Analyse thématique dans la classe 2.

La séquence d’enseignement de l’énergie dans la classe 2 est découpée en 28 thèmes. Ils sont regroupés en quatre parties (tableau 40).

Une première partie qui fait référence à l’étude du travail d’une force en déplacement (thème 1 à thème 11). Cette partie débute par une introduction au fonctionnement de la physique et aux processus de modélisation (thème 1). Elle est clôturée par un thème (exercice d’application) où le travail d’une force variable et d’une force constante sont étudiés dans une même situation (thème 11).

La deuxième partie regroupe l’étude de l’énergie cinétique (thèmes 12 à 17). Elle est introduite par une activité où la classe donne une classification des formes d’énergie utilisées en physique du point de microscopique et macroscopique. Cette étude permet à la classe de se centrer sur les deux formes d’énergie particulières : énergie cinétique et potentielle. Le théorème de l’énergie cinétique est étudié dans cette partie (thème 15) qui se termine par un exercice d’application.

La troisième partie prolonge l’étude des formes particulières d’énergie : l’énergie potentielle (thèmes 18 à 21). Les énergies potentielles de pesanteur, élastique et de torsion sont étudiées successivement. Un retour sur le système isolé et les forces intérieures et extérieures clôture cette partie.

La quatrième partie concerne l’étude de l’énergie mécanique et la conservation et non conservation de l’énergie mécanique d’un système (thèmes 22 à 28). Elle est clôturée par des exercices d’application.

Il faut noter que, dans cette classe, les élèves ne disposent pas de manuels scolaires; l’enseignant utilise personnellement ceux de la France. Il a conçu des textes qui accompagnent son enseignement qu’il distribue aux élèves au début de la séance, ces derniers les collent sur leur cahier. Le contenu du texte donne les éléments essentiels du cours, il s’agit de définitions des notions, d’expressions littérales. Il faut noter que l’enseignant disposait des documents sésames, les mêmes que ceux utilisés par la classe 1 ; il a repris essentiellement le modèle de l’énergie, mais en modifiant l’ordre, en particulier la conservation de l’énergie (thème 23).

Les mêmes critères utilisés pour construire l’échantillon de thèmes dans la classe 1 sont repris dans cette classe 2.

Tableau 40. Intitulés des thèmes. Classe 2
Partie N° Thème Intitulé des thèmes D. Tot
(mn)		 D. CE
(mn)
I S1



S2




S3
1 Modèle de l’énergie. Notions de système en physique, propriétés et modes de transfert d’énergie. Chaînes énergétiques 15 15
2 Travail d’une force constante en déplacement 34 34
3 Expression du travail du poids d’un solide en déplacement en fonction de la variation des altitudes
20		 20
4 Calcul du travail d’une force constante en déplacement sur un plan horizontal (avec frottement).
40		 19
5 Travail des forces s’exerçant sur un pendule 45 36
6 Travail d’une force constante dont le point d’application décrit un mouvement de rotation. Travail élémentaire. Moment d’une force ou d’un couple de forces 21 21
7 Travail d’une force variable ou d’un couple de torsion. Mouvement de translation et de rotation. 27 27
8 Puissance. 12 12
9 Fonctionnement du physicien : utilisation du modèle pour interpréter ou prévoir. Propriétés de l’énergie. Travail d’une force. Facteurs qui influencent le travail d’une force. Travail moteur, travail résistant et travail nul 6 6
10 Détermination de vitesses successives d’une bille lâchée sans vitesse initiale d’une hauteur h. 5 5
11 Travail des forces qui s’exercent sur un pendule élastique. 21 20
II S4


S4_
S5
12 Adjectifs qualifiant l’énergie dans la vie courante. Les deux formes d’énergie utilisées en physique : énergie cinétique et énergie potentielle 49 31
13 Energie cinétique 20 20
14 Moment d’inertie d’un solide en mouvement de rotation autour d’un axe fixe. 30 30
15 Théorème de l’énergie cinétique. 16 16
16 Utilisation du théorème de l’énergie cinétique. Détermination de la vitesse d’un solide 44 35
17 Utilisation du théorème de l’énergie cinétique dans le cas d’un mouvement de rotation. Détermination d’angle. 28 27
III S6



S6_
S7
18 Energie potentielle de pesanteur. 14 14
19 Détermination de la constante dans l’expression de l’énergie potentielle en fonction des choix de l’état de référence et de l’origine des altitudes 41 35
20 Energie potentielle élastique. 20 20
21 Définition d’un système isolé. Energie potentielle. Forces intérieures et extérieures. 14 14
IV






S8
22 Energie mécanique. 11 11
23 Théorème de l’énergie mécanique 16 16
24 Application des expressions faisant référence à la conservation de l’énergie mécanique. Système conservatif. Transfert et/ou transformation d’énergie. 22 22
25 Calcul de l’énergie cinétique et de la vitesse d’un solide à une altitude donnée. 10 10
26 Transformation d’énergie au sein d’un système isolé 13 13
27 Utilisation de la conservation de l’énergie mécanique pour déterminer la longueur d’un ressort 25 25
28 Calcul du travail des forces de frottements. Variation de l’énergie mécanique. Introduction à la notion de chaleur 18 18