Enseignement commun, programme d'enseignement de physique-chimie en classe de seconde générale et technologique
Bulletin officiel spécial n°4 du 29 avril 2010
Lien vers le programme complet sur le site du Ministère de l'Education Nationale
PROGRAMME DE PHYSIQUE - CHIMIE
Extrait du préambule :
Trois thèmes relatifs à la santé, la pratique sportive, et à l’Univers constituent le programme. Ils permettent à la discipline d’aborder et d’illustrer de façon contextualisée, à partir de problématiques d’ordre sociétal ou naturel, des contenus et méthodes qui lui sont spécifiques.
Le thème santé traite des bases du diagnostic médical et de la constitution des médicaments.
Celui de la pratique du sport introduit l’étude du mouvement, les besoins et réponses de l’organisme, le concept de pression, les matériaux et molécules intervenant dans le sport.
Le thème de l’Univers, des grandes structures cosmiques à la structure de la matière, en passant par les étoiles, planètes et le système solaire, permet de présenter une unité structurale fondée sur l’universalité des lois et des éléments.
Ces trois thèmes doivent être traités par le professeur qui peut choisir l’ordre de leur présentation en veillant à une introduction progressive des difficultés et des exigences, notamment au niveau des outils mathématiques.
Certaines notions sont présentes dans plusieurs thèmes, voire plusieurs fois dans un même thème ; le professeur peut ainsi les aborder sous des angles différents, les compléter ou bien ne pas y revenir s’il considère qu’elles sont acquises. La seule contrainte est qu’en fin d’année scolaire l’enseignement dispensé au travers des trois thèmes ait couvert l’ensemble des notions et contenus.
Remarque : les thèmes sont présentés en deux colonnes intitulées "NOTIONS ET CONTENUS" et "COMPETENCES ATTENDUES". Seuls les "notions et contenus" sont repris ici, illustrés par des ressources de CultureSciences-Physique.
LA SANTÉ
Les citoyens doivent acquérir une culture scientifique de façon à procéder à des choix raisonnés en matière de santé. L'objectif de ce thème est de montrer et d’expliquer le rôle des sciences physiques et chimiques dans les domaines du diagnostic médical et des médicaments.
Le diagnostic médical :
l’analyse de signaux périodiques, l’utilisation de l'imagerie et des analyses médicales permettent d’établir un diagnostic. Des exemples seront pris dans le domaine de la santé (électrocardiogramme, électroencéphalogramme, radiographie, échographie, fibroscopie, ...). L’observation de résultats d’analyses médicales permet d’introduire les notions de concentration et d’espèces chimiques ainsi que des considérations sur la constitution et la structure de la matière.
Illustrations : Une série de ressources proposées par les sites ENS/DGESCO au sujet de l'imagerie médicale (radiologie, échographie, IRM...).
Notions de physique
Signaux périodiques : période, fréquence, tension maximale, tension minimale.
Ondes sonores, ondes électromagnétiques.
Domaines de fréquences.
Illustrations : des ressources en acoustique et sur les ondes électromagnétiques.
Propagation rectiligne de la lumière.
Vitesse de la lumière dans le vide et dans l’air.
Illustrations : à propos de la vitesse de la lumière.
Réfraction et réflexion totale.
Illustrations : à propos de la réfraction.
Notions de chimie
Espèces chimiques, corps purs et mélanges.
Un modèle de l’atome. Noyau (protons et neutrons), électrons. Nombre de charges et numéro atomique Z. Nombre de nucléons A. Charge électrique élémentaire, charges des constituants de l’atome. Électroneutralité de l’atome.
Éléments chimiques. Isotopes, ions monoatomiques. Caractérisation de l’élément par son numéro atomique et son symbole.
Répartition des électrons en différentes couches, appelées K, L, M. Répartition des électrons pour les éléments de numéro atomique compris entre 1 et 18.
Les règles du « duet » et de l’octet. Application aux ions monoatomiques usuels.
Formules et modèles moléculaires. Formules développées et semi-développées. Isomérie.
Classification périodique des éléments. Démarche de Mendeleïev pour établir sa classification. Critères actuels de la classification : numéro atomique et nombre d'électrons de la couche externe. Familles chimiques.
Solution : solvant, soluté, dissolution d’une espèce moléculaire ou ionique. Analyses médicales ; concentrations massique et molaire d’une espèce en solution non saturée. La quantité de matière. Son unité : la mole. Constante d’Avogadro, NA. Masses molaires atomique et moléculaire : M (g.mol-1).
Illustrations : Pour toutes les notions de chimie, vous pouvez consulter les ressources sur le thème de la Santé proposées par le site ENS/DGESCO CultureSciences-Chimie.
Les médicaments :
un médicament générique et un médicament « princeps » contiennent un même principe actif mais se différencient par leur formulation.
Notions de chimie
Principe actif, excipient, formulation.
Espèces chimiques naturelles et synthétiques. Groupes caractéristiques.
Solution : solvant, soluté, dissolution d’une espèce moléculaire ou ionique.
Concentrations massique et molaire d’une espèce en solution non saturée. Dilution d’une solution.
Extraction, séparation et identification d’espèces chimiques. Aspect historique et techniques expérimentales. Caractéristiques physiques d'une espèce chimique : aspect, température de fusion, température d’ébullition, solubilité, densité, masse volumique.
Chromatographie sur couche mince.
Synthèse d’une espèce chimique. Densité, masse volumique.
Système chimique. Réaction chimique. Écriture symbolique de la réaction chimique : équation de la réaction chimique.
Illustrations : Pour toutes les notions de chimie, vous pouvez consulter les ressources sur le thème de la Santé proposées par le site ENS/DGESCO CultureSciences-Chimie.
LA PRATIQUE DU SPORT
L’objectif premier de ce thème est de montrer concrètement que l’analyse de l’activité sportive est possible en ayant recours à des connaissances et à des méthodes scientifiques. Leur prise en compte dans une approche pluridisciplinaire permet d’améliorer la pratique sportive et de l’adapter de façon raisonnée à la recherche d’un bon état de santé.
L’étude du mouvement :
l’observation, l’analyse de mouvements et le chronométrage constituent une aide à l’activité sportive. Des lois de la physique permettent d’appréhender la nature des mouvements effectués dans ce cadre.
Notions de physique
Relativité du mouvement. Référentiel. Trajectoire.
Mesure d’une durée ; chronométrage.
Illustrations : Des ressources au sujet du temps et de sa mesure, à propos des horloges et des cadrans solaires.
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.
Les besoins et les réponses de l’organisme lors d’une pratique sportive :
lors d’une activité physique, des transformations chimiques et physiques se produisent et s’accompagnent d’effets thermiques. Les apports alimentaires constitués d’espèces ioniques ou moléculaires permettent de compenser les pertes dues au métabolisme et à l’effort.
Notions de chimie
Solution : solvant, soluté, dissolution d’une espèce moléculaire ou ionique. Concentrations massique et molaire d’une espèce en solution non saturée. La quantité de matière. Son unité : la mole. Constante d’Avogadro, NA. Masses molaires atomique et moléculaire : M (g.mol-1). Dilution d’une solution.
Système chimique. Réaction chimique. Écriture symbolique de la réaction chimique : équation de la réaction chimique.
Illustrations : Pour toutes les notions de chimie, vous pouvez consulter les ressources sur le thème de la pratique du sport proposées par le site ENS/DGESCO CultureSciences-Chimie.
La pression :
la pression est une grandeur physique qui permet de comprendre l’influence de l’altitude sur les performances sportives et les effets physiologiques ressentis en plongée subaquatique.
Notions de physique
Pression d’un gaz, pression dans un liquide. Force pressante exercée sur une surface, perpendiculairement à cette surface.
Pression dans un liquide au repos, influence de la profondeur. Dissolution d’un gaz dans un liquide. Loi de Boyle-Mariotte, un modèle de comportement de gaz, ses limites.
Illustrations : la pression.
Les matériaux et les molécules dans le sport :
la chimie permet d’améliorer le confort de la pratique et les performances par l’élaboration de nouveaux matériaux. Elle permet aussi de soigner et de procéder à des analyses de plus en plus précises pour lutter contre le dopage.
Notions de chimie
Matériaux naturels et synthétiques.
Molécules simples ou complexes : structures et groupes caractéristiques. Formules et modèles moléculaires.
Formules développées et semi-développées. Isomérie.
Extraction, séparation et identification d’espèces chimiques. Aspect historique et techniques expérimentales. Caractéristiques physiques d'une espèce chimique : aspect, température de fusion, température d’ébullition, solubilité, densité, masse volumique.
Chromatographie sur couche mince.
Illustrations : Pour toutes les notions de chimie, vous pouvez consulter les ressources sur le thème de la pratique du sport proposées par le site ENS/DGESCO CultureSciences-Chimie.
L'UNIVERS
L’Homme a de tout temps observé les astres afin de se situer dans l’Univers. L’analyse de la lumière émise par les étoiles lui a permis d’en connaître la composition ainsi que celle de leur atmosphère et de la matière interstellaire. L’étude du mouvement des planètes autour du Soleil l’a conduit à la loi de gravitation universelle. Il apparaît ainsi que le monde matériel présente une unité structurale fondée sur l’universalité des atomes et des lois.
Une première présentation de l’Univers :
le remplissage de l’espace par la matière est essentiellement lacunaire aussi bien au niveau de l’atome qu’à l’échelle cosmique. Les dimensions de l’Univers sont telles que la distance parcourue par la lumière en une année est l’unité adaptée à leur mesure.
Notions de physique
Description de l’Univers : l’atome, la Terre, le système solaire, la Galaxie, les autres galaxies, exoplanètes et systèmes planétaires extrasolaires.
Illustrations : le système solaire, les planètes extrasolaires.
Propagation rectiligne de la lumière. Vitesse de la lumière dans le vide et dans l’air. L’année de lumière.
Illustrations : à propos de la vitesse de la lumière.
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.
Les spectres d’émission et d’absorption : spectres continus d’origine thermique, spectres de raies. Raies d’émission ou d’absorption d’un atome ou d’un ion. Caractérisation d’une radiation par sa longueur d’onde.
Illustrations : La spectroscopie en astronomie, une série d'articles montrant des applications actuelles de l'observation des spectres en astronomie.
Dispersion de la lumière blanche par un prisme. Réfraction. Lois de Snell-Descartes.
Illustrations : à propos de la réfraction.
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.
Notions de chimie
Un modèle de l’atome. Noyau (protons et neutrons), électrons. Nombre de charges et numéro atomique Z. Nombre de nucléons A. Charge électrique élémentaire, charges des constituants de l’atome. Électroneutralité de l’atome. Masse des constituants de l’atome ; masse approchée d’un atome et de son noyau. Dimension : ordre de grandeur du rapport des dimensions respectives de l’atome et de son noyau.
Éléments chimiques. Isotopes, ions monoatomiques. Caractérisation de l’élément par son numéro atomique et son symbole.
Répartition des électrons en différentes couches, appelées K, L, M. Répartition des électrons pour les éléments de numéro atomique compris entre 1 et 18.
Les règles du « duet » et de l’octet. Application aux ions monoatomiques usuels.
Classification périodique des éléments. Démarche de Mendeleïev pour établir sa classification. Critères actuels de la classification : numéro atomique et nombre d'électrons de la couche externe.
Illustrations : Pour toutes les notions de chimie, vous pouvez consulter les ressources sur le thème de l'univers proposées par le site ENS/DGESCO CultureSciences-Chimie.
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.
Notions de physique
Relativité du mouvement. Référentiel. Trajectoire.
La gravitation universelle. L’interaction gravitationnelle entre deux corps. La pesanteur terrestre.
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.
Observation de la Terre et des planètes.
Illustrations : des ressources sur le système solaire, la gravité, et les ressources du site ENS/DGESCO Planet-Terre sur le thème des planètes et satellites du système solaire.
