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Bulletin Officiel — Physique-Chimie — Cycle 4

Source initiale : Bulletin Officiel special n°11 du 26 novembre 2015 (programmes d'enseignement du cycle 4) Consolidation 2020 : Bulletin Officiel n°31 du 30 juillet 2020 (arrete du 17 juillet 2020, modifications du programme) Cycle : Cycle 4 (5e, 4e, 3e) Discipline : Physique-Chimie Themes : 4 themes principaux, traites tout au long du cycle


Modifications apportees par le BO consolide 2020

Le programme consolide de juillet 2020 reprend l'architecture du programme de 2015 en y apportant des ajustements et clarifications. Les modifications principales sont signalees par la mention [modif. 2020] dans le document ci-dessous. Voici une vue d'ensemble des changements :

1. Renforcement de la demarche scientifique et de la programmation

  • Ajout explicite de la programmation et de l'algorithmique comme outil au service de la demarche scientifique (en lien avec les mathematiques et la technologie)
  • L'eleve doit pouvoir « utiliser un langage de programmation pour obtenir un resultat, controler la vraisemblance d'un resultat » [modif. 2020]
  • Utilisation de microcontroleurs (Arduino, micro:bit) pour l'acquisition de donnees et le pilotage de dispositifs experimentaux [modif. 2020]

2. Renforcement des enjeux climatiques et energetiques

  • Ajout d'une dimension explicite de developpement durable et de transition ecologique dans les attendus [modif. 2020]
  • Renforcement de l'etude des impacts environnementaux des transformations chimiques et de la production d'energie
  • Ajout de la notion d'empreinte carbone et de cycle de vie dans les exemples d'application [modif. 2020]
  • Mention explicite des gaz a effet de serre (CO₂, CH₄) et de leur role dans le changement climatique [modif. 2020]

3. Clarifications sur le theme « Signal et information »

  • Distinction explicite entre signal analogique et signal numerique [modif. 2020]
  • Introduction de la notion de numerisation d'un signal (echantillonnage, codage binaire) [modif. 2020]
  • Lien renforce entre physique-chimie et technologie/informatique pour le traitement de l'information

4. Precisions sur les formules et relations

  • La formule de la loi de gravitation universelle F = G × (m₁ × m₂) / d² est explicitement mentionnee comme « expression fournie a exploiter » (pas a memoriser) [modif. 2020]
  • Clarification : l'expression de l'energie cinetique Ec = 1/2 × m × v² est un objectif de fin de cycle (3e), mais la notion qualitative d'energie cinetique peut etre abordee des la 5e [modif. 2020]

5. Interdisciplinarite renforcee

  • Liens explicites avec les Objectifs de Developpement Durable (ODD) de l'ONU [modif. 2020]
  • Articulation renforcee avec le programme de mathematiques (grandeurs composees, proportionnalite, puissances de 10, calcul litteral)
  • Articulation avec le programme de technologie (chaines d'energie, signaux, programmation)

Competences travaillees

Pratiquer des demarches scientifiques — Domaine du socle : D4

  • Identifier des questions de nature scientifique
  • Proposer une ou des hypotheses pour repondre a une question scientifique ; concevoir une experience pour la ou les tester
  • Mesurer des grandeurs physiques de maniere directe ou indirecte
  • Interpreter des resultats experimentaux, en tirer des conclusions et les communiquer en argumentant
  • Developper des modeles simples pour expliquer des faits d'observations et mettre en oeuvre des demarches propres aux sciences

Concevoir, creer, realiser — Domaine du socle : D4, D5

  • Concevoir et realiser un dispositif de mesure ou d'observation

S'approprier des outils et des methodes — Domaine du socle : D2

  • Effectuer des recherches bibliographiques
  • Utiliser des outils numeriques pour mutualiser des informations sur un sujet scientifique
  • Planifier une tache experimentale, organiser son espace de travail, garder des traces des etapes suivies et des resultats obtenus

Pratiquer des langages — Domaine du socle : D1

  • Lire et comprendre des documents scientifiques
  • Utiliser la langue francaise en cultivant precision, richesse de vocabulaire et syntaxe pour rendre compte des observations, experiences, hypotheses et conclusions
  • S'exprimer a l'oral lors d'un debat scientifique
  • Passer d'une forme de langage scientifique a une autre

Mobiliser des outils numeriques — Domaine du socle : D2

  • Utiliser des outils d'acquisition et de traitement de donnees, de simulations et de modeles numeriques
  • Produire des documents scientifiques grace a des outils numeriques, en utilisant l'argumentation et le vocabulaire specifique a la physique et a la chimie
  • Utiliser un langage de programmation pour obtenir un resultat et controler sa vraisemblance [modif. 2020]
  • Utiliser des microcontroleurs (Arduino, micro:bit) pour acquerir des donnees ou piloter un dispositif experimental [modif. 2020]

Adopter un comportement ethique et responsable — Domaine du socle : D3, D5

  • Expliquer les fondements des regles de securite en chimie, electricite et acoustique ; reinvestir ces connaissances ainsi que celles sur les ressources et sur l'energie, pour agir de facon responsable
  • S'impliquer dans un projet ayant une dimension citoyenne
  • Fonder ses choix de comportement responsable vis-a-vis de la sante ou de l'environnement sur des arguments scientifiques [modif. 2020]
  • Comprendre les responsabilites individuelle et collective en matiere de preservation des ressources naturelles et de la diversite (ODD) [modif. 2020]

Se situer dans l'espace et dans le temps — Domaine du socle : D5

  • Expliquer, par l'histoire des sciences et des techniques, comment les sciences evoluent et influencent la societe
  • Identifier les differentes echelles de structuration de l'Univers

Theme 1 — Organisation et transformations de la matiere

Attendus de fin de cycle

  • Decrire la constitution et les etats de la matiere
  • Decrire et expliquer des transformations chimiques
  • Decrire l'organisation de la matiere dans l'Univers

A. Decrire la constitution et les etats de la matiere

Connaissances et competences associees

  • Caracteriser les differents etats de la matiere (solide, liquide et gaz) [5e]
  • Proposer et mettre en oeuvre un protocole experimental pour etudier les proprietes des changements d'etat [5e]
  • Caracteriser les differents changements d'etat d'un corps pur [5e]
  • Interpreter les changements d'etat au niveau microscopique [5e]
  • Proposer et mettre en oeuvre un protocole experimental pour determiner une masse volumique d'un liquide ou d'un solide [4e]
  • Exploiter des mesures de masse volumique pour differencier des especes chimiques [4e]
  • Concevoir et realiser des experiences pour caracteriser des melanges [5e]
  • Estimer experimentalement une valeur de solubilite dans l'eau [5e]

Notions cles

  • Espece chimique et melange [5e]
  • Notion de corps pur [5e]
  • Changements d'etats de la matiere [5e]
  • Conservation de la masse, variation du volume, temperature de changement d'etat [5e]
  • Masse volumique : relation m = rho x V [4e]
  • Solubilite [5e]
  • Miscibilite [5e]
  • Composition de l'air [5e]

Activites suggerees

  • Experiences simples montrant la conservation de la masse (mais non conservation du volume) lors d'un changement d'etat
  • L'eau comme principal support experimental pour l'etude des changements d'etat
  • Exploiter des donnees pour connaitre l'etat d'un corps dans un contexte fixe
  • Exploiter la temperature de changement d'etat pour identifier des corps purs
  • Mettre l'accent sur les transferts d'energie lors des changements d'etat
  • Travail avec les mathematiques sur les relations de proportionnalite et les grandeurs-quotients (masse volumique)
  • Dissolution de gaz dans l'eau au regard de problematiques liees a la sante et l'environnement
  • Differentes methodes de traitement des eaux (purification, desalinisation...)

B. Decrire et expliquer des transformations chimiques

Connaissances et competences associees

  • Mettre en oeuvre des tests caracteristiques d'especes chimiques a partir d'une banque fournie [5e]
  • Identifier experimentalement une transformation chimique [5e]
  • Distinguer transformation chimique et melange, transformation chimique et transformation physique [5e]
  • Interpreter une transformation chimique comme une redistribution des atomes [4e]
  • Utiliser une equation de reaction chimique fournie pour decrire une transformation chimique observee [4e]
  • Associer leurs symboles aux elements a l'aide de la classification periodique [4e]
  • Interpreter une formule chimique en termes atomiques [4e]

Notions cles

  • Notions de molecules, atomes, ions [4e]
  • Conservation de la masse lors d'une transformation chimique [4e]
  • Dioxygene (O₂), dihydrogene (H₂), diazote (N₂), eau (H₂O), dioxyde de carbone (CO₂) [4e]
  • Tableau periodique des elements [4e]
  • Symboles des elements chimiques [4e]
  • Numero atomique [4e]

Activites suggerees

  • Activites experimentales mettant en oeuvre differents types de transformations chimiques : combustions, reactions acide-base, reactions acides-metaux
  • Utilisation du tableau periodique pour retrouver, a partir du nom de l'element, le symbole et le numero atomique et reciproquement
  • Situer les transformations chimiques etudiees dans des contextes de transition ecologique : impact des combustions sur l'effet de serre, empreinte carbone [modif. 2020]

C. Proprietes acidobasiques

Connaissances et competences associees

  • Identifier le caractere acide ou basique d'une solution par mesure de pH [3e]
  • Associer le caractere acide ou basique a la presence d'ions H⁺ et OH⁻ [3e]

Notions cles

  • Ions H⁺ et OH⁻ [3e]
  • Mesure du pH [3e]
  • Reactions entre solutions acides et basiques [3e]
  • Reactions entre solutions acides et metaux [3e]

Activites suggerees

  • Les differentes transformations chimiques servent de support pour introduire ou exploiter la notion de transformation chimique dans des contextes varies (vie quotidienne, vivant, industrie, sante, environnement)
  • Pratique experimentale et exemples de transformations : occasion de travailler sur les problematiques liees a la securite et a l'environnement

D. Decrire l'organisation de la matiere dans l'Univers

Connaissances et competences associees

  • Decrire la structure de l'Univers et du systeme solaire [cycle]
  • Aborder les differentes unites de distance et savoir les convertir : du kilometre a l'annee-lumiere [cycle]
  • Connaitre et comprendre l'origine de la matiere [3e]
  • Comprendre que la matiere observable est partout de meme nature et obeit aux memes lois [3e]

Notions cles

  • Galaxies, evolution de l'Univers, formation du systeme solaire, ages geologiques [cycle]
  • Ordres de grandeur des distances astronomiques [cycle]
  • La matiere constituant la Terre et les etoiles [3e]
  • Les elements sur Terre et dans l'Univers (hydrogene, helium, elements lourds : oxygene, carbone, fer, silicium...) [3e]
  • Constituants de l'atome, structure interne d'un noyau atomique (nucleons : protons, neutrons), electrons [3e]

Activites suggerees

  • Faire prendre conscience que l'Univers a ete different dans le passe, qu'il evolue dans sa composition, ses echelles et son organisation
  • Continuite entre l'infiniment petit et l'infiniment grand, l'echelle humaine entre ces deux extremes
  • Travailler sur des ressources en ligne et sur l'identification de sources d'informations fiables
  • Ouverture vers la recherche, les observatoires et la nature des travaux menes grace aux satellites et aux sondes spatiales

Reperes de progressivite — Theme 1

5e

  • Consolider les notions d'espece chimique, de melange et de corps pur, d'etat physique et de changement d'etat
  • Etudes quantitatives : mesures et experimentations sur la conservation de masse, la non conservation du volume et la proportionnalite entre masse et volume
  • Introduction experimentale de la miscibilite et de la solubilite
  • Utilisation d'un modele particulaire pour decrire les etats de la matiere, les transformations physiques et chimiques
  • Introduction experimentale d'exemples de transformations chimiques avec liens possibles avec l'histoire des sciences et la vie courante

4e

  • Introduction progressive de la grandeur quotient masse volumique
  • Utilisation d'equations de reaction pour modeliser les transformations chimiques dans des cas simples
  • Tableau periodique comme outil de classement et de reperage des atomes constitutifs de la matiere (sans insister sur la notion d'element chimique)

3e

  • Description de la constitution de l'atome et de la structure interne du noyau
  • Travail sur les puissances de dix en lien avec les mathematiques

Tout au long du cycle

  • La partie « Organisation de la matiere dans l'Univers » peut etre abordee tout au long du cycle comme objet d'etude et comme champ d'application pour les autres themes

Theme 2 — Mouvement et interactions

Attendus de fin de cycle

  • Caracteriser un mouvement
  • Modeliser une interaction par une force caracterisee par un point d'application, une direction, un sens et une valeur

A. Caracteriser un mouvement

Connaissances et competences associees

  • Caracteriser le mouvement d'un objet [5e]
  • Utiliser la relation liant vitesse, distance et duree dans le cas d'un mouvement uniforme [5e]

Notions cles

  • Vitesse : direction, sens et valeur [5e]
  • Mouvements rectilignes et circulaires [5e]
  • Mouvements uniformes et mouvements dont la vitesse varie au cours du temps en direction ou en valeur [5e]
  • Relativite du mouvement dans des cas simples [5e]

Activites suggerees

  • Experiences simples realisables en classe, de la vie courante ou de documents numeriques
  • Animations des trajectoires des planetes (modele simplifie : circulaires et a vitesse constante)
  • Comprendre la relativite des mouvements dans des cas simples (train qui demarre le long d'un quai) et apprehender la notion d'observateur immobile ou en mouvement

B. Modeliser une interaction par une force

Connaissances et competences associees

  • Identifier les interactions mises en jeu (de contact ou a distance) et les modeliser par des forces [4e]
  • Associer la notion d'interaction a la notion de force [4e]
  • Exploiter l'expression litterale scalaire de la loi de gravitation universelle, la loi etant fournie [3e]

Notions cles

  • Action de contact et action a distance [5e]
  • Force : point d'application, direction, sens et valeur [4e]
  • Force de pesanteur et son expression P = m x g [3e]

Activites suggerees

  • Utiliser les diagrammes objet-interaction pour l'etude mecanique d'un systeme
  • Experimenter des situations d'equilibre statique (balance, ressort, force musculaire)
  • Experimenter la persistance du mouvement rectiligne uniforme en l'absence d'interaction (frottement)
  • Experimenter des actions produisant un mouvement (fusee, moteur a reaction)
  • Pesanteur sur Terre et sur la Lune, difference entre poids et masse (unites)
  • L'impesanteur n'est abordee que qualitativement

Reperes de progressivite — Theme 2

5e

  • Reinvestissement et approfondissement du concept de vitesse (direction et sens en plus de la valeur, deja vue au cycle 3)
  • Notion d'interaction de contact ou a distance abordee de maniere descriptive

4e

  • Modelisation progressive des interactions par la notion de force caracterisee par une valeur, une direction, un sens et un point d'application

3e

  • Exploitation de l'expression de la force de gravitation universelle (expression fournie)
  • Exploitation de la relation P = m x g tant au niveau experimental que sur le plan formel
  • Articulation avec le programme de mathematiques : « Utiliser le calcul litteral » (theme A) et « Resoudre des problemes de proportionnalite » (theme B)

Tout au long du cycle

  • Les notions de mouvement et de vitesse sont regulierement mobilisees dans les differentes parties du programme

Theme 3 — L'energie et ses conversions

Attendus de fin de cycle

  • Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d'energie
  • Utiliser la conservation de l'energie
  • Realiser des circuits electriques simples et exploiter les lois de l'electricite

A. Sources, transferts, conversions et formes d'energie

Connaissances et competences associees

  • Identifier les differentes formes d'energie [5e]
  • Identifier les sources, les transferts et les conversions d'energie [5e]
  • Etablir un bilan energetique pour un systeme simple [4e]
  • Utiliser la relation liant puissance, energie et duree [3e]

Notions cles

  • Formes d'energie : cinetique (relation Ec = 1/2 x m x v²), potentielle (dependant de la position), thermique, electrique, chimique, nucleaire, lumineuse [cycle]
  • Sources d'energie [5e]
  • Transferts d'energie [5e]
  • Conversion d'un type d'energie en un autre [5e]
  • Conservation de l'energie [3e]
  • Unites d'energie [5e]
  • Notion de puissance [3e]

Activites suggerees

  • Supports d'enseignement relevant de systemes ou de situations de la vie courante
  • Souligner que toutes les formes d'energie ne sont pas equivalentes ni egalement utilisables
  • Clarifier les termes souvent rencontres dans la vie courante : chaleur, production, pertes, consommation, gaspillage, economie d'energie, energies renouvelables
  • Aborder les enjeux de la transition energetique : mix energetique, impact carbone des differentes sources, efficacite energetique [modif. 2020]
  • Lien avec les Objectifs de Developpement Durable (ODD 7 — Energie propre et d'un cout abordable, ODD 13 — Mesures relatives a la lutte contre les changements climatiques) [modif. 2020]

B. Circuits electriques et lois de l'electricite

Connaissances et competences associees

  • Elaborer et mettre en oeuvre un protocole experimental simple visant a realiser un circuit electrique repondant a un cahier des charges simple ou a verifier une loi de l'electricite [5e]
  • Exploiter les lois de l'electricite [4e]
  • Mettre en relation les lois de l'electricite et les regles de securite [4e]
  • Conduire un calcul de consommation d'energie electrique relatif a une situation de la vie courante [3e]

Notions cles

  • Dipoles en serie, dipoles en derivation [5e]
  • L'intensite du courant electrique est la meme en tout point d'un circuit qui ne compte que des dipoles en serie [4e]
  • Loi d'additivite des tensions (circuit a une seule maille) [4e]
  • Loi d'additivite des intensites (circuit a deux mailles) [4e]
  • Relation tension-courant : loi d'Ohm (U = R x I) [4e]
  • Loi d'unicite des tensions [4e]
  • Puissance electrique P = U x I [3e]
  • Relation liant l'energie, la puissance electrique et la duree : E = P x t [3e]

Activites suggerees

  • Circuits electriques privilegiant les dispositifs rencontres dans la vie courante : automobile, appareils portatifs, installations et appareils domestiques
  • Sensibiliser les eleves aux economies d'energie pour developper des comportements responsables et citoyens

Reperes de progressivite — Theme 3

5e

  • Revenir sur les attendus du cycle 3 concernant les sources et les conversions de l'energie
  • Comparaison d'ordres de grandeur d'energies ou de puissances produites ou consommees
  • Mise en oeuvre de circuits simples visant a realiser des fonctions precises
  • Etude des proprietes du courant electrique et de la tension (prise en compte des representations des eleves)

4e

  • Difference entre sources, formes, transferts et conversions
  • Lois de l'electricite avec le formalisme requis (reprise de la 5e)
  • Les differentes lois de l'electricite peuvent etre abordees sans ordre precis impose

3e

  • Pleine maitrise de la relation entre puissance et energie (objectif de fin de cycle)
  • Expression litterale de l'energie cinetique Ec = 1/2 x m x v²
  • Pleine maitrise de la notion de conservation de l'energie (objectif de fin de cycle)
  • Aspects energetiques de l'electricite (P = U x I, E = P x t)

Tout au long du cycle

  • L'etude du theme de l'energie gagne a etre presente chaque annee
  • Les chaines d'energie sont etudiees en technologie : veiller a une bonne articulation interdisciplinaire

Theme 4 — Des signaux pour observer et communiquer

Attendus de fin de cycle

  • Caracteriser differents types de signaux (lumineux, sonores, radio...)
  • Utiliser les proprietes de ces signaux

A. Signaux lumineux

Connaissances et competences associees

  • Distinguer une source primaire (objet lumineux) d'un objet diffusant [5e]
  • Exploiter experimentalement la propagation rectiligne de la lumiere dans le vide et le modele du rayon lumineux [5e]
  • Utiliser l'unite « annee lumiere » comme unite de distance [5e]

Notions cles

  • Lumiere : sources, propagation, vitesse de propagation, annee lumiere [5e]
  • Modele du rayon lumineux [5e]

Activites suggerees

  • Travailler sur les ombres, la reflexion et des mesures de distance
  • Sensibiliser les eleves aux risques d'emploi des sources lumineuses (laser par exemple)
  • Decouverte de differents types de rayonnements (lumiere visible, ondes radio, rayons X...)

B. Signaux sonores

Connaissances et competences associees

  • Decrire les conditions de propagation d'un son [5e]
  • Relier la distance parcourue par un son a la duree de propagation [5e]

Notions cles

  • Vitesse de propagation du son [5e]
  • Notion de frequence : sons audibles, infrasons et ultrasons [4e]

Activites suggerees

  • Exemples privilegiant les phenomenes naturels et les dispositifs concrets : tonnerre, sonar...
  • Sensibiliser les eleves aux risques auditifs

C. Signal et information

Connaissances et competences associees

  • Comprendre que l'utilisation du son et de la lumiere permet d'emettre, de transporter un signal donc une information [cycle]
  • Distinguer un signal analogique d'un signal numerique [modif. 2020]
  • Connaitre le principe de la numerisation d'un signal analogique (echantillonnage) [modif. 2020]

Notions cles [modif. 2020]

  • Signal analogique : signal variant de maniere continue au cours du temps [4e]
  • Signal numerique : signal code sous forme de valeurs discretes (suite de 0 et de 1) [3e]
  • Echantillonnage : conversion d'un signal analogique en signal numerique [3e]
  • Codage binaire de l'information [3e]

Reperes de progressivite — Theme 4

5e

  • Reinvestissement des acquis du cycle 3 : identification d'un signal lumineux ou sonore, association a une information simple
  • Proprietes de la lumiere (propagation rectiligne, vitesse) et du son (vibration, milieux, vitesse)
  • Notions qualitatives de signal et d'information

4e

  • Introduction de la frequence (Hz) pour les signaux sonores : sons audibles, infrasons, ultrasons [modif. 2020]
  • Distinction entre signal analogique et signal numerique [modif. 2020]
  • Lien couleur / pixel / information (synthese additive appliquee aux ecrans)

3e

  • Maitrise de la notion de frequence (objectif de fin de cycle)
  • Principe de la numerisation d'un signal analogique : echantillonnage, codage binaire [modif. 2020]
  • Utilisation de la relation entre distance, vitesse et duree pour les signaux

Tout au long du cycle

  • Chaque situation mettant en oeuvre une mesure est l'occasion d'enrichir l'association signal-information
  • Articulation avec la partie « Analyser le fonctionnement et la structure d'un objet » du programme de technologie (nature d'un signal et d'une information)
  • Articulation avec le programme de mathematiques et de technologie pour la programmation et le traitement numerique [modif. 2020]

Croisements entre enseignements (EPI)

Corps, sante, bien-etre et securite

  • Securite, de la maison aux lieux publics (en lien avec SVT, technologie) : usage raisonne des produits chimiques, pictogrammes de securite, gestion et stockage des dechets chimiques au laboratoire, risque electrique domestique, risque et gestion du risque
  • Chimie et sante (en lien avec EPS, SVT, mathematiques, technologie) : fabrication des medicaments, prevention

Culture et creation artistiques

  • Son et lumiere (en lien avec arts plastiques, education musicale, SVT) : sources, propagation, vitesse
  • Lumiere et arts (en lien avec arts plastiques, SVT, mathematiques) : illusion d'optiques, trompe-l'oeil, camera obscura, vitrail (lumiere blanche aux lumieres colorees)
  • Chimie et arts (en lien avec arts plastiques, histoire des arts, francais) : couleur et pigments, huiles et vernis, restauration d'oeuvres d'art
  • Architecture et actions mecaniques (en lien avec arts plastiques, technologie, histoire, francais, mathematiques) : architecture metallique (Tour Eiffel...)

Transition ecologique et developpement durable

  • Chimie et environnement (en lien avec SVT, technologie, mathematiques, histoire-geographie, francais) : transformations chimiques sources de pollution, depollution biochimique, chimie verte
  • Recyclage des materiaux : tri des dechets, protection de l'environnement
  • Qualite et traitement des eaux (purification, desalinisation...) : potabilite de l'eau, techniques d'analyse, protection et gestion de l'eau, station d'epuration
  • L'eau : ressource, vivant, exoplanetes, formes de vie, vapeur d'eau et effet de serre naturel, risques naturels (grele, inondations...), barrages et energie hydroelectrique
  • Gestion des ressources naturelles : gestion et consommation d'eau et d'energie, exploitation des ressources par les etres humains
  • Energie : production, consommation, pertes, gaspillage, economie, energies renouvelables

Information, communication, citoyennete

  • Information et communication (en lien avec technologie, EMI) : signaux sonores, signaux lumineux, signaux electriques
  • Distinction entre connaissances et croyances, securite pour soi et pour autrui (en lien avec EMI, SVT, mathematiques, francais)

Langues et cultures de l'Antiquite

  • Histoire des representations de l'Univers (en lien avec langues de l'Antiquite, histoire, mathematiques, technologie) : les savants de l'ecole d'Alexandrie (Eratosthene, Hipparque, Ptolemee, Aristote...), instruments de mesure (astrolabe, sphere armillaire...)
  • Sciences et Antiquite : heritage de la Grece antique dans la construction de la science

Langues et cultures etrangeres ou regionales

  • Themes autour de la question de l'universalite de la science (en lien avec langues vivantes)

Monde economique et professionnel

  • Applications des recherches en physique et en chimie impactant le monde economique (en lien avec technologie, SVT) : industrie chimique (medicaments, purification de l'eau, materiaux innovants, materiaux biocompatibles...), chaines de production et de distribution d'energie, metrologie

Sciences, technologie et societe

  • Histoire du monde : de l'Antiquite a Kepler (en lien avec histoire, mathematiques, SVT, technologie)
  • Instruments scientifiques, instruments de navigation (en lien avec mathematiques, histoire, geographie, technologie)

Index des formules et relations

Formule Grandeurs Unite Theme Niveau
m = rho x V m : masse, rho : masse volumique, V : volume kg, kg/m³, m³ Theme 1 [4e]
v = d / t v : vitesse, d : distance, t : duree m/s, m, s Theme 2 [5e]
P = m x g P : poids, m : masse, g : intensite de pesanteur N, kg, N/kg Theme 2 [3e]
F = G x (m₁ x m₂) / d² F : force gravitationnelle, G : constante, m₁ m₂ : masses, d : distance N, N·m²/kg², kg, m Theme 2 [3e] (expression fournie)
Ec = 1/2 x m x v² Ec : energie cinetique, m : masse, v : vitesse J, kg, m/s Theme 3 [3e]
E = P x t E : energie, P : puissance, t : duree J (ou Wh), W, s (ou h) Theme 3 [3e]
P = U x I P : puissance, U : tension, I : intensite W, V, A Theme 3 [3e]
U = R x I U : tension, R : resistance, I : intensite V, Ohm, A Theme 3 [4e]

Lois de l'electricite

Loi Enonce Niveau
Loi d'unicite de l'intensite en serie L'intensite du courant est la meme en tout point d'un circuit en serie [4e]
Loi d'additivite des tensions Dans un circuit a une seule maille, la tension du generateur est egale a la somme des tensions aux bornes des recepteurs [4e]
Loi d'additivite des intensites Dans un circuit a deux mailles, l'intensite dans la branche principale est egale a la somme des intensites dans les branches derivees [4e]
Loi d'unicite des tensions La tension est la meme aux bornes de dipoles branches en derivation [4e]
Loi d'Ohm U = R x I (relation tension-courant pour un conducteur ohmique) [4e]

Programmation et algorithmique [modif. 2020]

Le BO consolide 2020 renforce la place de la programmation comme outil au service de la demarche scientifique en physique-chimie, en articulation avec les programmes de mathematiques et de technologie.

Competences attendues

  • Ecrire, mettre au point et executer un programme simple (boucle, conditionnelle, variable)
  • Utiliser un programme pour acquerir des donnees experimentales (capteurs connectes a un microcontroleur)
  • Traiter des donnees (tableaux, graphiques) a l'aide d'un tableur ou d'un langage de programmation
  • Simuler un phenomene physique simple (mouvement, circuit)

Exemples d'activites

Activite Theme Niveau suggeree Materiel
Programmer un capteur de temperature (thermometre numerique) Theme 1 5e/4e Arduino + capteur
Tracer automatiquement une courbe de changement d'etat Theme 1 5e Python ou tableur
Simuler la trajectoire d'un objet Theme 2 4e/3e Python (Scratch)
Mesurer une intensite et une tension avec un microcontroleur Theme 3 4e Arduino + capteur
Mesurer la frequence d'un son avec un programme Theme 4 4e micro:bit + micro
Programmer un dispositif d'alerte sonore ou lumineux Theme 4 5e/4e micro:bit ou Arduino

Articulation interdisciplinaire

  • Mathematiques : algorithmique, boucles, variables, calcul litteral
  • Technologie : chaines d'information et d'energie, microcontroleurs, capteurs, actionneurs
  • SNT (en 2nde) : preparation a l'enseignement « Sciences Numeriques et Technologie »

Contribution aux Objectifs de Developpement Durable (ODD) [modif. 2020]

Le programme de physique-chimie cycle 4 contribue explicitement a plusieurs ODD :

ODD Intitule Lien avec le programme
ODD 6 Eau propre et assainissement Traitement des eaux, dissolution, potabilite (Theme 1)
ODD 7 Energie propre et d'un cout abordable Sources d'energie, renouvelable/non renouvelable, rendement (Theme 3)
ODD 12 Consommation et production responsables Transformations chimiques, recyclage, chimie verte (Theme 1)
ODD 13 Mesures relatives a la lutte contre les changements climatiques Gaz a effet de serre, empreinte carbone, combustions (Themes 1 et 3)
ODD 14 Vie aquatique Acidification des oceans, pH, dissolution CO₂ (Theme 1)