Programme de physique - chimie - Troisième

Les métaux les plus couramment utilisés sont le fer, le zinc, l’aluminium, le cuivre, l’argent et l’or.

 

 

 

Reconnaître par quelques tests qualitatifs simples quelques métaux usuels : le fer, le zinc, l’aluminium, le cuivre, l’argent et l’or.

 

 

 

Observations directes et/ou expérimentations permettant de distinguer les métaux usuels : couleur, corrosion, attraction ou non par aimant, densité (expériences qualitatives).
Recherches documentaires :
- sur les métaux et leur utilisation et sur les fabrications du fer, de l’aluminium et du cuivre ;
- sur le tri des métaux dans les entreprises de récupération et centres de tris des déchets.
[B2i]

Tous les métaux conduisent le courant électrique.
Tous les solides ne conduisent pas le courant électrique.

La conduction du courant électrique dans les métaux s’interprète par un déplacement d’électrons.

Comparer le caractère conducteur de différents solides à l’aide d’un circuit électrique.

 

 

 

Étude expérimentale du caractère conducteur ou non du cuivre et du fer, du sucre, du sel et du sulfate de cuivre solides.

Activité documentaire sur l’histoire de l’électron.

 

Toutes les solutions aqueuses ne conduisent pas le courant électrique.

La conduction du courant électrique dans les solutions aqueuses s’interprète par un déplacement d’ions.

 

Comparer (qualitativement) le caractère conducteur de l’eau et de diverses solutions aqueuses à l’aide d’un circuit électrique.

 

Comparer qualitativement le caractère conducteur ou non de l’eau, d’eaux minérales et des solutions obtenues lorsque l’on introduit dans l’eau :
- du saccharose ;
- du chlorure de sodium ;
- du sulfate de cuivre.

Constituants de l’atome : noyau et électrons.
Les atomes et les molécules sont électriquement neutres ;
l’électron et les ions sont chargés électriquement.

Comparer les ordres de grandeur des dimensions du noyau et de l’atome.

 

 

Étude d'un texte historique sur l'atome.
[B2i]
Étude de documents (textes ou documents multimédia) illustrant la structure microscopique de matériaux dont en particulier les images obtenues par microscopie électronique.

Le courant électrique est dû à :
- un déplacement d'électrons dans le sens opposé au sens conventionnel du courant dans un métal ;
- des déplacements d'ions dans une solution aqueuse.

Recherche documentaire :
définition historique du sens de circulation du courant électrique dans un circuit.
Réalisation d’une expérience de migration d'ions.

 

Les formules des ions Na⁺, Cl^-, Cu²⁺, Fe²⁺ et Fe³⁺.

Réaliser les tests de reconnaissance des ions Cl^-, Cu²⁺, Fe²⁺ et Fe³⁺.

Recherche expérimentale de la nature des ions Cl^-, Cu²⁺, Fe²⁺ et Fe³⁺ présents dans une solution aqueuse.

Domaines d’acidité et de basicité en solution aqueuse.

 

Identifier, à l’aide d’une sonde ou par une estimation avec un papier pH, les solutions neutres, acides et basiques.

Étude expérimentale du caractère acide ou basique de boissons et de produits d'entretien.
Lecture de pictogrammes de sécurité.

Une solution aqueuse neutre, contient autant d’ions hydrogène H⁺ que d’ions hydroxyde HO^-.
Dans une solution acide, il y a plus d’ions hydrogène H⁺ que d’ions hydroxyde HO^-.

Observer expérimentalement l’augmentation du pH quand on dilue une solution acide.

 

Les dangers que présentent des produits acides ou basiques concentrés.

Recherches documentaires : s'informer sur les risques présentés par les acides et les bases concentrés.

Les ions hydrogène et chlorure sont présents dans une solution d'acide chlorhydrique.

 

 

 

Réaliser :
- les tests de reconnaissance des ions chlorure et des ions hydrogène ;
- la réaction entre le fer et l’acide chlorhydrique avec mise en évidence des produits.

Écrire, avec le nom des espèces en toutes lettres, le bilan de la réaction chimique entre le fer et l'acide chlorhydrique.

Mise en évidence :
- de la présence d'ions chlorure par les ions argent et des ions hydrogène par la valeur du pH ;
- de la présence des ions fer (II) par les ions hydroxyde et du dihydrogène par inflammation.

 

Critères de reconnaissance d’une transformation chimique :
disparition des réactifs et apparition de produits.

Les espèces chimiques présentes dans une pile contiennent de l’énergie chimique dont une partie est transférée sous d’autres formes d’énergie lorsqu’elle fonctionne.

 

 

Réaliser, décrire et schématiser la réaction entre une solution aqueuse de sulfate de cuivre et de la poudre de zinc.
Interpréter l'échauffement du milieu réactionnel comme le résultat de la conversion d’une partie de l'énergie chimique des réactifs en énergie thermique.

Réaction entre les ions cuivre (II) et le zinc :
- par contact direct de la poudre de zinc et de la solution de sulfate de cuivre (II) avec mise en évidence de l’échauffement
- en plongeant une lame de zinc et une lame de cuivre dans une solution de sulfate de cuivre.

L’énergie mise en jeu dans une pile provient d’une réaction chimique : la consommation de réactifs entraîne « l’usure » de la pile.

 

 

Recherches documentaires :
- invention de la pile
électrochimique ;
- constituants d'une pile du
commerce ;
- existence de plusieurs modèles
de piles : pile à saline, pile
alcaline, pile à combustibles.

La synthèse des espèces chimiques déjà existantes dans la nature permet d’en abaisser le coût et/ou la disponibilité.

Respecter le protocole de la synthèse, effectuée de manière élémentaire de l’acétate d’isoamyle.

Réalisation de la synthèse de l’arôme de banane en respectant les règles de sécurité.

La synthèse d’espèces chimiques n’existant pas dans la nature permet d’améliorer les
conditions de vie.

Le nylon® comme les matières plastiques sont constitués de macromolécules.

 

 

Respecter le protocole permettant de réaliser la synthèse du nylon® ou d’un savon.

 

 

 

En respectant les conditions de sécurité, synthétiser un produit d’usage courant.

Étude documentaire sur les « créations » de la chimie dans
différents domaines : habillement, hygiène, santé, beauté, habitat, sport, transport…
[B2i]

L’alternateur est la partie commune à toutes les centrales électriques.

Expliquer la production d’énergie électrique par l’alternateur de bicyclette par la transformation de l’énergie mécanique.

Activité documentaire (séquence vidéo) sur le principe de fonctionnement des centrales électriques.

L’énergie reçue par l’alternateur est convertie en énergie électrique.

 

 

 

 

 

Expliquer la production d’énergie électrique dans une centrale hydraulique ou éolienne par la transformation de l’énergie mécanique.

 

 

 

 

 

Activités expérimentales :
« production » d’énergie électrique par mise en rotation d’un alternateur grâce à:
- l’entraînement mécanique du galet d’un alternateur de démonstration ;
- l’action d’une chute d’eau (principe d’une centrale hydroélectrique), d’un jet de vapeur d’eau (principe d’une
centrale thermique), d’un jet d’air (principe de l’éolienne).
Réaliser un montage permettant d’allumer une lampe ou de faire tourner un moteur à l’aide d’un alternateur.

Traduire les conversions énergétiques dans un diagramme incluant les énergies « perdues ».

Distinction entre les sources
d’énergie renouvelables ou non.

 

Étude documentaire :
- place de l’énergie nucléaire dans la production d’électricité en France ;
- sources d’énergies renouvelables et non renouvelables.
[B2i]

Une tension, variable dans le temps, peut être obtenue par déplacement d’un aimant au voisinage d’une bobine.

 

 

Illustrer expérimentalement l’influence du mouvement relatif d’un aimant et d’une bobine pour produire une tension.

 

 

Observation des éléments constitutifs d'un alternateur de démonstration.
Déplacement (lent) d’un aimant près d’une bobine pour constater, grâce à un multimètre en continu, un oscilloscope ou à l’aide d’une interface d’acquisition, l’obtention d’une tension variable au cours du temps.

Tension continue et tension variable au cours du temps ; tension alternative périodique.
Période.
Valeurs maximale et minimale d’une tension.

 

Identifier une tension continue et une tension alternative.

 

 

 

Comparaison d'une tension alternative et d'une tension continue en utilisant un
générateur de très basse fréquence associé à :
- une diode électroluminescente, deux DEL tête-bêche ou une diode associée à une lampe ;
- un voltmètre en continu.

Construire une représentation graphique de l'évolution d'une tension alternative périodique ; en décrire l’évolution.

 

 

Relever point par point les variations au cours du temps d'une tension alternative périodique.
Construire à la main et/ou à l’aide d’un tableur-grapheur la courbe représentant les variations d’une tension alternative périodique en
fonction du temps.
[B2i]

Reconnaître une tension alternative périodique.
Déterminer graphiquement sa valeur maximale et sa période.

Reconnaître à l'oscilloscope, ou grâce à une interface d’acquisition, une tension alternative périodique.
Mesurer sur un oscilloscope la valeur maximale et la période.

Utilisation d’un oscilloscope sans balayage, puis avec balayage.
Réalisation d’une acquisition à l’aide de l'ordinateur.
[B2i]

La fréquence d'une tension périodique et son unité, le hertz (Hz), dans le Système
International (SI).
Relation entre la période et la fréquence.

Utilisation d’un fréquencemètre.

 

 

La tension du secteur est alternative. Elle est sinusoïdale.
La fréquence de la tension du secteur en France est 50 Hz.

Recherche documentaire: allure et caractéristiques de la tension du secteur.

 

Pour une tension sinusoïdale, un voltmètre utilisé en alternatif indique la valeur efficace de cette tension.

Identifier à des valeurs efficaces les valeurs des tensions alternatives indiquées sur les alimentations ou sur les appareils usuels.

Avec des tensions sinusoïdales d'amplitudes différentes, visualisation de la valeur maximale U_max à l'oscilloscope et lecture
de la valeur efficace U indiquée par un voltmètre utilisé en mode alternatif.

Cette valeur efficace est
proportionnelle à la valeur
maximale.

Mesurer la valeur d’une tension
efficace (très basse tension de
sécurité).

Calcul du rapport A = U_max / U
si l'oscilloscope possède un calibrage
des tensions.

Puissance nominale indiquée sur un appareil.
Le watt (W) est l’unité de puissance du Système International (SI).

Citer quelques ordres de grandeurs de puissances électriques domestiques.

 

Interprétation des indications portées sur la fiche signalétique d'un appareil électrique en terme de puissance, tension et fréquence.

Énoncé traduisant, pour un dipôle ohmique, la relation P = U.I où U et I sont des grandeurs efficaces.

 

 

Calculer, à partir de sa puissance et de sa tension nominales, la valeur de l’intensité efficace du courant qui traverse un appareil qui se comporte comme un dipôle
ohmique.

 

En basse tension (12 volts), mesurer l'intensité efficace I du courant traversant un appareil, qui se comporte comme un
dipôle ohmique, soumis à une tension efficace U connue.
Comparer cette valeur à celle déduite de la relation P = U.I en utilisant la puissance nominale.

L'intensité du courant électrique qui parcourt un fil conducteur ne doit pas dépasser une valeur déterminée par un critère de sécurité.

Exposer le rôle d'un coupecircuit.

 

 

Le coupe-circuit protège les appareils et les installations contre les surintensités.

Repérer et identifier les indications de puissance, de tension et d'intensité sur les câbles et sur les prises électriques.

Étude de document :
- l'origine des surintensités ;
- les risques liés aux surintensités.

L'énergie électrique E transférée pendant une durée t à un appareil de puissance nominale P est donnée par la relation E = P.t

Calculer l'énergie électrique transférée à un appareil pendant une durée donnée et l'exprimer en joule (J), ainsi qu'en kilowatt-heure (kWh).

Lecture des indications d’un compteur d’énergie électrique.
Étude d'une facture d'électricité.

Le joule est l'unité d'énergie du système international (SI).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Comparaison de la consommation électrique d'appareils domestiques de
puissances différentes ou de durées de fonctionnement différentes.
Recherche sur la facture familiale de la puissance souscrite et identification des
appareils qui pourraient fonctionner simultanément (comparaison de la puissance souscrite avec la somme des
puissances nominales).

Recherche documentaire :
- perspective sur l’histoire de l’éclairage : amélioration du rendement des lampes;
- diagramme de répartition de la consommation moyenne d'énergie électrique par habitant : valeurs de chaque poste (chauffage électrique,
éclairage…) ;
- Comment diminuer sa facture d'électricité ?

Présentation succincte du système solaire.

Action attractive à distance exercée par :
- le Soleil sur chaque planète ;
- une planète sur un objet proche d’elle;
- un objet sur un autre objet du fait de leur masse.
La gravitation est une interaction attractive entre deux objets qui ont une masse ; elle dépend de leur distance.

La gravitation gouverne tout l’Univers (système solaire, étoiles et galaxies).

Comparer, en analysant les analogies et les différences, le mouvement d’une fronde à celui d’une planète autour du Soleil.

 

 

 

Activité documentaire.

 

Séquence vidéo (fronde, lancer du marteau…).

Expérience avec des aimants :
interactions, influence de la distance.

 

 

Action à distance exercée par la Terre sur un objet situé dans son voisinage : poids d’un corps.

 

Utilisation d’un fil à plomb pour illustrer la verticalité du poids.
Chute d’un objet sans vitesse initiale.

Le poids P et la masse m d’un objet sont deux grandeurs de nature différente ; elles sont proportionnelles.
L’unité de poids est le newton (N).
La relation de proportionnalité se traduit par P = m.g

Vérifier expérimentalement la relation entre le poids et la masse.

 

 

Expérience avec masses et dynamomètres.
Activité documentaire : poids d’un objet sur la Terre et sur la Lune.

Un objet possède :
- une énergie de position au voisinage de la Terre ;
- une énergie de mouvement appelée énergie cinétique.

La somme de ses énergies de position et cinétique constitue son énergie mécanique.
Conservation d’énergie au cours d’une chute.

 

 

 

Interpréter l’énergie de mouvement acquise par l’eau dans sa chute par une diminution de son énergie de position.

La relation donnant l’énergie cinétique d’un solide en translation est E_c = ½ m.v².
L’énergie cinétique se mesure en joules (J).

Exploiter la relation E_c = ½ m.v².

 

Documents audiovisuels de la sécurité routière montrant l’influence de la masse et de la vitesse sur la déformation des véhicules lors d’un choc.

 

La distance de freinage croît plus rapidement que la vitesse.

Exploiter les documents relatifs à la sécurité routière.

Étude de documents supports de l’attestation scolaire de sécurité routière.