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Cours Particuliers à Domicile de Physique - Chimie

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Le programme de la spécialité "Physique-Chimie" en 1^ère et Terminale approfondit les notions abordées en classe de Seconde, en développant la pratique expérimentale et la modélisation, dans l’objectif de former les élèves à établir des liens entre les expériences et les modèles théoriques.

Cette spécialité doit permettre de développer le goût des sciences expérimentales que sont la Physique et la Chimie, d'en apprécier les démarches et les concepts, et de maîtriser l'abstraction.

Dans la continuité des cycles précédents, les 5 compétences majeures en Physique - Chimie continueront à être développées :

1. S’approprier (énoncer une problématique, représenter par un schéma)
2. Analyser/Raisonner (hypothèses, stratégies de résolution, choix de modèles ou lois pertinentes, élaborer un protocole)
3. Réaliser (utiliser un modèle, mettre en œuvre un protocole expérimental)
4. Valider (esprit critique, identifier des sources d’erreurs, confronter des résultats à un modèle)
5. Communiquer (à l’oral comme à l’écrit, être capable de présenter une démarche de recherche en utilisant un vocabulaire approprié, et d’échanger entre élèves)

La spécialité Physique - Chimie en classe de 1ère

Le programme (extrait) est organisé autour de 4 grands thèmes.

CONSTITUTION ET TRANSFORMATIONS DE LA MATIERE

Suivi de l’évolution d’un système, siège d’une transformation

L’élève devra connaître et savoir :

• Etablir les relations entre masse molaire, masse des entités et constante d’Avogadro
• Utiliser le volume molaire d’un gaz pour déterminer la quantité de matière
• Déterminer la quantité de matière d’un soluté à partir de sa concentration en masse ou en quantité de matière et du volume de solution
• Expliquer ou prévoir la couleur d’une espèce en solution à partir de son spectre UV
• Etablir, à partir de couples oxydant- réducteur, une équation de la réaction entre un oxydant et un réducteur
• Construire le tableau d’avancement d’une transformation chimique à partir de l’équation de la réaction et des quantités de matières initiales des espèces chimiques
• Déterminer l’avancement final d’une réaction à partir de la description de l’état final et comparer à l’avancement maximal
• Trouver une quantité de matière grâce à une transformation chimique    

De la structure des entités aux propriétés physiques de la matière

Dans cette partie du programme, l’élève poursuit l’apprentissage de la démarche de modélisation consistant à rendre compte de certaines propriétés macroscopiques, il devra donc être capable de :

• Etablir le schéma de Lewis de molécules et d’ions mono ou polyatomiques, à partir du tableau périodique
• Déterminer le caractère polaire ou apolaire d’une entité moléculaire à partir de sa géométrie et de la polarité de ses liaisons
• Expliquer la capacité de l’eau à dissocier une espèce ionique et à solvater les ions
• Modéliser la dissolution d’un composé ionique dans l’eau, par une équation de réaction et calculer la concentration des ions dans la solution obtenue

Propriétés physico-chimiques, synthèse et combustion d’espèces chimiques organiques

Cette partie consiste en une première approche de la chimie organique pour interpréter certaines étapes d’un protocole de synthèse.

Seront abordées les notions de :

• Structure des entités organiques (alcool, aldéhyde, cétone, acide carboxylique)
• Synthèses d’espèces chimiques organiques
• Conversion de l’énergie stockée dans la matière organique (équation de la réaction de combustion complète d’un alcane et d’un alcool)

MOUVEMENTS ET INTERACTIONS

Ce thème doit permettre de présenter les notions de mécanique à travers des situations ou des applications dans des domaines variés (transports, aéronautique, sport, astrophysique…).

Interactions fondamentales et notion de champs

L’élève devra être capable de :

• Utiliser la loi de Coulomb
• Interpréter des expériences mettant en jeu l’interaction électrostatique

Description d’un fluide au repos

• Utiliser la loi de Mariotte dans le comportement d’un gaz
• Etablir le lien entre les grandeurs macroscopiques d’un fluide et le comportement microscopique des entités qui le composent
• Tester et comprendre la loi fondamentale de la statique des fluides

Mouvement d’un système

L’élève saura :

• Comprendre la variation du vecteur vitesse
• Etablir le lien entre cette variation et la somme des forces appliquées sue celui-ci

L’ENERGIE : CONVERSIONS ET TRANSFERTS

Ce thème met l’accent sur l’utilisation de dipôles électriques simples pour modéliser le comportement de systèmes utilisés dans la vie quotidienne ou en laboratoire (générateurs, capteurs).

Dans la continuité du thème précédent, le travail des forces est introduit comme moyen d’évaluer les transferts et de conservation de l’énergie mécanique.

Aspects énergétiques des phénomènes électriques

L’élève arrivera à :

• Expliquer le rôle d’une résistance dans le modèle d’une source réelle de tension continue
• Citer des ordres de grandeurs de puissances fournies ou consommées par des dispositifs courants

Aspects énergétiques des phénomènes mécaniques

L’élève saura :

• Utiliser l’expression de l’énergie cinétique d’un système modélisé par un point matériel
• Enoncer et utiliser le théorème de l’énergie cinétique
• Identifier des situations de conservation ou non de l’énergie mécanique
• Utiliser la variation de l’énergie mécanique pour déterminer le travail des forces non conservatrices

ONDES ET SIGNAUX

Ondes mécaniques

Cette partie traitera des signaux sonores pour décrire les ondes dans des domaines variés (musique, médecine, géophysique…)

• Exploiter la relation entre la durée de propagation, la distance parcourue par une perturbation et la célérité pour localiser une source d’onde
• Déterminer les caractéristiques d’une onde mécanique périodique à partir de représentations spatiales ou temporelles

La lumière : images et couleurs, modèles ondulatoire et particulaire

Cette partie explicitera les relations algébriques relatives à la formation d’une image lentille mince convergente.

• Déterminer les caractéristiques de l’image d’un objet- plan réel formée par une lentille mince convergente
• Estimer la distance focale d’une lentille mine convergente
• Interpréter la couleur perçue d’un objet à partir de celle de la lumière incidente, ainsi que les phénomènes d’absorption, de diffusion et de transmission
• Utiliser une échelle de fréquences ou de longueurs d’onde pour identifier un domaine spectral

La spécialité Physique - Chimie en classe de Terminale

S’inscrivant dans la continuité du programme de 1^ère, à raison de 6 heures par semaine, les élèves approfondiront les contenus et les méthodes, dans l’objectif de se projeter vers leurs études supérieures, dans des univers comme la médecine, l’ingénierie, l’informatique ou les mathématiques. De fait, ce sont les mêmes 4 grands thèmes qui seront approfondis (extraits).

CONSTITUTION ET TRANSFORMATIONS DE LA MATIERE

Déterminer la composition d’un système par des méthodes physiques et chimiques

• Identifier, à partir d’observation ou de données expérimentales, un transfert d’ion hydrogène, les couples acide-base mis en jeu et établir l’équation d’une réaction acide-base
• Représenter le schéma de Lewis
• Exploiter les lois de Beer-Lambert, de Kohlrausch ou l’équation du gaz parfait pour déterminer une concentration ou une quantité de matière
• Analyser un système par des méthodes chimiques (titrage, suivi pH-métrique, conductimétrie)

Modéliser l’évolution temporelle d’un système, siège d’une transformation

• Déterminer une vitesse volumique de disparition d’un réactif, ou d’apparition d’un produit, ou un temps de demi-réaction
• Connaître et utiliser une loi de vitesse 1
• Utiliser des données et des lois conservation pour écrire l’équation d’une réaction nucléaire et identifier le type de radioactivité

Prévoir l’état final d’un système, siège d’une transformation chimique

• Déterminer le sens de l’évolution spontanée d’un système
• Justifier la stratégie de séparation des réactifs dans deux demi- piles et l’utilisation d’un pont salin
• Citer des oxydants et des réducteurs usuels
• Exploiter un diagramme de prédominance d’u couple acide- base
• Modéliser et schématiser les transferts d’électrons aux électrodes par des réactions électrochimiques

Elaborer des stratégies en synthèse organique

• Connaître et identifier les structures et propriétés (isomères, polymères)
• Elaborer une séquence réactionnelle de synthèse d’une espèce à partir d’une banque de réactions
• Identifier des réactions d’oxydo-réduction, acide- base, de substitutions, d’addition, d’élimination

MOUVEMENT ET INTERACTIONS

Décrire un mouvement

• Etablir les coordonnées cartésiennes des vecteurs vitesse et accélération à partir des coordonnées du vecteur position et/ou du vecteur vitesse
• Utiliser la 2^ème loi de Newton dans des situations variées
• Décrire le principe d’un réacteur linéaire de particules chargées
• Etablir et exploiter la loi de Kepler dans le cas d’un mouvement circulaire

Modéliser l’écoulement d’un fluide

• Expliquer et utiliser l’expression vectorielle de la poussée d’Archimède
• Exploiter la relation de Bernoulli pour étudier l’écoulement d’un fluide incompressible

L’ENERGIE : CONVERSION ET TRANSFERT

Décrire un système thermodynamique : exemple du modèle de gaz parfait

• Exploiter l’équation d’état du gaz parfait pour décrire le comportement d’un gaz

Effectuer des bilans d’énergie écrire un système thermodynamique : exemple du modèle de gaz parfait

• Caractériser qualitativement les trois modèles de transfert thermique : conduction, convection, rayonnement
• Effectuer, avec la loi de Stefan- Boltzmann, un bilan quantitatif d’énergie pour estimer la température terrestre moyenne

ONDES ET SIGNAUX

Caractériser les phénomènes ondulatoires

• Exploiter l’expression donnant le niveau d’intensité sonore d’un signal
• Caractériser le phénomène de diffraction dans des situations variées, pour en citer des conséquences concrètes
• Caractériser le phénomène d’interférences des deux ondes, en citer des conséquences concrètes
• Décrire et interpréter les observations correspondant à une manifestation de l’effet Doppler

Former des images, décrire la lumière par un flux de photons

• Représenter le faisceau émergent issu d'un point objet situé « à l’infini » et traversant une lunette afocale
• Établir, par un bilan d'énergie, la relation entre l’énergie cinétique des électrons et la fréquence

Etudier la dynamique d’un système électrique

• Identifier des situations variées où il y a accumulation de charges de signes opposés sur des surfaces en regard
• Expliquer le principe de fonctionnement de quelques capteurs capacitifs.

Source Eduscol 2020