Enseignement scientifique (1ère)

par Pierre Causeret last modified 2019 Jun 27 18:22

Des ressources pour le programme d'enseignement scientifique de première générale

Le CLEA et le programme d’enseignement scientifique de 1ère générale

Cette page vous propose des liens du nouveau programme d’enseignement scientifique vers des ressources CLEA (articles des Cahiers Clairaut, extraits des hors-séries, petite encyclopédie Lunap ou encore conférences enregistrées).

- Les articles des Cahiers Clairaut (notés CC suivi du numéro et de l’année) sont disponibles en ligne pour tous les numéros de plus de 3 ans. Pour les numéros plus récents, il faut les acheter (voir https://ventes.clea-astro.eu)

- Les hors-séries (HS suivi du numéro) peuvent être achetés sur notre site de vente en ligne (https://ventes.clea-astro.eu).
     HS 10 Maths et astronomie
     HS 11 Les constellations
     HS 12 Astronomie à l'école
     HS 14 Le Soleil

- Lunap, petite encyclopédie astronomique, est accessible en ligne (http://clea-astro.eu/lunap).

- Les conférences peuvent être écoutées en ligne (http://clea-astro.eu/conferences)

Dans la suite, les extraits du programme sont en italique

1 - Une longue histoire de la matière

L’immense diversité de la matière dans l’Univers se décrit à partir d’un petit nombre de particules élémentaires qui se sont organisées de façon hiérarchisée, en unités de plus en plus complexes, depuis le Big Bang jusqu’au développement de la vie.                       
Histoire, enjeux et débats
De Fraunhofer à Bethe : les éléments dans les étoiles.

     CC 132 (2010) Spectroscopie, notions de base (Newton, Fraunhofer, Kirchhoff...)
     CC 160 (2017) Histoire de la spectroscopie
     CC 132 (2010) Spectroscopie, repères historiques
     CC 111 (2005) Cours élémentaire d'astronomie et d'astrophysique : les spectres enfin compris (Bohr...)

     Lunap Les spectres (théorie et activités)
     Lunap Les spectrographes


Les noyaux des atomes de la centaine d’éléments chimiques stables résultent de réactions nucléaires qui se produisent au sein des étoiles à partir de l’hydrogène initial.

     CC 97 (2002) Astrophysique nucléaire
     CC112 (2005) CC113 (2006) CC114 (2006) Cours élémentaire d'astrophysique. Trois chapitres sur les étoiles :
                      Les étoiles       Les étoiles vivent     Les étoiles meurent aussi         
     CC 154 (2016) Synthèse de documents : la classification des étoiles (activité pour les élèves)
     CC 145 (2014) Introduction à la physique stellaire    

     Lunap L'évolution des étoiles    

     Conférence Naissance Vie et mort des étoiles, de Sylvain Chaty
 

2 - Le Soleil, notre source d’énergie

Le hors-série des Cahiers Clairaut n° 14, Le Soleil (HS 14) répond à de nombreuses questions de cette partie (366 pages).
Les annexes et compléments du HS 14, en téléchargement libre, apporte aussi quelques renseignements, en particulier ceux du chapitre 3 (Mesure de la constante solaire / Corps noir / Naissance et évolution du Soleil ...).

Conférence Le soleil, notre étoile, par Roland Lehoucq

2.1 - Le rayonnement solaire    

Du fait de l’équivalence masse-énergie (relation d’Einstein), ces réactions s’accompagnent d’une diminution de la masse solaire au cours du temps. Déterminer la masse solaire transformée chaque seconde en énergie à partir de la donnée de la puissance rayonnée par le Soleil.

     HS 14 p 193 Quelle est la masse perdue par le Soleil à chaque seconde ?

Le spectre du rayonnement émis par la surface (modélisé par un spectre de corps noir) dépend seulement de la température de surface de l’étoile. À partir d’une représentation graphique du spectre d’émission du corps noir à une température donnée, déterminer la longueur d’onde d’émission maximale.
La longueur d’onde d’émission maximale est inversement proportionnelle à la température absolue de la surface de l’étoile (loi de Wien).

    Lunap Le spectre de corps noir 
              Dans approfondissement : loi de Planck, loi de Wien, loi de Stefan
              Dans activités : couleur d'une étoile / la loi de Wien à 40 °C

     CC 065 (1994) Corps noir (lois de Wien et de Stefan). Un article un peu ancien mais toujours actuel.

     Conférence Étoiles, corps noir et types variés par Isabelle Vauglin

La puissance radiative reçue du Soleil par une surface plane est proportionnelle à l’aire de la surface et dépend de l’angle entre la normale à la surface et la direction du Soleil.
De ce fait, la puissance solaire reçue par unité de surface terrestre dépend :   
1- de l’heure (variation diurne) ;   
2- du moment de l’année (variation saisonnière) ;   
3- de la latitude (zonation climatique).   

     HS 10 Maths et Astronomie, chapitre 3 « Les saisons » :
               Hauteur du Soleil et chauffage du sol p 20
               Énergie reçue au sol au cours d’une journée au solstice d’hiver et au solstice d’été p 23

     CC 129 sur les saisons avec, en particulier :
               Les saisons, notions de base
               Saisons et conceptions initiales
               Les saisons au cours du temps et sur les autres planètes

2.2 - Le bilan radiatif terrestre    

     HS 14 p 189 Température d'équilibre d'un corps du Système solaire

3 - La Terre, un astre singulier

Histoire de la définition du mètre

     CC 046 (1989) Les origines du système métrique décimal    
     CC 154 (2016) Les unités du SI et la définition du mètre

     HS 10 Maths et Astronomie p 10 Définition du mètre           

Quelques grandes étapes de l’étude de l’âge de la Terre

     CC 074 (1996) Texte de Pierre-Simon Laplace sur l'histoire du Système solaire                

3.1 - La forme de la Terre                       

Dès l’Antiquité, des observations de différentes natures ont permis de conclure que la Terre était sphérique, alors même que, localement, elle apparaît plane dans la plupart des expériences quotidiennes.

     HS 12 Astronomie à l'école p 16 La Terre est ronde    

     CC 079 Les plus anciennes mesures de la Terre (textes anciens : Aristote...)           

Calculer la longueur du méridien terrestre par la méthode d’Ératosthène.

     CC 107 (2004) Deux calculs du rayon de la Terre avec la méthode d'Ératosthène (en Égypte et en France)    
     CC 107 (2004) Le retour d'Ératosthène. Réflexions sur les hypothèses dans cette expérience célèbre.     
     CC 098 (2002)  Quelques suggestions pour mesurer la Terre (si les deux villes ne sont pas sur le même méridien)

     HS 10 Maths et Astronomie p 9 Mesure du rayon de la Terre (2 exercices)
     HS 12 Astronomie à l'école  p 18 Comment a-t-on calculé le rayon de la Terre ?           
                       
Calculer une longueur par la méthode de triangulation utilisée par Delambre et Méchain.   

     CC 147 (2014) Mesure du rayon de la Terre avec triangulation par une classe de lycée                
     CC 113 (2006) Triangulation et aplatissement de la Terre    
                   
On repère un point à la surface de la Terre par deux coordonnées angulaires, sa latitude et sa longitude.
Calculer la longueur d’un arc de méridien et d’un arc de parallèle.       

     HS 10 p 14 Calculs de distances à la surface de la Terre           

3.2 - L’histoire de l’âge de la Terre
                       
3.3 - La Terre dans l’Univers                      

Le mouvement de la Terre dans l’Univers a été l’objet de célèbres et violentes controverses. L’étude de quelques aspects de ces débats permet de comprendre la difficulté de la construction du savoir scientifique.   

     Sur la rotation de la Terre
     CC 126 (2009) Notions de base et repères historiques       
     Lunap Rotation de la Terre        

Observée dans un référentiel fixe par rapport aux étoiles, la Terre parcourt une trajectoire quasi circulaire autour du Soleil. Le passage d’une conception géocentrique à une conception héliocentrique constitue l’une des controverses majeures de l’histoire des sciences.  

     CC 151 et 152 (2015) sur l'histoire des mouvements des planètes en deux parties :
                              1. La période grecque (CC 151).
                              2. De l'époque arabe à Kepler (CC 152).
     CC 142 (2013) Voltaire, Descartes et Newton (forme de la Terre, tourbillons, Micromégas...)    

     Conférence Les bâtisseurs du ciel (Copernic, Tycho Brahé, Kepler, Galilée), par Jean-Pierre Luminet
       
Observée dans un référentiel géocentrique, la Lune tourne autour de la Terre sur une trajectoire quasi-circulaire. Elle présente un aspect qui varie au cours de cette rotation (phases). La Lune tourne également sur elle-même et présente toujours la même face à la Terre.               

     CC 139 (2012) La Lune, notions de base.
     CC 140 (2012) Jeu : phase ou éclipse ?

     Lunap Phases de la Lune : activités, maquettes...

     HS 12 L’astronomie à l’école p 105
                   
5 - Projet expérimental et numérique                        
Le projet s’articule autour de la mesure et des données qu’elle produit, qui sont au cœur des sciences expérimentales. L'objectif est de confronter les élèves à la pratique d’une démarche scientifique expérimentale, de l’utilisation de matériels (capteurs et logiciels) à l’analyse critique des résultats.    

     CC 163 (2018) Aux portes de l'espace. Mesures de température, pression... dans un ballon montant à 30 km, par un groupe d'élèves suisses.
     CC 165 (2019) Un ballon sonde envoyé à 26000 m... pour mesurer la température, la pression et l'ozone, par un groupe de lycéens français.               


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