QCM pour s’évaluer + mémentos et mémos visuels

Tout le programme en 50 fiches détachables

Schémas-bilans pour tout mémoriser visuellement

Physique-Chimie

Spécial Bacultra-visuelles !

MAGNARD

S

Tout le programme en fiches

MAGNARD

SChristian Mariaud

Professeur agrégéLycée Descartes, Tours

Physique-Chimie

Spécial Bacpécial Bultra-visuelles !Tout le programme en fiches

2

Conseils pour réussir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

OBSERVER : COULEURS ET IMAGES

Couleur, vision, image et source de lumière colorée

FiChe 1 Constructions géométriques pour une lentille convergente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

FiChe 2 Relations des lentilles minces convergentes . . . . . . . . . . . . 9FiChe 3 Modèle simplifié de l’œil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11FiChe 4 Comparaison de l’œil et d’un appareil

photographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13FiChe 5 BILAn Lentilles convergentes et vision . . . . . . . . . . . . . . . . 15FiChe 6 Synthèses additive et soustractive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17FiChe 7 Vision des couleurs et trichromie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19FiChe 8 BILAn Couleur des objets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21FiChe 9 Différentes sources de lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23FiChe 10 Couleur des corps chauffés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25FiChe 11 interaction lumière-matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27FiChe 12 BILAn Source de lumière colorée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Matière colorée

FiChe 13 extraction des pigments ou des colorants . . . . . . . . . . . . . 31FiChe 14 Synthèse des pigments ou des colorants . . . . . . . . . . . . . . . 33FiChe 15 Dosage des solutions colorées par étalonnage . . . . . . . . 35FiChe 16 BILAn extraction, synthèse, dosage des colorants

et des pigments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37FiChe 17 Liaisons dans les molécules organiques . . . . . . . . . . . . . . . . . 39FiChe 18 Représentation et géométrie des molécules . . . . . . . . . . . 41FiChe 19 Couleur des molécules, mécanisme de la vision . . . . . . 43FiChe 20 BILAn Structure et couleur des molécules

organiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

Sommaire

3

COMPREnDRE : LOIS ET MODÈLES

Cohésion et transformation de la matière

FiChe 21 interactions fondamentales et cohésion de la matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

FiChe 22 Cohésion du noyau et radioactivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49FiChe 23 Réactions de fission et de fusion, énergie nucléaire . . . . 51FiChe 24 BILAn Réactions nucléaires et interactions

fondamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53FiChe 25 Cohésion des solides ioniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55FiChe 26 Cohésion des solides moléculaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57FiChe 27 Dissolution des composés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59FiChe 28 BILAn Cohésion et dissolution des composés . . . . . . . . 61FiChe 29 Changement d’état – énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63FiChe 30 Propriétés des alcanes et des alcools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65FiChe 31 Miscibilité des alcools et combustion

des hydrocarbures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67FiChe 32 BILAn Alcanes et alcools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Champs et forces

FiChe 33 Généralités sur les champs et champ magnétique . . . 71 FiChe 34 Champ électrostatique et champ de pesanteur . . . . . . . 73FiChe 35 BILAn Champs scalaires et vectoriels . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

Forme et principe de conservation de l’énergie

FiChe 36 Énergies cinétique et potentielle de pesanteur . . . . . . . . 77FiChe 37 Conservation de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79FiChe 38 BILAn Forme et conservation de l’énergie . . . . . . . . . . . . 81

AGIR : LES DÉFIS DU xxie SIÈCLE

Convertir l’énergie et économiser les ressources

FiChe 39 Transport et stockage de l’énergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83FiChe 40 Production d’énergie électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85FiChe 41 Générateurs et récepteurs électriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87FiChe 42 BILAn Convertir et économiser les ressources . . . . . . . 89

4

Conversion d’énergie chimique

FiChe 43 Réactions d’oxydoréduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91FiChe 44 Piles et accumulateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93FiChe 45 BILAn Conversion d’énergie chimique . . . . . . . . . . . . . . . . 95

Synthétiser des molécules et fabriquer de nouveauxmatériaux

FiChe 46 Aldéhydes, cétones et acides carboxyliques . . . . . . . . . . . 97FiChe 47 Oxydation des alcools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99FiChe 48 Synthèse d’un acide carboxylique ou d’une cétone . . . 101FiChe 49 Chimie innovante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103FiChe 50 BILAn Synthèse des molécules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

AnnEXES

Annexe 1 : Calcul des quantités de matière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

Annexe 2 : Grandeurs et unités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

Annexe 3 : Constantes utilisées en physique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Annexe 4 : Multiples et sous-multiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

Annexe 5 : Ordre de grandeurs de quelques objets . . . . . . . . . . . . . . . . 110

Annexe 6 : extrait de la classification périodique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

5

Conseils pour réussir

I Préparation à la terminale S

• L’année de première est une étape importante pour la préparation du baccalauréat . De bonnes bases sont absolument nécessaires, le programme de physique-chimie de terminale S étant étroitement lié avec celui de première S . il arrive souvent que l’épreuve du bac-calauréat fasse appel aux connaissances du programme de 1re S .

• Une solide culture générale est nécessaire pour réussir . Lisez des articles scientifiques, accumulez des connaissances . De nombreux exercices partent en effet d’une situation quotidienne que vous devez résoudre à l’aide de vos connaissances (par exemple, le sys-tème Galileo, le trou noir au centre de la galaxie sont de sujets qui sont sortis au baccalauréat) .

• Bien sûr, un travail régulier et une relecture de vos devoirs vous permettront de progresser et de consolider vos bases .

• Une participation active en classe est souhaitable . Les questions travaillées en cours seront autant de travail en moins à réaliser chez soi .

II Expériences réalisées en physique-chimie

• La maîtrise des gestes expérimentaux nécessite un entraînement régulier tout au long de l’année . Nous rappelons que l’épreuve de l’évaluation aux capacités expérimentales compte pour 1/5e de la note finale de physique-chimie au baccalauréat .

• Gérez bien votre stress : ne tremblez pas trop quand vous réali-sez des transvasements ou des prélèvements .

• Le respect des consignes de sécurité est importante . N’hésitez pas à signaler à l’enseignant vos doutes quant à l’utilisation de cer-tains produits ou matériels .

• en chimie, le rinçage d’une pipette ou d’une burette se fait avec la solution . La fiole se rince avec de l’eau distillée pour une dilution .

• Le rejet des solutions dangereuses ne se fait pas dans l’évier . en général, un flacon de récupération est mis à votre disposition .

III Physique-chimie et mathématiques

• La physique-chimie utilise de nombreux outils mathématiques, il faut donc se les approprier et les maîtriser .

6

• Un vecteur est caractérisé par une direction, un sens et une norme . Par exemple, si a = cste, cela ne signifie pas que a = cste . Le premier cas fait appel à la norme d’un vecteur, le deuxième cas au vecteur lui-même . Évitez ce type d’erreur : a

�= cste .

• Maîtriser les calculs mentaux permet de savoir si la valeur du résul-tat est cohérente ou non .

• il faut bien maîtriser le maniement des relations et les fonctions inverses : x ⇔ x2 .

• il peut arriver que l’outil mathématique soit vu d’abord en phy-sique et seulement après en mathématiques . L’enseignant de sciences vous donnera les bases pour réussir, cependant, ses conseils ne peuvent pas remplacer un vrai cours de mathématiques .

IV Réussir un calcul

• il est important de maîtriser les conversions . en général, le calcul s’effectue avec des grandeurs dans le système international : chaque grandeur se rapporte dans une unité équivalente au mètre – kilo-gramme – seconde – Ampère .

• L’application numérique nécessite une bonne maîtrise de la cal-culatrice . N’oubliez pas les parenthèses et sachez utiliser les touches de raccourcis (×10^ peut être remplacé par E) . Si le calcul fait appel à une fonction trigonométrique (sinus, cosinus ou tangente), véri-fiez que votre calculatrice est en radian ou en degré .

• il ne faut pas oublier d’indiquer l’unité du résultat ( voir annexe 2), s’il y a lieu .

V Rédaction

• Les réponses doivent être argumentées et justifiées . Évitez de paraphraser les documents ; cela n’est pas intéressant et l’enseignant attend une réflexion scientifique .

• Utilisez au maximum, dans l’idéal, les expressions littérales et faites l’application numérique seulement à la fin .

• N’hésitez pas à faire des schémas ou à écrire des équations-bilan pour illustrer vos propos .

• Une critique du résultat est souvent attendue, notamment si l’on compare une valeur expérimentale avec une valeur théorique . La recherche de sources d’erreurs est alors importante .

7 Couleur, vision, image et source de lumière colorée

FICHE

1Constructions géométriques pour une lentille convergente

Les lentilles minces convergentes sont des objets transparents qui modifi ent la direction de propagation des rayons lumineux. On les retrouve dans des appareils servant à observer des objets très petits (microscope) ou très éloignés (lunette astronomique). Les lentilles permettent aussi de corriger la vue.

I Qu’est-ce qu’une lentille mince convergente ?

1. Caractéristiques d’une lentille convergente

• Une lentille est délimitée par deux surfaces dont l’une au moins est courbe.

• Une loupe peut être modélisée par une lentille ; cependant, une vitre n’est pas une lentille car ses deux surfaces sont planes.

• Une lentille est convergente si le centre est plus épais que les bords.

• Les rayons lumineux subissent deux fois le phénomène de réfraction (voir le programme de 2de) : à l’entrée et à la sortie de la lentille.

2. Symbole d’une lentille mince convergente

• Une lentille est dite mince si son épaisseur e est négligeable devant les rayons des deux calottes sphériques (R1 et R2) : e << R1 et e << R2.

• Elles possèdent souvent un axe de symétrie appelée axe optique.

Axe

F′optique

Symbole d’une lentillemince convergente

ee Axe optique

e

R2 R2

R1R1

Représentation de différentes lentillesconvergentes

II Points particuliers d’une lentille minceconvergente• On schématise un rayon lumineux par une demi-droite partant de la source avec une fl èche indiquant le sens de propagation de la lumière.

Lentille divergente : lorsque les bords sont plus épais que le centre, la lentille est dite divergente. Les rayons lumineux dans ce cas sont déviés différemment par rapport à une lentille convergente.

8 Couleur, vision, image et source de lumière colorée

• Tous les rayons passant par le centre optique O de la lentille ne sont pas déviés.

• Tout rayon arrivant parallèle à l’axe optique, après traversée de la lentille, converge en un point de cet axe appelé foyer image noté F′ .

• Tout rayon incident passant par le foyer objet noté F émerge de la lentille parallèlement à l’axe optique.

Axeoptique

Rayons lumineuxpassant par

le centre optique

Rayons incidentsparallèles à l’axe

optique

Rayons émergeantdu foyer objet

F′OFF′OF

F′O

III Construction géométrique de l’imaged’un objet• L’image d’un objet est obtenue après traversée des rayons dans la lentille.

• L’image est réelle si l’on peut la recueillir sur un écran, virtuelle dans le cas contraire.

Objet Image Construction

À l’infiniImage réelle,

située dans le plan focal image B′

A′OF

Avant le foyer objet F

Image réelle renversée

B′

A′F′OA

B

F

Dans le plan focal F À l’infini

F′OA

B

F

Entre le foyer F et la lentille

Image virtuelle droite

F′OA

B

F

B′

A′

9 Couleur, vision, image et source de lumière colorée

FICHE

2Relations des lentilles minces convergentes

La relation de conjugaison des lentilles permet de connaître la posi-tion et l’orientation de l’image formée. Le grandissement γ per-met de savoir si l’image est plus grande ou plus petite que l’objet.

I Distance focale et vergence d’une lentille

1. Orientation de l’espace

• Il est nécessaire d’orienter l’es-pace : l’image formée n’est pas tou-jours située derrière la lentille. Une lentille convergente peut donner d’un objet une image de même sens ou de sens contraire ( voir fi che 1).

• Pour rendre compte de cette réalité, il faut mesurer les longueurs de manière algébrique (valeur positive ou négative), c’est pourquoi on introduit une barre sur les longueurs mesurées.

2. Distance focale et vergence

• La distance focale f d’une lentille correspond à la distance entre le centre optique O et le foyer image F′.

• La distance focale est une grandeur algébrique : f ′ = OF′ = – OF.

• Pour déterminer expérimenta-lement la distance focale, on peut utiliser la méthode d’autocollima-tion : on place un miroir plan der-rière la lentille, lorsque l’objet est situé dans le plan focal, on constate une image nette formée alors sur l’objet : f ′ = – OA′.

• La vergence C d’une lentille est l’inverse de sa distance focale :

C = f1′. La vergence (grandeur algébrique) s’exprime en dioptrie

(δ) et la distance focale f ′ en mètre (m).

F′OA

B

F++

Orientation de l’espace :AB > 0, OF’ > 0 et OF < 0

F F′OAB+

+

M

B′A′

Principe d’autocollimation :A = A’ = F lorsque les réglages

sont bien effectués

10 Couleur, vision, image et source de lumière colorée

II Relations de conjugaison et de grandissement

1. Relation de conjugaison de Descartes

• La relation de conjugaison des lentilles convergentes lie les posi-tions par rapport au centre optique du point objet A, du point image

A′ et du foyer image F′ : 1

OA′–

1

OA

1

OF′= .

Les distances OA′, OA et OF′ doivent être exprimées avec la même unité.

• Si OA′ > 0, l’image est après la lentille. Si OA′ < 0, l’image est

avant la lentille.

• On montre d’après la relation de conjugaison que si l’on approche l’objet de la lentille, l’image s’éloigne de la lentille. D’une manière générale, l’objet et son image se déplacent dans le même sens.

2. Relation du grandissement

• La relation de grandissement des lentilles minces convergentes permet de lier les tailles et les positions de l’objet et de l’image :

A′B′AB

OA′OA

γ = = .

• Si γ > 0, l’image est droite, si γ < 0, l’image est renversée. Si γ > 1, l’image est plus grande que l’objet.

Dans ce cas – 1 < γ < 0 : l’image est renversée et elle est plus petiteque l’objet. La construction géométrique vérifie cette donnée.

B′

A′F′OA

B

F

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Physique-Chimie re S

Tout le programme en fiches détachables

Des synthèses de cours et des mémos visuels pour retenir l’essentiel

Des schémas-bilans pour tout mémoriser en un coup d’œil

Des encadrés zooms sur les points clés du programme

Des conseils pour réussir votre année de 1re S

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