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198 PROGRAMME DE SCIENCES PHYSIQUES DE LA CLASSE DE PREMIERE L2 A o û t 2 0 0 8

198 PROGRAMME DE SCIENCES PHYSIQUES DE LA CLASSE DE PREMIERE L2 A o û t 2 0 0 8 199 S O M M A I R E D U P R O G R A M M E D E P R E M I E R E L 2 H O R A I R E : 2 h / E L E V E PROGRAMME DE PHYSIQUE CHAPITRE HORAIRE(h) Numéro Titre P1 Etude expérimentale de la chute libre 4 P2 Travail et puissance 4 P3 Energie cinétique 4 P4 Energie mécanique. 4 P5 Etude expérimentale des lentilles minces 4 Total . 20 CHIMIE CHAPITRE HORAIRE(h) Numéro Titre C1 Généralités sur la chimie organique. 4 C2 Les alcanes 4 C 3 Les chaînes carbonées insaturées : alcènes et alcynes. 4 C4 Les composés organiques oxygénés.* 4 C5 Réaction d’oxydoréduction ion métallique/métal. 4 C6 Piles électrochimiques : étude de la pile Daniell 4 Total 24 200 P P R R O O G G R R A A M M M M E E D D E E P P H H Y Y S S I I Q Q U U E E Les compétences d’année. Compétence 1 A l’issue de la classe de première L, l’élève ayant acquis les savoirs, savoir-faire et savoir-être (différentes formes d’énergie, leurs transformations réciproques, variation, conservation de l’énergie), doit les intégrer dans des situations familières de résolution de problèmes : transfert par chaleur, par travail, prévision et étude du fonctionnement de systèmes conservatifs, dégradation de l’énergie. Compétence 2 A la fin de la classe de première L, l’élève ayant acquis les savoirs savoir-faire, savoir-être en optique (lentilles minces) doit les intégrer dans des situations familières de résolution de problèmes liés au cheminement de la lumière dans des milieux optiques simples : lentilles, œil, loupe, microscope. Les chapitres M E C A N I Q U E – E N E R G I E CHAPITRE P1 Etude expérimentale du mouvement de chute libre. Durée :4 h C L : 1 L 2 Objectifs d’apprentissage Contenus Activités d'apprentissage * Exploiter des enregistrements sur la chute libre. • Appliquer les équations horaires de la chute libre. * Appliquer la relation entre la vitesse et la hauteur de chute. * Chute libre. - Lois de la chute libre - Equations horaires(z = 1/2.g.t2 et v = g.t). - Relation :V 2 = 2gz. - Accélération de la pesanteur. * Expérience de chute libre. * Tracé de la courbe z = f (.t2) et en déduire g. * Relation V 2 = 2gz. . * Exploitation d’enregistrements graphiques d'un mouvement de chute libre. Commentaires Activités préparatoires possibles D’une hauteur h du sol, abandonner une bille sans vitesse initiale, mesurer la durée t de chute. Répéter une dizaine de fois l’expérience en faisant varier h. Dresser un tableau de nombres où seront consignées les valeurs de h et celles de t. 1 Tracer la courbe h = f (t2). Conclure. 2 En déduire la valeur de l’accélération de la pesanteur du lieu. 201 - Ce chapitre ne doit pas être une reprise des généralités sur le mouvement du point étudiées en classe de seconde. Il fait cependant le lien entre le programme de mécanique de la classe de seconde et la rubrique “énergie " du programme de première ; il en assure la continuité. - Il est important de souligner le fait que les élèves, à ce niveau, ne possèdent pas les outils mathématiques qui puissent leur permettre de suivre un enseignement théorique de la cinématique. Il est donc essentiel de procéder par une étude expérimentale comme indiqué par le titre. - Plusieurs moyens permettent une telle étude pour la chute libre, on peut citer entre autres : appareil de chute avec chronomètre électronique, expérience de chute assistée à l'ordinateur, chronophotographie etc... A défaut de pouvoir réaliser concrètement l'étude expérimentale, on pourrait exploiter des enregistrements (doc. P1)*. - A partir de l'expérience ou d'une exploitation de documents on déduira pour la chute libre sans vitesse initiale la nature du mouvement ainsi que les lois horaires (z = 1/2.g.t2 et v = g.t) et la relation :V 2 = 2gz. - On ne manquera point de donner la signification physique de l'accélération de la pesanteur. On se limitera uniquement à l'étude de la chute libre sans vitesse initiale. La chute libre avec vitesse initiale non nulle sera étudiée en classe de terminale. CHAPITRE P2 Travail et puissance Durée :4 h C L : 1 L 2 Objectifs d’apprentissage Contenus Activités d'apprentissage * Calculer le travail d'une force d'intensité constante. * Calculer une puissance moyenne. * Calculer une puissance instantanée. * Donner des ordres de grandeur de quelques puissances. * Travail. - Travail moteur. - Travail résistant. - Travail nul. - Travail du poids * Puissance. - Puissance moyenne. - Puissance instantanée. * Expressions de certains travaux (travail d’une force constante, travail du poids) . Commentaires Activités préparatoires possibles 1 Travail et puissance, quelles significations donner à ces notions ? 2 Quelles différences y a – t – il entre force et travail ? Existe – t –il une relation entre ces deux grandeurs ? 3 Qu’est ce que c’est le Cheval-vapeur ? Donner en CV la puissance de quelques appareils et moteurs électriques. - Le chapitre pourrait être introduit par l'analyse de diverses situations dans lesquelles le mot travail est utilisé dans le langage courant. - Par la suite on insistera sur la différence entre ce sens commun du travail (effort physique) et la grandeur physique "travail" : "une force effectue un travail quand son point d'application se 202 déplace". Les facteurs dont dépend le travail seront dégagés à partir de l'analyse d'exemples de mouvements de translation familiers tels que mouvement d'un seau d'eau tiré par une corde. On en viendra par la suite à la formulation. Le travail d'une force constante sur un déplacement rectiligne sera défini comme un produit scalaire : W (A→B(F) = F .AB - On généralisera à un déplacement quelconque en introduisant la notion de travail élémentaire. Dans ce cadre on montrera que le travail du poids d'un corps entre deux positions d'altitude z1 et z2 est donné par l'expression : WP = -mg Δz ; ce travail est indépendant du chemin suivi le poids est une force conservative. On distinguera travail moteur (Wm), travail résistant (Wr) et travail nul. - Le calcul du travail d'une force variable est hors programme. - On définira la puissance moyenne développée Pm= W / t et la puissance instantanée P = F.V. - Le chapitre pourrait être clos par la donnée de quelques ordres de grandeurs de puissances. CHAPITRE P3 : Energie cinétique Durée :4 h C L : 1 L 2 Objectifs d’apprentissage Contenus Activités d'apprentissage * Donner les expressions de l’énergie cinétique. * Connaître les unités d'énergie et de moment d'inertie. * Calculer des énergies cinétiques. * Appliquer le théorème de l'énergie cinétique à un système donné. * Energie cinétique. - Energie cinétique de translation. - Energie cinétique de rotation. - Moment d'inertie d'un solide par rapport à un axe ∆. * Théorème de l’énergie cinétique. .* Les expressions de l’énergie cinétique. * Détermination de la variation d'énergie cinétique d'un solide, à partir d'un enregistrement graphique. * Vérification du théorème de l'énergie cinétique à partir de la chute libre Commentaires Activités préparatoires possibles 1 Qu’est ce que c’est l’énergie? Quelles idées avez-vous de l’énergie ? 2 L’énergie ne peut ni se créer, ni se perdre, elle se transforme. Nommer ce principe. L’illustrer qualitativement par des exemples. - Tout au début de ce chapitre, il est nécessaire d'introduire le concept d'énergie et quelques notions connexes. Il s'agit de préciser aux élèves, à partir d'observations familières, le concept d'énergie, de citer quelques formes d'énergie ainsi que les transferts d'énergie entre systèmes et les transformations d'énergie. A travers ces exemples, on insistera sur deux formes importantes d'énergie : énergie cinétique et énergie potentielle. - Par la suite, s'intéressant à l'énergie cinétique, on en donnera l'expression pour le solide en translation et pour le solide en rotation autour d'un axe fixe. On donnera les propriétés de l'énergie cinétique : grandeur scalaire positive dont la valeur dépend du référentiel mais ne donne aucune information sur le sens et la direction du mouvement. 203 - NB : La recherche d'une expression quantitative de l'énergie cinétique d'un solide en translation peut être menée par l'exploitation d'un document (doc. P3). Le moment d'inertie d'un solide en rotation sera introduit sans démonstration. On en donnera cependant la signification physique. On admettra les expressions des moments d'inertie d'un cerceau, disque, cylindre, sphère homogènes par rapport à un axe passant par leur centre. Le théorème de Huygens est hors programme. - Le théorème de l’énergie cinétique pourra être établi à partir de la chute libre ; on l'énoncera dans le cas général.). On l'appliquera à d'autres systèmes ; ce faisant on insistera sur son importance dans la résolution des problèmes de mécanique. CHAPITRE P4 : Energie mécanique Durée :4 h C L : 1 L uploads/Management/ 1cqocctqb-714956.pdf