Retour Sommaire

(Pensez à utiliser la commande "Précédente" du navigateur la touche F11 du clavier)

  

PHYSIQUE - CHIMIE - Classe de Terminale S

Nouveau programme de l'enseignement spécifique et de spécialité - 2012 : Compétences attendues

(Certaines leçons ne sont pas encore sur le site)

CLIC ENSEIGNEMENT SPECIFIQUE - ENSEIGNEMENT DE SPECIALITE - MESURES ET INCERTITUDES CLIC

 

 

ENSEIGNEMENT SPECIFIQUE

Le programme de terminale de la série scientifique comme celui de première síarticule autour des grandes phases de la démarche scientifique :

OBSERVER (Ondes et matière) - COMPRENDRE (Lois et Modèles) - AGIR (Défis du XXI° siècle)

Ce programme síappuie sur des entrées porteuses et modernes introduites à partir de questionnements.

 

 

PARTIE A : OBSERVER - Ondes et matière

Les ondes et les particules sont supports díinformations.

Comment les détecte-t-on ? Quelles sont les caractéristiques et les propriétés des ondes ?

Comment réaliser et exploiter des spectres pour identifier des atomes et des molécules ? 

A1 - Ondes et particulesA2 - Caractéristiques et propriétés des ondesA3 - Analyse spectrale 
 

 

Notions et contenus

A1 - Ondes et particules

Compétences exigibles

A1 - Ondes et particules

Rayonnements dans líUnivers

Absorption de rayonnements par líatmosphère terrestre.

Extraire et exploiter des informations sur líabsorption de rayonnements par líatmosphère terrestre et ses conséquences sur líobservation des sources de rayonnements dans líUnivers. Leçon 4

Connaître des sources de rayonnement radio, infrarouge et ultraviolet. Leçon 4

Les ondes dans la matière

Houle, ondes sismiques, ondes sonores.

Magnitude díun séisme sur líéchelle de Richter.

Niveau díintensité sonore.

Extraire et exploiter des informations sur les manifestations des ondes mécaniques dans la matière. Leçon 4

Connaître et exploiter la relation liant le niveau díintensité sonore à líintensité sonore. Leçon 5

Détecteurs díondes (mécaniques et électromagnétiques) et de particules (photons, particules élémentaires ou non).

Extraire et exploiter des informations sur :

- des sources díondes et de particules et leurs utilisations;

- un dispositif de détection. Leçon 4 et Leçon 4

Pratiquer une démarche expérimentale mettant en úuvre un capteur ou un dispositif de détection.

 

Notions et contenus

A2 - Caractéristiques et propriétés des ondes

Compétences attendues

A2 - Caractéristiques et propriétés des ondes

Caractéristiques des ondes

Ondes progressives. Grandeurs physiques associées. Retard.

Ondes progressives périodiques, ondes sinusoïdales.

Ondes sonores et ultrasonores.

Analyse spectrale. Hauteur et timbre.

 Définir une onde progressive à une dimension. Leçon 5

Connaître et exploiter la relation entre retard, distance et vitesse de propagation (célérité). Leçon 5

Pratiquer une démarche expérimentale visant à étudier qualitativement et quantitativement un phénomène de propagation díune onde.

Définir, pour une onde progressive sinusoïdale, la période, la fréquence et la longueur díonde. Leçon 5

Connaître et exploiter la relation entre la période ou la fréquence, la longueur díonde et la célérité. Leçon 5

Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminer la période, la fréquence, la longueur díonde et la célérité díune onde progressive sinusoïdale.

Réaliser líanalyse spectrale díun son musical et líexploiter pour en caractériser la hauteur et le timbre.

Propriétés des ondes

Diffraction.

Influence relative de la taille de líouverture ou de líobstacle et de la longueur díonde sur le phénomène de diffraction.

Cas des ondes lumineuses monochromatiques, cas de la lumière blanche.

Interférences.

Cas des ondes lumineuses monochromatiques, cas de la lumière blanche. Couleurs interférentielles.

Effet Doppler.

Savoir que l'importance du phénomène de diffraction est liée au rapport de la longueur d'onde aux dimensions de l'ouverture ou de l'obstacle. Leçon 6

Connaitre et exploiter la relation q = l / a. Leçon 6

Identifier les situations physiques ou il est pertinent de prendre en compte le phénomène de diffraction. Leçon 6

Pratiquer une démarche expérimentale visant à étudier ou utiliser le phénomène de diffraction dans le cas des ondes lumineuses.

Connaître et exploiter les conditions díinterférences constructives et destructives pour des ondes monochromatiques. Leçon 6

Pratiquer une démarche expérimentale visant à étudier quantitativement le phénomène díinterférence dans le cas des ondes lumineuses.

Mettre en úuvre une démarche expérimentale pour mesurer une vitesse en utilisant líeffet Doppler.

Exploiter líexpression du décalage Doppler de la fréquence dans le cas des faibles vitesses. Leçon 6

Utiliser des données spectrales et un logiciel de traitement díimages pour illustrer líutilisation de líeffet Doppler comme moyen díinvestigation en astrophysique. Leçon 6

 

Notions et contenus

A3 - Analyse spectrale

Compétences attendues

A3 - Analyse spectrale

Spectres UV-visible.

Lien entre couleur perçue et longueur díonde au maximum díabsorption de substances organiques ou inorganiques.

Mettre en úuvre un protocole expérimental pour caractériser une espèce colorée.

Exploiter des spectres UV-visible.

Spectres IR

Identification de liaisons à líaide du nombre díonde correspondant ; détermination de groupes caractéristiques.

Mise en évidence de la liaison hydrogène.

Exploiter un spectre IR pour déterminer des groupes caractéristiques à líaide de tables de données ou de logiciels.

Associer un groupe caractéristique à une fonction dans le cas des alcool, aldéhyde, cétone, acide carboxylique, ester, amine, amide.

Connaître les règles de nomenclature de ces composés ainsi que celles des alcanes et des alcènes.

Spectres RMN du proton

Identification de molécules organiques à líaide :

- du déplacement chimique ;

- de líintégration ;

- de la multiplicité du signal : règle des (n+1)-uplets.

Identifier le réactif limitant, décrire quantitativement líétat final díun système chimique.

Interpréter en fonction des conditions initiales la couleur à líétat final díune solution siège díune réaction chimique mettant en jeu un réactif ou un produit coloré.

 

PARTIE B : COMPRENDRE - Lois et modèles

Comment exploite-t-on des phénomènes périodiques pour accéder à la mesure du temps ? En quoi le concept de temps joue-t-il un rôle essentiel dans la relativité ? Quels paramètres influencent líévolution chimique ? Comment la structure des molécules permet-elle d'interpréter leurs propriétés ? Comment les réactions en chimie organique et celles par échange de proton participent-elles de la transformation de la matière ? Comment síeffectuent les transferts díénergie à différentes échelles ? Comment se manifeste la réalité quantique, notamment pour la lumière ?  

B1- Temps, mouvement et évolution B2 - Structure et transformation de la matière B3 - Energie, matière et rayonnement 

 

Notions et contenus

B1- Temps, mouvement et évolution

Compétences attendues

B1- Temps, mouvement et évolution

Temps, cinématique et dynamique newtoniennes

Description du mouvement d'un point au cours du temps :vecteurs position, vitesse et accélération.

Référentiel galiléen.

Lois de Newton : principe d'inertie, et principe des actions réciproques.

Conservation de la quantité de mouvement d'¦un système isolé.

Mouvement d'un satellite.

Révolution de la Terre autour du Soleil.

Lois de Kepler.

Extraire et exploiter des informations relatives à la mesure du temps pour justifier l''évolution de la définition de la seconde.

Choisir un référentiel d'étude.

Définir et reconnaître des mouvements (rectiligne uniforme, rectiligne uniformément varié, circulaire

uniforme, circulaire non uniforme) et donner dans chaque cas les caractéristiques du vecteur accélération.

Définir la quantité de mouvement d'un point matériel.

Connaitre et exploiter les trois lois de Newton ; les mettre en úuvre pour étudier des mouvements dans des champs de pesanteur et électrostatique uniformes.

Mettre en úuvre une démarche expérimentale pour une démarche expérimentale pour

étudier un mouvement. étudier un mouvement.

Mettre en úuvre une démarche expérimentale pour interpréter un mode de propulsion par réaction à líaide díun bilan qualitatif de quantité de mouvement.

 

Démontrer que, dans líapproximation des trajectoires circulaires, le mouvement díun satellite, díune planète, est uniforme. Établir líexpression de sa vitesse et de sa période.

Connaître les trois lois de Kepler ; exploiter la troisième dans le cas díun mouvement circulaire.

Mesure du temps et oscillateur, amortissement

Travail díune force.

Force conservative ; énergie potentielle.

Forces non conservatives : exemple des frottements.

Énergie mécanique.

Étude énergétique des oscillations libres díun système mécanique.

Dissipation díénergie.

 

Définition du temps atomique.

Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence :

- les différents paramètres influençant la période díun oscillateur mécanique ;

- son amortissement.

Établir et exploiter les expressions du travail díune force constante (force de pesanteur, force électrique dans le cas díun champ uniforme).

Établir líexpression du travail díune force de frottement díintensité constante dans le cas díune trajectoire rectiligne.

Analyser les transferts énergétiques au cours díun mouvement díun point matériel.

Pratiquer une démarche expérimentale pour étudier líévolution des énergies cinétique, potentielle et mécanique díun oscillateur.

Extraire et exploiter des informations sur líinfluence des phénomènes dissipatifs sur la problématique de la mesure du temps et la définition de la seconde.

Extraire et exploiter des informations pour justifier líutilisation des horloges atomiques dans la mesure du temps.

Temps et relativité restreinte

Invariance de la vitesse de la lumière et caractère relatif du temps.

Postulat díEinstein. Tests expérimentaux de líinvariance de la vitesse de la lumière.

Notion díévénement. Temps propre.

Dilatation des durées.

Preuves expérimentales.

Savoir que la vitesse de la lumière dans le vide est la même dans tous les référentiels galiléens.

Définir la notion de temps propre.

Exploiter la relation entre durée propre et durée mesurée.

Extraire et exploiter des informations relatives à une situation concrète où le caractère relatif du temps est à prendre en compte.

Temps et évolution chimique : cinétique et catalyse

Réactions lentes, rapides ; durée d'une réaction chimique.

Facteurs cinétiques. Évolution d'une quantité de matière au cours du temps.

Temps de demi-réaction.

Catalyse homogène, hétérogène et enzymatique.

Mettre en úuvre une démarche expérimentale pour suivre dans le temps une synthèse organique par CCM et en estimer la durée.

Mettre en úuvre une démarche expérimentale pour mettre en évidence quelques paramètres influençant líévolution temporelle díune réaction chimique : concentration, température, solvant.

Déterminer un temps de demi-réaction.

Mettre en úuvre une démarche expérimentale pour mettre en évidence le rôle díun catalyseur.

Extraire et exploiter des informations sur la catalyse, notamment en milieu biologique et dans le domaine industriel, pour en dégager líintérêt.

 

Notions et contenus

B 2 - Structure et transformation de la matière

Compétences attendues

B 2 - Structure et transformation de la matière

Représentation spatiale des molécules

Chiralité : définition, approche historique.

Représentation de Cram.

Carbone asymétrique.

Chiralité des acides .

Enantiomérie, mélange racémique, diastéréoisomérie (Z / E, deux atomes de carbone asymétriques).

Conformation : rotation autour d'une liaison simple ; conformation la plus stable.

Formule topologique des molécules organiques.

Propriétés biologiques et stéréoisomérie.

Reconnaître des espèces chirales à partir de leur représentation.

Utiliser la représentation de Cram.

Identifier les atomes de carbone asymétrique díune molécule donnée.

À partir díun modèle moléculaire ou díune représentation, reconnaître si des molécules sont identiques, énantiomères ou diastéréoisomères.

Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre en évidence des propriétés différentes de diastéréoisomères.

Visualiser, à partir díun modèle moléculaire ou díun logiciel de simulation, les différentes conformations d'une molécule.

 

Utiliser la représentation topologique des molécules organiques.

Extraire et exploiter des informations sur :

- les propriétés biologiques de stéréoisomères,

- les conformations de molécules biologiques,

pour mettre en évidence líimportance de la stéréoisomérie dans la nature.

Transformation en chimie organique

Aspect macroscopique :

- Modification de chaîne, modification de groupe caractéristique.

- Grandes catégories de réactions en chimie organique : substitution, addition, élimination.

Aspect microscopique :

- Liaison polarisée, site donneur et site accepteur de doublet díélectrons.

- Interaction entre des sites donneurs et accepteurs de doublet d'électrons ; représentation du mouvement díun doublet díélectrons à líaide díune flèche courbe lors díune étape díun mécanisme réactionnel.

Reconnaître les groupes caractéristiques dans les alcool, aldéhyde, cétone, acide carboxylique, ester, amine, amide.

Utiliser le nom systématique díune espèce chimique organique pour en déterminer les groupes caractéristiques et la chaîne carbonée.

Distinguer une modification de chaîne díune modification de groupe caractéristique.

Déterminer la catégorie díune réaction (substitution, addition, élimination) à partir de líexamen de la nature des réactifs et des produits.

Déterminer la polarisation des liaisons en lien avec líélectronégativité (table fournie).

Identifier un site donneur, un site accepteur de doublet d'électrons.

Pour une ou plusieurs étapes díun mécanisme réactionnel donné, relier par une flèche courbe les sites donneur et accepteur en vue díexpliquer la formation ou la rupture de liaisons.

Réaction chimique par échange de proton

Le pH : définition, mesure.

Théorie de Bronsted : acides faibles, bases faibles ; notion d'équilibre ; couple acide-base ; constante d'acidité Ka. Echelle des pKa dans l'eau, produit ionique de l'eau ; domaines de prédominance (cas des acides carboxyliques, des amines, des acides .

Réactions quasi-totales en faveur des produits :

- acide fort, base forte dans l'eau ;

- mélange d'un acide fort et d'une base forte dans l'eau.

Réaction entre un acide fort et une base forte : aspect thermique de la réaction. Sécurité.

Contrôle du pH : solution tampon ; rôle en milieu biologique.

Mesurer le pH d'une solution aqueuse.

Reconnaitre un acide, une base dans la théorie de Bronsted.

Utiliser les symbolismes , etet dans l'écriture des réactions chimiques pour rendre compte des situations observées.

Identifier l'espèce prédominante dĀfun couple acide-base connaissant le pH du milieu et le pKa du couple.

Mettre en úuvre une démarche expérimentale pour déterminer une constante díacidité.

 

Calculer le pH díune solution aqueuse díacide fort ou de base forte de concentration usuelle.

Mettre en évidence l'influence des quantités de matière mises en jeu sur líélévation de température observée.

Extraire et exploiter des informations pour montrer líimportance du contrôle du pH dans un milieu biologique.

 

Notions et contenus

B3 - Energie, matière et rayonnement

Compétences attendues

B3 - Energie, matière et rayonnement

Du macroscopique au microscopique

Constante díAvogadro.

Extraire et exploiter des informations sur un dispositif expérimental permettant de visualiser les atomes et les molécules.

Évaluer des ordres de grandeurs relatifs aux domaines microscopique et macroscopique.

Transferts díénergie entre systèmes macroscopiques

Notions de système et díénergie interne. Interprétation microscopique.

Capacité thermique.

Transferts thermiques : conduction, convection, rayonnement.

Flux thermique. Résistance thermique.

Notion díirréversibilité.

Bilans díénergie.

Savoir que líénergie interne díun système macroscopique résulte de contributions microscopiques.

Connaître et exploiter la relation entre la variation díénergie interne et la variation de température pour un corps dans un état condensé.

Interpréter les transferts thermiques dans la matière à líéchelle microscopique.

Exploiter la relation entre le flux thermique à travers une paroi plane et líécart de température entre ses deux faces.

Établir un bilan énergétique faisant intervenir transfert thermique et travail.

Transferts quantiques díénergie

Émission et absorption quantiques.

Émission stimulée et amplification díune onde lumineuse.

Oscillateur optique : principe du laser.

Transitions díénergie : électroniques, vibratoires.

Connaître le principe de líémission stimulée et les principales propriétés du laser (directivité, monochromaticité, concentration spatiale et temporelle de líénergie).

Mettre en úuvre un protocole expérimental utilisant un laser comme outil díinvestigation ou pour transmettre de líinformation.

Associer un domaine spectral à la nature de la transition mise en jeu.

Dualité onde-particule

Photon et onde lumineuse.

Particule matérielle et onde de matière ; relation de de Broglie.

Interférences photon par photon, particule de matière par particule de matière.

Savoir que la lumière présente des aspects ondulatoire et particulaire.

Extraire et exploiter des informations sur les ondes de matière et sur la dualité onde-particule.

Connaitre et utiliser la relation p = h / .

Identifier des situations physiques où le caractère ondulatoire de la matière est significatif.

Extraire et exploiter des informations sur les phénomènes quantiques pour mettre en évidence leur aspect probabiliste.

 

PARTIE C : AGIR - Défis du XXI° siècle

En quoi la science permet-elle de répondre aux défis rencontrés par líHomme dans sa volonté de développement tout en préservant la planète ?

C1 - Economiser les ressources et respecter líenvironnementC2 - Transmettre et stocker de líinformationC3 - Créer et innover

 

Notions et contenus

C1 - Economiser les ressources et respecter líenvironnement

Compétences attendues

C1 - Economiser les ressources et respecter líenvironnement

Stratégie de la synthèse organique

Protocole de synthèse organique :

- identification des réactifs, du solvant, du catalyseur, des produits ;

- détermination des quantités des espèces mises en jeu, du réactif limitant ;

- choix des paramètres expérimentaux : température, solvant, durée de la réaction, pH ;

- choix du montage, de la technique de purification, de líanalyse du produit ;

- calcul díun rendement ;

- aspects liés à la sécurité ;

- coûts. 

Effectuer une analyse critique de protocoles expérimentaux pour identifier les espèces mises en jeu, leurs quantités et les paramètres expérimentaux.

Justifier le choix des techniques de synthèse et díanalyse utilisées.

Comparer les avantages et les inconvénients de deux protocoles.

Sélectivité en chimie organique

Composé polyfonctionnel : réactif chimiosélectif, protection de fonctions.

Extraire et exploiter des informations :

- sur l'utilisation de réactifs chimiosélectifs,

- sur la protection díune fonction dans le cas de la synthèse peptidique,

pour mettre en évidence le caractère sélectif ou non díune réaction.

Pratiquer une démarche expérimentale pour synthétiser une molécule organique díintérêt biologique à partir díun protocole.

Identifier des réactifs et des produits à líaide de spectres et de tables fournis.

 

Notions et contenus

C2 - Transmettre et stocker de líinformation

Compétences attendues

C2 - Transmettre et stocker de líinformation

Chaîne de transmission díinformations

Identifier les éléments díune chaîne de transmission díinformations.

Recueillir et exploiter des informations concernant des éléments de chaînes de transmission díinformations et leur évolution récente.

Images numériques

Caractéristiques díune image numérique : pixellisation, codage RVB et niveaux de gris.

Associer un tableau de nombres à une image numérique.

Mettre en úuvre un protocole expérimental utilisant un capteur (caméra ou appareil photo numériques par exemple) pour étudier un phénomène optique.

Signal analogique et signal numérique

Conversion díun signal analogique en signal numérique.

Échantillonnage ; quantification ; numérisation.

Reconnaître des signaux de nature analogique et des signaux de nature numérique.

Mettre en úuvre un protocole expérimental utilisant un échantillonneur-bloqueur et/ou un convertisseur analogique numérique (CAN) pour étudier líinfluence des différents paramètres sur la numérisation díun signal (díorigine sonore par exemple).

Procédés physiques de transmission

Propagation libre et propagation guidée.

Transmission :

- par câble ;

- par fibre optique : notion de mode ;

- transmission hertzienne.

Débit binaire.

Atténuations.

Exploiter des informations pour comparer les différents types de transmission.

Caractériser une transmission numérique par son débit binaire.

Évaluer líaffaiblissement díun signal à líaide du coefficient díatténuation.

Mettre en úuvre un dispositif de transmission de données (câble, fibre optique).

 

Stockage optique

Écriture et lecture des données sur un disque optique. Capacités de stockage.

Expliquer le principe de la lecture par une approche interférentielle.

Relier la capacité de stockage et son évolution au phénomène de diffraction.

 

Notions et contenus

C3 - Créer et innover

Compétences attendues

C3 - Créer et innover

Culture scientifique et technique ; relation science-société.

Métiers de líactivité scientifique (partenariat avec une institution de recherche, une entreprise, etc.).

Rédiger une synthèse de documents pouvant porter sur :

- líactualité scientifique et technologique ;

- des métiers ou des formations scientifiques et techniques ;

- les interactions entre la science et la société.

 

MESURES ET INCERTITUDES

Le tableau suivant résume les notions et compétences spécifiques relatives aux mesures et à leurs incertitudes que les élèves doivent maîtriser à la fin de la formation du lycée. Elles pourront être approfondies avec profit dans le cadre de la spécialité de physique-chimie de la terminale S.

(FORMATION DE L'ELEVE)
 

Notions et contenus

Mesures et incertitudes

Compétences expérimentales exigibles

Mesures et incertitudes

Erreurs et notions associées

Identifier les différentes sources díerreur (de limites à la précision) lors díune mesure : variabilités du phénomène et de líacte de mesure (facteurs liés à líopérateur, aux instruments, etc.).

Incertitudes et notions associées

Évaluer et comparer les incertitudes associées à chaque source díerreur.

Évaluer líincertitude de répétabilité à líaide díune formule díévaluation fournie.

Évaluer líincertitude díune mesure unique obtenue à líaide díun instrument de mesure.

Évaluer, à líaide díune formule fournie, líincertitude díune mesure obtenue lors de la réalisation díun protocole dans lequel interviennent plusieurs sources díerreurs.

Expression et acceptabilité du résultat

Maîtriser líusage des chiffres significatifs et líécriture scientifique. Associer líincertitude à cette écriture.

Exprimer le résultat díune opération de mesure par une valeur issue éventuellement díune moyenne et une incertitude de mesure associée à un niveau de confiance.

Évaluer la précision relative.

Déterminer les mesures à conserver en fonction díun critère donné.

Commenter le résultat díune opération de mesure en le comparant à une valeur de référence.

Faire des propositions pour améliorer la démarche.

 

ENSEIGNEMENT DE SPECIALITE

Thème 1 : l'eau - Thème 2 : son et musique - Thème 3 : matériaux

 

 

Domaines d'études

Thème 1 : l'eau

Mots-clés (Compétences attendues)

Thème 1 : l'eau

Eau et environnement

 

 

Mers, océans ; climat ; traceurs chimiques.

Érosion, dissolution, concrétion.

Surveillance et lutte physico-chimique contre les pollutions ; pluies acides.

Eau et ressources

Production díeau potable ; traitement des eaux

Ressources minérales et organiques dans les océans ; hydrates de gaz.

Eau et énergie

Piles à combustible.

Production de dihydrogène.

 

Domaines d'études

Thème 2 : son et musique

Mots-clés (Compétences attendues)

Thème 2 : son et musique

Instruments de musique

 

 

Instruments à cordes, à vent et à percussion.

Instruments électroniques.

Acoustique musicale ; gammes ; harmonies.

Traitement du son.

Émetteurs et récepteurs sonores

Voix ; acoustique physiologique.

Microphone ; enceintes acoustiques ; casque audio.

Reconnaissance vocale.

Son et architecture

Auditorium ; salle sourde.

Isolation phonique ; acoustique active ; réverbération.

 

Domaines d'études

Thème 3 : matériaux

Mots-clés

Thème 3 : matériaux

Cycle de vie

Élaboration, vieillissement, corrosion, protection, recyclage, élimination.

Structure et propriétés

Conducteurs, supraconducteurs, cristaux liquides.

Semi-conducteurs, photovoltaïques.

Membranes.

Colles et adhésifs

Tensioactifs, émulsions, mousses.

Nouveaux matériaux

Nanotubes, nanoparticules.

Matériaux nanostructurés.

Matériaux composites

Céramiques, verres.

Matériaux biocompatibles, textiles innovants.

Retour Sommaire