Du point de vue de l’enchaînement du savoir

Cet enchaînement est donné en suivant le découpage en partie (tableaux 20 et 40) que nous avons utilisé pour regrouper les thèmes

Dans la classe 1 (F)

Première partie.

Cette première partie de la séquence d’enseignement de l’énergie débute dans la classe 1 par une expérience réalisée par les élèves qui consiste à tirer un objet sur une table horizontale par un moteur qui est alimenté par une pile. L’exploitation de la description de cette expérience par une analyse de phrases permet aux élèves de se familiariser avec le fonctionnement de la physique et le processus de modélisation. La deuxième activité qui suit immédiatement consiste à reprendre l’analyse de l’expérience, cette fois-ci sous forme théorique avec l’utilisation d’une chaîne énergétique représentant les systèmes utilisés ainsi que les modes de transferts d’énergie. Cette deuxième activité débute en fin de première séance. La réalisation devrait se poursuivre à la maison et la correction sera faite dans la deuxième séance.

La correction de la deuxième activité débute à la deuxième séance, elle est précédée par une inclusion portant sur les consignes données pour la réalisation du dossier sur les formes d’énergie dans la région Rhône-Alpes. Cette deuxième activité fait référence à l’analyse des modes de transfert d’énergie. Les transferts thermiques et travail mécanique sont ceux étudiés. Durant l’analyse du transfert par travail mécanique, le modèle de la mécanique est mobilisé, montrant ainsi la relation entre les différents domaines de la physique.

Cette classe utilise les documents « sésames ». Si nous comparons la chronogenèse de cette classe avec la prescription du programme français, nous remarquons une différence d’approche. Le programme français démarre par le concept de travail qu’il va lier ensuite aux formes d’énergie (cinétique et potentielle de pesanteur) alors cette classe démarre par le fonctionnement de la physique et les processus de modélisation qui sont suivis d’une analyse des modes de transfert d’énergie.

Deuxième partie.

La deuxième partie est introduite par une lecture de texte qui fait référence à la classification historique que les physiciens ont adoptée en ce qui concerne les formes d’énergie. Les élèves ont ensuite effectué des activités qui consistent à classer des adjectifs qui qualifient l’énergie dans les domaines de la vie de tous les jours, en technologie ou en économie, dans le domaine de la physique au niveau macroscopique et microscopique. Durant la correction de ces activités, l’enseignante a insisté sur les critères qui permettent aux physiciens d’utiliser un terme pour qualifier l’énergie : le terme doit être lié à une grandeur physique. La différenciation que le physicien doit faire quand il analyse un phénomène énergétique est aussi abordée dans cette partie :

• quand il s’agit de transfert d’énergie, le physicien n’a que trois choix : le transfert par travail, le transfert thermique et le transfert par rayonnement
• quand il s’agit de formes d’énergie à utiliser, le physicien prend un terme qui est lié à une grandeur physique au niveau macroscopique. Au niveau microscopique il n’y a que deux termes à utiliser : cinétique et potentielle.

La partie est clôturée par la correction d’un exercice qui fait référence à l’identification des noms dans une chaîne énergétique, les modes de transferts d’énergie qui se font entre les systèmes. Ces textes d’exercices utilisent des schémas de chaînes énergétiques au cours de leur analyse.

Troisième partie.

La troisième partie commence par l’expérience du lancer et de réception du médecine-ball. Durant cette première activité les élèves ont décrit les gestes qu’ils ont faits lors de la réalisation de l’expérience. A la suite de l’analyse des phrases utilisées pour décrire les gestes, la classe a déduit les grandeurs physiques qui en sortent : la force, la distance de lancer et la vitesse en fin de lancer. L’analyse d’un système isolé du point de vue énergétique a suivi cette première activité. Dans cette deuxième activité, il s’agit de délimiter le système isolé du point de vue énergétique : « médecine-ball+Terre ». Une troisième activité consiste à analyser la variation et l’évolution de l’énergie stockée par un système, l’évolution des formes d’énergie stockées (cinétique et potentielle de pesanteur). A la suite de cette analyse les grandeurs physiques qui influencent les énergies cinétique et potentielle de pesanteur ont été notées.

La même expérience a permis à la classe de faire l’analyse du transfert d’énergie par travail mécanique (en termes d’interaction et de forces mises en jeu) en utilisant les phases de lancer et de réception. Cette seconde analyse a permis de dégager les grandeurs physiques qui influencent le travail mécanique.

Ensuite un cours magistral a permis à l’enseignante de donner l’expression mathématique du travail d’une force constante sur un déplacement rectiligne. Des exercices qui permettent d’appliquer cette formule dans des situations variées ont suivi ce cours magistral.

La partie est clôturée par le compte rendu du travail sur les formes d’énergie dans la région Rhône-Alpes.

Quatrième partie.

La quatrième partie débute par une lecture de texte (thème 18) faite par l’enseignante. Ce texte, intitulé « compléments du modèle de l’énergie », regroupe l’ensemble des expressions faisant référence à l’énergie. Les autres thèmes permettent à la classe de s’exercer à l’utilisation des ces expressions. Le théorème de l’énergie cinétique et la relation entre la variation de l’énergie potentielle de pesanteur et le travail du poids sont les expressions qui sont les plus sollicitées (thèmes 19 et 20).