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© MENRT, CNDP et GTD de physique-chimie Document d'accompagnement du programme

© MENRT, CNDP et GTD de physique-chimie Document d'accompagnement du programme de physique de 2nde / Statut évolutif - version janvier 2000 1/196 PHYSIQUE DOCUMENT D’ACCOMPAGNEMENT DE SECONDE © MENRT, CNDP et GTD de physique-chimie Document d'accompagnement du programme de physique de 2nde / Statut évolutif - version janvier 2000 2/196 SOMMAIRE Introduction................................................................3 Acquis du Collège ...................................................5 I. Exploration de l'espace.....................................6 Progression A.............................................................6 Activités....................................................................8 Progression B ............................................................14 Activités....................................................................16 Progression C ............................................................21 Activités....................................................................23 Progression D ............................................................32 Activités....................................................................34 TP ................................................................................46 Exercices sur la partie I.............................................81 Fiches..........................................................................94 II. L'univers en mouvement et le temps .........111 Progression A.............................................................111 Activités....................................................................112 Progression B ............................................................116 Activités....................................................................117 TP ................................................................................118 Exercices sur la partie II............................................140 Exercices pour aller plus loin...................................156 Fiches..........................................................................160 III. L'air qui nous entoure......................................165 Progression A.............................................................166 Activités....................................................................167 Progression B ............................................................174 Activités....................................................................175 TP ................................................................................176 Exercices sur la partie III...........................................185 Exercices pour aller plus loin...................................190 Fiches..........................................................................191 © MENRT, CNDP et GTD de physique-chimie Document d'accompagnement du programme de physique de 2nde / Statut évolutif - version janvier 2000 3/196 Document d'accompagnement PHYSIQUE EXPLORATION de l’ESPACE Progression N Objectifs visés Cette progression se propose … De l’atome aux galaxies Durée Activité proposée Référence du document 1h Présentation de … Activité n1 1h Activité n2 1,5h TP … Les activités suivent les tableaux de progression, elles sont repérées par la signalétique Activité n Les documents de TP sont regroupés et identifiés par une référence générique du type : TP Mesures de distances (n) ou TP Sonar Dans certains cas plusieurs versions existent, elles sont relatives chacune à une progression et portent un numéro pour les différencier. Il ne s’agit pas de fiches de travaux pratiques à distribuer aux élèves, mais d’explicitation de la stratégie du TP accompagnée de la liste des objectifs d’apprentissage visés lors de la séance. Les documents présentés concernent les trois parties du programme : Exploration de l’espace, Mouvements et temps et L'air qui nous entoure. Ces textes sont encore en phase d’élaboration. Quatre progressions sont proposées pour la première partie, notées A, B, C et D, et deux pour les seconde et troisième parties, notées A et B. Elles sont présentées sous forme de tableau comme celui qui suit : © MENRT, CNDP et GTD de physique-chimie Document d'accompagnement du programme de physique de 2nde / Statut évolutif - version janvier 2000 4/196 Pour faciliter le travail, des fiches techniques décrivent la réalisation pratique de certaines expériences. Ces fiches sont regroupées et numérotées. Si besoin est, certains TP indiquent le numéro de référence nécessaire. Une banque d’exercices est également proposée. Remarque : Une liste de ce qui a été vu au collège et qui sera réinvesti en seconde est résumée page suivante. © MENRT, CNDP et GTD de physique-chimie Document d'accompagnement du programme de physique de 2nde / Statut évolutif - version janvier 2000 5/196 ACQUIS DU COLLEGE I. Exploration de l’espace 1. De l’atome aux galaxies Au collège, les élèves ont étudié la structure du système solaire. Ils différencient sources primaires et sources secondaires. Le phénomène de diffusion de la lumière est connu. Ils distinguent aussi étoiles, planètes et satellites artificiels. 2. Messages de la lumière Le modèle du rayon lumineux est introduit au collège, ainsi que la valeur de la vitesse de la lumière dans l’espace. Quelques notions sur la couleur sont introduites. Une activité proposée au collège est l’obtention d’un spectre continu. II. L’Univers en mouvements et le temps 1. Mouvements et forces Les élèves de collège ont déjà eu l’occasion d’observer différents types de mouvements par rapport à un corps pris comme référence. L’action exercée sur un objet par un autre objet, donnant suite à une modification du mouvement ou bien à une déformation a été étudiée et la modélisation de quelques actions localisées par des forces a été débutée. La relation entre poids et masse a été introduite. 2. Temps Les notions de période et de fréquence, déjà vues au collège, seront réinvesties. III. L’air qui nous entoure En classe de quatrième, les élèves de collège ont été familiarisés avec les mesures des grandeurs macroscopiques pression, volume et température (échelle Celsius). L’état gazeux a été modélisé par des molécules très éloignées les unes des autres. La compressibilité des gaz a été introduite. © MENRT, CNDP et GTD de physique-chimie Document d'accompagnement du programme de physique de 2nde / Statut évolutif - version janvier 2000 6/196 EXPLORATION de l’ESPACE Progression A Les activités proposées dans cette progression doivent permettre, outre l’introduction des contenus, la mise en place d’un certain nombre d’outils méthodologiques. En particulier, les expériences réalisées en cours ou lors de séances de travaux pratiques seront autant d’occasions d’apprendre à l’élève à observer, décrire, interpréter, rédiger, s’exprimer… De l’atome aux galaxies Duré e Activité proposée Référence du document 1h Questionnement des élèves sur l’échelle des longueurs dans l’univers Présentation de l’Univers (film, diapos). Explicitation de l’objectif du début d’année : on va piquer en différents endroits de l’échelle afin de mettre en œuvre des techniques permettant des mesures de longueurs de différents ordres de grandeur. Activité A1 1h Comment déterminer l’ordre de grandeur de la taille d’une molécule ? Mise en place d’outils méthodologiques à partir de la présentation et de l’observation d’une expérience Activité A2 1,5h Comment évaluer la profondeur de l’océan ? TP Sonar 1h Mesure du rayon de la Terre. Réinvestissement des outils méthodologiques déjà mis en place. Activité A3 1h Evaluation d’une vingtaine de minutes. Expérience montrant la réflexion d’un faisceau laser. Définition de l’année de lumière. Application à la détermination de la distance Terre-Lune. 1,5h Objectif Lune TP Mesures de longueurs 1 1h Présentation orale par les élèves des exercices expérimentaux recherchés à la maison. Mise en place de quelques outils méthodologiques liés à la présentation orale. Activité A4 1h Evaluation. © MENRT, CNDP et GTD de physique-chimie Document d'accompagnement du programme de physique de 2nde / Statut évolutif - version janvier 2000 7/196 Messages de la lumière Les activités proposées ici mettent progressivement en place les outils nécessaires à l’interprétation d’un spectre. L’objectif final est de comprendre comment l’analyse de la lumière permet d’obtenir des renseignements sur la source qui a émis cette lumière et sur la matière traversée par cette lumière depuis son émission. Duré e Activité proposée Référence du document 1,5h Que fait la lumière quand elle change de milieu ? TP réfraction 1 1h Utilisation d’un prisme en lumière monochromatique, puis en lumière blanche. Mise en évidence du phénomène de dispersion. Notion de radiation monochromatique. 1h Les messages de la lumière. Activité A5 1,5h On en voit de toutes les couleurs… TP spectroscopie 1h Principe de l’étude d’un spectre en astrophysique : le spectre renseigne sur la température d’une étoile, et les raies d’absorption donnent des indications sur la matière qui entoure l’étoile. Activité A6 1h Etude de spectres. 1,5h Evaluation TP évalué © MENRT, CNDP et GTD de physique-chimie Document d'accompagnement du programme de physique de 2nde / Statut évolutif - version janvier 2000 8/196 Activité A1 Quelques longueurs dans l’Univers Le document suivant est distribué aux élèves qui, après avoir classé les longueurs proposées, donnent dans un premier temps une estimation de ces longueurs. Après mise en commun et discussion, les ordres de grandeur correspondant à la réalité sont ensuite notées par les élèves. Après avoir classé par ordre croissant les longueurs ci-dessous, évaluez l’ordre de grandeur de ces longueurs en précisant l’unité. Rayon de la Terre Rayon d’un cellule humaine Distance Paris-Nice Distance Soleil-Terre Rayon d’une orange Distance Terre-Lune Rayon d’un atome d’hydrogène Rayon de notre Galaxie Estimation Réalité © MENRT, CNDP et GTD de physique-chimie Document d'accompagnement du programme de physique de 2nde / Statut évolutif - version janvier 2000 9/196 Activité A2 Comment déterminer l’ordre de grandeur de la taille d’une molécule ? L’objectif de cette séance est la mise en place ou la consolidation de quelques outils méthodologiques . Après une description rapide de l’expérience telle qu’elle fut réalisée par Franklin, on explique comment cette expérience, réalisée à une échelle réduite par Lord Rayleigh un siècle plus tard, permit de déterminer l’ordre de grandeur de la taille des molécules d’acide stéarique. Le schéma de la molécule d’acide stéarique est présenté, et on explique le positionnement de ces molécules à la surface de l’eau. Une réflexion commune permet de conclure que, si l’on connaît le volume d’acide stéarique déposé à la surface de l’eau, la mesure de la surface de la tache permet d’arriver à l’ordre de grandeur de la taille d’une molécule. La formule littérale est établie par la classe. L’ordre de grandeur du volume d’acide déposé est donné. L’expérience réalisée par Lord Rayleigh est alors réalisée sur rétroprojecteur, ou filmée de façon à être visible par tous. Les élèves vont ordonner leur travail de façon à : •= Décrire l’expérience •= Déterminer l’ordre de grandeur de la taille d’une molécule •= Exprimer ce résultat avec un nombre de chiffres significatifs compatibles avec les conditions de l’expérience. Certains élèves ont besoin d’être aidés dans la réalisation de ce travail. On peut envisager la projection d’un tableau indiquant les différentes tâches à réaliser : Description de l’expérience •= uploads/Sante/ physiqueseconde-tp.pdf