La physique au CO

1. La physiqueau CO PG de physique – OS du cycle d’orientation Département de l’instruction publique – Genève 2006

2. Cadre général • Grille horaire Observation scientifique

3. Contexte • effectifs restreints : 15 élèves max. • cours indépendants les uns des autres -> hétérogénéité des passés scientifiques des élèves • cours optionnels prévus hétérogènes • les options ne constituent pas des préalables pour une orientation au post-obligatoire

4. Choix des options

5. Évaluations communes • 9ème – cours obligatoire Évaluation commune théorique (1x45 minutes) • 8ème – cours optionnel Évaluation commune théorique et pratique (2x45 minutes) • 9ème – cours optionnel Évaluation commune théorique et pratique (2x45 minutes)

6. Objectifs et contenus des cours Observation scientifique - 7ème Objectifs principaux • transformer une question ou une situation en problème scientifique à résoudre • imaginer et réaliser des expériences apportant une réponse ou des conclusions à un problème • collaborer dans un travail d’équipe • communiquer sa démarche oralement ou par écrit

7. Cours obligatoire - 9èmeLa matière et ses transformations Objectifs principaux • Caractériser les substances par leur masse volumique. • Représenter les espèces chimiques à l'aide d'une écriture symbolique appropriée en se limitant principalement aux éléments carbone, hydrogène et oxygène. • Représenter les états solide, liquide et gazeux de la matière par un modèle décliné à l'échelle des molécules. • Utiliser le modèle moléculaire pour donner du sens aux phénomènes et grandeurs physiques retenus.

8. Utiliser le modèle moléculaire pour interpréter en termes d'agitation moléculaire et de liaisons inter-moléculaires les deux effets d'un transfert d'énergie thermique (changement de la température et changement d'état physique). • Caractériser les substances par leurs températures de changement d'état. • Distinguer les transformations chimiques des transformations physiques par des critères à l'échelle humaine et à l'échelle moléculaire. • Modéliser les transformations chimiques par des réactions chimiques. • Rendre compte de la conservation de la matière par celle des atomes. • Utiliser le modèle de la réaction chimique pour introduire la stœchiométrie à l'échelle des molécules.

9. Sujets traités • Caractérisation des substances par leur masse volumique. • Atomes et molécules, éléments et espèces chimiques. • Les états physiques de la matière (représentés par des molécules plus ou moins rapprochées, plus ou moins liées entre-elles et plus ou moins agitées). • Température. • Dilatation, diffusion, dissolution. • Pression des gaz. • Premier effet d'un transfert d'énergie : le changement de la température. • Second effet d'un transfert d'énergie : le changement d'état physique (fusion-solidification ; vaporisation- condensation ; sublimation-sublimation inverse.) • Caractérisation des substances par leurs températures de changement d'état.

10. Transformations physiques (conservation des espèces chimiques) et transformations chimiques (non-conservation des espèces chimiques). • Modèle de la réaction chimique : réactifs, produits. La règle de conservation des atomes. L’équation de la réaction. • Décompositions chimiques (électrolyse de l’eau, pyrolyse du bois). • Synthèse de l'eau. • Combustions (carbone, méthane, butane). • Extinction d'un feu. Facteurs influençant l'extinction d'un feu.

11. Cours optionnel - 8èmeVision des objets, des images et des couleurs Objectifs principaux • on ne voit pas la lumière, on ne voit que des objets • un objet peut être considéré comme un ensemble de points objets susceptibles d’envoyer de la lumière dans toutes les directions de l’espace (s'il est lumineux ou éclairé) • pour qu’un point objet soit visible, la lumière issue de celui-ci doit parvenir dans l’œil de l’observateur • dans un milieu homogène, la lumière se propage en ligne droite

12. lorsque le milieu de propagation n’est pas homogène ou lorsqu’elle rencontre une surface réfléchissante, la lumière issue d’un point objet et reçue par l’œil de l’observateur, semble provenir en ligne droited’un point différent appelé point image et que l’image alors observée est constituée par l’ensemble de ces points • la lumière blanche peut être obtenue par composition de lumières colorées, et à l'inverse se décomposer en lumières monochromatiques • notre perception des phénomènes colorés s'explique à l'aide du modèle des synthèses additive ou soustractive des couleurs. Ce modèle rend compte du fonctionnement de nos organes de la vision et de la nature polychromatique de la lumière.

13. Sujets traités • Le modèle du rayon lumineux : émission, propagation rectiligne à vitesse finie, diffusion et absorption de la lumière (par les objets terrestres ou célestes). • Localisation d'objets au moyen de visées.  • Ombres, pénombres et éclipses. • Miroirs : localisation d'images au moyen de visées, lois de la réflexion et construction d'images. • Le phénomène de la réfraction (qualitativement). • Lentilles : localisation et caractérisation d'images. • Dispersion de la lumière blanche. • Absorption et diffusion/transmission sélective de la lumière (par les objets/les filtres). • Le modèle des synthèses additive ou soustractive des couleurs pour expliquer ou prévoir des phénomènes colorés (éclairages colorés, impression en trichromie, écran TV). • L'œil humain : récepteur trichromique. (En liaison avec la biologie ?).

14. Cours optionnel - 9ème 1er semestre : sujet obligatoireL’énergie dans les circuits électriques Objectifs principaux • Construire et utiliser un modèle circulatoire du courant électrique. • Comprendre que dans un circuit électrique la conservation de l’intensité du courant n’est pas incompatible avec le transfert d’énergie électrique du générateur vers les récepteurs. • Concevoir le circuit électrique comme un système dans lequel le fonctionnement de tout composant dépend de celui des autres. • Développer une attitude responsable face aux dangers de l'électricité.

15. Sujets traités • Conditions de fonctionnement d’une lampe : notions de conducteur, d’isolant et de boucle de courant. • Circuits série, dérivation et mixtes ; schématisation et montage. • Charges électriques ; sens et modèle circulatoire du courant. • Formes et transformations d’énergie ; différents types de générateurs et de récepteurs électriques, effets du courant. • Concept de résistance électrique ; mesure à l’ohmmètre de la résistance électrique de quelques éléments : résistors, lampes, fil de connexion, corps humain, etc. • Adjonction en série ou en dérivation d’une lampe ou d’un résistor : le courant délivré par un générateur dépend du circuit. • Le court-circuit d’un appareil ou d’un générateur ; le fusible :élément protecteur. • Intensité du courant :définition et mesure ; ordres de grandeurs.

16. Potentiel électrique : définition et mesure. • Tension électrique aux bornes d’un générateur ou de récepteurs : définition et mesure ; ordres de grandeurs. • Règles de brillance de lampes dans les circuits série et dérivation : puissance électrique P=U.I • Utilisation du principe de conservation Pgén=P1+P2+… (valable pour tous les circuits) pour retrouver les lois de Kirchhoff. • Les dangers de l’électricité interprétés à l’aide du modèle circulatoire et du concept de résistance ; ordres de grandeurs des tensions et courants dangereux ; moyens de prévention des risques électriques. (En liaison avec la biologie ?) • Électrostatique : caractérisation des charges et des interactions ; séparation et circulation des charges.

17. Cours optionnel - 9ème 2e semestre : sujet à choix • L’enseignant choisit parmi des modules : • Force, masse et mouvement (le plus choisi) • Energie et développement durable • Sujets d’astronomie • Chimie de l’eau • Courant alternatif • …

18. Objectifs du module : Force, masse et mouvement • Introduire les notions de vitesse et de force en étudiant différents types de mouvements de mobiles et les actions subies par ces derniers. • Différencier les notions de force et de vitesse, s’attaquer à l’adhérence entre ces deux notions en montrant que la force, modifiant le mouvement d’un mobile, ne suit pas la vitesse mais sa variation. • Étudier l’influence de la masse sur la variation de la vitesse d’un mobile, montrer que pour une action donnée, la masse limite la variation de la vitesse.

19. Sujets traités • Première approche de la notion de vitesse. • Définition de la vitesse moyenne ;unités usuelles et S.I. • Transformations d’unités de temps et de longueur, manipulation de formules, résolution de problèmes simples, prédiction-interprétation de graphiques. • Le principe d’inertie : dissociation des grandeurs force et vitesse. La vitesse d’un corps est constante en intensité et en direction si et seulement si aucune force n’agit sur lui. Interprétation de nombreuses situations au moyen de diagrammes de forces cohérents avec ce principe.

20. Regroupement mai 2005 janvier 2006 A 75% - 55% - 66% 67% - 60% - 66% B 43% - 39% - 36% 42% - 38% - 35% H 67% - 45% - 55% 62% - 50% - 55% Résultats des évaluations communes mai 2005 - janvier 2006 • 9ème – coursobligatoire % d’élèves à 3.5 - rendement à 3,5 - rendement moy

21. Regroupement mai 2005 janvier 2006 A 92% - 48% - 69% 65% - 52% - 58% B 58% - 48% - 52% 48% - 35% - 35% H 81% - 48% - 62% 69% - 49% - 56% • 8ème – cours optionnel % d’élèves à 3.5 - rendement à 3,5 - rendement moy

22. Regroupement décembre 2004 janvier 2006 A 94% - 55% - 75% 83% - 65% - 75% B 59% - 55% - 55% 62% - 51% - 55% H 90% - 55% - 73% 70% - 60% - 66% • 9ème – cours optionnel % d’élèves à 3.5 - rendement à 3,5 - rendement moy