LIENS EDUSCOL VERS DISCIPLINAIRE

CYCLE 4 :

https://eduscol.education.fr/296/physique-chimie-cycle-4

INCERTITUDES

Méthode Monte-carlo (évaluation probabiliste d’une incertitude de type B)

http://jlamerenx.fr/wp-content/uploads/2020/11/Estimation_dune_incertitude_type_par_la_m%C3%A9thode_de_Monte_Carlo.html


THEMATIQUE DE TP

TRANSFORMATIONS CHIMIQUES COLLEGE

Plan pour remédiation + les étapes https://pc.ac-creteil.fr/IMG/pdf/transformation_chimique_tactileo.pdf

Savoir identifier un réactif et un produit lors d’une transformation chimique
 Savoir écrire le bilan en toutes lettres d’une transformation chimique
 Savoir écrire l’équation de réaction d’une transformation chimique à partir de sa modélisation
 Savoir établir s’il y a ou non conservation des atomes à partir d’une modélisation

Une activité : https://www.collegedestcyr.net/blogs/physique_chimie/wp-content/uploads/3_ch6_cours.pdf

On peut utiliser une simulation

Sur la question : http://gouet-physique.wifeo.com/documents/4eme-chimie-activite-n-6-conservation-de-la-masse.pdf

SON

Situation déclenchante : https://mathsciences.ac-versailles.fr/spip.php?article1155

PUISSANCE, ENERGIE

3 TP pour un même sujet La bouilloire : https://pedagogie.ac-toulouse.fr/physique-chimie/une-situation-probleme-plusieurs-activites

ATOMISTIQUE COLLEGE

https://pedagogie.ac-strasbourg.fr/fileadmin/pedagogie/physiquechimie/college/Cycle_4/Accompagnement_personnalise/AP_4eme_atomes_molecules.pdf

Distinction transfo physique et chimie, relier formule et atomes ou molécules, des mélanges réagissent et d’autres pas, montrer conservation de la masse, travailler sur les conceptions initiales exple : les produits sont dans les réactifs, faire bilan du systeme initial et final.

CONDUCTIMETRIE

https://physique-chimie.dis.ac-guyane.fr/Tle-Spe-PC-Theme-1-TP-Dosage-par-etalonnage-conductimetrique-python.html

https://ecebac.fr/sujet/2863

https://ecebac.fr/sujet/2888

Chlorure de tertiobutyle : https://ecebac.fr/sujet/2891

Pureté d’un échantillon : https://ecebac.fr/sujet/2911

ELECTROLYSE :

Art et electrogalvanisation : https://eduscol.education.fr/document/24829/download

Très bien => https://pedagogie.ac-orleans-tours.fr/fileadmin/user_upload/physique/pedagogie/GrandOral/Exemples_Ressources/LPOS_-_L_Hydrog%C3%A8ne.pdf

Caractéristique d’un électrolyseur :

TP ExAO Caractéristique d’un électrolyseur :

https://listes.ac-strasbourg.fr/wws/d_read/prmasc/TP%20ExAO/Electricit%C3%A9/Caract%C3%A9ristique%20%C3%A9lectrolyseur/TP%20ExAO%20Caract%C3%A9ristique%20d’un%20%C3%A9lectrolyseur.doc

sur site chaumeton, caractéristiques de plusieurs récepteurs/générateurs

https://guy-chaumeton.pagesperso-orange.fr/1stp09phc.htm

SUIVI CINETIQUE

Verification loi d’ordre 1 belin p 114

Par spectrophotométrie : https://manuelnumeriquemax.belin.education/physique_chimie-terminale/topics/pc-tle-c21-481-a_suivi-cinetique-par-spectrophotometrie-d-une-transformation-chimique

Suivi cinétique par spectrophotométrie d’une transformation chimique

Il s’agit d’étudier la cinétique de la transformation chimique entre les ions iodure I et les ions peroxodisulfate S2O

82−82−​, modélisée par la réaction d’équation :

S2O82−(aq)+2I−(aq)→2S2O42−(aq)+I2(aq)S2​O82−​(aq)+2I−(aq)→2S2​O42−​(aq)+I2​(aq)

https://guy-chaumeton.pagesperso-orange.fr/site2004/bacblanc/bbex01ac06.htm

On étudie la cinétique de la réaction de décomposition de l’eau oxygénée H2O2 par les ions iodure   en milieu acide.

L’équation-bilan de la réaction s’écrit :

H2O2  + 2   + 2 H+ → 2 H2O + I2 

Autre possibilité :

Dismutation du thiosulfate en milieu acide

Un exemple ECE : https://ecebac.fr/sujets/2022/PC/17/ECE_22_PC_17.pdf suivi colorimetre, détermination du temps de demi-réaction + dilution

UN SITE avec infos sur la loi de kolrhaush

https://ressources.unisciel.fr/DAEU/chimie/solution-aqueuse/co/exemple1_partie2.html

Dynamique d’un système electrique :

Feuille aluminium : http://sciences-physiques.ac-besancon.fr/2020/06/18/tale_rc_microcontroleur/

On veut connaître la capacité d’un condensateur : https://physique-chimie.dis.ac-guyane.fr/Tle-Spe-PC-Theme-4-TP-Constante-de-temps-d-un-circuit-RC-python-arduino.html

Capacimetre arduino : https://ecebac.fr/sujet/2846

Diffraction fil de pèche : https://ecebac.fr/sujet/2843

Optimiser un rendement : https://ecebac.fr/sujet/2844

Temps de demi réaction : https://ecebac.fr/sujet/2845

SYNTHESE EN CHIMIE ORGANIQUE

https://eduscol.education.fr/document/29932/download

ELECTRICITE

LOI D’OHM

Tp dynamique des systèmes électriques

CIRCUIT RC

https://physique-chimie.dis.ac-guyane.fr/Tle-Spe-PC-Theme-4-TP-Constante-de-temps-d-un-circuit-RC-python-arduino.html

https://physique.ensc-rennes.fr/tp-cours-dipole-rc.php


Récapitulatif TP dynamique des systèmes électriques


Capacité condensateur bordas p 500

Comportement capacitif d’un dipole bordas p 501

Comportement capacitif d’un dipole bordas p 501

Flash photographique et condensateur bordas p 502

mesurer temps caracteristique et une capacite bordas p503

résistor et condensateur livre p550

capacité condensateur livre p551

Mesuretemps de charge livre p552

Intensité et tension condensateur livre p553

Découverte exp comportement capacitif dipole belin p452

charge condensateur intensité constante belin p453

influence géométrie capacité condensateur belin p454

charge condensateur à tension constant reponse echelon de tension belin p464

Tp dynamique des systèmes électriques

Capacité condensateur bordas p 500

Comportement capacitif d’un dipole bordas p 501

Comportement capacitif d’un dipole bordas p 501

Flash photographique et condensateur bordas p 502

mesurer temps caracteristique et une capacite bordas p503

résistor et condensateur livre p550

capacité condensateur livre p551

Mesuretemps de charge livre p552

Intensité et tension condensateur livre p553

Découverte exp comportement capacitif dipole belin p452

charge condensateur intensité constante belin p453

influence géométrie capacité condensateur belin p454

charge condensateur à tension constant reponse echelon de tension belin p464

PUISSANCE ET ENERGIE :

http://physique-chimie.ac-dijon.fr/spip.php?article28

Identifier différentes sources d’energie :

https://eduscol.education.fr/document/22345/download

Titrage pHmétrique, on compare l’influence sur la courbe de titrage d’acides faibles + acide fort :

https://ecebac.fr/sujets/2023/PC/06/ECE_23_PC_6.pdf

Remarque : prise d’essai : Il faut que tu tiennes compte du matériel à ta disposition et la concentration de la solution titrante.
Exemple : la solution de soude titrante est 0,01 mol/L et tu doses une solution de HCl dont la concentration est de l’ordre de 0,5 mol/L … si tu choisis de doser 100 mL de solution acide, il te faudra un volume équivalent de l’ordre de 5000 mL …
Dans ce cas il faudra diluer ( très précisement ) la solution à doser et n’utiliser qu’un petit volume de solution pour faire le titrage …
Par ailleurs si tu as une solution à doser très diluée et que tu la doses par un titrant très concentré , le volume équivalent risque d’être trop petit ( du genre moins que 1 mL avec une burette de 25 mL ) et cela n’ira pas non plus .

PH :

Cycle 4 : https://eduscol.education.fr/document/17824/download

Fiche intéressante sur dosage du destop (NaOH) et acide chlorhydrique :

https://www4.ac-nancy-metz.fr/physique/ancien_site/Tp-chim/conduct2/Dosage-conduct-destop.pdf

Fiche super + évaluation de type A incertitude pH : https://olczyk.pagesperso-orange.fr/physique-chimie/Spe-Phy-Tale/chapitre1-acides-bases_fichiers/TP1%20-%20CH1%20solutions%20HCl.pdf

Les indicateurs colorés :

Zone de virage teinte sensible : pKA – 1 , pKA+1

hélianthine rouge/jaune 3.3 – 4.4

vert de bromocrésol jaune/bleue 3.8 – 5.4

méthylrouge rouge/jaune 4.2 – 6.3

bleu de bromothymol (BBT) jaune/bleue 6.0 – 7.6

phénolphtaleine incolore/rose 8.2 – 10.0

Réaliser une solution tampon : 2 méthodes :

soit on prend une base faible et son acide conjugué type NH4+/NH3 ou un acide faible et une base faible conjugué équimolaire

ou on prend CH3COOH + NaOH (base forte qui va complètement se dissocier) avec nCH3COOH = le double de nHO-, au final :

FORCE DES ACIDES

SUPER! pas mal de TP autour de çà : http://coyote-physique.e-monsite.com/pages/terminale-scientifique/force-des-acides-et-des-bases.html

DOSAGE

Les dosages acido-basique peuvent être suivi par : pHmétrie, par colorimétrie, par conductimétrie.

http://thierry.col2.free.fr/restreint/exovideo_lycee/c_chim_456/dosage_prod_menag_Q1.htm

=> Doser l’acide chlorhydrique avec NaOH
prise d’essai de 20 mL donc déterminer préalablement la concentration de l’acide
si [NaOH] = 0,1 mol.l-1 comme réaction mole à mole : C1.V1=C2.Veq soit C1 = 0,1*10 mL/20 mL

La même chose, par conductimétrie :

https://ressources.unisciel.fr/DAEU/chimie/solution-aqueuse/co/exemple1.html

DOSAGE :

https://www.pedagogie.ac-nantes.fr/physique-chimie/enseigner/experiences-et-manipulations/controle-de-qualite-par-spectrophotometrie-674259.kjsp?RH=PEDA

http://scphysiques.free.fr/TS/chimieTS/C4A2TPCOR.pdf

ABSORBANCE

https://www.physagreg.fr/CoursTS/Chimie/TP/Chimie-TP1-prof.pdf

STEREOCHIMIE (STL)

TP acide fumarique/maléique : explication

http://www.prof-tc.fr/Lycee/file/Terminale%20S/Specifique/10%20-%20Representation%20spatiale%20des%20molecules/Cours%20-%20TP%20-%20Exercices/TP%20-%20Proprietes%20des%20diastereoisomeres%20-%20Conformation%20-%20Correction.pdf

Autre TP sympa : http://thierry.col2.free.fr/restreint/exovideo_lycee/ex_TS_2012/ch10_comparaison_proprietes_mol_diastereoisomeres.pdf

EXTRACTION LIQUIDE-LIQUIDE diiode et cyclohexane

http://storage.canalblog.com/49/50/355695/18676940.pdf

=> on peut faire suivre par un dosage par étalonnage du diiode par spectrophotometrie.

Exemple : http://spc.jcpinet.fr/COURS/1ere%20SPE/TITRE%2001-Chapitre%201/Activite01-SPE-Chapitre%201/TRAVAIL-Chap%201%20TP1%20dosage%20du%20diiode%20par%20spectrophotometrie.pdf

MECANIQUE ET MOUVEMENTS

1ere loi de newton :

Curling forces http://gserwar.free.fr/uploads/physique%20seconde/TPp%209%20%20Le%20principe%20dinertie.pdf

3eme loi de newton :

https://eduscol.education.fr/document/16180/download

Difficultés et homme sauteur : https://eduscol.education.fr/document/16189/download

Principe calcul mvt parabolique.

vitesse initiale V0 , on fait bilan des forces : on exprime accélération en fonction de ax et ay puis on intégre en fonction du temps (on calcule la constante d’intégration en utilisant les conditions initiales)

On trouve l’équation paramétrique du vecteur position z et x (2 dimensions) en fonction de t

on utilise : x(t) et on remplace

calcul portée : on cherche xmax sachant qu’à xportée on a z(t) =0 on remplace dans l’équation.

Pour la flèche 2 méthodes : On cherche Zmax quand vz = 0 en utilisant on exprime tmax en fonction du reste. on réinjecte dans z(tmax) le tmax trouvé.

On peut passer par la conservation de l’énergie mécanique :

Em(o) = Em(tmax) soit 1/2m(V0)2 + mgZ0 = 1/m(Vmax)2 + mgZmax

dans un champ électrique :

On part de F = qE puis bilan des forces somme F ext = ma soit a = F/m (une seule force) = qE/m

donc composantes Ex, Ey, Ez

on exprime ax, ay, az et on intègre en tenant compte des conditions initiales pour les constantes d’intégrations.

Remarques :

• le mouvement suivant l’axe Ox est uniforme ;

• il n’y a pas de mouvement suivant l’axe Oy ; le mouvement s’effectue donc dans le plan

Oxz ;

• le mouvement suivant l’axe Oz est uniformément varié ;

• Le mouvement est indépendant de la masse m du projectile et ne dépend que des

conditions initiales.

LOI DE KEPLER

Tp mouvement champ de gravitation
Actdoc système solaire siecles bordas p318
Orbite mercure bordas p319
comete de halley bordas p 340
masse de jupiter bordas p 341
EDRS-C satellite géostationnaire livre p344
Détermination masse soleil livre p345
sur les traces de Kepler livre p346
tester les lois de kepler belin p320
actdoc dynamique corps sous action force gravi belin p321
1ere loi : ds ref heliocentrique, l’orbite planete est une ellipse et le centre du soleil occupe l’un des 2 foyers
2eme loi de kepler : loi des aires « le segment reliant le soleil à la planete balaye des aires égales pendant des durées égales » vitesse augmente lorsque proche soleil et diminue lorsque s’éloigne. e=c/a
3eme loi de kepler ou loi des périodes : la période de révolution T au carré est proportionnelle au cube du demi grand axe a
(T^2÷a^3 )= k avec k = 4pi^2/GM elle ne dépend que de l’astre attracteur.

DIFFRACTION

Principe : on doit tester la relation : θ =𝜆/a on choisit différentes valeurs d’ouverture.

https://www.pedagogie.ac-nantes.fr/medias/fichier/ts_theme_observer_tp_diffraction_1335007565542.doc

Animation super : on peut faire des expériences sur la diffraction, interférences :

https://www.phychiers.fr/travail-pratique-de-terminal-sur-la-diffraction/

Tp LES PHENOMENES ONDULATOIRES
Attenuation en dB bordas p430
Diffraction bordas p431
Interferences de deux ondes surface eau bordas p432
Resolution ecran smart par interférence bordas p 433
Effet doppler bordas p434
Expérience de Ballot livre p466-467
Détection d’exoplanetes livre p468
propagation et atténuation livre p469
Conditions d’interférences livre p491
Phénomène de diffraction livre p492
interférométrie et unite référence livre p493
etoile et diffraction livre p494-495
Attenuation geometrique et atténuation absoption belin p386
illustrer caract qualita phenomene diffraction belin p 387
etude quantitative diffraction ondes lum belin p388
etablir tester conditions interférences constr destructive belin p389
actdoc interpréter figure d’interferences trous young belin p 390
exploiter express interfrange ds interfér lum belin p391
num exploiter exp du decalage doppler pour vitesse belin p392
Atténuation dB chambre sourde : permet d’éviter les reflexions et mesure le niveau d’intensité sonore
intensité sonore I et niveau d’intensité sonore
Atténuation géométrique L(x) = L (à 1 m) – 20 log(x) dépend géométrie car effet de reflexion + dissipation
Atténuation par absorption ?? Depend matériel
Entre 2 positions : Adb = L2-L1
Diffraction : comparaison de deux méthodes de mesure L et 2L =L/2 + L + L/2
methode webcam=> on enregistre la tache de diffraction (mettre une ref distance) et L =10 log (I/Io)
on calcule l’incertitude type U(a) =a *rac(        )
n compare a mesur – a ref/u(a)
q = l/a
angle caractéristique demi angle dépend de la dimension de a et lambda et plus fort que a est voisin de lambda ou inférieur
conditions d’interférences : meme longueur d’onde et synchrone (cohérentes = décalage constant) interférences constructives : ∂ = k.𝜆 et destructives ∂ = (k+1/2).𝜆. ∂ = difference de chemin de optique e*x/D et i = 𝜆*D/e
https://www.google.com/search?q=interferences+lumineuses+fentes+de+young&rlz=1C5CHFA_enFR855FR855&sxsrf=AJOqlzW-9WvypzJb7OKHi7K2BCwa_-avyw:1675974983553&source=lnms&tbm=vid&sa=X&ved=2ahUKEwjl9K-spYn9AhUCaqQEHe3YAVQQ_AUoA3oECAEQBQ&biw=1690&bih=820&dpr=0.9#fpstate=ive&vld=cid:e5827870,vid:yd8Wh2705-4
interférences : superposition en un point M dépend de la différence de chemin optique : ∂ = S2M – S1M on approxime les alpha tan et sin et on en tire ∂=e*x/d e = espce entre les trous
plus petite valeur de x c’est qd ∂=𝝀 avec x=i soit i= 𝝀*D/e
acquis
Effet doppler : variation de fréquence de l’onde perçue par un observateur.
∆f = fR – fe= fe*v/c   avec ∆f = décalage de l’onde fR fréquence perçue par l’observateur. Fe fréquence de l’onde émise par l’emetteur au repos, c vitesse de l’onde, v vitesse de l’émetteur /observateur
Imaginons le cas d’une personne sur une plage, debout dans l’eau, au bord du rivage. Des vagues arrivent à ses pieds toutes les dix secondes. La personne marche en direction du large : elle va à la rencontre des vagues, celles-ci l’atteignent alors avec une fréquence plus élevée, par exemple toutes les huit secondes. Lorsque cette personne se met à courir vers le large, les vagues l’atteignent alors toutes les cinq secondes. Lorsque cette personne fait demi-tour, et marche puis court en direction de la plage, les vagues l’atteignent avec une fréquence moins élevée, par exemple toutes les douze, puis quinze secondes.
Colonne3
Intensité sonore, intensité sonore de référence, niveau d’intensité sonore.
Diffraction d’une onde par une ouverture : conditions d’observation et caractéristiques.
Interférences de deux ondes, conditions d’observation.
Interférences de deux ondes, conditions d’observation.
Angle caractéristique de diffraction.
Interférences de deux ondes, conditions d’observation.
Effet Doppler. Décalage Doppler.
Atténuation (en dB).
B) Analyser un système chimique par des méthodes physiques
Atténuation (en dB).
Interférences constructives, Interférences destructives.
Effet Doppler. Décalage Doppler.

ELECTRICITE

Niveau 5eme : défi faire briller une pile.

http://madame.gouezel.free.fr/2016-2017/Cinquieme/ImpactHomme/Electricite/Activite2-circuitelecPROF.pdf

DESCRIPTION DE LA LUMIERE

Tp description de la lumiere par flux de lumiere
Effet photoelectrique classe inversée bordas p478
Applications interaction lumiere matiere bordas p479
Rendement cellule photoelectrique Bordas p480
Découverte effet photoelectrique livre p532
Rendement cellule livre p533
actdoc histoir effet photoelectrique et description belin p432
num interprétation effet electrique et bllan d’energie belin p433
application mettant en jeu interaction phtonmatiere belin p434
Rendement cellule photo belin p435

LUNETTE ASTRONOMIQUE

Maquette lunette astronomique afocale bordas p456
L’infini c’est loin bordas p457
Caracteristique lunette afocalebordas p458
Présentation de la lunette livre p514
observation d’un objet à l’infini livre p515
détermination grossissement livre p516
lunette astronomique afocale belin p414
actdoc constructions optiques tracer des rayons lum belin p415
actdoc lunette astro commerce belin p 416

ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE PREMIERE

Des ressources TP sur les différents thèmes : https://www4.ac-nancy-metz.fr/physique/N_lycee/1_es.php

Super pour des liens : http://bertrand.kieffer.pagesperso-orange.fr/ES_1ere.htm

ENSEIGNEMENT SCIENTIFIQUE TERMINALE

http://bertrand.kieffer.pagesperso-orange.fr/ES_Term.htm


TP FOCUS exemples TP selon thèmes


SEQUENCES EXEMPLES

Une séquence sur la puissance électrique :https://pc.ac-creteil.fr/spip.php?article284

Un exemple de cours : http://pccollege.fr/troisieme-2/electricite-energie-electrique-et-circuits-electriques-en-alternatif/chapitre-iv-la-puissance-electrique/

autre exemple :

1ere séance « main à la pate »

2eme on formalise (formule unité)

3eme on réinvestit (eolienne fournira t-elle suffisamment d’energie au lycée) lecture de document.

http://physique-chimie.ac-dijon.fr/spip.php?article28

Un lien vers l’activité + questionnement : http://pegase.ens-lyon.fr/sites/default/files/2019-05/PEGASE_ENERGIE_1S_chap1_PR.pdf

Energie et conversion d’énergie :

https://eduscol.education.fr/document/22345/download

ARDUINO

http://sciences-physiques.ac-besancon.fr/numerique-utilisation-dun-microcontroleur-en-physique-chimie/

PYTHON



FICHES PEDAGOGIQUES ET SITUATIONS

Liste des TP selon les éditeurs :

EXEMPLE DE FICHE EXPOSE PEDAGOGIQUE OU EXPERIMENTAL

EXEMPLES SEQUENCE (SUPER) sur système solaire

Attendu de fin de cycle : situer la Terre dans le système solaire et caractériser les conditions de la
vie terrestre :

https://pedagogie.ac-strasbourg.fr/fileadmin/pedagogie/physiquechimie/college/Cycle_3/Activites_pour_les_eleves/Institutionnaliser_des_connaissances_exemple_en_6e.pdf

Cycle 4

Physique-chimie

Catégorie : Mettre en œuvre son enseignement

Sous-catégorie : L’énergie et ses conversions

Quelle bouilloire choisis-tu ? Pourquoi ?

THEME : L’énergie et ses conversions Attendus de fin de cycle : Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie – Utiliser la conservation de l’énergie.
Registre d’enseignement : enseignement commun
Descriptif : La situation d’apprentissage proposée a pour objectif de réinvestir la relation liant puissance, énergie et durée, dans le but de donner du sens à la notion de puissance. Plusieurs bouilloires sont proposées aux élèves, elles ont des contenances et des puissances différentes. L’objectif est que les élèves proposent un protocole et le mette en œuvre pour comparer ces bouilloires.
Repère de progressivité : Cette séquence peut être proposée en cours de cycle avant que toutes les notions relatives à l’énergie soient acquises. Aucune connaissance en électricité n’est nécessaire.
Objectifs d’apprentissage : Relier les notions de puissance, énergie et durée. Réaliser un bilan énergétique.
Compétences travaillées Pratiquer des démarches scientifiques Identifier des questions de nature scientifique. Proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question scientifique. Concevoir une expérience pour la ou les tester. Mesurer des grandeurs physiques de manière directe ou indirecte. Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer des conclusions et les communiquer en argumentant. Pratiquer des langages Lire et comprendre des documents scientifiques. Passer d’une forme de langage scientifique à une autre.
Connaissances et compétences associées Identifier les différentes formes d’énergie Identifier les sources, les transferts, et les conversions d’énergie Établir un bilan énergétique pour un système simple Utiliser la relation liant puissance, énergie et durée Notion de puissance
Mots clefs : Énergie, puissance, relation puissance énergie durée, bilan énergétique.

 


Situation proposée aux élèves

Quelle bouilloire choisis-tu ? Pourquoi ?

Bouilloire de cuisine XBouilloire de cuisine YBouilloire Z
Zone de Texte: XZone de Texte: YZone de Texte: Z
Zone de Texte: XZone de Texte: YZone de Texte: Z

Scénario possible

Questionnement en lien avec la situation proposée

Quelle bouilloire choisis-tu ? Pourquoi ?

Les élèves indiquent leurs critères de choix : esthétique, puissance, volume d’eau pouvant être chauffé, etc.

Nous allons nous intéresser uniquement aux caractéristiques électriques : puissance et énergie convertie.

Quelle est la bouilloire que vous choisissez et pourquoi ?

Les élèves formulent individuellement leurs idées, comme par exemple :

  • « je choisis la bouilloire X car c’est la plus puissante, c’est la plus performante » ;
  • « je choisis la bouilloire Z car c’est la moins puissante, c’est donc celle qui coûte le moins cher car elle utilise moins d’énergie ».

Retour sur les propositions, questionnement oral et collectif 

  • Lien entre puissance et durée de fonctionnement.
  • Lien entre énergie convertie et puissance.

Formulation du problème à résoudre

Je cherche à vérifier si, pour un besoin en énergie donné :

  • plus un appareil est puissant, plus sa durée de fonctionnement est courte ;
  • plus un appareil est puissant, plus il convertit d’énergie.

Proposition d’un protocole expérimental

  • Je chauffe un même volume d’eau, pris à une même température (température ambiante), avec les 3 bouilloires.
  • Je mesure, avec un chronomètre, le temps mis pour que la température de l’eau atteigne 100°C / pour que l’eau se mette à bouillir.

Réalisation de l’expérience

On peut envisager d’utiliser un thermomètre pour contrôler la température de l’eau ou arrêter le chauffage quand l’eau bout. Les mesures effectuées sont bien évidemment peu précises.

Conclusion : la bouilloire la plus puissante est la plus rapide pour transférer l’énergie nécessaire.

Exploitation des résultats expérimentaux

Les élèves réinvestissent la relation qui lie énergie, puissance et durée. Ils calculent l’énergie convertie. Après calcul, ils découvrent que l’énergie convertie par chaque bouilloire est à peu près la même.

Conclusion : l’énergie convertie pour une transformation donnée est la même, quelle que soit la puissance de l’appareil utilisé.

DES TACHES COMPLEXES GRIESP

https://www4.ac-nancy-metz.fr/physique/lycee/resaprob/resolution_problemes_Griesp.pdf

CompétenceExemples de capacités associées
S’approprier le problème.Faire un schéma modèle. Identifier les grandeurs physiques pertinentes, leur attribuer un symbole. Évaluer quantitativement les grandeurs physiques inconnues et non précisées. Relier le problème à une situation modèle connue. …
Établir une stratégie de résolution (analyser).Décomposer le problème en des problèmes plus simples. Commencer par une version simplifiée. Expliciter la modélisation choisie (définition du système, …). Déterminer et énoncer les lois physiques qui seront utilisées. …
Mettre en œuvre la stratégie (réaliser).Mener la démarche jusqu’au bout afin de répondre explicitement à la question posée. Savoir mener efficacement les calculs analytiques et la traduction numérique. Utiliser l’analyse dimensionnelle. …
Avoir un regard critique sur les résultats obtenus (valider).S’assurer que l’on a répondu à la question posée. Vérifier la pertinence du résultat trouvé, notamment en comparant avec des estimations ou ordres de grandeurs connus. Comparer le résultat obtenu avec le résultat d’une autre approche (mesure expérimentale donnée ou déduite d’un document joint, simulation numérique, …). Étudier des cas limites plus simples dont la solution est plus facilement vérifiable ou bien déjà connue. …
Communiquer.Présenter la solution ou la rédiger en expliquant le raisonnement et les résultats. …

Intérêt élèves : Raisonner à sa manière

2.1.1  Raisonner à sa façon

La stratégie de résolution n’est pas guidée et, souvent, elle n’est pas unique ; ainsi chaque élève élabore un raisonnement personnel, qui peut être différent des stratégies initialement envisagées par l’enseignant. Les élèves sortent ainsi du cadre d’un exercice classique à étapes imposées et peuvent contourner une difficulté en ayant recours à une stratégie alternative.

2.1.2  Se tromper pour progresser

L’erreur est source d’apprentissage. Comme le dit Thomas Edison :« I have not failed. I’ve just found

10,000 ways that won’t work. »  Ainsi, lors de l’élaboration d’une stratégie, les professeurs doivent permettre aux élèves de suivre des pistes non fructueuses et les amener à les améliorer, si possible par eux-mêmes, en faisant évoluer la stratégie initialement adoptée. La possibilité de pouvoir essayer sans crainte des démarches « d’essai-erreur » est très propice à la construction de savoirs mieux ancrés.

2.1.3  Travailler autrement

Quand les activités de recherche d’une résolution de problème sont bien adaptées au niveau des connaissances requises et de l’accessibilité des modèles, elles procurent une motivation supplémentaire aux élèves qui apprécient de travailler plus librement, souvent en groupe et dans un cadre collaboratif. Les élèves sont plus actifs, ils échangent entre eux et prennent confiance dans des situations a priori déroutantes.

Par une mise en œuvre plus régulière et dans une logique de découverte de situations de plus en plus complexes, on espère ainsi que l’élève se détachera de l’attitude classique « reconnaître rapidement » ou bien « abandonner », en prenant l’habitude de développer des stratégies nécessitant un peu plus de persévérance. Un travail de synthèse personnalisé proposé en fin de séance et analysant la ou les démarches choisies est recommandé pour renforcer l’efficacité de la formation et mettre en confiance les élèves.  

2.1  Du point de vue du professeur

Les professeurs qui s’engagent dans ce type de tâches y trouvent généralement beaucoup d’intérêt. Citons quelques arguments qui poussent les professeurs à diversifier leurs pratiques en incluant assez régulièrement ces activités depuis la classe de seconde :

  • dans une posture d’accompagnant, le professeur a la possibilité d’observer les élèves se posant des questions. Il peut ainsi plus efficacement repérer les obstacles, et apporter au fur et à mesure des aides ciblées sur des difficultés formulées, donc déjà repérées par les élèves ;
  • il est possible, dans une même classe, d’anticiper une différenciation des compétences travaillées, en proposant deux ou trois variantes de formulation de la tâche à réaliser, puis de l’affiner en apportant, le cas échéant et en temps réel, des aides personnalisées sous la forme par exemple de « coups de pouce ». Cela permet de porter son attention sur les élèves encore « peu experts ».
  • niveau A : les indicateurs choisis apparaissent pratiquement dans leur totalité ;
  • niveau B : les indicateurs choisis apparaissent partiellement ;
  • niveau C : les indicateurs choisis apparaissent de manière insuffisante ; –     
  • niveau D : les indicateurs choisis ne sont pas présents.

2.1.1    Etablissement d’un tableau récapitulatif des niveaux de maîtrise des compétences 

Après l’appréciation du niveau de maitrise de chaque compétence, on répète dans un tableau les compétences jugées les plus importantes de manière à leur donner « visuellement » un poids relatif plus élevé. On pourra sur ce thème de référer à l’exemple intitulé « Dilatation des océans ».

Compétences Niveau de maîtrise 
ABCD
S’approprier    
Analyser    
Analyser    
Réaliser    
Réaliser    
Valider    
Communiquer    

Si une évaluation chiffrée est attendue (comme cela peut être le cas dans l’exercice de spécialité du baccalauréat S noté sur 5 points), la note finale résulte d’une analyse du tableau. Des éléments indicatifs, exemplifiés au paragraphe 5.2.3 peuvent être précisés mais la décision finale relève de l’expertise du professeur. Soulignons que le passage à la note n’est en aucune manière une obligation.

2.1.2    Attribution d’une note au regard des niveaux de maîtrise des compétences

Dans le cas d’une résolution de problèmes que l’on désire évaluer en produisant au final une note sur 5 points, plusieurs  propositions pour attribuer la note peuvent être faites à ce sujet, par exemple celle qui consiste à analyser les proportions des différents niveaux A, B, C et D : 

  • majorité de A : note entre 4 ou 5 (majorité de A et aucun C ou D : 5)
  • majorité de B : note entre 2 et 4 (uniquement des B : 3)
  • majorité de C : entre 1 et 3 (uniquement des C : 2)
  • majorité de D entre 0 et 2 (uniquement des D : 0 ; dès qu’il y a d’autres niveaux que le D : 1 ou 2)

Naturellement des modifications peuvent être apportées en fonction de difficulté de la résolution de problèmes.

IntituléClasseQuelques caractéristiquesNombre de versionsPage
Le rugby2ndeAssez facile mais il faut s’approprier quelques règles du rugby. 3 versions15
Autonomie en plongée2ndeLa version initiation est bien adaptée. Pas beaucoup de documents.  Mise en œuvre de la loi de Boyle-Mariotte.3 versions35
Homéopathie2ndeUne vigilance particulière : les élèves ont des difficultés à s’approprier le vocabulaire.2 versions43
Gonflage d’un ballon2ndeParfaitement adaptée au niveau seconde dans sa version « confirmée ».2 versions50
Geocentrique ou presque2ndeApproche « mixte »  avec une approche documentaire.1 version63
Lever de la Terre2ndeSujet assez délicat en raison de la problématique des référentiels. 2 versions69
Le sel2ndeUne version initiation très adaptée.3 versions76
IntituléClasseQuelques caractéristiquesNombre de versionsPage
Cascade1°SOptique géométrique. Possibilité de la  coupler avec celle sur la « Profondeur d’un pont ».2 versions89
Profondeur du pont1°SOptique géométrique ; prolongement possible de la ressource « Cascade ». Pas en phase d’initiation.3 versions97
CO2 émis par les voitures1°SNiveau « initiation » très adapté. Le niveau « expert » est difficile (nécessité de travailler avec des ordres de grandeur). Le niveau « confirmé » est assez difficile mais riche car les élèves doivent prendre des décisions. 3 versions106
Extraction sélective1°SApproche expérimentale de la résolution de problème ; permet d’introduire et de travailler sur la proposition de schéma de résolution  du problème ; nécessite deux séances.3 versions124
Jet d’eau  (version 1)1°SPlutôt en fin d’année. Peut être aussi proposée en terminale.3 versions138
Hobbit1°SUne thématique relevant de la sciencefiction. Notion de puissance et d’énergie. Différents registres.2 versions147
Panneaux photovoltaïquesTSTrès bonne introduction; peut être utilisée en 1ère si on explicite le lien puissance et énergie. Illustre le fait qu’une résolution de problème  n’est jamais terminée (approches itératives).1 version154
Dilatation des océansTSUne version initiation – Ressource déjà publiée dans sa version « confirmée ».2 versions160
Voiture en mouvementTSExpérimentale, très simple au niveau de l’appropriation. Peut se faire rapidement en début d’année de TS. Niveau confirmé à cause des calculs. Fichier son.1 version170
Octobasse   TSBase : sujet de bac (septembre 2013 métropole) – 2 versions « confirmé » – une version « expert » utilisant l’analyse dimensionnelle.3 versions177
Jet d’eau  (version 2)TSAdaptée au niveau TS, approche énergétique. axée sur l’analyse dimensionnelle.2 versions189
Coque d’un navireTSBase : bac S métropole juin 2013. Vise à montrer comment adapter un sujet pour construire un niveau « expert ». 3 versions195
Mission ApolloTSEn spécialité – niveau « expert » ; deux voies de résolution possibles – durée supérieure à une heure3 versions208
Le rugbyTSOn demande de proposer des équations horaires à partir d’un modèle à déterminer par les élèves2 versions221
Le cor des AlpesTSExercice de spécialité du baccalauréat S – session 20141 version232


DIFFICULTES THEMES

L’énergie difficultés d’apprentissage: https://eduscol.education.fr/document/17770/download

THEME DES SIGNAUX POUR OBSERVER ET COMMUNIQUER

Repères pour une progression : https://eduscol.education.fr/document/17782/download

Ecrans tactiles : https://eduscol.education.fr/document/17803/download

MOUVEMENTS ET INTERACTIONS :

https://eduscol.education.fr/document/17758/download

Difficultés en mécanique cinématique cycle 4 et lycée :https://eduscol.education.fr/document/16147/download

THEME ONDE CORPUSCULE difficultés :

https://cache.media.eduscol.education.fr/file/PC/88/0/Dualite_onde-particule_222880.pdf