Réunion d’INFORMATION Nouveau programme de spécialité en première générale Pierre Rigat IA-IPR Physique-chimie

préparation efficace à l’enseignement supérieur Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Destiné à des élèves qui ont fait le choix de suivre l’enseignement de spécialité physique-chimie. L’accent est mis sur la pratique expérimentale et la place de modélisation. Mise en avant des concepts qui structurent le programme tout en recommandant une approche concrète et contextualisée. « spiralisation » sur un nombre limité de thèmes Les contextes ne sont plus explicités mais ils sont impératifs. préparation efficace à l’enseignement supérieur

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Extraits des repères pour l’enseignement : mise en activité des élèves ; prise en compte des conceptions initiales des élèves ; valorisation de l’approche expérimentale ; contextualisation (la mise en perspective des savoirs avec l’histoire des sciences et l’actualité scientifique est fortement recommandée) importance de la structuration des savoirs ; liens entre les notions du programme mais aussi avec les autres enseignements ; acquisition d'automatismes développer l'autonomie des élèves ; l‘introduction des « résolutions de problèmes » est encouragée. Les contextes ne sont plus explicités mais ils sont impératifs.

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Mesure et incertitudes Notions et contenus Capacités exigibles Variabilité de la mesure d’une grandeur physique.   Exploiter une série de mesures indépendantes d’une grandeur physique : histogramme, moyenne et écart-type. Discuter de l’influence de l’instrument de mesure et du protocole. Évaluer qualitativement la dispersion d’une série de mesures indépendantes. Capacité numérique : Représenter l’histogramme associé à une série de mesures à l’aide d’un tableur. Incertitude-type. Définir qualitativement une incertitude-type. Procéder à l’évaluation d’une incertitude-type par une approche statistique (évaluation de type A). Procéder à l’évaluation d’une incertitude-type par une autre approche que statistique (évaluation de type B). Écriture du résultat. Valeur de référence. Écrire, avec un nombre adapté de chiffres significatifs, le résultat d’une mesure. Comparer qualitativement un résultat à une valeur de référence.

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Capacités expérimentales - Respecter les règles de sécurité liées au travail en laboratoire. - Mettre en œuvre un logiciel de simulation, de traitement des données. Constitution et transformations de la matière Énergie : conversions et transferts Préparer une solution par dissolution ou par dilution en choisissant le matériel adapté. Réaliser le spectre d’absorbance UV-visible d’une espèce chimique. Réaliser des mesures d’absorbance en s’aidant d’une notice …. Utiliser un multimètre, adapter le calibre si nécessaire. Réaliser un montage électrique conformément à un schéma électrique normalisé. Mesurer et traiter un signal au moyen d'une interface de mesure ou d'un microcontrôleur ……. Attention à la dérive techniciste. Les capacité expérimentales ne sont pas uniquement des compétences gestuelles ! Mouvements et interactions Ondes et signaux Mettre en œuvre un dispositif permettant de mesurer la période, la longueur d'onde, la célérité d'une onde périodique. Mettre en œuvre une démarche expérimentale pour estimer la distance focale d'une lentille mince convergente. Réaliser un montage optique comportant une lentille mince pour visualiser l'image d'un objet plan réel.  ….. Mettre en œuvre un dispositif permettant d'illustrer l'interaction électrostatique. Utiliser un dispositif permettant de repérer direction et sens du champ électrique. Mesurer une pression dans un gaz et dans un liquide. ….. Septembre 2018 24/11/2016

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Quelques points de vigilance S’appuyer sur les acquis des classes antérieures : remobiliser sans « refaire » Être attentif aux capacités exigibles notamment pour les notions déjà présentes dans les anciens programmes La place nouvelle dédiée à la modélisation ne doit pas être opposée à une approche concrète et à la nécessaire contextualisation L’intitulé des « activités expérimentales support de la formation » ne préjuge pas des choix didactiques et pédagogique de mise en œuvre La présence (modérée) de capacités mathématiques et numériques ne saurait légitimer un recours à des situations d’apprentissage qui ne font pas sens en physique-chimie ou se faire au détriment de la formation expérimentale Le recours (modéré) à un microcontrôleur (de type Arduino) ne remet pas en cause la place de l’expérience assistée par ordinateur

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Organisation : Quand cela est possible, il est préférable d’envisager un professeur différent de celui qui prend en charge l’enseignement scientifique commun pas de bloc de 4h consécutives. Constitution de groupes à effectif restreint prise sur la marge d’autonomie de l’établissement 8 h / classe. Il est important de garder en mémoire que l’évaluation des compétences expérimentales est maintenue. Les activités expérimentales représentent environ 1,5 h/semaine. Possibilité de groupes de spécialité à 24 non dédoublés.

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Évolution de programmes par rapport aux anciens Horaires 2010 Horaires 2018 3 heures hebdomadaires 4 heures hebdomadaire pour l’enseignement de spécialité De manière quasi générale : de 0,5 à 1 h d’AP consacrées à la physique chimie 1 heure environ au sein de l’enseignement scientifique  

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Évolution de programmes par rapport aux anciens Notions et contenus 2010 Notions et contenus 2018 3 orientations thématiques autour des grandes phases de la démarche scientifique 4 thèmes en cohérence du collège + Mesure et incertitudes OBSERVER Couleurs et images Comment l’œil fonctionne-t-il ? D’où vient la lumière colorée ? Comment créer de la couleur ?  COMPRENDRE Lois et modèles Quelles sont les causes physiques à l’œuvre dans l’Univers ? Quelles interactions expliquent à la fois les stabilités et les évolutions physiques et chimiques de la matière ? Quels modèles utilise-t-on pour les décrire ? Quelles énergies leur sont associées ?  AGIR Défis du XXIème siècle En quoi la science permet-elle de répondre aux défis rencontrés par l’Homme dans sa volonté de développement tout en préservant la planète ? Constitution et transformations de la matière,  ES : Une longue histoire de la matière Mouvement et interactions,   ES : La Terre, un astre singulier L’énergie : conversions et transferts,  ES :  Le Soleil, notre source d’énergie Ondes et signaux  ES : Son et musique, porteurs d’information

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Évolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Images Lentilles minces convergentes : images réelle. Distance focale, vergence. Accommodation. Fonctionnements comparés de l’œil et d’un appareil photographique. (En 2de) Utiliser le théorème de Thalès. Utiliser des grandeurs algébriques. image renversée. Couleur des objets Distinguer couleur perçue et couleur spectrale. Choisir le modèle de la synthèse additive ou celui de la synthèse soustractive selon la situation à interpréter. Modèle ondulatoire et corpusculaire de la lumière colorée Distinguer une source polychromatique d’une source monochromatique caractérisée par une longueur d’onde dans le vide. Description qualitative de l’interaction lumière-matière Utiliser au lieu de connaître les relations λ = c/ν et ΔE = hν. Appliquer la loi de Wien pour déterminer la température de surface d’une étoile à partir de la longueur d’onde d’émission maximale. Représenter sur un schéma les différents rayonnements reçus et émis par le sol. En rouge : ce qui est au programme de l’enseignement scientifique. En violet : ce qui est maintenant au programme de seconde.

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Évolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Suivi de l’évolution d’un système, siège d’une transformation Pigments et colorants chromatographie Relation entre masse molaire d’une espèce, masse des entités et constante d’Avogadro. Masse molaire atomique d’un élément. Volume molaire d’un gaz. Concentration en quantité de Matière mol·L−1 Décrire qualitativement l’évolution des quantités de matière des espèces chimiques lors d’une transformation. changement de réactif limitant au cours du titrage. Déterminer la composition du système dans l’état final en fonction de sa composition initiale pour une transformation considérée comme totale. Justifier, à partir des propriétés physico-chimiques des réactifs et produits, le choix de méthodes d’isolement, de purification ou d’analyse. Molécules organiques colorées molécules à liaisons conjuguées. Indicateurs colorés. Rôle des doublets non liants. Isomérie Z/E. Structure liée à la polarité d’une entité Solide moléculaire. Interaction de Van der Waals, Citer les analogies entre la loi de Coulomb et la loi d’interaction gravitationnelle. expressions vectorielles

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Évolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Sons Le son, phénomène vibratoire fréquence fondamentale, fréquences harmoniques. puissance sonore par unité de surface et niveau d’intensité sonore Production des sons vibrations Relier qualitativement la fréquence fondamentale du signal émis et la longueur d’une corde vibrante Ondes mécaniques progressives Onde mécanique progressive Célérité d’une onde Ondes mécaniques périodiques. Ondes sinusoïdales. Période. Longueur d'onde. Relation entre période, longueur d’onde et célérité. Note et hauteur d’un son Deux sons dont les fréquences sont dans le rapport 2/1 correspondent à une même note, à deux hauteurs différentes. Numérisation des sons, Techniques de compression. Discrétisation du signal analogique sonore (échantillonnage et quantification). La reproduction fidèle du signal analogique nécessite une fréquence d’échantillonnage au moins double de celle du son. Compression.

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Évolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Cohésion et transformations de la matière La matière à différentes échelles : du noyau à la galaxie. Particules élémentaires : électrons, neutrons, protons. Charge élémentaire e. Interactions fondamentales : interactions forte et faible, électromagnétique, gravitationnelle. Cohésion du noyau, stabilité. Radioactivité Radioactivité artificielle. Activité. Lois de conservation dans les réactions nucléaires. Réactions nucléaires et aspects énergétiques associés. Ordre de grandeur des énergies mises en jeu. L’équation d’une réaction nucléaire stellaire étant fournie, reconnaître si celle-ci relève d’une fusion ou d’une fission Certains noyaux sont instables et se désintègrent (radioactivité). La demi-vie d’un noyau : caractéristique du noyau radioactif. Equivalence masse-énergie (relation d’Einstein).

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Évolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Espèces chimiques organiques Reconnaître une chaîne carbonée linéaire, ramifiée ou cyclique Donner les formules semi-développées correspondant à une formule brute donnée Miscibilité d’une espèce chimique évolution des températures de changement d’état au sein d’une famille de composés ; Les différences de température de changement d’état entre les alcanes et les alcools ; Réaliser une distillation fractionnée. Modéliser, au niveau macroscopique, la dissolution d’un composé ionique dans l’eau par une équation de réaction, en utilisant les notations (s) et (aq). Combustion Estimer l’énergie molaire de réaction pour une transformation en phase gazeuse à partir de la donnée des énergies des liaisons. combustions et les risques associés

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Évolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Fluide au repos Échelles de description. Grandeurs macroscopiques de description d’un fluide au repos : masse volumique, pression, température. Modèle de comportement d’un gaz : loi de Mariotte. Actions exercées par un fluide sur une surface : forces pressantes. Loi fondamentale de la statique des fluides. Champs Exemples de champs scalaires et vectoriels : pression, température, vitesse dans un fluide. Champ magnétique : sources de champ magnétique (Terre, aimant, courant).

Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Évolution de programmes par rapport aux anciens Notions Ce qui n’est plus abordé Ce qui est abordé différemment Ce qui est abordé en plus Les cristaux Une structure cristalline est définie par une maille élémentaire répétée périodiquement. Un type cristallin est défini par la forme géométrique de la maille, la nature et la position dans cette maille des entités qui le constituent. Les cristaux les plus simples peuvent être décrits par une maille cubique que la géométrie du cube permet de caractériser. Réseaux cubique simple et cubique à faces centrées. Lien entre la structure microscopique du cristal et certaines de ses propriétés macroscopiques, dont sa masse volumique. Aspects énergétiques des phénomènes mécaniques Forces conservatives. Cas du champ de pesanteur terrestre. Forces non-conservatives : exemple des frottements. Travail d’une force. Théorème de l’énergie cinétique. Aspects énergétiques des phénomènes électriques Modèle d’une source réelle de tension continue comme association en série d’une source idéale de tension continue et d’une résistance.

Relation structure micro –propriétés macroscopiques Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Spiralisation seconde-première Constitution et transformations de la matière Constitution seconde première Espèce chimique, corps pur Mélanges, composition d’un mélange, solutions, concentration d’un soluté (g/L) Test physico-chimiques Quantité de matière (mol) Espèce chimique, masse molaire, volume molaire Concentration (mol/L) Couleur en solution, Absorbance, spectre UV-visible, Dosage par étalonnage Spectre IR et groupes caractéristiques des composés organiques Échelle macroscopique Entités chimiques Atomes, constituants, configuration électronique, Stabilité gaz nobles, ions monoatomiques Molécules, modèle liaison de valence, lecture schémas de Lewis Nombre entités dans un échantillon, dans une mole Entités chimiques; molécules et ions polyatomiques : établissement schémas de Lewis, géométrie Electronégativité, polarisation des liaisons, polarité des entités, limite liaison de valence Entités organiques ; formules brutes, semi-développées, squelettes carbonés, groupes caractéristiques, familles de composés Échelle microscopique Modélisation Corps pur : collection d’entités identiques Mélange : collection d’au moins deux types d’entités différentes Composé moléculaire : collection d’entités moléculaires Composé ioniques ; collection d’entités anioniques et cationiques, électroneutralité Interactions entre entités polaires, apolaires, par pont hydrogène, ions et entités polaire ET Cohésion dans les solides et liquides Solubilité, Miscibilité, application à l’extraction par solvant Hydrophilie, lipophilie, amphiphilie, savons et tensio-actif Relation structure micro –propriétés macroscopiques

Constitution et transformations de la matière Transformations Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Spiralisation seconde-première Constitution et transformations de la matière Transformations seconde première Modélisation d’une transformation au niveau macroscopique par une réaction, équation de réaction Distinction transformation physique, chimique et nucléaire Lois de conservation Stœchiométrie Modélisation d’un transfert d’électrons au niveau macroscopique par une réaction d’oxydo-réduction, Oxydant, réducteur, couple oxydant-réducteur, demi-équation électronique Modélisation d’une transformation Système, siège d’une transformation chimique Espèces réactives, spectatrices, produites Réactif limitant Évolution d’un système chimique : Etat initial, état final Avancement, avancement final, avancement maximal Transformation totale Mélange stœchiométrique Titrage suivi par colorimétrie Équivalence : définition et repérage Application à la détermination quantité de matière ou de concentration Titrages

Relier mouvement et actions Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Spiralisation seconde-première Mouvement et interactions seconde première Référentiel Trajectoire Vecteur vitesse Variation du vecteur vitesse Décrire un mouvement Modélisation d’une action Actions réciproques Exemples de forces : gravitation, poids, support Loi de Coulomb ; force et champ de gravitation et électrostatique Fluide au repos, loi de Mariotte, actions de pression, loi fondamentale de l’hydrostatique Modéliser une action Modèle du point matériel Principe d’inertie Lien qualitatif entre variation vitesse et existence d’action Cas de la chute libre Lien entre la variation du vecteur vitesse d’un système et la somme des forces appliquées sur celui-ci. Rôle de la masse. Relier mouvement et actions

Dans le thème constitution et transformations de la matière Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Spiralisation seconde-première L’énergie : conversions et transferts Dans le thème constitution et transformations de la matière seconde première Transformations physiques et chimiques endothermiques et exothermiques Transformation nucléaire : Conversion d’énergie : Soleil, centrales nucléaires Conversion de l’énergie stockée dans la matière organique Énergie molaire de réaction, pouvoir calorifique, énergie libérée lors d’une combustion. Interprétation microscopique Transformation de la matière et transfert d’énergie Aspects énergétiques des phénomènes électriques Modèle d’une source réelle Puissance et énergie. Effet Joule. Rendement d’un convertisseur Aspects énergétiques de phénomènes mécaniques Énergie cinétique, travail, théorème de l’énergie cinétique, conservation et non-conservation de l’énergie mécanique

Ondes et signaux seconde première Enseignement de spécialité physique-chimie en classe de 1ère de la voie générale Spiralisation seconde-première Ondes et signaux seconde première Émission et perception d’un son Emission, propagation, vitesse de propagation Période, fréquence Perception d’un son Ondes mécaniques Célérité, ondes périodiques, sinusoïdales, lien entre λ, c et T Ondes mécaniques Vision et image Propagation rectiligne de la lumière, vitesse de propagation Spectres Lois de Snell-Descartes Dispersion Lentille mince convergente Modèle de l’œil La lumière : images et couleurs, modèles ondulatoire et particulaire Relation de conjugaison pour une lentille mince, couleur des objets Domaine des ondes électromagnétiques. Le photon, énergie d’un photon, quantification des niveaux d’énergie d’un atome La lumière Dans le thème énergie Signaux et capteurs Caractéristique tension-courant d’un dipôle Loi d’Ohm Capteurs électriques Modèle d’une source réelle Puissance et énergie. Effet Joule. Rendement d’un convertisseur Signaux électriques