Thème 3 - L`énergie
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Cécile BELOT – CLG M. Aymé CHAUSSIN Académie de BESANÇON Partie3-L’énergie Compétences associées 5ème Décrire Connaissancesassociées 4ème Modéliser 3ème Réinvestir,Généraliser Identifierlessources,lestransferts,lesconversionsetlesformesd’énergie. Utiliserlaconservationdel’énergie Aucycle3,l’élèveprendconsciencequel’êtrehumainabesoind’énergiedanssaviequotidienne.Ilidentifiedessourcesetdesformesd’énergieetapprendàreconnaîtredessituations oùl’énergieeststockée,transforméeetutilisée.Ilestamenéàidentifierlesélémentsd’unechaînedomestiquesimpleetsensibiliséàdesdispositifsvisantàéconomiserl’énergie.La notiond’énergierenouvelableestégalementabordée. L’étudedel’énergieaucycle4peutconstituerunfild’Arianequel’onvasuivreaucoursdedifférentsautresthèmes.C’estlecaspourl’électricité(lafactured’électricitépeut-êtreunbon supportd’étude)etpourlemouvement.C’estaussilecaspourlestransformationsphysiqueetlestransformationschimiquesdelamatièreoulessignaux.Aucycle4,sontréinvestisles acquisducycle3etl’onvaplusloinenabordantlaconservationdel’énergieetlamodélisationmathématiquedelarelationentreénergie,puissanceetdurée.Deuxautresexpressions littéralessontproposées:lapuissanceélectrique(enrégimecontinu)etl’énergiecinétiqued’unobjetenmouvement(sous-entendudetranslation).Larelationpermettantdecalculer l’énergie potentielle de pesanteur (énergie de position) n’est pas un attendu en fin de cycle, mais pourra conduire à certaines activités en lien avec la conversion d’énergie lors du mouvementd’unobjet.Entermesdeprogressivité,laconservationdel’énergiepeutêtreréservéeàlaclassedetroisième.Ilestpossibleenrevanched’aborderlarelationentreénergie, puissanceetduréeplustôtdanslecycle.Lediagrammeénergétiqueestunoutilquel’onpeututiliserdèslaclassedecinquième. 2 Cinétique (relation Ec = ½ mv ), Identifier les différentes potentielle (dépendant de la formesd’énergie. position), thermique, électrique, -Reconnaîtredesformesd’énergie chimique,nucléaire,lumineuse. - Associer à une situation physique un type Identifier les sources, les d’énergie transferts et les -Identifierlessourcesd’énergie conversionsd’énergie. - Distinguer sources, transferts et conversions Sources. - Identifier des transferts et des conversions Transferts. Conversion d’un type d’énergie d’énergie Établirunbilanénergétique -Etablirundiagrammeénergétique enunautre. pourunsystèmesimple. Conservationdel’énergie. Unitésd’énergie. Utiliser la relation liant - Caractériser la puissance en tant que Notiondepuissance puissance, énergie et grandeurphysique La notion d’énergie chimique permet de réinvestir les connaissances acquises sur les mélanges (exemples de dissolutions exo ou Les combustions permettent une première endothermiques) et sur les transformations approchedel’énergiechimique. chimiques. Le support des piles électrochimiques est envisageable, mais aucunattendudefindecyclen’estvisédans cedomaine. -Reconnaîtredesformesd’énergie - Associer à une situation physique un type d’énergie -Identifierlessourcesd’énergie - Distinguer sources, transferts et conversions - Identifier des transferts et des conversions d’énergie -Etablirundiagrammeénergétique -Reconnaîtredesformesd’énergie - Associer à une situation physique un type d’énergie -Identifierlessourcesd’énergie -Caractériserl’énergieentantquegrandeur physique - Distinguer sources, transferts et conversions - Identifier des transferts et des conversions d’énergie -Etablirundiagrammeénergétique - Caractériser la puissance en tant que - Caractériser la puissance, la durée et grandeurphysique l’énergieentantquegrandeurphysique Cécile BELOT – CLG M. Aymé CHAUSSIN Académie de BESANÇON durée. - Savoir que l’énergie convertie par un appareil dépend de sa puissance et de sa duréed’utilisation -Réaliseruneconversiond’unité -Utiliserlarelationquiliepuissance,énergie etdurée - Caractériser la puissance et l’énergie comme grandeurs physiques universelles (puissance et énergie électriques, puissance eténergiemécaniques) Réaliserdescircuitsélectriquessimplesetexploiterlesloisdel’électricité Cethèmen’estpratiquementpasprésentaucycle3.C’estsurtoutencycle2quel’électricitéestabordéeàpartirducomportementdelamatièrevis-à-visducourantélectriqueetdela façondontcertainsobjetssontalimentés(pileousecteur). Aucycle4,onstructurelanotiondecircuitélectriqueetl’onrencontrelesassociationsdedipôlesensérieetdérivation.Onintroduitlesgrandeursintensitéettensionélectriquesetles loisd’unicitéetd’additivitéscorrespondantes.L’interdépendancedecesdeuxgrandeursélectriquesestabordéeparlaloid’Ohm.Ledomainedescircuitsélectriquesétaitundeceuxqui étaientlesplus«spiralés»danslesanciensprogrammes.Ilparaîtdonclogiquequelaprogressiondanslecyclepuissereprendreuncertainnombredechoixquiavaientétéfaitsalors, mêmes’ilesttoutàfaitpossible,commelesrepèresdeprogressivitéleprécisent,d’aborderlesloisenquatrièmeet/ouentroisième.Aucunattendudefindecyclen’estliéauxcircuitsen régimealternatif. Compétences associées Élaborer et mettre en œuvre un protocole expérimental simple visant à réaliser un circuit électrique répondant à un cahier des charges simple ou à vérifier une loi de l’électricité Exploiter / vérifier les lois del’électricité Connaissancesassociées 5ème - Caractériser un appareil électrique comme unobjetbipolaire -Définirunmatériauconducteur/isolant - Identifier un circuit ouvert, fermé, une situationdecourt-circuit -Identifieruneboucle -Prévoirlefonctionnementd’undipôledans uncircuitélectrique(circuitouvert-fermé- court-circuit) - Elaborer un circuit électrique répondant à uncahierdeschargesprécis -Réaliserunschémanormalisé -Réaliserunmontageàpartird’unschéma -Identifier-Réaliser-schématiseruncircuit ensérie,endérivation - Mettre en œuvre un protocole expérimental simple visant à vérifier une loi del’électricité Dipôles en série, dipôles en -Identifierdesdipôlesbranchésensérie-en dérivation dérivation L’intensité du courant électrique -Identifieruneboucle 4ème 3ème - Élaborer et mettre en œuvre un protocole expérimental simple visant à réaliser un circuit électrique répondant à un cahier des chargessimple - Élaborer et mettre en œuvre un protocole expérimental simple visant à vérifier une loi del’électricité - Élaborer et mettre en œuvre un protocole expérimental simple visant à réaliser un circuit électrique répondant à un cahier des charges simple ou à vérifier une loi de l’électricité -Identifierdesdipôlesbranchésensérie-en dérivation -Exploiterlesloisdel’électricité -Identifieruneboucle Cécile BELOT – CLG M. Aymé CHAUSSIN est la même en tout point d’un circuit qui ne compte que des dipôlesensérie Loi d’additivité des tensions (circuitàuneseulemaille) Loi d’additivité des intensités (circuitàdeuxmailles) Relation tension-courant: loi d’Ohm Loid’unicitédestensions Mettre en relation les lois de l’électricité et les règles de sécurité dans ce domaine Académie de BESANÇON - Caractériser la tension en tant que grandeurphysique -Mesurerunetension(cassimples) - Placer un appareil de mesure sur un schéma -Communiquerlerésultatd’unemesurepar unephraseetuneécriturecodée -Réaliseruneconversiond’unité -Découvrirlesloisconcernantlatensionpar desmesures - Ecrire les lois concernant la tension, les exploiterqualitativement Conduire un calcul de PuissanceélectriqueP=U.I consommation d’énergie - Caractériser la puissance en tant que Relation liant l’énergie, la électrique relatif à une grandeurphysique puissanceélectriqueetladurée situationdelaviecourante - Caractériser la tension / l’intensité du courant / la résistance, en tant que grandeursphysiques -Choisiretplacerunappareildemesuresur unschéma -Mesurerunetension -Mesurerl’intensitéducourant -Mesurerunerésistance -Communiquerlerésultatd’unemesurepar unephraseetuneécriturecodée -Réaliseruneconversiond’unité - Découvrir les lois concernant l’intensité du courantpardesmesures -Ecrireetutiliserlesloisdel’électricité - Savoir qu’il existe une tension électrique dansuncircuitouvert - Exploiter les lois pour comprendre le rôle - Exploiter les lois pour comprendre le rôle desdispositifsdeprotectiondesinstallations desdispositifsdeprotectiondesinstallations électriques(coupe-circuit) électriques(coupe-circuit) - Caractériser la puissance, la durée et l’énergieentantquegrandeurphysique - Utiliser la relation liant l’énergie, la puissanceélectriqueetladurée - Caractériser la puissance et l’énergie comme grandeurs physiques universelles - Caractériser la puissance en tant que (puissance et énergie électriques, puissance grandeurphysique eténergiemécaniques) -Savoirquelapuissanceestliéeàl’intensité -Savoirquelapuissanceestliéeàl’intensité du courant qui traverse l’appareil dans une ducourantquitraverseunappareil installationélectriquedomestique -Utiliserlarelationquiliepuissance,tension etintensité - Savoir que l’énergie convertie par un appareil dépend de sa puissance et de sa duréed’utilisation -Utiliserlarelationquiliepuissance,énergie etdurée Travailderéflexionconduitenlienavecl’utilisationdudocumentd’accompagnement: http://cache.media.eduscol.education.fr/file/Physique_Chimie/86/0/RA16_C4_PHCH_aide_construction_progression_594860.pdf
