Programme de physique - chimie - Cinquième

L’eau est omniprésente dans notre environnement, notamment dans les boissons et les organismes vivants.

 

Recherche documentaire :
importance de l’eau sur Terre :
- cycle de l’eau ;
- comparaison de la teneur en eau des aliments.
[B2i]

Réaliser le test de reconnaissance de l'eau par le sulfate de cuivre anhydre ; décrire ce test.
Réinvestir le test de reconnaissance de l’eau par le sulfate de cuivre anhydre pour distinguer des milieux qui contiennent de l’eau de ceux qui n’en contiennent pas.

Reconnaissance expérimentale de la présence d’eau ou non dans des boissons, des liquides alimentaires (huile, lait…) et des liquides non alimentaires (white spirit, liquide vaisselle…) à l’aide du sulfate de cuivre anhydre.

Mélanges homogènes et hétérogènes.

 

 

Faire la distinction à l’oeil nu entre un mélange homogène et un mélange hétérogène.

 

 

 

Observation d’une boisson d’apparence homogène (sirop de menthe, café...), d’une boisson hétérogène (jus d’orange...) ou de tout autre mélange aqueux.
Proposition d’expériences destinées à obtenir une solution aqueuse limpide à partir d’un mélange aqueux hétérogène.

Décrire, schématiser et réaliser une décantation et une filtration.

Réalisation d’une décantation ou d’une centrifugation, d’une filtration de boisson (jus d'orange ... ) ou de tout autre mélange aqueux (eau boueuse, lait de chaux ... ).

L’eau peut contenir des gaz dissous.

 

Récupérer un gaz par déplacement d’eau.

Réaliser le test de reconnaissance du dioxyde de carbone par l'eau de chaux.

Réalisation du dégazage d'une eau pétillante.

Recueil du dioxyde de carbone présent dans une boisson et le reconnaître par le test de l'eau de chaux.

Recherche documentaire :
- pourquoi les poissons meurent-ils lorsque l’eau se réchauffe ?
- traitement de l'eau.
[B2i]
Visite d’une station d'épuration

Une eau d’apparence homogène peut contenir des substances autres que l’eau.

 

 

Illustrer par des exemples le fait qu’une eau d’apparence homogène peut contenir des substances autres que l’eau.

Réaliser une évaporation.

Réaliser et décrire une chromatographie.

 

Lecture d’étiquettes d’eau minérale, de boissons, de fiches d’analyse d’eau.

Obtention d'un résidu solide par évaporation d'une eau minérale.

Chromatographie de colorants alimentaires dans une boisson, un sirop homogène ou une encre.

La distillation d’une eau minérale permet d’obtenir de l’eau quasi pure.

 

Décrire une distillation.

Interpréter des résultats expérimentaux en faisant appelà la notion de mélanges (présence de différentes couleurs sur un chromatogramme,
existence de résidus solides).

Distillation d’une eau minérale fortement minéralisée ou d’eau salée. Évaporation du distillat.

Recherche documentaire :
- pureté et potabilité d’une eau.
- dessalement de l'eau de mer.
- traitement des eaux calcaires.
[B2i]

Les états physiques de l'eau.

Illustrer les trois états physiques de l’eau par la buée, le givre, le brouillard, les nuages.

Activité documentaire relative à la météorologie et à la climatologie (formation des nuages, humidité de l’air…).

Propriétés spécifiques de chaque état physique de l’eau :
- forme propre de l'eau solide (glace) ;
- absence de forme propre de l'eau liquide ;
- horizontalité de la surface libre de l’eau ;
- compressibilité et l’expansibilité de la vapeur d’eau qui occupe tout le volume qui lui est offert.
Les changements d’état sont inversibles.

 

 

Identifier et décrire un état physique à partir de ses propriétés.
Respecter sur un schéma les propriétés liées aux états de la matière (horizontalité de la surface d’un liquide…).

 

 

 

Réaliser, observer, schématiser des expériences de changements d’état.
Utiliser le vocabulaire spécifique aux changements d’état : solidification, fusion,
liquéfaction, vaporisation.

Mise en évidence expérimentale de
- la forme propre des solides ;
- l’absence de forme propre des liquides, de l’horizontalité de leur surface libre ;
- la compressibilité et l’expansibilité des gaz.

 

 

 

Expériences de changements d’état.

 

 

 

Cycle de l’eau.

Activité documentaire : retour sur le cycle de l’eau.

Unités de volume et de masse 1 L = 1 dm³ ; 1 mL = 1 cm³.

Maîtriser les unités et les associer aux grandeurs correspondantes.

La masse de l L d'eau est voisine de l kg dans les conditions usuelles de notre environnement.

 

 

 

 

 

 

 

 

Mesurer des volumes avec une éprouvette graduée ; mesurer des masses avec une balance électronique.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Transvasement d'eau.
Recherche documentaire :
- est-ce un hasard si un litre d’eau pure a pour masse un kilogramme ?
- en quoi, le système métrique représente-t-il un progrès ?
[B2i)]
Mise en oeuvre d’expériences montrant la proportionnalité entre une masse et le volume correspondant d’eau liquide pour amener le fait qu’un litre d’eau liquide a une masse voisine de 1 kg (tableau et/ou graphique et/ou tableur).

Mise en évidence de la dispersion des mesures.
Activité expérimentale :
comment savoir si un liquide incolore est ou non de l’eau ?

Lors des changements d’état la masse se conserve et le volume varie.

Prévoir ou interpréter des expériences en utilisant le fait que le changement d’état d’un corps pur sous pression constante se fait sans variation de masse mais avec variation de volume.

Fusion de la glace accompagnée d’une pesée avant et après la fusion.
Exercice « expérimental » :
la fusion des icebergs ferait-elle monter le niveau des océans ?
Qu’en est-il de la fusion des glaciers ?

Recherche documentaire :
- un effet de l’augmentation du volume de l’eau qui gèle : rupture des canalisations d’eau, barrières de dégel…
- le méthanier : intérêt de liquéfier le méthane.
[B2i]

Nom et symbole de l’unité usuelle de température : le degré Celsius (°C).

Un palier de température apparaît lors d’un changement d’état pour un corps pur.

 

 

Utiliser un thermomètre, un capteur pour repérer une température.

*Tracer et exploiter le graphique obtenu lors de l’étude du changement d’état d’un corps pur.

 

 

 

 

Congélation de l'eau et suivi de l'évolution de la température (éventuellement avec l’ordinateur).
[B2i]
Comparaison avec la même expérience faite avec de l'eau très salée.
[B2i]

L’augmentation de la température d’un corps pur nécessite un apport d’énergie.
La fusion et la vaporisation d’un corps pur nécessitent un apport d’énergie.

La température d’ébullition de l’eau dépend de la pression.

Températures de changements d’état de l’eau sous pression normale.

 

 

Observer l’influence de la pression sur la température d’ébullition de l’eau.

Chauffage d'eau liquide obtenue par distillation et suivi de l'évolution de la température de l'eau, réalisation de l'ébullition.

Étude du changement d'état d'un corps pur autre que l'eau (la solidification du cyclohexane par exemple).

Réalisation de l'ébullition sous pression réduite (fiole à vide et trompe à eau ou seringue).

L'eau est un solvant de certains solides et de certains gaz.
L’eau et certains liquides sont miscibles.

Réaliser (ou tenter de réaliser) la dissolution d’un solide dans un liquide ou le mélange de deux liquides.

Utiliser une ampoule à décanter.

Exemples de dissolutions et de mélanges.

 

 

Utiliser le vocabulaire spécifique à la dissolution, à la miscibilité : solution, corps dissous (soluté), solvant, solution saturée, soluble, insoluble, liquides miscibles et non-miscibles, distinction dissolution et fusion.

Test de la miscibilité pour les liquides : agiter, laisser reposer, observer.

 

 

La masse totale se conserve au cours d'une dissolution.

 

 

 

Dissolution d’une masse donnée de « sucre » dans un volume donné d'eau : réalisation d’une nouvelle pesée après dissolution.
Évaporation d’une eau salée ou sucrée pour récupérer le sel ou le sucre.

Exploitation de documents sur les marais salants, sur les saumures.
[B2i]

Les expériences ne doivent pas être réalisées avec le courant du secteur pour des raisons de sécurité.

Mettre en oeuvre du matériel (générateur, fils de connexion, interrupteur, lampe ou moteur) pour allumer une lampe ou entraîner un moteur.

Réalisation d’un circuit simple avec un générateur, des fils de connexion, un interrupteur et une lampe (ou un moteur).

 

Circuit ouvert, circuit fermé.
Une pile, une batterie d’accumulateurs, un générateur (de tension) alimenté par le secteur, une photopile sont des générateurs.

Tester le comportement d’un circuit dépourvu de générateur.

 

 

Mise en évidence de la nécessité d’un générateur pour que la lampe éclaire ou que le moteur tourne.

Utilisation d’une photopile.

Un générateur transfère de l’énergie électrique à une lampe, à un moteur, qui la convertissent en d’autres
formes.
Une photopile convertit de l’énergie lumineuse en énergie électrique.

Tracé du schéma normalisé à partir d’un montage présent sur la paillasse.

 

 

Danger en cas de court-circuit d’un générateur.

Repérer sur un schéma la boucle correspondant au générateur en court-circuit.

 

 

Observation de l’incandescence de la paille de fer reliant les deux bornes d’une pile.
Observation de l ’échauffement d’une pile dont les bornes sont reliées par un fil de connexion.

Symboles normalisés d'une diode, d'une diode électroluminescente (DEL), d'une résistance.

 

Les dipôles constituant le circuit série ne forment qu'une seule boucle.

Réaliser à partir de schémas des circuits série pouvant comporter un générateur, des lampes, des interrupteurs, un moteur, une DEL, une diode et des résistances.

Passer du circuit au schéma normalisé et inversement.

Repérage sur un schéma de la boucle simple formée par un générateur, des lampes, des interrupteurs, un moteur, une diode, une DEL et des résistances (on se limitera, outre les interrupteurs, à un générateur et à trois dipôles) ;
passage du schéma à la réalisation expérimentale du circuit.

Influences, sur le fonctionnement d’un circuit, de l’ordre et du nombre de dipôles autres que le générateur.

 

Schématisation et réalisation du montage permettant d’observer l’éclat d’une lampe ou la rotation d’un moteur en fonction :
- de sa position dans le circuit ;
- du nombre de dipôles autres que le générateur ajoutés dans le circuit.

Certains matériaux conduisent le courant électrique. Les métaux sont des conducteurs ; le verre, l’air, la plupart des matières plastiques sont des isolants.
Un interrupteur ouvert se comporte comme un isolant ; un interrupteur fermé se comporte comme un conducteur.

Introduction, dans un circuit série, de différents échantillons conducteurs ou isolants y compris de l’eau, de l’eau« salée ».
Utilisation d’un interrupteur.
Cas particulier d’une lampe« grillée » ou dévissée dans un circuit « série ».

 

Le corps humain est conducteur.

 

 

*Identifier les situations d'électrisation- électrocution et en énoncer les effets.

 

Utilisation d’une maquette simplifiée de situation d'électrisation.
Simulation informatisée de situation d'électrisation.
Étude de documents sur les dangers de l'électrisation.
[B2i]

Le sens conventionnel du courant.
Le comportement d'une diode ressemble à celui d'un interrupteur selon son sens de branchement.

Le générateur transfère de l’énergie électrique à chacun des dipôles placés en série.

Utilisation d’une diode ou d’un moteur pour mettre en évidence l'existence d'un sens du courant ou, pour la diode, imposer une absence de courant.

 

 

*Circuit avec dérivations.

 

*Réaliser à partir de schémas des circuits simples comportant notamment des lampes et des DEL en dérivation, en se limitant, outre l’interrupteur, à un générateur et à trois dipôles.

Matérialisation des boucles dans un circuit avec dérivation.
Circuits simples comportant notamment des lampes et des diodes électroluminescentes en dérivation.

 

*Passer du circuit au schéma normalisé.

 

*Distinction du court-circuit d’un générateur de celui d’une lampe dans un circuit avec dérivations.

Le générateur transfère de l’énergie électrique chacun des dipôles placés en dérivation.

*Identifier des montages avec dérivations et les boucles correspondantes contenant le générateur.

*Identifier la situation de court-circuit d'un générateur dans un circuit ; conséquences.

Identifier la situation de court-circuit d'un dipôle récepteur ; conséquences.

Prévision et vérification des faits observés lorsque l’on dévisse une lampe dans un circuit comportant des dérivations.

Situations de court-circuit

 

 

 

Le Soleil, les étoiles et les lampes sont des sources primaires ; la Lune, les planètes, les objets éclairés sont des objets diffusants.

Réaliser des expériences dans diverses situations mettant en jeu des sources de lumière, des objets diffusants et des obstacles opaques.

 

Situations mettant en jeu des sources de lumière, des objets diffusants (écran blanc, obstacles opaques) ; influence des facteurs suivants : localisation spatiale des écrans ;
écran diffusant éclairé ou non.

Pour voir un objet, il faut que l’oeil en reçoive de la lumière.

Le laser présente un danger pour l’oeil.

Interposition d’écran opaque entre une source lumineuse et l’oeil.

 

La diffusion permet de visualiser le trajet d’un faisceau de lumière.

Visualiser des faisceaux de lumière.

 

 

 

 

Constatation de la non visibilité d’un faisceau de lumière en milieu non diffusant et de sa visualisation grâce à la diffusion.

Observation du renvoi de lumière vers l'observateur par des objets diffusants placés dans le faisceau.

La lumière se propage de façon rectiligne.

Réaliser des visées.

 

Visées au travers d’écrans troués.

Recherche documentaire :
Thalès et l’étude des ombres.

*Modèle du rayon de lumière.

 

Schématiser :
- un rayon de lumière par un trait repéré par une flèche indiquant le sens de la propagation ;
- un faisceau de lumière.

Limitation d'un faisceau de lumière émis par une source ponctuelle par des ouvertures de
formes quelconques avec observation sur l’écran de taches lumineuses de mêmes formes que les ouvertures.

Ombre propre, ombre portée et cône d’ombre.

 

 

 

 

Interpréter les ombres propre et portée ainsi que l’existence du cône d’ombre en figurant des tracés rectilignes de lumière.

Interpréter les résultats expérimentaux en utilisant le fait qu’une source lumineuse ponctuelle et un objet opaque déterminent deux zones : une zone éclairée de laquelle l'observateur voit la source, une zone d'ombre de laquelle l'observateur ne voit pas la source.

Expériences relatives aux ombres d'objets éclairés avec des sources ponctuelles blanches ou colorées.

 

 

 

 

 

Tracer des schémas où figurent l’oeil de l’observateur et les rayons qui y pénètrent.

Description simple des mouvements pour le système Soleil – Terre – une.

Observation quotidienne de la Lune, avec compte-rendu, sur une durée suffisante.

Phase de la Lune, éclipses.

 

 

 

 

 

Identifier les phases de la Lune et les éclipses sur des situations réelles ou virtuelles.

 

Prévoir le phénomène visible par un observateur terrestre dans une configuration donnée du système simplifié Soleil- Terre-Lune

 

 

Observation des phases de la Lune et des éclipses à l’aide d’une maquette et/ou par simulation informatique et/ou par une séquence audiovisuelle.

Recherche documentaire :
- lunaison, cadran solaire, gnomon ;
[B2i]
- la prévision des éclipses, naissance d'une forme rudimentaire de science (empirisme) ;
- les découvertes scientifiques liées à l’utilisation des ombres (observation des astres et naissance de la science ; la rotondité de la Terre).