Programme physique chimie seconde

Le programme de physique-chimie en seconde prolonge les quatre thèmes du collège. Trois d’entre eux structurent l’année : constitution et transformations de la matière, mouvement et interactions, ondes et signaux. Le quatrième, l’énergie, n’a pas de chapitre dédié, il est abordé à travers les transformations de la matière.

Constitution et transformations de la matière

C’est la partie la plus volumineuse et celle qui décide souvent de la moyenne du premier trimestre.

Le thème commence par l’échelle macroscopique : espèces chimiques, corps purs, mélanges homogènes et hétérogènes, composition d’un mélange, solutions aqueuses. La concentration en masse, exprimée en g·L⁻¹, arrive dès cette étape avec les dilutions, les dissolutions et le dosage par étalonnage. Beaucoup d’élèves se font piéger sur la distinction entre masse volumique d’un échantillon et concentration en masse d’un soluté, deux grandeurs qui s’écrivent dans la même unité sans décrire la même chose.

Vient ensuite l’échelle microscopique. Les configurations électroniques réelles (1s, 2s, 2p, 3s, 3p) remplacent définitivement les couches K, L et M du collège. On en déduit les électrons de valence, la position dans le tableau périodique, les familles chimiques et la stabilité des gaz nobles. Le modèle de Lewis est introduit avec les doublets liants et non liants, les schémas étant fournis puis interprétés. La mole apparaît en fin de parcours, définie à partir du nombre exact de 6,022 140 76 × 10²³ entités élémentaires.

La dernière partie porte sur les transformations. Trois types sont distingués et il faut savoir les reconnaître à partir d’une description ou d’une écriture symbolique :

• la transformation physique, avec les changements d’état, leur modélisation microscopique et l’énergie massique associée
• la transformation chimique, avec l’équation de réaction à ajuster, l’espèce spectatrice, la stœchiométrie et le réactif limitant
• la transformation nucléaire, avec les isotopes, l’écriture symbolique d’une réaction nucléaire et le lien avec le Soleil et les centrales

Le caractère endothermique ou exothermique se retrouve dans les deux premières.

Mouvement et interactions

La mécanique de seconde a un objectif précis : construire le lien entre force appliquée et variation de la vitesse, sans encore énoncer le principe fondamental de la dynamique, qui attend la première.

On commence par décrire le mouvement : choix du système, échelles pertinentes, référentiel et relativité du mouvement, réduction à un point matériel avec la perte d’information que cela suppose. Le vecteur vitesse est approché à partir du vecteur déplacement entre deux positions successives séparées d’un intervalle Δt. Les chronophotographies et les vidéos servent de support, souvent avec un smartphone.

Les actions sont ensuite modélisées par des forces, avec le principe des actions réciproques, l’interaction gravitationnelle sous forme vectorielle, le poids et les actions de contact d’un support ou d’un fil.

Le principe d’inertie clôt le thème. Il faut savoir l’exploiter dans les deux sens : déduire la nature du mouvement à partir des forces ou remonter aux forces à partir du mouvement observé, y compris dans le cas de la chute libre à une dimension.

C’est le passage où les intuitions du quotidien jouent des tours. Le programme le dit franchement : les élèves arrivent avec des raisonnements spontanés souvent efficaces mais faux, qu’il faut déconstruire.

Ondes et signaux

Trois parties se succèdent.

L’acoustique reprend l’émission, la propagation et la réception d’un son, la vitesse de propagation dans l’air, la période et la fréquence, puis la perception : hauteur, timbre, intensité sonore. L’échelle des niveaux d’intensité sonore introduit une échelle non linéaire, une première pour la plupart des élèves, avec un volet prévention sur les risques liés à l’exposition sonore.

L’optique consolide le modèle du rayon lumineux et ajoute les spectres d’émission, continus ou de raies, la longueur d’onde, les lois de Snell-Descartes pour la réflexion et la réfraction, la dispersion par un prisme. Le programme se termine sur la lentille mince convergente, la construction de l’image d’un objet, le grandissement et le modèle de l’œil réduit. Le théorème de Thalès sert d’outil, ce qui suppose de l’avoir solide.

La partie signaux et capteurs marque le retour de l’électricité au lycée : loi des nœuds, loi des mailles sur des circuits d’au plus deux mailles, caractéristique tension-courant d’un dipôle, loi d’Ohm, puis capteurs résistifs et courbes d’étalonnage. Les microcontrôleurs y sont explicitement mentionnés.