.2. Utilisation de l’ampèremètre 1.2.1 Montage • Installer correctement un ampèremètre dans un circuit (montage, polarité, calibre...). 1.2.2 Polarité • Réaliser un montage d’après un schéma 1.2.3 Calibre comportant le symbole 1.2.4 Résultat d’une d’un ampèremètre. mesure • Réaliser un montage d’après un texte. • Sélectionner un calibre adapté à la mesure d’une intensité • Lire correctement l’indication de l’aiguille d’un ampèremètre. 1.3. Unicité de l’intensité • Schématiser un • Définir le calibre d’un circuit comportant ampèremètre un ampèremètre. multicalibre à aiguille. • Schématiser un • Donner le mode de circuit d’après un branchement d’un texte. ampèremètre. • Choisir le calibre adapté à une mesure. • Exprimer le résultat d’une mesure en utilisant un opérateur que l’on déterminera à partir du calibre et de l’échelle choisis. • Utiliser la relation I =CxL/E • Réaliser une • Enoncer la propriété de expérience permettant l’intensité du courant de vérifier l’unicité de dans un circuit série. l’intensité du courant continu dans un circuit série. 44 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. Domaine I: Electricité Thème : Mesures électriques en courant continu Fiche : REFERENTIEL Chapitre 2 : La tension électrique CONTENUS Savoir - faire expérimental 2.1. La tension électrique Durée: 3 Heures OBJECTIFS Savoir - faire théorique Niveau : 3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Connaissance On parle d’intensité du courant • Donner l’unité de tension. en un point d’un circuit, par contre on parle de tension entre deux points d’un circuit. 2.1.1 Notion de tension 2.1.2 L’unité de tension 2.2. Le voltmètre et son utilisation • Brancher correctement un voltmètre multicalibre dans un 2.2.1 Montage circuit. • Réaliser un montage 2.2.2 Polarité d’après un schéma comportant le symbole 2.2.3 Calibre d’un voltmètre. • Réaliser un montage 2.2.4 Résultat d’une d’après un texte. mesure • Sélectionner un calibre approprié pour la mesure d’une tension. • Lire correctement l’indication de l’aiguille d’un voltmètre. • Identifier un • Donner le nom de voltmètre. l’instrument de mesure • Schématiser un circuit de la tension. comportant un • Définir le calibre d’un voltmètre. voltmètre multicalibre à aiguille. • Indiquer les pôles d’un • Donner le mode de voltmètre sur un branchement d’un schéma. voltmètre. • Donner l’ordre de grandeur de quelques • Utiliser la relation U = tensions. CxL/E • Donner la relation U = C xL/E 45 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 permettra à l’élève de choisir le calibre approprié pour réaliser une mesure. 2.3. Tension aux bornes d’éléments d’un circuit 2.3.1 Pile 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. • Réaliser une expérience permettant de comparer les valeurs de la tension aux bornes d’un élément en circuit fermé et en circuit ouvert. 2.3.2 Interrupteur 2.3.3 Fil de connexion 46 Domaine I: Electricité Chapitre 3 : Les mesures sur les circuits CONTENUS Savoir - faire expérimental 3.1. Circuit sans dérivation 3.1.1 Additivité des tensions • Réaliser une expérience permettant de vérifier la loi d’additivité des tensions dans un circuit sans dérivation. 3.1.2 Notion de diviseur de tension : cas d’appareils identiques • Réaliser un diviseur Thème : Mesures électriques en courant continu Durée: 3 Heures OBJECTIFS Savoir - faire théorique Connaissance • Utiliser la loi d’additivité des tensions dans un circuit sans dérivation. • Enoncer la loi d’additivité des tensions dans un circuit sans dérivation • Définir un diviseur de tension dans le cas d’appareils identiques de tension dans le cas d’appareils identiques. 47 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES La vérification expérimentale des différentes lois exige que les sources de tension dont on dispose n’évoluent pas trop vite dans le temps (cas des piles usagées) et que les instruments que l’on utilise pour ces mesures soient de bonne qualité. Les écarts éventuels constatés lors des mesures ne mettront pas en cause la formulation de chaque loi. Pour éviter de décharger rapidement le générateur (pile), il est recommandé d’utiliser un bouton 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. 3.2. Circuit avec dérivations 3.2.1 Tension 3.2.2 Intensité 3.2.3 Applications pratiques − Principe de l’installation électrique d’une maison −Circuit électrique d’une bicyclette, d’une moto ou d’une voiture • 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 courants dérivés. • Utiliser la loi d’unicité de la tension dans un circuit avec une dérivations • Réaliser expérience permettant de vérifier la loi de l’unicité de la tension aux bornes de récepteurs en dérivation entre deux points d’un circuit. • 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. 48 On 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 : Electricité Chapitre 4 : La puissance électrique CONTENUS Savoir - faire expérimental 4.1 Caractéristiques nominales d’un appareil électrique. 4.1.1 Indications portées par un appareil électrique. Thème : Energie électrique Durée: 3 Heures OBJECTIFS Savoir - faire théorique Connaissance • Interpréter des • Définir la tension inscriptions portées nominale. sur un appareil • Donner l’unité de la électrique. puissance électrique. • Définir la nominale. 4.1.2 Définitions. puissance 4.2 Puissance consommée • Réaliser une • Schématiser le • Donner l’expression de la par un appareil en expérience montage d’une puissance électrique courant continu permettant de expérience de consommée par un déterminer une mesure d’une appareil. 4.2 1 Expérience puissance puissance électrique. • Donner le domaine consommée en • Utiliser la relation d’application de la 4.2 2 Définition courant continu. P=U.I. relation P=U.I. 49 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur veillera à faire apporter en classe des appareils électriques avec caractéristiques nominales lisibles. Attirer l’attention des élèves sur la nécessiter de toujours lire les indications portées sur un appareil électrique avant sa mise sous tension. La définition de la puissance électrique consommée P=U.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 (pour les moteurs par exemple), P < U.I. 4.3 Applications pratiques • Appliquer la relation P=U.I. aux calculs • Enoncer le principe d’intensité, la d’additivité des puissance et la puissances électriques tension étant consommées dans une connues. installation. • Calculer la puissance totale consommée dans une installation. 50 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 : Electricité Chapitre 5 : L’énergie électrique CONTENUS Savoir - faire expérimental 5.1 Notion d’énergie électrique • Utiliser la relation : E=Pxt • Calculer l’énergie électrique consommée par un ensemble d’appareils. 5.1.1 Définition 5.1.2 Unités d’énergie électrique 5.2 Mesure de l’énergie électrique consommée par un appareil thermique Thème : Energie électrique Durée: 3 Heures OBJECTIFS Savoir - faire théorique Connaissance • Réaliser une expérience permettant de mesurer l’énergie électrique consommée par un appareil. • Schématiser le montage permettant de mesurer l’énergie électrique consommée par un appareil. • Utiliser la relation E =UxIxt 51 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème 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. L’enseignement de l’énergie électrique doit contribuer à l’éducation de l’élève pour le former à bien gérer la puissance électrique domestique. A terme, l’élève doit être capable de 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. En s’appuyant sur le fait que l’énergie électrique est proportionnelle à la puissance des appareils électriques utilisés et au temps de fonctionnement, l’enseignant encouragera les élèves vers des choix et utilisations permettant d’économiser l’énergie. 5.3 Transformation de l’énergie électrique en chaleur. 5.3.1 Effet Joule 5.3.2 Quantité de chaleur reçue par l’eau • Utiliser la relation : Q = m x c x (Tf – Ti) • Calculer le rendement d’un appareil thermique. 5.3.3 Rendement d’un appareil thermique. 5.4 Le compteur d’énergie électrique 5.4.1 Rôle et description du compteur 5.4.2 Energie consommée dans une installation. 5.4.3 Facture d’électricité • Décrire un compteur d’énergie électrique. • Calculer l’énergie consommée dans une installation. • Exploiter les indications portées sur une facture d’électricité. 52 • Définir l’effet Joule. • Citer des applications de l’effet Joule. • Définir le rendement d’un appareil thermique. • Donner le rôle d’un compteur d’énergie électrique. Le professeur se limitera seulement au cas de l’eau dans l’utilisation de la relation : Q = m x c x (Tf – Ti) La chaleur est une forme d’énergie. Elle s’exprime avec les mêmes unités que l’énergie (en joules ou en wattheures). L’utilisation du compteur d’énergie électrique de démonstration est réservée au professeur. La consommation d’énergie électrique par tour du disque du compteur (C = 0,8 Wh/tr indiquée sur certains compteurs) et la lecture d’une facture d’électricité montrent bien que ce que l’on consomme dans une installation électrique est de l’énergie électrique et non « du courant », expression consacrée dans le langage courant. L’exploitation des indications portées sur une facture d’électricité doit permettre à l’élève de vérifier le montant à payer. Domaine I : Electricité Chapitre 6 : Les applications, l’importance, la production et la distribution de l’énergie électrique OBJECTIFS Savoir Savoir - faire CONTENUS faire théorique expérimenta l 6.1. Applications et importance de l’énergie électrique Thème : Energie électrique Durée: 2 Heures Connaissance • Citer quelques applications de l’énergie électrique. 53 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème 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. - Le professeur parlera des différents modes de production et de l’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 • Citer quelques applications de l’énergie solaire. 54 - 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. - Le professeur 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 fossiles comme le pétrole. Insister sur le fait que l’énergie solaire est propre (non polluant) 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. 6.4. Transport de l’énergie électrique 6.5. L’énergie électrique dans une automobile • Expliquer l’origine des pertes d’énergie lors du transport de l’énergie électrique. • Expliquer l’importance des transformateurs dans le transport de l’énergie électrique. • Donner le rôle des transformateurs dans le transport de l’énergie électrique. • Citer quelques fonctions assurées par l’énergie électrique dans une automobile. 55 Le professeur signalera les dangers liés aux lignes électriques haute tension. Domaine I: Electricité. Thème : Dipôles – Associations de dipôles Chapitre 7 : La résistance d’un conducteur Durée: 4 Heures ohmique. CONTENUS OBJECTIFS Savoir - faire Savoir - faire théorique Connaissance expérimental 7.1 Notion de résistance. •Réaliser une •Donner l’influence expérience montrant d’un conducteur 7.1.1 Expérience l’influence d’un ohmique dans un conducteur ohmique circuit électrique 7.1.2 Influence d’un dans un circuit conducteur ohmique dans un circuit électrique. 56 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème 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 7.2 Loi d’Ohm Résistance. 7.2.1 Expérience 7.2.2 Caractéristique d’un dipôle. 7.2.3 Loi d’Ohm 7.3 .Puissance électrique dissipée par effet Joule. •Réaliser une expérience permettant de tracer la caractéristique d’un conducteur ohmique. •Schématiser le montage permettant de tracer la caractéristique d’un 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. •Définir la caractéristique d’un dipôle. •Définir un conducteur ohmique. •Donner le symbole d’un conducteur ohmique. •Enoncer la loi d’Ohm. •Donner l’expression de la loi d’Ohm. •Donner l’unité de résistance. •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 •Définir la puissance dissipée par effet Joule dans un conducteur ohmique. 57 seule dans le circuit, puis en série avec un conducteur ohmique. La différence d’éclat ou des intensités constatées donne une première approche de la notion de résistance et l’influence du conducteur ohmique dans un circuit. Le professeur évitera de commettre l’erreur selon laquelle le mot « résistance » désigne l’objet dipôle (composant électronique, résistance chauffante..) au lieu de la grandeur physique R qui caractérise l’opposition du dipôle au passage du courant. Domaine I : Electricité Thème : Dipôles – Associations de dipôles Chapitre 8 : Les mesures des résistances Durée : 4 heures OBJECTIFS CONTENUS Savoir–faire Savoir- faire Connaissance expérimental théorique 8.1 Mesure directe •Mesurer la •Donner les à l’ohmmètre. résistance d’un conditions conducteur d’utilisation de ohmique à l’aide l’ohmmètre. d’un ohmmètre. •Déterminer •Schématiser le expérimentalement montage utilisé 8.2 Méthode la résistance d’un pour la voltmètreconducteur détermination de la ampèremètre. ohmique à l’aide résistance d’un d’un ampèremètre conducteur et d’un voltmètre. ohmique par la méthode ampèremètrevoltmètre. 8.3 Le code des •Utiliser le code des •Donner la couleurs couleurs pour la procédure de détermination de la détermination de valeur la résistance d’un approximative conducteur d’une résistance. ohmique à l’aide du code des couleurs. 8.4 Dipôles •Réaliser une •Donner particuliers expérience l’influence de la permettant de température sur la 8.4.1 La lampe à montrer que la résistance d’une incandescence. 58 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES On étudiera uniquement le montage courte dérivation. 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 voltmètre- ampèremètre. Par 8.4.2 La photo résistance (LDR) 8.4.3 La thermistance (CTN) résistance d’une lampe à incandescence varie avec la température de son filament. •Réaliser une expérience permettant de montrer que la résistance d’une photo résistance varie avec l’éclairement. •Réaliser une expérience permettant de montrer que la résistance d’une thermistance varie avec la température. lampe à incandescence. •Donner l’influence de l’éclairement sur la résistance d’une photo résistance. •Donner le symbole d’une photo résistance. •Citer des applications de la photo résistance •Donner l’influence de la température sur la résistance d’une thermistance. •Donner le symbole d’une thermistance. •Citer des applications de la thermistance 59 comparaison des deux valeurs, on constate que la résistance d’une lampe à incandescence augmente fortement avec la température. Domaine I : Electricité Chapitre 9 : Les associations de conducteurs ohmiques Thème : Dipôles – Associations de dipôles Durée: 4 Heures OBJECTIFS CONTENUS Savoir - faire Savoir - faire Connaissance expérimental théorique • Réaliser une • Etablir l’expression • Définir la 9.1 Association de expérience de la résistance résistance conducteurs ohmiques permettant de équivalente d’une équivalente en série mesurer à association de d’une l’ohmmètre la conducteurs association de résistance d’une ohmiques en série. conducteurs association de • Utiliser l’expression ohmiques en conducteurs de la résistance série ohmiques en série. équivalente. • Donner • Réaliser une • Comparer la l’expression de expérience la résistance résistance permettant équivalente de équivalente à d’associer des l’association des l’association de conducteurs conducteurs conducteurs ohmiques de ohmiques en série à ohmiques en résistances chacune des série. connues en série résistances des • Donner les pour obtenir une conducteurs avantages et les résistance totale ohmiques associés. inconvénients voulue. de l’association de conducteurs en série 9.2 Association de • Réaliser une • Comparer la • Donner les conducteurs ohmiques expérience résistance avantages et les en parallèle. permettant de équivalente de inconvénients mesurer à l’association de de l’association 60 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES La loi d’addition de résistances en série sera établie à l’aide d’un ohmmètre. L’interprétation sera faite à partir de la loi d’unicité de l’intensité et de la loi d’Ohm. On fera constater que l’association est équivalente à une résistance qui est plus grande que chacune des résistances composantes. En ce qui concerne les résistances en parallèle (ou en dérivation), on notera seulement que l’association est équivalente à une l’ohmmètre la résistance d’une association de conducteurs ohmiques montés en parallèle. 9.3 Le diviseur de tension 9.3.1 Définition 9.3.2 Applications. conducteurs ohmiques en parallèle à chacune des résistances des conducteurs ohmiques associés. • Réaliser un diviseur • Etablir la relation de tension donnant la tension sortie aux • Réaliser un de bornes d’un montage conducteur potentiométrique. de • Réaliser un ohmique résistance donnée montage en dans un diviseur de rhéostat. tension. • Utiliser la relation : Us / Ue = R2 / (R1 + R2) • Schématiser un montage potentiométrique. • Schématiser un montage en rhéostat. 61 de conducteurs en parallèle • Définir un diviseur de tension. • Donner le rôle d’un potentiomètre. • Donner le rôle d’un rhéostat. • Donner le symbole d’un rhéostat. résistance plus faible que la plus petite des composantes. 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 et qu’un potentiomètre a trois (3) bornes. Domaine II : Mécanique Chapitre 10 : Les poulies - le treuil CONTENUS 10.1. Poulie fixe 10.2. mobile Savoir faire Expériment al • Utiliser une poulie fixe. Poulie • Monter une 10.3. Poulie deux gorges poulie mobile. • Utiliser une poulie mobile. à • Utiliser une poulie à deux gorges. Thème : Machines simples Durée: 4 h OBJECTIFS Savoir - faire Connaissance Théorique • Décrire une poulie fixe. • Utiliser la condition d’équilibre d’une poulie fixe. • Identifier l’entrée et la sortie pendant l’emploi d’une poulie. • Schématiser un dispositif comportant une poulie mobile. • Utiliser la relation donnant la condition d’équilibre d’une poulie mobile. • Décrire une poulie à deux gorges • Utiliser la relation donnant la condition d’équilibre d’une poulie à deux gorges. Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème 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 condition d’équilibre d’une poulie mobile. Le professeur évoquera le cas des associations de poulies mobiles et du palan sans en faire des points de traces écrites ou d’évaluation. • Donner la relation Le moment d’une force par rapport à traduisant la condition un axe fixe sera défini comme le d’équilibre d’une poulie à produit “ F x R ”. 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. 62 10.4. Treuil • Utiliser un treuil. • Décrire un treuil. • Citer les différentes Le professeur donnera des exemples d’applications des machines simples • Utiliser la relation parties d’un treuil donnant la condition • Donner la relation (poulie, palan, treuil) d’équilibre d’un treuil traduisant la condition d’équilibre d’un treuil 63 Domaine II : Mécanique Chapitre 11 : Le travail et la puissance mécaniques Thème : Energie mécanique Durée: 4 h OBJECTIFS CONTENUS 11.1. Travail mécanique Savoir - faire Expérimental Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir - faire Théorique Connaissance • 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 force. où les forces ne travaillent pas. • Utiliser la relation W = F x L. 11.2. Travail moteur. Travail résistant • Distinguer un travail • Définir le travail moteur. moteur d’un travail • Définir le travail résistant. résistant. 11.3. Puissance mécanique • Utiliser expressions puissance force. les • Définir la puissance mécanique de la d’une force ou d’une machine. d’une • Donner les différentes expressions de la puissance d’une force ou d’une machine. • Donner l’unité de la puissance mécanique. 64 La comparaison des résultats obtenus pendant l’étude des poulies montre un invariant dans les données à l’entrée et à la sortie. Cet invariant, produit “F x L” sera appelé travail de la force. Le professeur se limitera au cas d’une force constante et dans le cas simple où force et déplacement sont colinéaires. Le professeur donnera des exemples d’ordre de grandeur de puissances de quelques machines. 11.4. Travail et puissance mécaniques dans le cas d’une rotation. • Utiliser la relation W = 2π n M. • Utiliser la relation P= 2 π NM. • Donner l’expression du travail dans le cas d’une rotation • Donner l’expression de la puissance dans le cas d’une rotation 65 Domaine II : Mécanique Chapitre 12 : L énergie mécanique. Le transfert. Le rendement CONTENUS Savoir–faire -Expérimental 12.1- Energie • Réaliser une expérience cinétique mettant en évidence l’énergie cinétique d’un corps. 12.2 –Énergie potentielle de pesanteur Thème : Energie mécanique Durée: 3 h OBJECTIFS Savoir - faire Théorique • Utiliser l’expression Ec = ½ mv2 • Réaliser une expérience • Utiliser mettant en évidence l’expression l’énergie potentielle de W = m x g x h pesanteur d’un corps. (travail du poids) pour déterminer la variation de l’énergie potentielle de pesanteur d’un corps entre deux points. 12.3.-Énergie mécanique Connaissance INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Définir l’énergie Le professeur expliquera les dangers liés à la vitesse. cinétique. de la • Citer les facteurs dont Dans l’utilisation dépend l’énergie relation : Ec = ½ mv2, tenir compte du cinétique d’un corps. • Donner la relation Ec = fait que les élèves ne peuvent pas utiliser la ½ mv2 calculatrice. • Définir l’énergie L’enseignant veillera à faire potentielle de ressortir que le travail du poids peut être moteur ou pesanteur d’un corps. résistant. • Donner l’expression de la variation de l’énergie potentielle de pesanteur d’un corps entre deux points. • • Définir mécanique 66 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème l’énergie Le professeur devra prendre des exemples pratiques pour illustrer les transformations mutuelles entre énergie cinétique et énergie potentielle 12.4 - Énergie • Réaliser une mécanique conversion Énergie électrique mécanique électrique. • Réaliser une conversion électrique mécanique. 12.5- Rendement un Le professeur pourrait se servir du moteur électrique du laboratoire prévu à cet effet. Il citera d’autres formes d’énergies et d’autres types de conversions. • 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. expérience de • Distinguer • Définir de l’énergie énergie d’entrée convertisseur en énergie et énergie de d’énergie. sortie expérience de de l’énergie en énergie • Utiliser l’expression du rendement d’un convertisseur. 67 Domaine II : Mécanique Thème : Moteurs Fiche : REFERENTIEL Chapitre 13 : Les moteurs à piston Durée: 3 h Niveau : 3 ème CONTENUS OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir - faire Savoir - faire Connaissance Expérimental Théorique 13.1. Transformation L’emploi d’une maquette ou d’un • Décrire un moteur à • Définir l’alésage. de la chaleur en moteur réel facilitera piston. • Définir la cylindrée. travail l’apprentissage. • Définir la course. • Donner le rôle du Pour être conforme au vécu • Annoter le schéma système bielle- quotidien, il est recommandé de définir la cylindrée en s’appuyant sur d’un moteur à manivelle les indications sur certains véhicules. piston. 3 • Donner la Exemple : P50 (cylindrée= 48 cm ) composition des gaz Dans les gaz brûlés, le professeur indiquera aux élèves ceux qui sont • Expliquer le frais. toxiques et précisera le caractère fonctionnement d’un polluant des moteurs à piston. moteur à piston • Donner la Le professeur sensibilisera ses composition des gaz élèves sur l’entretien des moteurs et brûlés. les incitera à le faire autour d’eux. 13.2. Le cycle à • Schématiser le cycle • Citer les différents Le professeur insistera sur quatre temps du moteur à quatre temps du cycle d’un l’importance du temps moteur. Les schémas décrivant les quatre temps. moteur à piston. temps doivent comporter les • Décrire le cycle du éléments essentiels du moteur à moteur à quatre piston. temps. 68 13.3. 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 69 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 Durée: 3 Heures Niveau : 3 ème la lumière CONTENUS OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir - faire Savoir - faire Connaissance Expérimental Théorique 14.1. Analyse de professeur pourra • Décrire une expérience • Donner des exemples Le la lumière sur le • Réaliser une expérience de décomposition de la de dispositifs utilisés s’appuyer phénomène de l’arc-ende décomposition de la lumière pour la lumière décomposition de la ciel pour la motivation des 14.1.1. élèves. • Décrire le spectre de la lumière Expérience : Il pourra réaliser lumière blanche. Décomposition l’expérience de la • Réaliser une expérience de la lumière décomposition à l’aide de : permettant d’observer • Définir un spectre. - un prisme Il se gardera le spectre d’un filament • Distinguer un spectre de toute explication quant incandescent. continu d’un spectre de fonctionnement du raies. • Donner l’évolution au 14.1.2. Spectre du spectre d’une prisme ; de la lumière • Réaliser une expérience flamme en fonction -un verre d’eau et une lampe torche ou la lumière permettant d’observer • Expliquer le phénomène de la température. du soleil ; le spectre d’une flamme de la dispersion de la -une lampe torche ou la de bougie. lumière. • Donner le rôle d’un lumière du soleil et un récipient contenant de filtre. l’eau dans laquelle plonge un miroir. -un disque DVD ; -une plume blanche comme réseau. Le professeur devra faire identifier les sept (7) couleurs dans le spectre visible de la lumière blanche et conclure. 70 Le professeur veillera à ne pas confondre la lumière vue à travers un filtre et son spectre. 14.2. Synthèse de • Réaliser l’expérience de • Décrire l’expérience de la lumière la synthèse de la la synthèse de la lumière blanche à l’aide du disque de Newton. 14.3. La couleur • Réaliser des expériences montrant lumière blanche à l’aide du disque de Newton. • Expliquer la synthèse de la lumière à l’aide du disque de Newton. • Expliquer la d’un objet. couleur 71 L’emploi de la rosace permet aussi d’expliquer la synthèse de la lumière. Il importe au professeur de faire comprendre qu’un objet n’a pas de couleur des objets que la couleur d’un objet dépend de la lumière qui l’éclaire. • Citer quelques prolongements invisibles du spectre lumineux • Citer des applications du rayonnement infrarouge. • Citer des applications du rayonnement ultraviolet. 14.4. Les prolongement s du spectre 72 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, 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 rayonsγ . Le professeur signalera les dangers liés à l’exposition de l’organisme humain à certains rayonnements ( RX, Rγ …. Domaine III : Optique Thème : Images données par une lentille convergente Durée : 3 Heures Chapitre 15 : Les lentilles convergentes. Les foyers CONTENUS OBJECTIFS Savoir – faire Savoir – faire Expérimental Théorique 15.1. Les lentilles • Distinguer au toucher • Décrire une lentille. une lentille • Schématiser les convergente d’une différents types de lentille divergente. lentilles convergentes. • Schématiser les différents types de lentilles divergentes. 15.2. Existence des • Déterminer à l’aide du • Représenter le foyers soleil les deux foyers symbole d’une lentille d’une lentille convergente avec son convergente. axe. 15.3. Foyer objet et • Réaliser une • Placer sur un axe le foyer image expérience mettant en foyer objet et le foyer évidence les foyers image d’une lentille. objet et image d’une lentille. 73 Connaissance Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES • Donner le symbole d’une lentille convergente. • Donner le symbole d’une lentille divergente. On apprendra à distinguer une lentille à bords minces d’une lentille à bords épais. • Définir le foyer d’une lentille convergente. • Définir l’axe optique d’une lentille convergente. Il est conseillé d’utiliser une loupe de courte distance focale. Il est également recommandé de ne pas regarder le soleil avec cet instrument. Indiquer toujours le sens de propagation de la lumière. La mise en évidence d’un foyer avec une lampe comme source de lumière montrera que l’endroit où se focalise la lumière n’est pas toujours le foyer mais dépend de la distance de la source à la lentille. • -Définir le foyer objet d’une lentille. • Définir le foyer image d’une lentille. 15.4. focale. Distance • Réaliser une • Calculer la vergence expérience permettant d’une lentille de mesurer la distance convergente. focale d’une lentille convergente. 74 • Définir la distance focale d’une lentille convergente. • Définir la vergence d’une lentille convergente. • Donner l’unité de la vergence. Insister sur la notation du symbole de la dioptrie (δ). 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 Fiche : REFERENTIEL convergente Chapitre 16 : La formation des images Durée: 3 Heures Niveau : 3 ème CONTENUS OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir - faire Savoir - faire Connaissance Expérimental Théorique 16.1. Image donnée pourra • Former une image • Distinguer une • Donner les Le professeur par une lentille nette d’un objet image donnée par caractéristiques de utiliser le port des lunettes convergente lumineux avec une une chambre noire l’image donnée par (lentilles) dans la correction 16.1.1. la vue comme chambre noire sans sans lentille d’une une lentille de Observations avec une une motivation. lentille image donnée par convergente. chambre noire sans Le choix de la lentille convergente. une chambre noire lentille convergente. convergente devra tenir d’une • Former une image munie compte de la profondeur nette d’un objet lentille. 16.1.2. Observation de la chambre noire. A lumineux avec une avec une chambre défaut, utiliser une chambre noire munie noire munie d’une chambre noire à coulisse. d’une lentille lentille convergente convergente. On fera remarquer que 16.2. Rôle de la lentille • Expliquer • Donner le rôle de la même avec une lentille l’utilisation des lentille dans la convergente, il existe une lentilles formation d’une seule position pour laquelle convergentes dans image. l’image est nette. la correction de la vue. 75 16.3. Le centre • Mettre en évidence le • Utiliser la propriété • Donner la propriété optique de la lentille centre optique d’une du centre optique du centre optique 16.3.1. Existence lentille convergente. pour tracer la d’une lentille 16.3.2. Propriété marche d’un rayon. convergente. 16.3.3. • Utiliser la relation • Citer les Conséquences entre grandeurs et conséquences de positions d’un objet l’existence du centre et de son image. optique d’une lentille convergente. On observera que la mise au point peut se faire en déplaçant l’écran, la lentille ou l’objet. Le professeur devra mettre un accent sur l’existence du centre optique et ses conséquences. Rappeler en pré-requis le théorème de Thalès. Position et grandeur de l’image représente une conséquence de la propriété du centre optique. La relation de conjugaison des lentilles est hors programme. 76 Domaine III : Optique Thème : Images données par une lentille Fiche : REFERENTIEL convergente Chapitre 17 : La construction géométrique des Durée: 3 Heures Niveau : 3 ème images CONTENUS OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Savoir - faire Savoir - faire Connaissance Expérimental Théorique 17.1. Marche des rayons • Mettre en • Schématiser la • Définir un rayon particuliers évidence les marche des incident. rayons rayons • Définir un rayon particuliers. particuliers. émergent. 17.2. Construction de l’image d’un point • Construire l’image d’un point. • Construire l’image réelle d’un objet 17.3. Construction de l’image d’un objet. Domaine III : Optique Chapitre 18 : La loupe CONTENUS Savoir – faire Expérimental 18.1. La loupe 18.1.1. Définition 18.1.2. Utilisation • Utiliser une loupe. Les exercices de construction seront choisis de manière à toujours obtenir une image réelle. Thème : Instruments d’optique Durée : 3 Heures OBJECTIFS Savoir – faire Théorique Connaissance • Décrire l’image par une loupe. 77 donnée • Définir une loupe. • Indiquer les conditions pour une bonne observation avec une loupe. Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES 18.2. Construction de l’image 18.2.1. Image d’un point lumineux 18.2.2. Image d’un objet étendu. 18.2.3. Image virtuelle 18.2.4 Marche d’un faisceau lumineux 18.3. Grossissement 18.3.1. Définition 18.3.2. Grossissement commercial • 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. 78 Rappeler les consignes de sécurité. Utiliser du matériel de géométrie adéquat pour les constructions des images. Thème : Instruments d’optique Domaine III : Optique Chapitre 19 : Le miroir plan Durée : 3 Heures CONTENUS OBJECTIFS Savoir – faire Savoir – faire Connaissance Expérimental Théorique 19.1. Définition d’un miroir plan • Définir un miroir plan. 19.2. Image donnée • Réaliser l’expérience • Construire l’image par un miroir plan des deux bougies. d’un objet donnée par • Donner la nature de 19.2.1. Expérience un miroir plan. l’image obtenue à l’aide des deux bougies • Décrire l’image d’un miroir plan. 19.2.2. Construction donnée par un miroir d’un faisceau plan • Construire un faisceau réfléchi. 19.3. Réflexion de la • Réaliser une expérience • Utiliser les lois de la • Définir un rayon lumière mettant en évidence les réflexion. réfléchi. 19.3.1. Expérience lois de la réflexion. • Enoncer les lois de la 19.3.2. Lois de la réflexion. réflexion 19.4. Applications de • Construire la marche • Citer des exemples la réflexion de la d’un rayon lumineux d’applications de la lumière dans une double réflexion de la lumière. réflexion. • Citer des appareils utilisant la réflexion multiple. 79 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Ne pas dépasser la double réflexion en construction CHIMIE 3 66 ème Domaine I : Oxydoréduction en solution aqueuse Thème : Les ions métalliques Durée : 3 heures Chapitre 1 : Les transformations électrochimiques du cuivre et de l’ion cuivre. OBJECTIFS CONTENUS Savoir–faire Savoir- faire Théorique Connaissance Expérimental 1.1. Electrolyse • Réaliser l’électrolyse • Distinguer anode et • Définir une d’une solution d’une solution cathode. électrolyse. aqueuse de aqueuse de sulfate de • Décrire une expérience • Définir un sulfate de cuivre. cuivre CuSO4. de l’électrolyse du électrolyte. sulfate de cuivre. • Définir une anode. • Définir une cathode. 1.2. Interprétation. • Réaliser l’électrolyse • Distinguer l’atome de • Définir l’ion d’une solution cuivre (Cu) de l’ion cuivre aqueuse de sulfate de cuivre II (Cu 2+). cuivre avec un tube en • Décrire l’expérience de U. 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. 67 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES On 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 de cuivre. Utiliser une solution d’acide sulfurique diluée. On 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. 1.3. Bilan l’électrolyse Généralisation de - • Faire le bilan • Définir une électronique. électrolyse à anode soluble. • Faire le bilan chimique. • Distinguer un atome • Définir l’électrochimie. métal de son ion. • Donner une application de l’électrochimie. 68 Domaine I : Oxydoréduction en solution aqueuse Thème : Les ions métalliques Durée : 2 heures Fiche : REFERENTIEL Chapitre 2 : La nature du courant électrique dans les Niveau : 3ème électrolytes. OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES CONTENUS Savoir–faire Savoir- faire Théorique Connaissances Expérimental 2.1. Les • Réaliser une • Ecrire les formules de • Définir un ion. électrolytes. expérience mettant en quelques ions. • Donner des évidence la • Expliquer la exemples d’ions. conductibilité conductibilité électrique • Citer les ions électrique de certaines d’un électrolyte. courants dans solutions aqueuses. les aliments et l’eau de boisson. • Donner un exemple d’effet nuisible d’un ion sur la santé. 2.2. Nature du • Réaliser une • Expliquer le passage du • Définir un anion. courant expérience mettant en courant électrique dans • Définir un cation. électrique dans évidence la migration les électrolytes. les électrolytes. des ions. • Vérifier • Donner la nature 2.2.1. Migration des l’électroneutralité d’un du courant ions électrolyte. électrique dans 2.2.2. Anions et un électrolyte. cations 2.2.3. Nature du courant électrique 69 Domaine I : Oxydoréduction en solution aqueuse Thème : Les ions métalliques Durée : 3 heures Fiche : REFERENTIEL Chapitre 3 : Les transformations chimiques du Niveau : 3ème cuivre et de l’ion cuivre. OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES CONTENUS Savoir–faire Savoir- faire Connaissance Expérimental Théorique 3.1. Test de l’ion • Réaliser les tests • Décrire les tests de l’ion • Nommer les réactifs La couleur bleue n’est cuivre. de l’ion cuivrique (ou ion cuivre II) : Cu2+ cuivre Cu2+. permettant caractériser cuivre Cu2+. pas de spécifique à l’ion cuivre. Seul un l’ion test permet de confirmer la présence de l’ion cuivre. 3.2. Transformation • Réaliser une • Décrire une expérience • Nommer le réactif Pour obtenir le précipité verdâtre de l’ion cuivre expérience de transformation des permettant de d’hydroxyde de fer Fe(OH)2, il faut : 2+ 2+ (Cu ) en atome permettant - utiliser une quantité de ions cuivre (Cu ) par caractériser l’ion de cuivre (Cu). suffisante de fer (laine, transformer, par voie chimique. fer(II) Fe2+. limaille) ; voie chimique, les • Interpréter une 2+ agiter de temps en temps la ions cuivre (Cu ) expérience de solution ; en atomes de transformation des ions - laisser durer au moins 20 cuivre Cu. cuivre (Cu2+) par voie minutes. chimique. • Réaliser le test de • Ecrire l’équation l’ion ferreux (ou correspondant à la ion fer II) : Fe2+ 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). 70 3.3. 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+). 71 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 : Oxydoréduction en solution aqueuse Chapitre 4 : Un générateur électrochimique : la pile CONTENUS Savoir–faire Expérimental 4.1. Constitution d’une pile 4.2. L’usure • Mettre en d’une pile : la évidence la consommatio présence des n du zinc. ions zinc (Zn2+) dans une pile usagée. 4.3. Le fonctionnem ent d’une pile Thème : Les ions métalliques Fiche : REFERENTIEL Durée : 2 heures Niveau : 3ème OBJECTIFS Savoir- faire Connaissances Théorique • Décrire une pile • Définir une pile. Leclanché. • Faire le schéma annoté d’une pile Leclanché. • Interpréter la • Donner le réactif consommation de caractéristique de l’ion zinc zinc dans une pile. (Zn 2+). • Ecrire l’équation de la transformation de l’atome de zinc (Zn) en ion zinc (Zn 2+). • Expliquer le • Donner le sens du courant à fonctionnement l’extérieur de la pile. d’une pile. • Donner le sens de déplacement des électrons à l’extérieur de la pile. 72 INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Faire amener quelques piles usagées par les élèves. Pour le test de l’ion zinc, il faut prélever une quantité suffisante de substance blanche sur le godet usé de la pile. 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. Le professeur sensibilisera les élèves sur les dangers que représentent les piles usagées pour l’environnement. Domaine II : Structures et propriétés chimiques de la matière Chapitre 5: L ‘air - Les gaz CONTENUS Savoir–faire Expérimental Thème : Corps moléculaires Durée : 2 heures OBJECTIFS Savoir- faire Théorique Connaissance Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES 5.1. L’air 5.1.1. Composition 5.1.2. Masse volumique 5.1.3. Pression atmosphérique • Utiliser la composition de • Donner la l’air. composition de l’air. • Utiliser la masse • Donner la masse volumique de l’air. volumique de l’air. • Donner la valeur de la pression atmosphérique. 5.2. Le modèle des • Décrire le modèle des • Donner la nature des gaz. gaz. particules dans les gaz. • Définir le chaos moléculaire 5.3. Les propriétés • Réaliser des • Expliquer les propriétés • Citer les propriétés des gaz expériences des gaz à partir du des gaz. permettant de modèle des gaz. • Citer les propriétés vérifier chacune des des gaz qui propriétés des gaz. favorisent la pollution • Définir la compressibilité. • Définir l’expansibilité. • Définir la miscibilité. 73 S’appuyer sur les substances volatiles pour expliquer le modèle des gaz. Domaine II : Structures et propriétés chimiques de la matière Chapitre 6 : L’électrolyse et la synthèse de l’eau. CONTENUS Thème : Corps moléculaires Fiche : REFERENTIEL Durée : 3 heures Niveau : 3ème OBJECTIFS Savoir- faire Théorique Savoir–faire Connaissance Expérimental 6.1. • Réaliser une • Décrire l’expérience d’électrolyse • Définir L’électrol expérience de l’eau. l’électrolyse de yse de d’électrolyse de • Schématiser le montage de l’eau. l’eau. l’eau l’électrolyse de l’eau. • Donner le nom du gaz recueilli à • Interpréter l’électrolyse de l’eau. • Identifier les gaz • Ecrire l’équation bilan de l’anode. recueillis aux l’électrolyse de l’eau. • Donner le nom du électrodes • Décrire les tests d’identification gaz recueilli à la cathode. des gaz recueillis. • Indiquer les proportions en volume des produits. 6.2. • Décrire une expérience de • Définir la synthèse Synthèse synthèse de l’eau. de l’eau. de l’eau. • Ecrire l’équation bilan de la • Indiquer les synthèse de l’eau. proportions en volume des réactifs. 74 INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES A défaut de la soude, on pourra utiliser de la potasse ou une solution d’acide sulfurique en petite quantité, jamais du chlorure de sodium. Pour équilibrer les équations utiliser des coefficients entiers. Habituer les élèves à 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 : Structures et Thème : Corps moléculaires propriétés chimiques de la matière Chapitre 7 : Les alcanes et leur Durée : 3 heures combustion OBJECTIFS CONTENUS Savoir–faire Savoir- faire Connaissance Expérimental Théorique 7.1. Les • Réaliser la • Identifier les • Définir un hydrocarbures combustion du formules hydrocarbure. butane. d’hydrocarbures • Donner les produits parmi d’autres de la combustion d’un • Mettre en formules. évidence la hydrocarbure. présence du dioxyde de carbone dans les produits de la combustion. 7.2. Les alcanes • Réaliser un • Ecrire les formules • Définir un alcane. modèle brutes des cinq (5) • Donner la formule moléculaire à premiers alcanes. générale des partir d’une • Distinguer des alcanes. formule isomères par leurs • Définir des isomères. développée. formules • Nommer un alcane à développées. partir de sa formule • Ecrire les formules brute. développées • Donner la formule planes des cinq brute d’un alcane à (5) premiers partir de son nom. alcanes. 7.3. Combustion • Ecrire l’équation • Donner les produits complète des bilan de la de la combustion alcanescombustion complète d’un Equation bilan complète d’un alcane. 75 Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Seuls les cinq (5) premiers alcanes (n<6) sont à étudier. La représentation spatiale étant très difficile à percevoir, on se contentera de la représentation de la molécule de méthane. On utilisera les modèles moléculaires pour les autres alcanes. Les notions de masse et de volume molaires sont hors programme ; par conséquent, on utilisera les alcane donné. • Citer un effet négatif du dégagement abondant de dioxyde de carbone sur l’environnement 76 proportions dans les calculs. Le professeur informera les élèves que le gaz domestique est essentiellement constitué du 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 l’utilisation du gaz butane. Domaine III : Oxydoréduction par voie sèche Thème : Corps solides Chapitre 8 : L’oxydation du carbone, du soufre et du Durée : 3 heures fer. OBJECTIFS CONTENUS Savoir–faire Savoir- faire Théorique Connaissance Expérimental 8.1. La • Réaliser la • Décrire une expérience de • Donner le nom du combustion du combustion du combustion du carbone. produit formé lors carbone carbone (dans • Décrire une expérience permettant de la combustion l’air puis dans le de caractériser le produit formé lors du carbone. dioxygène). de la combustion du carbone. • Donner le réactif • Interpréter la combustion du caractéristique du • Mettre en carbone. dioxyde de évidence le • Ecrire l’équation – bilan de la carbone. produit formé lors combustion du carbone. • Définir une de la combustion réaction du carbone. exothermique. 8.2. La combustion • Réaliser une expérience de • Donner le nom du la • Décrire du soufre. produit formé lors combustion du combustion du soufre. soufre (dans l’air • Décrire une expérience permettant de la combustion puis dans le de caractériser le produit formé lors du soufre. dioxygène). de la combustion du soufre. • Donner le réactif • Interpréter la combustion du soufre. caractéristique du • Mettre en • Ecrire l’équation – bilan de la dioxyde de soufre évidence le combustion du soufre. • Donner les produit formé lors formules des de la combustion deux oxydes de du soufre. soufre. 77 Fiche : REFERENTIEL Niveau :3 ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Insister 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. 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 • Réaliser la combustion du fer combustion du fer dans le dioxygène. • Mettre en évidence le produit formé lors de la combustion du fer. 8.4. Formation de • Réaliser la rouille l’expérience de la formation de la rouille. • Décrire une expérience de • Donner le nom du combustion du fer. produit formé lors • Décrire une expérience permettant de la combustion de caractériser les produits formés du fer. lors de la combustion du fer. • Interpréter la combustion du fer. • Ecrire l’équation – bilan de la combustion du fer. Respecter les consignes de sécurité en tapissant le fond du bocal avec du sable, de la farine ou de l’eau. • Expliquer la formation de la rouille. Signaler 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. 8.5. Oxydation et combustion • Distinguer une combustion d’une • Définir • Donner les conditions de formation de la rouille. • Donner la formule de l’oxyde ferrique. combustion. • Définir oxydation. oxydation lente. 78 une une Domaine III : Oxydoréduction par voie sèche Thème : Corps solides Fiche : REFERENTIEL Chapitre 9 : La réduction de l’oxyde ferrique Durée : 3 heures Niveau : 3 ème et de l’oxyde cuivrique OBJECTIFS INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES CONTENUS Savoir–faire Savoir- faire Théorique Connaissance Expérimental 9.1. Réduction • Mettre en évidence • Décrire une expérience • Donner les produits En classe de 3ème, on se de l’oxyde le fer formé. de réduction de l’oxyde formés lors de la limitera uniquement au ferrique (ou des atomes ferrique par l’aluminium. réduction de l’oxyde transfert oxyde de par d’oxygène pour expliquer • Interpréter l’expérience ferrique fer III) les notions de réducteur, de réduction de l’oxyde l’aluminium. d’oxydant, de réduction et ferrique par l’aluminium. • Définir un réducteur. d’oxydation. • Ecrire l’équation – bilan • Définir un oxydant. Pour les expériences à de la réduction de • Définir une réduction. réaliser, utiliser des l’oxyde ferrique par • Définir une oxydation. réactifs en petites l’aluminium. • Donner la formule de quantités et bien secs. • Identifier une oxydation. l’oxyde d’aluminium. Respecter les proportions • Identifier une réduction. stoechiométriques. La réduction de l’oxyde ferrique par l’aluminium est une expérience à réaliser par le professeur. 79 9.2. Réduction • Réaliser • Décrire une expérience • Donner les produits de l’oxyde l’expérience de la de réduction de l’oxyde formés lors de la cuivrique réduction de cuivrique par le carbone. réduction de l’oxyde (oxyde de l’oxyde de cuivre • Interpréter l’expérience cuivrique par le cuivre II) (CuO) par le de réduction de l’oxyde carbone. carbone (C) cuivrique par le carbone. • Ecrire l’équation bilan de la réduction de l’oxyde cuivrique par le carbone. 80 Chauffer le mélange jusqu’à l’incandescence. Le métal cuivre se forme sur les parois du tube à essais et on le met en évidence par action de l’acide nitrique. La mise en évidence du cuivre sera réalisée par le professeur Le professeur fera remarquer l’existence des deux oxydes CuO et Cu2O (où intervient l’ion + cuivreux Cu ). Domaine III : Oxydoréduction par voie sèche Chapitre 10: Importance industrielle de la réduction des oxydes. CONTENUS 10.1. Du minerai au métal Savoir– faire Expériment al Thème : Corps solides Durée : 3 heures OBJECTIFS Savoir- faire Théorique • Décrire les techniques utilisées dans l’industrie pour extraire un métal de son minerai. • Ecrire l’équation – bilan de la réduction de l’oxyde ferrique par le monoxyde de carbone. • Equilibrer 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 • Indiquer les différentes étapes de l’élaboration de l’acier dans un convertisseur. 81 Connaissance • Définir un minerai. • Citer des exemples de minerais. • 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. Fiche : REFERENTIEL Niveau : 3ème INSTRUCTIONS ET COMMENTAIRES Le professeur attirera l’attention des élèves sur les dangers liés à l’orpaillage et plus généralement la dégradation de l’environnement liée 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. 10.4. L’élaboration de l’aluminium 10.4.1. Le minerai. • 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. 10.4.2. L’électroly se de l’alumine 82 Donner des exemples de corps qui pourraient être utilisés pour réduire l’alumine, faire ressortir le caractère onéreux de cette opération. Le professeur pourra utiliser des photocopies de cuve à électrolyse destinées à être collées dans les cahiers.
