Programme de terminale S, enseignement de spécialité jusqu'à l'année 2011-2012
Lien vers le programme complet sur le site du Ministère de l'Education Nationale
PROGRAMME DE PHYSIQUE : CONTENUS :
A - Produire des images, observer (5 séquences de 2 heures)
Illustrations : Des ressources au sujet de l'optique géométrique.
1 - Formation d’une image
1.1 Image formée par une lentille mince convergente
Constructions graphiques de l’image :
- d’un objet plan perpendiculaire à l’axe optique.
- d’un point objet situé à l’infini.
Relations de conjugaison sous forme algébrique, grandissement.
Validité de cette étude : conditions de Gauss.
1.2 Image formée par un miroir sphérique convergent
Sommet, foyer, axe optique principal, distance focale.
Constructions graphique de l’image :
- d’un objet plan perpendiculaire à l’axe optique principal.
- d’un point objet situé à l’infini.
2 - Quelques instruments d’optique
Illustrations : Des ressources au sujet de quelques instuments d'optique.
2.1 Le microscope
Description sommaire et rôle de chaque constituant: condenseur (miroir sphérique), objectif, oculaire.
Modélisation par un système de deux lentilles minces :
- construction graphique de l’image intermédiaire et de l’image définitive d’un objet plan perpendiculaire à l’axe optique.
- caractéristiques de l’image intermédiaire et de l’image définitive par construction et/ou par application des formules de conjugaison.
- diamètre apparent.
- grossissement standard.
- cercle oculaire.
2.2 La lunette astronomique et le télescope de Newton
Description sommaire et rôle de chaque constituant:
- lunette astronomique : objectif, oculaire.
- télescope de Newton : miroir sphérique, miroir plan, objectif.
Modélisation de la lunette astronomique par un système afocal de deux lentilles minces et modélisation d’un télescope de Newton par un système miroirs, lentille mince :
- construction graphique de l’image intermédiaire et de l’image définitive d’un objet plan perpendiculaire à l’axe optique.
- caractéristiques de l’image intermédiaire et de l’image définitive par construction et/ou par application des formules de conjugaison.
- diamètre apparent.
- grossissement standard.
- cercle oculaire.
Annales 0 du bac 2003 : étude de la notice d'un télescope
B - Produire des sons, écouter (5 séquences de 2 heures)
Illustrations : Toutes les ressources du site concernant l'acoustique.
1 - Production d’un son par un instrument de musique
Système mécanique vibrant associé à un système assurant le couplage avec l’air :
- illustration par un système simple
- cas de quelques instruments réels.
2 - Modes de vibrations
Annales 0 du bac 2003 : vibrations d'une corde métallique (ondes stationnaires)
2.1 Vibration d’une corde tendue entre deux points fixes
Mise en évidence des modes propres de vibration par excitation sinusoïdale : mode fondamental, harmoniques; quantification de leurs fréquences. Nœuds et ventres de vibration.
Oscillations libres d’une corde pincée ou frappée : interprétation du son émis par la superposition de ces modes.
2.2 Vibration d’une colonne d’air
Mise en évidence des modes propres de vibration par excitation sinusoïdale.
Modèle simplifié d’excitation d’une colonne d’air par une anche ou un biseau : sélection des fréquences émises par la longueur de la colonne d’air.
3 - Interprétation ondulatoire.
3.1 Réflexion sur un obstacle fixe unique
Observation de la réflexion d’une onde progressive sur un obstacle fixe; interprétation qualitative de la forme de l’onde réfléchie.
Cas d’une onde progressive sinusoïdale incidente.
Onde stationnaire : superposition de l’onde incidente sinusoïdale et de l’onde réfléchie sur un obstacle fixe.
3.2 Réflexions sur deux obstacles fixes : quantification des modes observés.
Onde progressive de forme quelconque entre deux obstacles fixes : caractère périodique imposé par la distance L entre les deux points fixes et la célérité v , la période étant 2L/v.
Onde stationnaire entre deux obstacles fixes : quantification des modes; relation 2L = n λ(nentier); justification des fréquences propres νn = nv/2L.
3.3 Transposition à une colonne d’air excitée par un haut-parleur
Observation qualitative du phénomène.
4. Acoustique musicale et physique des sons
Domaine de fréquences audibles; sensibilité de l’oreille.
Hauteur d’un son et fréquence fondamentale; timbre : importance des harmoniques et de leurs transitoires d’attaque et d’extinction.
Intensité sonore, intensité de référence :
I0 = 10-12W/m2. Niveau sonore : le décibel acoustique, L = 10 log10(I/I0)
Gammes: octave, gamme tempérée.
C - Produire des signaux, communiquer (4 séquences de 2h)
1 - Les ondes électromagnétiques, support de choix pour transmettre des informations
1.1 Transmission des informations
A travers divers exemples montrer que la transmission simultanée de plusieurs informations nécessite un “canal” affecté à chacune d’elles. Intérêt de l’utilisation d’une onde : transport à grande distance d’un signal, contenant l’information sans transport de matière mais avec transport d’énergie.
1.2 Les ondes électromagnétiques
Propagation d’une onde électromagnétique dans le vide et dans de nombreux milieux matériels…
Rôle d’une antenne émettrice (création d’une onde électromagnétique), d’une antenne réceptrice (obtention d’un signal électrique à partir d’une onde électromagnétique).
1.3 Modulation d’une tension sinusoïdale
Information et modulation.
Expression mathématique d’une tension sinusoïdale : u(t) = Umax cos(2 πft + φ0)
Paramètres pouvant être modulés : amplitude, fréquence et/ou phase.
2 - Modulation d’amplitude
2.1 Principe de la modulation d’amplitude
Tension modulée en amplitude : tension dont l’amplitude est fonction affine de la tension modulante.
Un exemple de réalisation d’une modulation d’amplitude.
Notion de surmodulation.
Choix de la fréquence du signal à moduler en fonction des fréquences caractéristiques du signal modulant.
2.2 Principe de la démodulation d’amplitude
Fonctions à réaliser pour démoduler une tension modulée en amplitude.
Vérification expérimentale :
- de la détection d’enveloppe réalisée par l’ensemble constitué de la diode et du montage RC parallèle.
- de l’élimination de la composante continue par un filtre passe-haut RC.
Restitution du signal modulant.
3 - Réalisation d’un dispositif permettant de recevoir une émission radio en modulation d’amplitude.
Le dipôle bobine condensateur montés en parallèle : étude expérimentale; modélisation par un circuit LC parallèle.
Association de ce dipôle et d’une antenne pour la réception d’un signal modulé en amplitude.
Réalisation d’un récepteur radio en modulation d’amplitude.