Ressources pour le programme d'enseignement scientifique
Accédez à la page correspondant au programme de Première sur le site Eduscol.
Pour cet enseignement, on trouvera des ressources utiles pour la chimie sur le site CultureSciences Chimie, les thématiques “sciences de la vie” sur le site Planet-Vie et des ressources de géologie sur la page de programme dédiée de Planet-Terre.
1. Une longue histoire de la matière
L’immense diversité de la matière dans l’Univers se décrit à partir d’un petit nombre de particules élémentaires qui se sont organisées de façon hiérarchisée, en unités de plus en plus complexes, depuis le Big Bang jusqu’au développement de la vie.
1.1 Un niveau d'organisation : les éléments chimiques
Comment, à partir du seul élément hydrogène, la diversité des éléments chimiques est-elle apparue ? Aborder cette question nécessite de s’intéresser aux noyaux atomiques et à leurs transformations. Cela fournit l’occasion d’introduire un modèle mathématique d’évolution discrète.
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- De l'origine de la lumière à la lumière des origines : l'aventure du boson de Higgs, une conférence de Yves Sirois, 2015. - Spectroscopie, une vidéo de La Physique animée, 2019. - Série de 5 articles consécutifs sur Les particules élémentaires et les forces entre elles : bref état de nos connaissances actuelles (2016), de Bernard Ille, 2016. - Le modèle standard et au-delà : voyage au coeur de la matière, une conférence de Christophe Grosjean, 2012. - Une video du CNRS sur Formation de l'univers : le grand calcul , (9 min13). - Stage de formation au CERN : Retour d'expérience d'un enseignant Dans le cadre d’un programme de formation, le CNRS/IN2P3 et Sciences à l’École, proposent aux enseignants de collège et de lycée de découvrir pendant une semaine la recherche en physique des particules au CERN. Pour les notions de chimie, vous pouvez consulter les ressources proposées par le site ENS/DGESCO CultureSciences Chimie. |
1.2 Des édifices ordonnés : les cristaux
L’organisation moléculaire étant déjà connue, ce thème aborde une autre forme d’organisation de la matière : l’état cristallin (qui revêt une importance majeure, tant pour la connaissance de la nature - minéraux et roches, squelettes, etc. - que pour ses applications techniques). La compréhension de cette organisation au travers des exemples choisis mobilise des connaissances sur la géométrie du cube. Elle fournit l’occasion de développer des compétences de représentation dans l’espace et de calculs de volumes.
1.3 Une structure complexe : la cellule vivante
Dans le monde, la matière s’organise en structure d’ordre supérieur à l’échelle moléculaire. Un exemple est ici proposé : la structure cellulaire
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- Un quizz sur les ordres de grandeur : les petites échelles, par Delphine Chareyron, 2015. - Les outils pour observer le nanomonde, un article de Antoine Bérut et David Lopes Cardoso, 2014. - À la découverte des nanosciences en 3 questions à Pascale Chenevier, un article de Pascale Chenevier, 2013. - Lien vers un dossier du CEA sur Les microscopes. - Lien vers une vidéo du CNRS sur I2TEM, plus qu’un microscope. Pour les notions de biologie, vous pouvez consulter les ressources proposées par le site ENS/DGESCO Planet-Vie. |
2. Le soleil, notre source d'énergie
La Terre reçoit l’essentiel de son énergie du Soleil. Cette énergie conditionne la température de surface de la Terre et détermine climats et saisons. Elle permet la photosynthèse des végétaux et se transmet par la nutrition à d’autres êtres vivants.
2.1 Le rayonnement solaire - 2.2 Le bilan radiatif terrestre
Le soleil transmet à la Terre de l'énergie par rayonnement. La Terre reçoit le rayonnement solaire et émet elle-même un rayonnement. Le bilan conditionne le milieu de vie. La compréhension de cet équilibre en classe de première permettra d’aborder sa perturbation par l’humanité en terminale.
2.3 Une conversion biologique de l'énergie solaire par la photosynthèse à l'énergie nécessaire à tous les êtres vivants
L’utilisation par la photosynthèse d’une infime partie de l’énergie solaire reçue par la planète fournit l’énergie nécessaire à l’ensemble des êtres vivants (à l’exception de certains milieux très spécifiques non évoqués dans ce programme).
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- Photosynthèse naturelle, une conférence de Fabrice Rappaport, 2012. - Photosynthèse artificielle : approche moléculaire bio-inspirée, une conférence de Leibl Winfried, 2012. - Le processus photosynthétique, une conférence de Pierre Joliot, 2015. - Sociétés non humaines : champignons et énergie, une conférence de Philippe Silar, 2012. Pour les notions de biologie, vous pouvez consulter les ressources proposées par le site ENS/DGESCO Planet-Vie. |
2.4 Une diversité de sources d'énergie utilisables par l'Humanité
Une partie des sources d'énergie disponibles sur Terre ont pour origine le rayonnement solaire ; elles sont disponibles sous la forme de stocks et de flux, peuvent être, comme les combustibles fossiles, non renouvelables à l'échelle de temps de l'humanité ou, comme la biomasse, renouvelables.
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Eco2Mix est un outil mis à disposition par RTE. Il offre une base d'illustrations et de réflexions pour l'étude de la distribution de l'électricité en France, des différentes sources d'énergie et de leur répartition dans le mix énergétique électrique. Les données sont lisibles et claires, il peut être un bon support d'accroche en classe. Dans cet article, nous proposons au lecteur des données concernant le réseau de transport et de distribution de l'électricité en France. Avec le déploiement des énergies renouvelables dans le réseau, nous nous intéressons ici à la gestion de la production et la distribution de l'électricité. Dans cette ressource, nous nous intéressons à la notion de cycle de vie de tout produit et plus particulièrement des convertisseurs d'énergie qui ont, comme principale caractéristique de consommer (convertir en réalité) de l’énergie (primaire ou finale selon leur position dans le système énergétique) durant leur phase d’usage. Dans cet article, nous proposons au lecteur des chiffres, graphes et cartes correspondant à la consommation d’énergie dans l’industrie en France. Dans cet article, nous proposons au lecteur des chiffres, graphes et cartes correspondants à la variabilité des énergies renouvelables et à leur prévision. Un exposé illustré de nombreux chiffres pour balayer les différents moyens de production d'énergie et les consommations tant à l'échelle individuelle qu'à l'échelle mondiale. Nous vous proposons un quizz constitué de 6 questions, sur les ordres de grandeur. Pour chaque question, vous disposez de 2 essais. Un cycle de conférences sur l'énergie d'origine solaire envisagée sous toutes les formes auxquelles nous avons accès sur Terre : électronique, thermique, chimique, biologique, éolienne et hydrolienne. Sont évoquées les différentes façons de capter, convertir, stocker, transporter et distribuer l'énergie. Une conférence de Bernard Multon sur les possibilités des énergies renouvelables et notamment le calcul du rendement d'un convertisseur sur cycle de vie. Une conférence de Damien Hudebine sur es biocarburants (aspects techniques, environnementaux et politiques). - Une série de 5 articles sur un Mémento sur l'énergie
Définitions, unités, différentes sources d'énergies et conversions, sont présentées. |
3. La Terre, un astre singulier
La Terre, singulière parmi un nombre gigantesque de planètes, est un objet d’étude ancien. Les évidences apparentes et les récits non scientifiques ont d’abord conduit à de premières représentations sur son origine et sa place dans l'Univers. La compréhension scientifique de sa forme, son âge et son mouvement résulte d’un long cheminement de la pensée scientifique.
3.1 La forme de la Terre
L’environnement « plat » à notre échelle de perception cache la forme réelle de la Terre, dont la compréhension résulte d’une longue réflexion. Au-delà de la dimension historique et culturelle, la mise en œuvre de différentes méthodes de calcul de longueurs à la surface de la Terre permet de développer des compétences mathématiques de calcul et de représentation et invite à exercer un esprit critique sur les différents résultats obtenus, les approximations réalisées et les limites d’un modèle.
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- La Terre est ronde ! Ératosthène et la mesure du rayon terrestre, un article de Hugues Chabot et Cyril Langlois, 2018. - Les mesures de méridien vont-elles confirmer la théorie de Newton ?, un article de Hugues Chabot et Yves Gomas, 2018. - La Terre ellipsoïde ? Les mesures de la gravité au XVIIIe siècle, un article de Hugues Chabot et Cyril Langlois, 2018. - Clairaut et sa bande, l'expédition de Clairaut et Maupertuis en Laponie, un article de Hugues Chabot et Yves Gomas, 2018. - La Terre tourne... Le gyroscope de Foucault, un article de Hugues Chabot et Yves Gomas, 2018.. Pour les notions de sciences de la Terre, vous pouvez consulter les ressources, proposées par le site ENS/DGESCO Planet-Terre. |
3.2 L'histoire de l'âge de la Terre
L’âge de la Terre est d’un ordre de grandeur sans rapport avec la vie humaine. Sa compréhension progressive met en œuvre des arguments variés.
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- L'histoire de l'âge de la Terre, un article de Pierre Thomas, 2020. Pour les notions de sciences de la Terre, vous pouvez consulter les ressources, proposées par le site ENS/DGESCO Planet-Terre. |
3.3 La Terre dans l'Univers
Le mouvement de la Terre dans l’Univers a été l’objet de célèbres et violentes controverses. L’étude de quelques aspects de ces débats permet de comprendre la difficulté de la construction du savoir scientifique au sein d'une société.
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- La structure du Monde - Du cosmos des mythologies au géocentrisme (1/3), un article de Vincent Deparis, 2017. - La structure du Monde - Du géocentrisme à l'héliocentrisme (2/3), un article de Vincent Deparis, 2017. - La structure du Monde - La nouvelle astronomie (3/3), un article de Vincent Deparis, 2017. - La Lune : mouvements et éclipses, un article de Gabrielle Bonnet, 2003. - Quelle est la forme de la trajectoire de la Lune dans le référentiel héliocentrique ?, un article de Delphine Chareyron, Nicolas Taberlet et Charles-Henri Eyraud, 2015. - Animation : les phases de la Lune, un article de Gabrielle Bonnet, 2003. Pour les notions de sciences de la Terre, vous pouvez consulter les ressources, proposées par le site ENS/DGESCO Planet-Terre. |
4. Son, musique et audition
L’être humain perçoit le monde à l’aide de signaux, porteurs d'information, dont certains sont de nature sonore. De l’Antiquité jusqu’à nos jours, il a combiné les sons de manière harmonieuse pour en faire un art, la musique. L’informatique permet aujourd’hui de numériser les sons et la musique. Enfin, la compréhension des mécanismes auditifs s’inscrit dans une perspective d’éducation à la santé.
4.1 Son et musique
La banalité du son dans l’environnement cache une réalité physique précise.
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- Différentes sortes de décibels, un article de Gabrielle Bonnet, 2005. - Représentation spectrale d'un signal, un article de Valérie Vidal, 2013. - La physique animée : Représentation spectrale, une vidéo de Olivier Granier, Delphine Chareyron et Nicolas Taberlet, 2016. |
4.2 Le son, une information à coder
Le son, vibration de l’air, peut être enregistré sur un support informatique. Les techniques numériques ont mis en évidence un nouveau type de relations entre les sciences et les sons, le processus de numérisation dérivant lui-même de théories mathématiques et informatiques.
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- Numérisation d'un signal acoustique : effet de la quantification (partie 1), un article de Delphine Chareyron, 2013. - Numérisation d'un signal acoustique : effet de la fréquence d'échantillonnage (partie 2), un article de Delphine Chareyron, 2013. - De l'intérêt de passer dans le monde numérique, un article de Mathilde Glénat et Delphine Chareyron, 2012. - Principe du passage de l'analogique au numérique, un article de Mathilde Glénat et Delphine Chareyron, 2012. - Comment convertir un signal analogique en signal numérique au laboratoire, un article de Mathilde Glénat et Delphine Chareyron, 2012. - La physique animée - Conversion analogique-numérique : l'échantillonnage temporel, une vidéo de Olivier Granier, Delphine Chareyron et Nicolas Tabrelet, 2016. - La physique animée - Conversion analogique-numérique : la quantification, une vidéo de Olivier Granier, Delphine Chareyron et Nicolas Tabrelet, 2016. - Less is more : représentations parcimonieuses des sons musicaux, une conférence de Laurent Daudet, 2009. - Extrait de la conférence « De l'acoustique à la perception : la psychoacoustique » sur Le codage MP3, de Nicolas Grimault, 2014. |
4.3 Entendre et protéger son audition
L’air qui vibre n’est musique que parce que notre oreille l’entend et que notre cerveau la perçoit comme telle. Mais l’excès de sons, même s’il est musical, peut être à l'origine d'une altération de la fonction auditive. Protéger son audition est un enjeu majeur pour la santé.
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- Audition humaine, un article de Gabrielle Bonnet, 2005. Pour les notions de biologie, vous pouvez consulter les ressources proposées par le site ENS/DGESCO Planet-Vie. |
5. Projet expérimental et numérique
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- Projets tirés de travaux des Olympiades de Physique - Aire d'un film de savon et loi de la réfraction - quel rapport ?, un article de D. Chareyron ,C. Moskalenko et N. Taberlet, 2022. - Le labyrinthe optique, un article de P. Léonard et D. Chareyron, 2023 |