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Physique Expérimentale (PE) en CPI UM6P EMINES 2022/2023 A. Présentation de la

Physique Expérimentale (PE) en CPI UM6P EMINES 2022/2023 A. Présentation de la PE Physique Expérimentale  Objectifs du module de Physique Expérimentale (PE) Acquérir une démarche scientifique pour l’étude des phénomènes physiques ; Renforcer les compétences expérimentales ; Traiter une partie du programme de physique (prépas) de manière expérimentale. Problématique (Cadre d’étude) Recherche (Proposition d’un protocole) Réalisation Expérimentale Communication (Ecrite , Orale) Important : En PE, On NE donne PAS de “recettes-TP” ===> Les élèves proposent les protocoles expérimentaux On NE suit PAS la démarche “Cours + Exercices + Examen !” ===> “Active-Learning” (Les élève doivent avoir l’initiative et être autonomes lors de l’appentissage) La PE est une discipline indépendante (Le déroulement de la PE n’est pas lié à la physique théorique par exemple). La PE est basée sur la résolution des problèmes. Le fait de rencontrer des problèmes (“blocages”) fait partie des objectifs. NB : Bénificier de la PE et Acquérir les savoirs-faire visés, suppose qu’on ne doit pas aller chercher les “solutions prêtes” ailleurs, mais analyser le problème et proposer des solutions.  Déroulement Physique Expérimentale Problématique (Application pratique) (Elc/Mec/Th/Elm) Traité selon : La démarche de la PE Etablir les Lois Réaliser des mesures Méthode scientifique Cohérence Apprentissage (pratique et théorique) L’étude expérimentale en PE est basée sur la caractérisation. Caractériser = “Réaliser des Mesures pour expliquer” * Mesures pour établir quelques lois générales pertinentes ; * Mesures pour établir les lois particulières pertinentes ; Loi physique = Tableau de mesures + courbes + modéliations + discussions * Mesures des grandeurs physiques pertinentes qui caractérisent le phénomène étudié. ==> Explications (phénomènes physiques + principes de fonctionnement de vos systèmes) + Réponses à la problématique. Objectif : “Réaliser” et “comprendre les principes physiques” NB : L’Application pratique a pour objectif d’intégrer l’ensemble des connaissances étudiées dans le thème ;  Principe de la PE Physique Expérimentale  Savoir expliquer : Etablissement des lois physiques pour expliquer les phénomènes.  Expérience ↔ Sens physique des lois  Savoir mesurer les grandeurs physiques (avoir des outils)  Savoir appliquer la méthode scientifique (avoir une méthodologie)  Savoir réaliser un travail structuré : Réalisation d’un ensemble d’expériences pertinentes et cohérentes entre elles pour atteindre l’objectif.  Savoir communiquer : Communication des résultats (Rapports , Présentations orales)  NB1 : L’aspect technique des expériences ne doit pas “cacher” sur le sens physique des phénomènes  Savoirs-faire visés Physique Expérimentale Question (Problème) Recherche Hypothèses Expérience (Test de l’hypothèse) Conclusion / Communication Réponse satisfaisante ? Oui Non Vérification du protocole  Principe de la méthode scientifique (MS) B. Activités de la physique expérimentale Activités de la PE Proposition d’une problématique (autour d’une application pratique). Travail de recherche. Proposition d’une analyse initiale : ==> Dans le premier rapport on présente une introduction générale qui indique : la problématique et la stratégie à suivre (les idées initiales, les hypothèses à tester ...etc ) 8 Activités de la PE  Réalisations : Points Importants Les aspects de base : Etablir des lois (particulières et générales) Réaliser des Mesures pertinentes , Suivre la méthode scientifique, Garder la cohérence entre les différentes expériences ; Faire de la modélisation physique des phénomènes (si nécessaire); Justifications des choix (pourquoi le choix d’une telle expérience, d’un tel paramètre,... ?) Avoir : Pertinence des idées proposées (choisir uniquement des expériences utiles); Autonomie (Analyser le problème, Discuter, Prendre des décisions, Chercher des informations) ; Innovation (N’hésiter pas à proposer des idées). Expliquer les phénomènes et les principes de fonctionnement de vos systèmes. Couvrir les différents aspects importants du thème. Activités de la PE Suivi des étapes de réalisation Discussions durant la phase de réalisation : Important : Le rôle du professeur est de discuter avec les étudiants leur protocole (sans rien imposer!). L’étudiant est le seul responsable de ses choix. Rapports des séances ; Présentation de chaque expérience (protocole + résultats + conclusions) avant de démonter le montage ; NB : La PE est totalement différente des TP classiques : Ne pas supposer que la solution est connue "à l'avance" par le professeur ! et qu’elle doit être fournie à la fin ! Le matériel Demander le matériel à l’avance ; Manipuler le matériel avec le plus grand soin possible ; Ranger le matériel à la fin de chaque séance ; Respecter les consignes de sécurité (sécurité des gens et du matériel) ; Bien organiser du poste de travail + Travailler en groupe. Activités de la PE Un rapport est composé de : Introduction Expériences (voir partie C : Présentation d’une expérience) Conclusion Pour chaque séance de réalisation, un rapport (.PDF) est à rendre (sur E-Learning) dans un délai d’une semaine. Un seul rapport / séance + fichiers numériques. La taille maximale d’un rapport est 10 pages (PDF, Font 12) Important : tout rapport qui ne respecte pas ces normes ne sera pas pris en compte! Dans le premier rapport on présente d’abord une Introduction générale (1 à 2 pages)” puis “les expériences de la séance 1”.  Introduction générale : Domaine pratique ou/et théorique dans lequel s’inscrit le thème Analyse initiale (idées initiales + stratégie à suivre) Autres informations que vous jugez utiles. Dans le dernier rapport présenter “ les expériences de la dernière séance” puis, une Conclusion Générale (1 à 2 pages) sous forme d’une synthèse : Présentation des résultats et des conclusions importants du thème dans un ordre logique, cohérent et clair. Les problèmes qui restent sans solution. Ce que vous avez appris du travail. Initiative : Autres idées que vous jugez importantes.  Rapports Activités de la PE Note : Toujours donner un nom significatif à votre rapport..! sous forme : Rapport3-T5-G2A.pdf Même si les résultats sont “erronés”, vous pouvez toujours rédiger un bon rapport : Expliquer ce qui ne va pas et pourquoi. Favoriser la voix passive, la 3ème personne et éviter les émotions ! Les rapports sont soumis à toutes les règles régissant l'honnêteté académique. Activités de la PE Durée : 15 à 20 min Introduction générale (problématique, plan,...) Chaque étudiant présente : une expérience (parmi les expériences que vous jugez importantes) : Introduction + Protocole + Résultas + Explications (argumentation) des résultats + Conclusions. Conclusion générale (synthèse de tout le travail) Style, document, temps. Questions.  Présentation orale Activités de la PE Durée d’un thème : 4 séances de réalisation + une séance de présentation. Exemple : Séance 1 (Semaine 1) ==> Réalisations 1 Séance 2 (Semaine 2) ==> Rendre le rapport 1 + Réalisations 2 Séance 3 (Semaine 3) ==> Rendre le rapport 2 + Réalisations 3 Séance 4 (Semaine 4) ==> Rendre le rapport 3 + Réalisations 4 Séance 5 (Semaine 5) ==> Rendre le rapport 4 + Présentation orale. Thème suivant... Séance 1 (Semaine 6) ==> Réalisations 1 …idem La remise d’un rapport d’une semaine est possible jusqu’à Jeudi la semaine suivante à 18h.  Planning : C. Présentation d’une expérience Présentation d’une expérience Expérience Faire appel aux résultats des autres RP si nécessaire! Procédure Discussions Conclusion Introduction Références Résultats + Traitements Introduction de l’expérience  Introduction  Objectif, Intéret.  Hypothèse L’hypothèse doit être testable, simple, écrite comme une déclaration et contient : le système étudié, les variables et l'effet prévu. Exemple : Hypothèse : “Si on fait augmenter la température du gaz, à volume constant, alors sa pression augmente” (l’hypothèse doit être établie suite à des recherches et non pas suite à des mesures antérieures !) *Paramètres variables : -Les paramètres qu’on fait varier (VI) : Température ; -Les paramètres qui varient suite à la variation du (VI) : Pression ; *Paramètres fixes : Volume, quantité du gaz, nature du gaz, condition initiales,… Remarques : Pour déterminer l’effet d’un paramètre indépendant (VI), on ne doit varier que ce paramètre. Protocole de l’expérience Procédure (Méthode)  Schéma + Photo (avec : légende, noms des axes, titre)  Explications logiques (étapes-par-étape dans un ordre logique avec TOUTES les valeurs NUMERIQUES utilisées, matériel utilisé)  Paramètres  Justifications des choix (JC). Dans le cas où il y a plusieurs choix, le choix des paramètres, des méthodes et du matériel utilisés doit être justifié (càd, pourquoi un tel choix et non pas un autre ?)  Hypothèses du travail (exemple : effets négligés, lois supposées valables,...)  Precautions (limites, sécurité, conditions particulières,...) Important : un autre expérimentateur doit être capable de comprendre et reproduire votre expérience et obtenir les mêmes résultats. Remarques : Utiliser le passé. Favoriser la voix passive Résultats de l’expérience Résultats et Traitements  Présentation des résultats (Tableau, courbe, valeurs, qualitatif, simulation) :  (Présenter Exactement et uniquement les résultats obtenus dans votre expérience.)  Présenter quelques observations pertinentes que vous avez noté durant l’expérience. *Courbes : -Introduire la courbe: “quoi” en fonction de “quoi”, -La courbe doit être claire avec : légende, noms des axes, unités et titre -Commenter la courbe. -Si vous faites une modélisation mathématique, il faut donner les paramètres de la modélisation (équation, corrélation,…) dans le texte. - Utiliser des "points" pour les valeurs expérimentales et une "courbe continue" pour le modèle mathématique. - Pour la modélisation mathématique : le uploads/Sante/ presentation-pe-2022-2023.pdf