[PDF] GP SP 4ème Guide Pédagogique – Sciences Physiques –

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REPUBLIQUE DU SENEGAL

Ministère de l"Éducation Nationale

Direction de l"Enseignement Moyen Secondaire Général

LE GUIDE PEDAGOGIQUE

SCIENCES PHYSIQUES

4

ème

Avec l"appui du projet USAID/Education de Base

Octobre 2012

Domaine: OPTIQUE ................................................................................................................................ 3

Chapitre P6: SOURCES ET RÉCEPTEURS DE LUMIÈRE ...................................................... 3

Chapitre P7: PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIÈRE ............................................. 7

Chapitre P8: RÉFLEXION ET RÉFRACTION DE LA LUMIÈRE .......................................... 14

Domaine : CHIMIE GÉNÉRALE .......................................................................................................... 25

Chapitre C3 : STRUCTURE DE LA MATIÈRE .......................................................................... 25

Chapitre C4: REACTION CHIMIQUE ......................................................................................... 32

Titre de la leçon : SOURCES ET RÉCEPTEURS DE LUMIÈRE Durée 3H

COMPÉTENCE(S) DE BASES P6P7P8 :

Utiliser les ressources (sources, récepteur, propagation, réflexion, réfraction, mesures de sécurité.......) dans

l"explication de phénomènes et la résolution de problèmes optiques liés à la vie courante (mirage, éclipse, arc

en ciel, fibre optiques, photographie, visée, photopile....)

OBJECTIFS SPÉCIFIQUES

Distinguer une source primaire (réelle) d"une source secondaire (apparente). Distinguer les sources des récepteurs de lumière. Déterminer les conditions de visibilité d"un objet.

LISTING DES PRÉ REQUIS

L"oeil et la vision.

PRÉSENTATION DE LA SITUATION D"APPRENTISSAGE :

C"est un chapitre introductif à l"optique après l"étude de la mécanique et de l"électricité.

Il s"agit de présenter l"optique et son importance dans la vie courante (phénomènes naturels et provoqués,

sources et récepteurs de lumière...). On fera le lien avec les SVT (photosynthèse, l"oeil et la vision)

ACTIVITÉS PRÉPARATOIRES:

Quelques jours avant le cours, le professeur demandera aux élèves de : · rechercher l"objet d"étude de l"optique et ses applications

· rechercher dans leur environnement des corps qui produisent de la lumière et des corps qui reçoivent et

renvoient de la lumière.

DEROULEMENT

Résultats attendus (explicitation des OS)

· Distinction entre source primaire (réelle) et source secondaire (apparente), · Distinction entre une source et un récepteur de lumière · Détermination des conditions de visibilité d"un corps.

Ces résultats vous permettront de comprendre certains phénomènes lumineux et feront l"objet d"évaluation.

Situation déclenchante

Vous êtes dans une chambre le soir, en train de travailler. Brusquement, la lampe s"éteint. Que faites vous pour

continuer à voir les corps qui vous entourent ? NB : Cette leçon se déroulera en une séquence de durée 3 H (évaluation comprise) Ressources pédagogiques (matériel/ supports/ produits):

· Sources lumineuses possibles : boîte d"allumettes, bougie, soleil, lune, lampe à pétrole, bec de gaz,

ruban de magnésium, montre à cadran lumineux, téléphone portable, divers objets de la salle de

classe, chapelets avec perles luminescentes, aiguilles de montre luminescentes...

· Récepteurs : pellicule photographique, chlorure d"argent, lunettes photosensibles, oeil, plantes

chlorophylliennes...

· Ressources : TIC, manuels,...

Organisation de la classe: classe entière

Activités professeur

Le professeur :

· introduit le cours à partir des activités préparatoires déjà réalisées par les

élèves (s"informe des interrogations

des élèves, de leurs représentations sans apporter des réponses définitives à ce niveau de la leçon)

· présente la situation d"apprentissage,

· présente les résultats attendus

· fait réaliser expérimentalement par les

élèves la situation déclenchante si le

contexte s"y prête. (Possibilité de rendre la salle obscure, disponibilité d"une source de lumière...) · revient sur les activités préparatoires et fait restituer par les élèves la classification issue de ces activités (après vérification qu"elles ont été faites par les élèves). Confronter aux concepts de sources et de récepteurs. · dégage, après essai de définition par les élèves, les concepts de sources de lumière et de récepteurs.

Activités élèves

Les élèves :

· échangent avec le professeur sur les

activités préparatoires

· sont en interactions avec le prof

· Réalisent l"expérience correspondant à la situation déclenchante.

· exposent les résultats des activités

préparatoires · essaient de définir les concepts clefs : sources et récepteurs de lumière, sources propres, sources impropres....

Trace écrite

Sources et Récepteurs de lumière

Objet de l"optique

L"optique étudie les phénomènes lumineux et leurs applications.

Sources de lumière

Source primaire

Une source primaire de lumière (réelle, propre) est un corps qui produit la lumière qu"il émet. Exemple : soleil,

étoile, corps incandescent, flamme, filament d"une lampe, ...

Source secondaire

Une source secondaire (apparente, impropre) est un objet qui renvoie la lumière qu"il reçoit. Exemples : lune,

planètes (mars, jupiter...), un objet éclairé...

Sources naturelles, sources artificielles

Certaines sources sont naturelles (soleil, luciole, étoile...), d"autres artificielles (corps incandescents, corps

luminescents...).

Récepteurs de lumière :

Définition :

Un récepteur est un corps sensible à la lumière. La lumière y provoque une modification pouvant se traduire

par une impression, une sensation, une image, des effets électriques, une transformation... Exemples

: l"oeil, la peau, les plantes chlorophylliennes, les plaques solaires, pellicule photographique...

Récepteurs naturels, récepteurs artificiels

Certains récepteurs sont naturels (oeil, peau, plantes chlorophylliennes,...) d"autres sont artificiels ( pellicule

photographique, chlorure d"argent, lunettes photosensibles...).

Conditions de visibilité d"un objet Un objet est visible parce qu"il renvoie de la lumière à l"oeil.

EVALUATION

A. Évaluation formative

Table de spécification

Objectifs spécifiques de la leçon Numéro de l"exercice Niveau taxonomique Distinguer une source primaire (réelle) d"une source secondaire (apparente). 1 ; 6

Connaissance

Distinguer les sources des récepteurs de lumière 2 ; 6 ; 7 Connaissance/

Compréhension

Déterminer les conditions de visibilité d"un objet 3 Connaissance Expliquer certains phénomènes lumineux 4 ; 5 ; Résolution de problème

Exercice 1

Définir : sources primaires, source secondaire, récepteur.

Citer deux sources primaires, deux sources secondaires, deux exemples de récepteurs de lumière.

Exercice 2m

Préciser la nature de chacune des sources suivantes en mettant une croix dans les cases qui conviennent :

source source primaire source secondaire source naturelle source artificielle Lune

Luciole

Éclairs

Planètes

Soleil

Bougie

Exercice 3 : QCM :

Choisir la bonne réponse :

Pour qu"un objet soit visible, il faut

a) Qu"il soit une source primaire b) Qu"il soit un récepteur c) Qu"il renvoie la lumière à l"oeil Exercice 4: Justifier le port de lunettes de protection dans les ateliers de soudure.

Exercice 5 : Quelques temps encore après le coucher du soleil , comment expliquer qu"il fasse encore " clair »

à l"horizon ?

B. Évaluation sommative

Exercice 6

Quelle (s) différence (s) faites-vous entre une source primaire de lumière et une source secondaire de lumière ?

Entre un récepteur artificiel de lumière et un récepteur naturel de lumière ?

Donnez des exemples pour étayer vos arguments.

Exercice 7

Avec une source laser on réalise une expérience en trois temps notés (a), (b) et (c). (a) Dans l"obscurité, on vise un écran blanc avec le laser.

(b) On répète l"expérience en saupoudrant de la poussière de craie ou en pulvérisant des gouttelettes d"eau

entre le laser et l"écran. (c) On place un morceau de carton devant nos yeux.

1. Décrire ce que l"on observe à chaque étape.

2. Sérier les différents objets mis en jeu dans cette expérience en source (s) réelle(s), source(s) secondaire(s),

récepteur (s) naturel(s) et récepteur(s) artificiel(s). Fiche de suivi élève et d"auto évaluation A faire à la fin de chaque contrôle Exercice ELEVE PROF

Je sais:

Définir source primaire de lumière 1 ;6 A P D N A P D N

Donner des exemples de sources primaires de lumière 1 ;6 A P D N A P D N

Définir source secondaire de lumière 1 ;6 A P D N A P D N

Donner des exemples de sources secondaires de

lumière 1 :6 A P D N A P D N Définir récepteur de lumière 1 A P D N A P D N Donner des exemples de récepteurs de lumière 1 A P D N A P D N

Distinguer une source d"un récepteur de lumière 2 ; 7 A P D N A P D N

Identifier une source de lumière 2 A P D N A P D N Identifier un récepteur de lumière 2 A P D N A P D N Connaitre les conditions de visibilité d"un objet 3 A P D N A P D N Indiquer des mesures de sécurité à prendre pour protéger l"oeil des effets de la lumière. 4 A P D N A P D N Légende : A : acquis P : Presque acquis D : Début d"acquisition N : Non acquis

Intégration des aspects transversaux :

l"interdisciplinarité

Thème(s)/concept(s) Disciplines de partage

Récepteur de lumière : photosynthèse, l"oeil, la pellicule photo, diffusion de la lumière... SVT ; Mathématiques ; géographie ; français TIC

Produits/sites Description

Intégration

la-matiere

Simulation sur la

structure de la matière Pendant le cours pour illustrer Bonne Gouvernance

Domaine: OPTIQUE

Titre de la leçon : PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIÈRE DURÉE : 5 H

COMPÉTENCE(S) DE BASES P6P7P8 :

Utiliser les ressources (sources, récepteur, propagation, réflexion, réfraction, mesures de sécurité.......) dans

l"explication de phénomènes et la résolution de problèmes optiques liés à la vie courante (mirage, éclipse, arc

en ciel, fibre optiques, photographie, visée, photopile....)

OBJECTIFS SPÉCIFIQUES

Identifier des milieux transparents, translucides et opaques, Utiliser le principe de propagation rectiligne de la lumière, Utiliser la célérité de la lumière dans un milieu homogène, isotrope et transparent. Expliquer la formation des ombres et des pénombres Expliquer le phénomène de l"éclipse de lune et de soleil

LISTING DES PRÉ REQUIS

Sources de lumière, récepteur de lumière

PRÉSENTATION DE LA SITUATION D"APPRENTISSAGE:

C"est le second chapitre du domaine " optique » après " sources et récepteurs de lumière ».

Cette leçon vous permettra d"expliquer plusieurs phénomènes naturels tels que le phénomène de l"éclipse, la

formation des ombres

NB : Le professeur fera le lien avec les mathématiques. (Quelques notions mathématiques très simples seront

utilisées dans l"explication des phénomènes).

ACTIVITÉS PRÉPARATOIRES:

1) La lumière, peut-elle traverser tous les milieux ?

2) Chercher une boîte opaque. Découper l"une des faces et la remplacer par un verre dépoli de mêmes

dimensions (ou du papier huilé). Percer une très petite ouverture sur la face opposée au verre dépoli.

Orienter l"ouverture vers un objet tel qu"une bougie allumée. Décrire ce que l"on observe sur le verre dépoli.

Interpréter.

3) Faire des recherches sur l"explication des éclipses dans votre environnement en utilisant des

documents tirés du Net ou d"ailleurs.

DEROULEMENT

Résultats attendus (explicitation des OS):

- distinction entre milieux transparents, milieux translucides et milieux opaques, - application du principe de propagation rectiligne de la lumière, utilisation de la célérité de la lumière, - explication de la formation des ombres et des pénombres, du phénomène de l"éclipse.

Ces résultats feront l"objet d"évaluation et vous permettront de comprendre certains phénomènes lumineux qui

vous entourent.

Situation déclenchante :

Vous devez confectionner une fenêtre pour fermer une ouverture d"une pièce de votre maison. Pour celà, vous

disposez de diverses plaques : bois, verre dépoli, vitre simple. Quelle plaque allez-vous choisir dans les cas

suivants :

(1) Il s"agit d"un salon ; vous voulez voir parfaitement à travers la fenêtre fermée, il y a un beau jardin derrière.

(2) Il s"agit d"une salle de bain ; vous voulez laisser passer par la fenêtre fermée une partie de lumière sans être

vu nettement de l"extérieur. (3) Vous voulez avoir, quand vous dormez, une obscurité totale dans la pièce. Dire la plaque que vous devez choisir dans chaque cas. SÉQUENCE 1 : CORPS TRANSPARENT, CORPS TRANSLUCIDE, CORPS OPAQUE

DURÉE : 1H

Objectifs spécifiques

Identifier des milieux transparents, translucides et opaques, Ressources pédagogiques (matériel/ supports/ produits):

Plaque de carton, plaque en bois, papier huilé ou plastique translucide, verre strié ou teinté, papier calque

plaque de verre ou plastique transparent, sources de lumière disponibles.

Organisation de la classe: en groupe

Activités professeur

Le professeur :

· Introduit le cours à partir des activités préparatoires déjà réalisées par les

élèves (s"informe des interrogations des

élèves, de leurs représentations sans apporter des réponses définitives à ce niveau de la leçon)

· Présente la situation d"apprentissage

· Présente les résultats attendus pour la séquence 1 : savoir distinguer corps transparent, corps translucide, corps opaque

· Le professeur expose la situation

déclenchante · Fait réaliser par les élèves des expériences pour différencier corps transparent, corps opaque, corps translucide · Dégage, après essai de définition par les

élèves, des notions de corps transparents,

corps translucides et corps opaques

· Demande aux élèves de restituer la

réponse à la première question de l"activité préparatoire : (après vérification qu"elles ont été faites par les élèves) et la confronter aux concepts de corps transparents, corps translucides, corps opaques.

Activités élèves

Les élèves :

Interactions avec le professeur

Interactions avec le professeur

· réalisent l"expérience pour différencier corps transparent, corps opaque, corps translucide · essaient de définir les notions clefs : corps transparents, corps translucides, corps opaques · exposent les réponses à la première question des activités préparatoires

Trace écrite 1

CORPS TRANSPARENT, CORPS TRANSLUCIDE, CORPS OPAQUE

Un corps transparent est un corps qui laisse passer la presque totalité de la lumière reçue et à travers lequel

on distingue nettement les objets. Exemples : verre ou plastique transparent, air.

Un corps opaque est un corps qui ne se laisse pas traverser par la lumière. On ne peut pas voir à travers.

Exemples : carton, bois.

Un corps translucide est un corps qui laisse passer une partie de la lumière reçue mais à travers lequel on ne

peut distinguer la forme des objets avec netteté. Exemples : papier ou plastique translucide, verre strié ou

teinté, papier calque ou papier huilé.

Évaluation formative

Définir : corps transparent, corps translucide, corps opaque. Citer deux corps transparents, deux corps translucides, deux exemples de corps opaques. SÉQUENCE 2 : PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIÈRE DURÉE : 4H

Objectifs spécifiques

Utiliser le principe de propagation rectiligne de la lumière, Utiliser la célérité de la lumière dans un milieu homogène , isotrope et transparent, Expliquer la formation des ombres et des pénombres Expliquer le phénomène de l"éclipse lunaire et solaire . Ressources pédagogiques (matériel / supports / produits):

Sources de lumière disponibles, plusieurs plaques opaques troués en leurs milieux, banc d"optique ou matériel

de substitution, chambres noires confectionnées en activités préparatoires, bougie, allumettes, ballon de tennis

pour matérialiser la lune, ballon de football pour matérialiser la terre, boite en carton percée d"un trou

(diaphragme).

Organisation de la classe: en groupe

Activités professeur Activités élèves

Le professeur :

· amorce la séquence 2 par une question : de la source de lumière au récepteur, la lumière se propage-t-elle en ligne droite ? · recueille les hypothèses des élèves · fait réaliser par les élèves des expériences simples, (observation d"une source lumineuse à travers de petites ouvertures percées dans des écrans opaques kitoptic). · dégage les notions de faisceau lumineux, de rayon lumineux, de vitesse de la l umière dans le vide, milieu homogène, année lumière. · formule le principe de propagation rectiligne de la lumière. · explique les principes de chambre noire, des ombres et pénombres, des éclipses et des visées.

Chambre noire

: le professeur demande aux élèves de présenter les chambres noires confectionnées en activités préparatoires. Il fait observer l"image de la flamme d"une bougie sur l"écran de la chambre noire et demande aux élèves de tracer les rayons lumineux qui permettent d"expliquer l"image renversée de la bougie.

Ombres et pénombres :

Le professeur utilise d"abord une source ponctuelle (torche insérée dans la boite en carton trouée qui sert de diaphragme). Le professeur fait réaliser par les élèves une expérience permettant d"observer l"ombre propre et l"ombre portée. Il reprendra l"expérience avec une source Les élèves :

· Interagissent avec le professeur

· émettent des hypothèses. Les uns pensent que la lumière se propage en ligne droite, les autres non. · chaque groupe vérifie son hypothèse en réalisant une expérience consistant à observer une source lumineuse à travers de petites ouvertures percées dans des écrans opaques kitoptic. Ils concluent que la lumière " se propage en ligne droite »:

· présentent les chambres noires

confectionnées en activités préparatoires. · observent et commentent l"image renversée de la flamme de la bougie.

· tracent les rayons lumineux permettant

d"expliquer l"image renversée de la flamme de la bougie. · réalisent une expérience permettant d"observer l"ombre propre et l"ombre portée avec une source ponctuelle (lampe torche insérée dans une boite en carton trouée, ballon de football, écran). Les élèves tracent les principaux rayons lumineux et utilisent des couleurs différentes pour montrer l"ombre propre, l"ombre portée, le cône d"ombre. · Les élèves reprendront l"expérience avec une

Activités professeur Activités élèves

étendue (torche sans diaphragme) pour montrer la pénombre portée et la pénombre propre.

Eclipses

Le professeur demande aux élèves de restituer les résultats des travaux de recherches menées en activités préparatoires sur le phénomène de l"éclipse. Ils les mettront en relation avec la formation des ombres vue précédemment. Il aidera à corriger les erreurs

éventuelles.

source étendue (torche sans diaphragme) pour observer la pénombre portée et la pénombre propre.

· restituent les résultats des travaux de recherches menés en activités préparatoires sur le phénomène de l"éclipse. Ils les mettront en relation avec la formation des ombres vue précédemment. Ils corrigeront les erreurs

éventuelles. Ils tenteront d"expliquer le

phénomène de l"éclipse de soleil ou de lune.

Trace écrite 2

Propagation rectiligne de la lumière

Énoncé du principe de propagation rectiligne de la lumière :

Dans un milieu transparent, homogène et isotrope, la lumière provenant d"un point lumineux S se propage

suivant des lignes droites issues de ce point. Ces droites représentent les rayons lumineux. Exemple de rayon lumineux : le rayon laser. Un faisceau lumineux est un ensemble de rayons lumineux. On distingue trois types de faisceau : · les faisceaux convergents : tous les rayons aboutissent à un même point (a). · les faisceaux divergents : tous les rayons partent du même point (b). · les faisceaux cylindriques ou parallèles : tous les rayons sont parallèles (c).

Chambre noire :

Le principe de propagation de la lumière permet d"expliquer la formation de l"image A"B" d"un objet AB placé

devant l"ouverture de la chambre noire

Célérité de la lumière :

La vitesse de la lumière ou célérité dans le vide et pratiquement dans l"air est d"environ 300 000 km/s.

Elle se propage dans les autres milieux transparents avec une vitesse inférieure. Dans le verre, elle est de 200 000 km/s et dans l"eau, elle est de 225 000 km/s.

Année lumière : c"est une unité utilisée en astronomie. Elle est égale à la distance parcourue par la lumière

dans le vide pendant une année. (a) (b) (c) S A B A" B"

Écran

Ouverture

chambre noire

Explication du phénomène de l"éclipse : Il y a éclipse quand la terre, la lune et le soleil sont alignés. On

distingue deux types d"éclipse :

a) Éclipse lunaire : il y a éclipse lunaire quand la lune pénètre dans le cône d"ombre de la terre donné par le

soleil.

b) Éclipse solaire : il y a éclipse solaire totale lorsqu"un observateur terrestre se trouve dans le cône

d"ombre de la lune donné par le soleil

EVALUATION

Table de spécification

· Identifier des milieux transparents, translucides et opaques, · Utiliser le principe de propagation rectiligne de la lumière, · Expliquer la formation des ombres et des pénombres · Expliquer le phénomène de l"éclipse Objectifs spécifiques de la leçon Numéro de l"exercice

Niveau taxonomique

Identifier des milieux transparents,

translucides et opaques, 1 ; 3 Connaissance/compréhension

Utiliser le principe de propagation

rectiligne de la lumière 1 ; 2 ; 5 Application

Expliquer la formation des ombres

et des pénombres 4 Résolution de problème

Expliquer le phénomène de

l"éclipse

4 Résolution de problème

A Evaluation formative

Exercice 1

Définir : faisceau lumineux, année lumière, célérité de la lumière Donnez les trois types de faisceau lumineux. Dessiner les. Comment se propage la lumière dans un milieu homogène et transparent ?.

Exercice 2

Quel temps met la lumière pour nous parvenir d"une lampe située à 6 km de nous ? du Soleil distant de

150.000.000 km de la Terre ?

Exercice 3

Recopier le tableau ci-dessous et classer les substances en substances transparentes, opaques et translucides. On mettra une croix dans la case correspondant à la réponse choisie.

Eclipse totale

quotesdbs_dbs43.pdfusesText_43

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