Entrée vers les dossiers de fichiers par le côté physique chimie du projet

Le tableau général d’entrée chronologique vers les fichiers (voir lien) permet d’accéder aux fichiers d’accompagnement pédagogiques qui sont regroupés par thème et contiennent des éléments de correction.

Le projet « Astro Duclaux 2017-2018 : Destination Saturne avec les Cassini » s’intègre dans le cours de Physique de la classe de seconde et l’accompagne : (voir lien) les parties liées au programme (réaménagé pour l’année 2017) sont surlignées en jaune.

L’enseignement de la physique chimie en seconde prolonge l’ambition du collège d’acquérir une culture scientifique et technique.

Pour cela, le programme permet la construction progressive et la mobilisation du corpus de connaissances scientifiques de base, en développant des compétences apportées par une initiation aux pratiques et méthodes des sciences expérimentales et à leur genèse : la démarche scientifique, l’approche expérimentale, la mise en perspective historique, pour lesquelles sont convoquées la coopération interdisciplinaire, l’usage du numérique et l’entrée thématique. La coopération interdisciplinaire amène un nouveau rapport pédagogique à la connaissance, qui peut permettre ultérieurement à chacun d’agir de façon éclairée dans sa vie courante ou l’exercice de sa profession. Trois thèmes relatifs à la santé, la pratique sportive, et à l’Univers constituent le programme. La partie sur l’Univers, des grandes structures cosmiques à la structure de la matière, en passant par les étoiles, les planètes et le système solaire, permet de présenter une unité structurale fondée sur l’universalité des lois et des éléments. Deux des trois thèmes, l’Univers et le Sport, ont des liens avec le projet Astro. Certaines notions sont présentes dans plusieurs thèmes, voire plusieurs fois dans un même thème ; il est donc possible de les aborder sous des angles différents, les compléter ou bien ne pas y revenir si les notions sont acquises. La progression en physique chimie est un peu contrainte par les notions et contenus abordés.

Le thème Univers, parait le plus directement lié au projet Astro.

1) L’Univers et 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.

• Des exemples du cours :
  • Vitesse de la lumière dans le vide et dans l’air : http://www.universcience.tv/video-v... (voir lien)
  • L’année-lumière (voir lien). Dès le début de l’année, avec la dernière mission de la sonde Cassini, pénétrer dans l’atmosphère de Saturne, il était intéressant de comprendre pourquoi les informations reçues étaient décalées dans le temps de près de 50 minutes. Un point important est l’utilisation des puissances de 10 dans l’évaluation des ordres de grandeur (voir lien).
  • Les spectres d’émission et d’absorption : spectres continus d’origine thermique, spectres de raies (voir lien).
  • Raies d’émission ou d’absorption d’un atome ou d’un ion.
  • Caractérisation d’une radiation par sa longueur d’onde. (Réinvestissement dans le thème de recherche sur les anneaux de Saturne) (voir lien).

• Titan, un satellite habitable ? L’énergie est rayonnée à partir du Soleil et se dilue sur une sphère au fur et à mesure de la propagation de la lumière. Ce TP Physique / SVT sur le rayonnement et la température utilise plusieurs fois la proportionnalité.(voir lien)

2) 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.

• Des exemples du cours :
  • Relativité du mouvement. Référentiel. Trajectoire.
    Le but est de comprendre que la nature du mouvement observé dépend du référentiel choisi. (voir cours) et (voir Rétrogradation de Mars) et (voir Corrigé).
  • La gravitation universelle. L’interaction gravitationnelle entre deux corps. La force de pesanteur terrestre.
    Le but est de savoir calculer la force d’attraction gravitationnelle qui s’exerce entre deux corps à répartition sphérique de masse et de savoir que la force de pesanteur terrestre résulte de l’attraction terrestre puis d’être capable de comparer le poids d’un même corps sur la Terre et sur la Lune.
    C’est l’occasion d’introduire la représentation vectorielle des forces.
  • 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. Principe d’inertie. Mouvement de la Terre et des planètes.
    L’activité proposée, en lien avec le voyage de la sonde Cassini est : (voir lien). Il s’agit de mettre en œuvre une démarche d’expérimentation utilisant des techniques d’enregistrement pour comprendre la nature des mouvements observés.

3) 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.
Du modèle de l’atome à la classification périodique et ses règles de remplissage, cette partie fait surtout appel à des connaissances.
Un exemple du cours : il est possible de pratiquer une démarche expérimentale pour vérifier la conservation des éléments au cours d’une réaction chimique. Ce qui a retenu mon attention est une activité sur la présence de l’élément Fer sur la planète Mars où l’on retrouve un travail sur les spectres obtenus par la ChemCam du Rover parcourant le sol martien puis la conservation de l’élément Fer.

Le thème Sport est sans doute moins lié au projet Astro, mais y sont abordées les notions de pression et de température absolue et les formules chimiques brutes et semi-développées.

• Un exemple du cours :
  • Titan, une lune d’hydrocarbures ?
    Cette activité de Chimie et de SVT a permis de travailler sur les molécules d’hydrocarbures simples et d’introduire la notion de liaison entre les atomes ainsi que la géométrie pyramidale de ces molécules. Les hydrocarbures et la vie ont été développés par la collègue de SVT. La notion de point triple a été abordée de façon plus « ludique », puisqu’il s’agissait de réaliser le meilleur film du point triple du cyclohexane. Il a été nécessaire d’introduire les diagrammes de phase, mais sans que cela ne pose de difficulté particulière.(voir lien)

 Résolution de problème : activité sur la vision réalisée à l’occasion de l’étude de la nouvelle de Clarke « Saturne Levant ».(voir lien) Pour la partie de Physique, au fond du couloir, deux étoiles, très proches l’une de l’autre, ont été simulées avec un projecteur de diapositives sans son objectif. Le but est de trouver un moyen pour déterminer son acuité visuel. Ensuite l’observation avec le télescope du lycée (nous avons la chance d’avoir un très grand couloir) va permettre de trouver son utilité et d’en déduire son grossissement. (voir un compte rendu d’élève)

Thèmes des dossiers de recherche de phase 2 dans lesquels nous retrouvons de la physique :
Thème 1 « Autour des images de Saturne » : rayonnement du Soleil et durée d’ensoleillement d’un satellite de Saturne. (voir lien)
Thème 2 « Aspect des anneaux de Saturne avec Huygens » : utilisation de Stellarium.(voir lien)
Thème 3 « L’aventure cartographique, des Cassini aux SIG » : des satellites pour cartographier.(voir lien)
Thème 4 « Les images radar de la sonde Cassini » : principe de fonctionnement d’un radar (écho) et images radar de Titan.(voir lien)
Thème 5 « Naviguer sur les anneaux de Saturne » : travail sur la proportionnalité dans les formules de physique avec la vitesse radiale des anneaux et l’effet Doppler, sujet de terminale qu’il a fallu décortiquer pour le rendre accessible.(voir lien)
Thème 6 « En route pour Saturne avec la Sonde Cassini-Huygens » : un long voyage en passant par la Terre et Jupiter et en utilisant l’assistance gravitationnelle.(voir lien)
Thème 7 « Des astres actifs dans le système solaire » : travail sur la propagation des ondes sismiques de surface, utilisation de la notion de vitesse de propagation.(voir lien)
Thème 10 « Femmes et Sciences et Alice Le Gall » : réfraction des ondes, diffraction d’un faisceau laser par un ressort (programme de terminale, mais expérience simple à mettre en œuvre).(voir lien)

Un bilan disciplinaire vu du versant physique chimie :
Le projet accompagne le cours de physique chimie tout au long de l’année. Les nombreuses résolutions de problèmes rencontrées au cours du projet ne peuvent qu’être bénéfiques pour des élèves de seconde. Dans la quasi totalité des situations, il s’agit de mettre en œuvre une proportionnalité, ce qui n’est pas immédiat chez la plupart des élèves.
Cette approche multidisciplinaire permet d’avoir un regard croisé sur chaque élève.

 Les activités proposées dans les différents thèmes de recherche de la phase 2 comportent quasiment toutes de la physique ou de la chimie, se retrouvant ou pas dans le cours de physique chime.
 Notre leitmotiv est : « développer le sens critique » et faire travailler des compétences permettant de mettre en œuvre l’intelligence de nos élèves.