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Comprendre pourquoi ils ne comprennent pas Jean-Louis Closset Le 04 décembre 2009.

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1 Comprendre pourquoi ils ne comprennent pas Jean-Louis Closset Le 04 décembre 2009

2 Une interrogation denseignants universitaires de physique, dans le milieu des années 70, à propos de leur enseignement est à lorigine de la didactique de la physique en Europe. Prendre son enseignement comme objet de recherche, et même de recherche fondamentale, pour comprendre pourquoi ils ne comprennent pas.

3 Un précurseur : Gaston Bachelard écrivait en 1938 : « Jai souvent été frappé du fait que les professeurs de sciences, plus encore que les autres si cest possible, ne comprennent pas quon ne comprenne pas » et « Quand il se présente à la culture scientifique, lesprit nest jamais jeune. Il est même très vieux, car il a lâge de ses préjugés »

4 Lenfant, puis ladolescent et même ladulte construisent un savoir « commun » qui se veut explicatif et prédictif du phénoménal mais qui : est basé sur un nombre trop restreint dobservations limitées au vécu quotidien; est sans cesse renforcé par ce vécu quotidien pour lequel il est efficace; est totalement implicite dans sa construction et dans son fonctionnement; est mononotionnel et a tendance à être substantialiste; devient rapidement non questionnable fait obstacle à lenseignement;

5 Le savoir commun résiste même à lexpérience.

6 « Lélectricité enrichie par les travaux de tant de physiciens distingués, semblait être arrivée au terme où une science na plus de pas important à faire et ne laisse à ceux qui la cultiveront par la suite que lespoir de confirmer les découvertes de leurs prédécesseurs et de répandre un plus grand jour sur les vérités dévoilées » (Haüy, 1803) « Les nouvelles recherches qui restent à faire pour dissiper le nuage encore répandu sur cette partie de la science, ne peuvent avoir pour résultat détablir une distinction essentielle entre le galvanisme et lélectricité, mais seulement de concilier lélectricité avec elle-même » (Haüy, 1803)

7 Depuis lorigine :

8 Courants antagonistes

9 La science de lélectricité au XVIIIème siècle envisageait déjà deux fluides électriques : le fluide vitré ou positif et le fluide résineux ou négatif. Les expériences dOersted en 1820 se font évidemment en circuit fermé. Mais dans ses explications Oersted reporte la causalité sur les deux pôles en parlant du « conflit électrique ». A partir de 1820, les travaux dAmpère : propriétés communes à la pile et au conducteur de connexion. Mais les pôles de la pile reste considérés comme des sources indéfinies délectricités contraires (Pouillet 1828).

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13 Les populations E1 : fin de secondaire et première candi avant enseignement E2 : Ière candi Ingénieur Civil, Ière candi sciences, Ier DEUG SSM et Ier DEUG SNV E3 : les spécialistes : 2 ème DEUG SSM UV délectronique, Maîtrise de physique, 2 ème candi agro

14 A/ Lintensité de courant dans la portion CD est-elle plus grande, plus petite ou égale à lintensité de courant dans la portion CE ? B/ Lintensité de courant dans la portion FI est- elle plus grande, plus petite ou égale à lintensité de courant dans la portion HI ?

15 E1 N=47 E2 N=52 E3 N=59 CD < CE et FI < HI 36 %57%76 CD = CE et FI < HI 51%37%15%

16 E1/ Dans CD et dans CE, on ne voit pas encore se marquer la différence quil y a entre R et r. E2/ Lintensité du courant sera divisée en deux car les courants nont pas encore traversé les résistances R et r pour quils puissent changer. E3/ Il ny a aucune raison pour que lintensité soit plus grande dans une portion (CD ou CE), car il ny a aucune résistance qui intervient.

17 A/ lampoule 1 va-t-elle briller aussi fort, plus fort ou moins fort que lampoule 2 ? On augmente la valeur de la résistance B/ lampoule 1 va-t-elle briller aussi fort, plus fort ou moins fort quavant ? C/lampoule 2 va-t-elle briller, aussi fort, plus fort ou moins fort quavant ?

18 E1 N=91 E2 N=52 E3 N=96 1 =2 1 – fort 2 - fort 20%31%80% 1 > 2 1 = fort 2 - fort 52% 10%

19 Les commentaires E1/ Pour atteindre lampoule 2, le courant doit franchir une résistance quil ne doit pas franchir pour atteindre lampoule 1. E3/Si R augmente, il y aura encore moins de courant qui passera et lampoule 2 brillera encore moins fort. E2/Pour satisfaire la loi V=RI, si le potentiel reste constant et que la résistance augmente, lintensité ne peut que diminuer, donc lampoule deux brillera moins.

20 C1 est identique à C2. On ferme le circuit. Un des condensateurs sera-t-il chargé avant lautre ? E1 N = 44 E2 N = 82 E3 N = 43 E3 N = 54 C1 avant C2 68%33%53%4% C1 comme C2 22%57%40%83%

21 Commentaires Une fois que C2 est chargé, le courant en excès va pouvoir passer pour gagner la résistance qui, elle-même, après avoir satisfait son besoin en courant pour fonctionner va laisser le courant à C1 qui se chargera en fin de compte.

22 La partie du circuit cachée par la boite noire peut comprendre des piles et des ampoules. On voudrait que lampoule 1 brille aussi fort que lampoule 2 Est-ce toujours le cas, jamais le cas ou seulement pour un ou des circuits particuliers dans la boite noire et dans ce cas lesquels ?

23 E1 N = 58 E2 N = 83 E3 N = 42 E3 N = 60 Toujours le cas 36%48%33%67% Conditions sur piles, ampoules 52%46%43%33%

24 Commentaires E2/ Comme lampoule 2 brillera moins que lampoule 1, lintensité est plus faible : il suffirait dans la bite noire, dajouter une pile qui compenserait la perte de flux délectrons due à la première ampoule E2/ Tant que la boite noire ne contient pas un condensateur, 1 brille comme 2.

25 On augmente la valeur de R1 ; on constate que la tension mesurée par le voltmètre augmente aussi. Pourquoi ?

26 E1 N = 52 E2 N = 49 E3 N = 37 Justification correcte 2%4%16% U R = RI I = const Si R +, U R + 33%61%76% Divers séquentiel 25%4%3%

27 E3/ Le courant est le même dans les deux cas. V = RI, une augmentation de R, provoque une augmentation de V E1/ U = RI. Par la loi dOhm, on remarque que V est proportionnel à la valeur de R puisque I est fixé, étant donné G. Commentaires

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30 Newton revu et corrigé par les étudiants F = kv Lexpérience quotidienne montre que pour maintenir un corps dans son état de mouvement uniforme, il faut agir sur lui avec une force constante proportionnelle à la vitesse du corps.

31 Un jongleur joue avec 6 balles identiques. A linstant t les six balles sont en lair à la même altitude, sur les trajectoires indiquée en pointillé sur la figure. Les forces sexerçant sur les six balles à ce moment sont-elles toutes les mêmes ou certaines sont-elles différentes ?

32 Forces égales Forces différentes E139%55% E2 (France)58%42% E2 (Belgique) 44%54%

33 Commentaires Les forces sont différentes puisque les vitesses le sont ». La force qui sexerce sur chaque balle est F=mg. Les balles étant identiques, cest g qui varie. Pour V 1, g est positive, la balle continuera à monter. Pour V 2, g est nulle, la balle redescendra.

34 Le capital de force « La force que lui a imprimée le bonhomme diminue de plus en plus. En haut elle est compensée complètement par la pesanteur et puis ça redescend »

35 On a compris pourquoi ils ne comprennent pas. Mais ils ne comprennent toujours pas.


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