Progression Physique – Chimie 2de

Tronc commun : l’Univers 1
Progression Physique – Chimie 2de
PROPOSITION DE PROGRESSION – TRONC COMMUN
Progression Physique – Chimie 2de
L’UNIVERS
[email protected]
13/05/2010
Il est supposé dans cette progression que le cours de sciences physiques débute par le thème « l’Univers », avec par conséquent aucun pré requis
des deux autres thèmes, pouvant découler des redondances de certaines notions. L’ensemble des compétences listées pour ce thème sont traitées ;
le volume horaire proposé est donc une limite supérieure, pouvant ainsi être réduit si l’on envisage de traiter certains contenus dans les parties
relatives à la santé ou au sport.
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Progression Physique – Chimie 2de
PROPOSITION DE PROGRESSION - PROGRAMMES DE SECONDE 2010
TRONC COMMUN : L’UNIVERS
THEMES DU B.O.
COURS
durée
T.P.
COMPETENCES
Une première présentation de l’Univers : le remplissage de l’espace par la matière est essentiellement lacunaire aussi bien au niveau de l’atome qu’à
l’échelle cosmique. Les dimensions de l’Univers sont telles que la distance parcourue par la lumière en une année est l’unité adaptée à leur mesure.
 Histoire de la matière : du Big-Bang aux
premiers atomes
Description de
l’Univers : l’atome, la
 Vie des étoiles : de la protoétoile au trou
Terre, le système
noir
solaire, la Galaxie, les
 Le système solaire : présentation
autres galaxies,
générale, du soleil à la ceinture de
exoplanètes et
Kuiper
systèmes planétaires Mots clés : planètes telluriques, gazeuses,
extrasolaires.
astéroïdes, météorites, nébuleuse, galaxie,
exoplanète
Propagation rectiligne
de la lumière.
Vitesse de la lumière
dans le vide et dans
l’air.
L’année de lumière.
Propriétés de la lumière dans le vide et dans
l’air :
 Propagation rectiligne dans un milieu
homogène
 Célérité dans le vide
 L’année de lumière
Exercices d’application.
1H30
Activité documentaire avec intégration
des TICE : travail sur les échelles de
longueur ; instruments d’observation,
du microscopique aux galaxies, unité
astronomique, parsec
1H30
1H30
1H30
Activité: le temps mis par la lumière
pour effectuer un trajet a-t-il une
incidence sur l’observation du présent ?
Discussion sur différentes situations :

Le tableau de la classe

Un orage

La Lune

Le Soleil

Une étoile
Savoir que le
remplissage de
l’espace par la
matière
est essentiellement
lacunaire, aussi bien
au niveau de
l’atome qu’à l’échelle
cosmique.
Utiliser les puissances
de 10 dans
l’évaluation des
ordres de grandeur.
Connaître la valeur de
la vitesse de la
lumière dans le
vide (ou dans l’air).
Connaître la
définition de l’année
de lumière et son
intérêt.
Expliquer l’expression
« voir loin, c’est voir
dans le passé ».
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THEMES DU B.O.
COURS
durée
T.P.
COMPETENCES
Les étoiles : l’analyse de la lumière provenant des étoiles donne des informations sur leur température et leur composition. Cette analyse nécessite
l‘utilisation de systèmes dispersifs.
Savoir qu’un corps
Les spectres
1H30
chaud émet un
Dispersion de la lumière :
d’émission et
rayonnement continu,
 Explication de l’arc-en-ciel
d’absorption : spectres
TP : lien entre le rayonnement d’un
dont les propriétés
continus d’origine
 Comment séparer les couleurs qui
corps et sa température
dépendent de la
thermique, spectres de
composent une lumière ? (aspect
TP d’investigation : Comment mesurer la
température.
température d’une source inaccessible
raies.
historique)
Interpréter qualitativecomme le soleil ?
Dispersion de la
 Influence des milieux traversés (nature,
ment la dispersion de
lumière blanche par un
forme,…) sur la dispersion
la lumière blanche par
1H30
prisme.
un prisme.
1H30
Réfraction.
Lois de SnellDescartes.
Réfraction (mirages, changement de milieu,
observations variées)
Lois de Snell-Descartes.
Exercices d’application
TP : détermination d’un indice de
réfraction pour une lumière
monochromatique
1H30
1H30
Raies d’émission ou
d’absorption d’un
atome ou d’un ion.
Caractérisation d’une
radiation par sa
longueur d’onde
Spectroscopie (synthèse des approches
expérimentales et approfondissement) :
 Spectres continus
 Spectres de raies
 Les 2 aspects de la lumière
(corpusculaire et ondulatoire)
 Notion de longueur d’onde
TP : spectres d’émission et d’absorption
TP d’investigation : Comment produire de la
lumière ? une lumière colorée ?
1H30
Pratiquer une
démarche
expérimentale pour
établir un modèle à
partir d’une série de
mesures et pour
déterminer l’indice de
réfraction d’un milieu.
Utiliser un système
dispersif pour visualiser
des spectres d’émission
et d’absorption et
comparer ces spectres à
celui de la lumière
blanche.
Repérer par sa longueur
d’onde dans un
spectre d’émission ou
d’absorption une
radiation caractéristique
d’une entité chimique.
Savoir que la longueur
d’onde caractérise dans
l’air et dans le vide une
radiation monochromatique
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COURS
durée
T.P.
COMPETENCES
Les étoiles (suite)
1H30
TP : spectre d’une étoile
 Température de surface
 Composition chimique
Exercices + Devoir
TP d’investigation au cours duquel l’élève
doit interpréter des raies d’absorption
superposées au spectre continu d’émission
1H30
Interpréter le spectre
de la lumière émise
par une
étoile : température
de surface et entités
chimiques
présentes dans
l’atmosphère de
l’étoile.
Connaître la
composition chimique
du Soleil.
Prolongement possible, dans le cadre des enseignements d’exploration (SL : « science et vision du monde », MPS : « prélever et traiter des
informations »):
TP de spectroscopie : Déterminer la vitesse de rotation de Saturne et de ses anneaux par l’étude de leur spectre respectif.
Spectre réalisé à St Michel l’Observatoire, le 20 avril 2010, avec télescope de 300mm de diamètre sous un rapport d’ouverture Focale/diamètre de 10 adapté au spectrographe utilisé, installé sur une
monture équatoriale permettant l’autoguidage. Un spectrographe LhiresIII d’un pouvoir de résolution de 17000.Une caméra CCD performante permettant de réaliser les acquisitions des spectres.
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COURS
durée
T.P.
COMPETENCES
Les éléments chimiques présents dans l’Univers : au sein des étoiles se forment des éléments chimiques qui font partie des constituants de
l’Univers. La matière qui nous entoure présente une unité structurale fondée sur l'universalité des éléments chimiques.
Un modèle de l’atome.
Noyau (protons et
neutrons), électrons.
Nombre de charges et
numéro atomique Z.
Nombre de nucléons A.
Charge électrique
élémentaire, charges des
constituants de l’atome.
Électroneutralité de l’atome.
Masse des constituants de
l’atome ; masse
approchée d’un atome et de
son noyau.
Dimension : ordre de
grandeur du rapport des
dimensions respectives de
l’atome et de son noyau.
Connaître la constitution
d’un atome et de son
noyau.
Connaître et utiliser le
symbole
1H30
L’atome :
 Constitution
 Propriétés
 Nomenclature
TP documentaire avec intégration des
TICE : approche historique des modèles
de l’atome ; fabrication d’une carte
heuristique
1H30
A
X.
Savoir que l’atome est
électriquement neutre.
Connaître le symbole de
quelques éléments.
Savoir que la masse de
l’atome est
pratiquement
égale à celle de son
noyau.
Z
1H30
Éléments chimiques.
Isotopes, ions
monoatomiques.
Caractérisation de
l’élément par son
numéro atomique
et son symbole.
Les éléments chimiques :
 Formation dans l’Univers
 Leurs symboles
 Les isotopes
 La masse molaire atomique
TP : Comment déterminer la masse d’un
atome ?
En conclusion : introduction du Nombre
d’Avogadro et de la mole
Savoir que le numéro
atomique caractérise
l’élément.
1H30
1H30
TP : Identification d’espèces ioniques en Mettre en œuvre un
protocole pour
solution
identifier des ions.
Exercices + Devoir
1H30
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COURS
durée
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COMPETENCES
Les éléments chimiques (suite)
Répartition des électrons
en différentes couches,
appelées K, L, M.
Répartition des électrons
pour les éléments de
numéro atomique
compris entre 1 et 18.
Les règles du « duet » et
de l’octet.
Application aux ions
monoatomiques usuels.
Classification périodique
des éléments.
Démarche de
Mendeleïev pour établir
sa classification.
Critères actuels de la
classification : numéro
atomique et nombre
d'électrons de la couche
externe.
Le nuage électronique :
 Structure en couches
 La couche externe pour les 18
premiers éléments : modèle de
Lewis de l’atome
Interprétation de la charge des ions
monoatomiques usuels
1H30
TP : Conservation des éléments au
cours d’une transformation chimique
Dénombrer les
électrons de la couche
externe.
Connaître et appliquer
les règles du « duet »
et de l’octet pour
rendre compte des
charges des ions
monoatomiques
usuels.
Pratiquer une démarche
exp. pour vérifier la
conservation des
éléments au cours d’
une réaction chimique.
1H30
1H30
TP : Construction du tableau de
Mendeleïev et application à la prévision
de la charge des ions monoatomiques
Exercices + Devoir
Utiliser la
classification
périodique pour
retrouver la
charge des ions
monoatomiques.
1H30
Les notions de quantité de matière, la constante d’Avogadro et la masse molaire atomique n’apparaissent explicitement que dans les deux premiers
thèmes (la santé et le sport), mais il semble opportun d’introduire ces définitions lors de la présentation des caractéristiques de l’atome ; Ces notions
seront réutilisées et développées (masse molaire moléculaire) avec profit dans les autres thèmes…
Le modèle de Lewis est présenté pour faciliter l’explication des formules développées des molécules dans les autres thèmes.
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THEMES DU B.O.
COURS
durée
T.P.
COMPETENCES
Le système solaire : l’attraction universelle (la gravitation universelle) assure la cohésion du système solaire. Les satellites et les sondes permettent
l’observation de la Terre et des planètes.
1H30
Analyser des documents
Relativité du
 Etude de documents : les différentes
scientifiques portant sur
conceptions du système solaire dans
mouvement.
TP : Interpréter le mouvement
l’observation du système
l’histoire
rétrograde d’une planète
solaire.
Référentiel.
 Travail sur papier calque ou Avistep Comprendre que la
 Trajectoire des planètes dans le
Trajectoire.
nature du mouvement
 Observation sur Stellarium
référentiel héliocentrique
Observation de la Terre
observé dépend du
 Mouvements pour un observateur
et des planètes.
référentiel choisi.
1H30
terrestre
1H30
La gravitation universelle
L’interaction
gravitationnelle entre
deux corps.
La pesanteur terrestre.
L’intéraction gravitationnelle
Le poids
 Sur Terre
 Sur la lune
TP : Réaliser une mesure de l’intensité
de la pesanteur terrestre
Savoir que la pesanteur
terrestre résulte de
l’attraction terrestre.
Comparer le poids d’un
même corps sur la Terre
et sur la Lune.
TP : Forces
« Pourquoi la Terre tourne-t-elle autour
du Soleil ? »
Savoir qu’une force
s’exerçant sur un corps
modifie la valeur de sa
vitesse et/ou la direction
de son mouvement et que
cette modification dépend
de la masse du corps.
Mettre en œuvre une
démarche
d’expérimentation
utilisant des techniques
d’enregistrement pour
comprendre la nature des
mouvements observés dans
le système solaire.
1H30
Actions mécaniques,
modélisation par une
force.
Effets d’une force sur le
mouvement d’un corps :
modification de la
vitesse, modification de
la trajectoire. Rôle de la
masse du corps.
1H30
Les Forces :
 Définition, mesure
 Modélisation par un vecteur
 Etude de cas
1H30
1H30
Principe d’inertie.
TP : Principe d’inertie

Enoncé du principe d’inertie et
application

1H30
Travail sur enregistrements vidéo et
traitement informatique, ou :
Equilibre d’un corps dans un fluide
(poussé d’Archimède)
Utiliser le principe
d’inertie pour
interpréter des
mouvements simples en
termes de forces.
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EN RESUME
Sous-thème
Volume horaire
PRESENTATION DE L’UNIVERS
2 SEMAINES
LES ETOILES
4 SEMAINES
LES ELEMENTS CHIMIQUES
5 SEMAINES
LE SYSTEME SOLAIRE
4 SEMAINES
4 séances en classe entière sont prévues pour les évaluations et des exercices complémentaires, pouvant être ramenées à 2, et 2 séances en groupe
peuvent être récupérées en cas de besoin (TP sur la mesure de la pesanteur terrestre, et TP sur le nombre d’Avogadro) ;
Cette progression permet par conséquent de couvrir la totalité des contenus et compétences proposés dans le thème « l’Univers », sur une plage de 13
à 15 semaines.
Personnellement, j’envisage de rajouter un cours et un TP sur la mesure du temps, notion proposée dans le thème « Santé », l’astronomie s’y prêtant
beaucoup plus, et permettant un apport culturel plus riche :
-
Cours : La mesure du temps, de la pierre de knowth à l’horloge atomique
TP : Etude d’un pulsar
NB : Je poste d’ici demain des idées de TP par investigation en spectro, en lieu et place du TP actuel… A lundi.