Programme Physique Chimie – CAP

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Programme de physique-chimie CAP

Sécurité : comment travailler en toute sécurité ? 

Électricité : comment caractériser et exploiter un signal électrique ?

Mécanique : comment décrire le mouvement ? 

Chimie : comment caractériser une solution ? 

Acoustique : comment caractériser et exploiter un signal sonore ?

Thermique : comment caractériser les échanges d’énergie sous forme  thermique ? 

Optique : comment caractériser un signal lumineux ?

Organisation du programme 

Le programme de physique-chimie est commun à l’ensemble des spécialités. Il porte sur les  domaines de connaissances : sécurité, électricité, mécanique, chimie, acoustique, thermique  et optique. Pour chacun d’eux sont indiqués les objectifs, les liens avec le cycle 4, les  capacités et connaissances exigibles, les liens avec les mathématiques. 

Deux modules, au contenu transversal, ne doivent pas faire l’objet de cours spécifiques mais  s’intégrer tout au long de la formation au traitement des autres modules du programme : le  module « Sécurité » et le module « Électricité ». 

Le module « Sécurité » est destiné à sensibiliser aux risques liés à l’utilisation d’appareils électriques, de produits chimiques et de sources lumineuses ou sonores. La mise en œuvre  de ce module contribue à développer les compétences professionnelles liées à la sécurité. En continuité des notions abordées au cycle 4, les capacités et connaissances du module  « Électricité » sont introduites au sein des autres modules du programme de physique chimie faisant appel à ces notions, en particulier à travers l’utilisation des capteurs. Les  champs d’application peuvent alors relever d’une situation du domaine professionnel, de la  santé, de l’environnement… où de nombreux capteurs associés à des circuits électriques sont employés pour mesurer des grandeurs physiques et chimiques.

Sécurité : comment travailler en toute sécurité ? 

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Pictogrammes de danger – Sécurité chimie – CAP

Objectifs 

Ce module transversal est destiné à sensibiliser aux risques liés à l’utilisation d’appareils électriques, de produits chimiques, de sources lumineuses ou sonores et à former au respect des règles d’utilisation associées afin que l’élève adopte un comportement responsable, notamment lors des activités expérimentales, dans le respect des règles de sécurité. 

Liens avec le cycle 4 

Expliquer les fondements des règles de sécurité en chimie, électricité et acoustique.  Réinvestir ces connaissances ainsi que celles sur les ressources et sur l’énergie, pour agir de façon responsable. 

Capacités et connaissances 

Capacités	Connaissances
Identifier un pictogramme sur l’étiquette  d’un produit chimique de laboratoire ou  d’usage domestique.  Identifier et appliquer les règles liées au tri sélectif des déchets chimiques. Utiliser de façon raisonnée les  équipements de protection individuelle adaptés à la situation expérimentale en chimie.	Savoir que les pictogrammes et la lecture de l’étiquette d’un produit chimique renseignent sur les risques encourus et sur les moyens de s’en  prévenir, sous forme de phrases de risques et de phrases de sécurité.  Connaître les équipements de protection individuelle et leurs conditions d’utilisation.
Justifier la présence et les caractéristiques des dispositifs permettant d’assurer la protection des  matériels et des personnes (coupe circuit, fusible, disjoncteur, disjoncteur  différentiel, mise à la terre).	Connaître les principaux dispositifs de protection  présents dans une installation électrique et leur rôle.
Identifier les dangers d’une exposition au rayonnement d’une source  lumineuse dans le visible ou non : par  vision directe, par réflexion.  Utiliser de façon raisonnée les équipements de protection individuelle  adaptés à la situation expérimentale en optique.	Connaître certaines caractéristiques de la lumière émise par une source laser (monochromaticité, puissance et divergence du faisceau laser). Connaître l’existence de classes de laser. Connaître les dangers, pour la santé (œil, peau), d’une exposition au rayonnement.
Utiliser les protections adaptées à l’environnement sonore de travail.	Connaître le seuil de dangerosité et de douleur pour l’oreille humaine (l’échelle de niveau d’intensité acoustique étant fournie).

Électricité : comment caractériser et exploiter un signal électrique ?

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Cours symboles, montages, intensité et tension électriques – Electricité CAP

Exercices intensité et tension électriques – Electricité CAP

TP tension électrique – CAP

TP intensité électrique – CAP

Cours et exercices loi d’ohm – Electricité CAP

T.P loi d’Ohm – Electricité – CAP

Cours et exercices loi d’ohm – Electricité CAP

Cours et exercices tension continue/alternative – Electricité CAP

Objectifs 

Il s’agit de consolider et de compléter les notions d’électricité étudiées au collège.  L’électricité est un domaine riche sur le plan expérimental mais délicat à appréhender par les élèves car les grandeurs électriques ne sont pas directement « perceptibles ». Aussi convient-il de préciser la signification physique des grandeurs électriques et de leur donner  du sens grâce à l’utilisation et à la mise en œuvre de dipôles couramment utilisés comme  des capteurs (par exemple : température, intensité lumineuse…). Les capacités et connaissances sont introduites au sein des autres modules du programme de physique chimie faisant appel à ces notions. 

Liens avec le cycle 4 

Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l’électricité.

Capacités et connaissances 

Capacités	Connaissances
Lire et représenter un schéma électrique. Réaliser un montage à partir d’un schéma. Identifier les grandeurs, avec les unités et  symboles associé(e)s, indiquées sur la  plaque signalétique d’un appareil. Mesurer l’intensité d’un courant électrique. Mesurer la tension aux bornes d’un dipôle. Utiliser la loi des nœuds, la loi des mailles  dans un circuit comportant au plus deux  mailles.	Connaître les appareils de mesure de l’intensité  et de la tension.  Connaître les unités de mesure de l’intensité et  de la tension.
Identifier les grandeurs d’entrée et de sortie (avec leur unité) d’un capteur. Réaliser et exploiter la caractéristique du  dipôle électrique constitué par un capteur, modélisée par la relation U = ƒ(I).	Connaître la relation entre U et I pour des systèmes à comportement de type ohmique.
Distinguer une tension continue d’une  tension alternative.  Reconnaître une tension alternative  périodique.  Déterminer graphiquement la  valeur maximale et la période d’une  tension alternative sinusoïdale.  Exploiter la relation entre la fréquence et la période.  Décrire un signal périodique et donner les  valeurs le caractérisant (valeur efficace et valeur maximale de la tension, période, fréquence).	Connaître les grandeurs permettant de décrire  une tension sinusoïdale monophasée ainsi que leur unité (valeur maximale de la tension, valeur  efficace de la tension, période, fréquence). Savoir que la tension du secteur en France est alternative et sinusoïdale, de valeur efficace  230 V et de fréquence 50 Hz.

Liens avec les mathématiques 

− Modélisation et exploitation de représentations graphiques. 

− Utilisation et transformation de formules. 

− Identification de situation de proportionnalité. 

− Notion de fonction et valeurs associées. 

− Fonctions linéaires.

Mécanique : comment décrire le mouvement ? 

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Vitesse et mouvement – Cours et exercices – Mécanique – CAP

T.P mouvement et vitesse – Mécanique – CAP

Actions mécaniques et forces – Cours et exercices – Mécanique – CAP

Le poids et la masse – Cours et exercices – Mécanique – CAP

T.P poids et masse – Mécanique – CAP

Objectifs 

L’objectif de ce module est de consolider la distinction entre la description du mouvement au cours du temps et celle des actions subies par l’objet étudié qui se fait à un instant donné.  Les capacités et connaissances visées permettent de décrire le mouvement d’un objet (il s’agit à cette occasion d’utiliser et d’interpréter des enregistrements de mouvements provenant de vidéos, de chronophotographies ou d’acquisition numérique des données), tant du point de vue de ses caractéristiques qu’en termes d’interactions. 

Liens avec le cycle 4 

− Caractériser un mouvement. 

− Modéliser une action par une force caractérisée par une direction, un sens et une  valeur. 

Capacités et connaissances 

Capacités	Connaissances
Délimiter un système et choisir un  référentiel adapté.  Reconnaître un état de repos ou de mouvement d’un objet par rapport à un  autre objet.  Différencier trajectoire rectiligne, circulaire et quelconque pour un point donné d’un  objet.	Savoir qu’un mouvement ne peut être défini que dans un référentiel choisi.
Identifier la nature d’un mouvement à partir d’un enregistrement.  Déterminer expérimentalement une vitesse moyenne dans le cas d’un mouvement  rectiligne.  Utiliser la relation entre vitesse moyenne, distance parcourue et durée.	Connaître l’existence de mouvements de natures différentes : mouvement uniforme et mouvement uniformément varié (accéléré ou ralenti).   Connaître la relation entre vitesse moyenne, distance parcourue et durée.
Faire l’inventaire des actions mécaniques qui s’exercent sur un solide.	Savoir qu’une action mécanique se modélise par une force.
Représenter et caractériser une action mécanique par une force.  Vérifier expérimentalement les conditions d’équilibre d’un solide soumis à deux forces. Mesurer la valeur du poids d’un corps.	Connaître les caractéristiques d’une force (droite d’action, sens et valeur en Newton).  Connaître les caractéristiques du poids d’un corps (vertical, du haut vers le bas et valeur en newton).  Connaître et utiliser la relation entre le poids et la masse.

Liens avec les mathématiques 

− Proportionnalité. 

− Utilisation et transformation de formules. 

− Tracés géométriques et mesures.

Chimie : comment  caractériser une solution ? 

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Atomes, molécules et Ions – Sécurité – Cours et exercices – Chimie – CAP

Objectifs 

Dans la continuité du thème « Organisation et transformation de la matière » abordé au cours de la scolarité obligatoire, ce module permet de consolider et d’approfondir la  description de la matière à l’échelle macroscopique et à l’échelle microscopique. Une approche quantitative simple est indiquée, avec la détermination d’une concentration  massique lors d’une dissolution. 

Liens avec le cycle 4 

− Solutions : solubilité, miscibilité. 

− Molécules, atomes et ions, formule chimique d’une molécule. 

− Mettre en œuvre des tests caractéristiques d’espèces chimiques à partir d’une  banque fournie. 

− Transformation chimique : conservation de la masse, redistribution d’atomes, notion  d’équation chimique. 

− Mesure du pH d’une solution. 

Capacités et connaissances 

Capacités	Connaissances
Identifier expérimentalement des espèces chimiques en solution aqueuse. Associer les éléments à leur symbole à  l’aide de la classification périodique. Interpréter une formule chimique en  termes atomiques.  Construire un modèle moléculaire à partir d’une formule chimique simple.	Connaître la différence entre ion, molécule et atome.
Reconnaître et nommer le matériel et la verrerie de laboratoire employés lors des manipulations.
Reconnaître expérimentalement le caractère acide, basique ou neutre d’une  solution.  Mesurer un pH.  Réaliser expérimentalement une dilution.	Savoir qu’une solution acide a un pH inférieur à 7 et qu’une solution basique a un pH supérieur à 7.  Connaître les effets de la dilution sur la valeur du pH.
Préparer une solution de concentration massique donnée, par dissolution.	Connaître la notion de concentration massique d’un soluté (en g/L).

Liens avec les mathématiques 

Proportionnalité. 

Acoustique : comment caractériser et exploiter un signal sonore ?

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Acoustique – Cours et exercices – CAP

T.P Acoustique – CAP

Objectifs 

Les objectifs de ce module sont de déterminer les caractéristiques d’un son, d’analyser le mécanisme de la perception d’un son par l’oreille humaine et d’en mettre en évidence les limites afin de protéger l’audition lors des activités professionnelles ou des activités de loisirs.

Liens avec le cycle 4 

− Caractériser différents types de signaux (lumineux, sonores, radio…).

− Utiliser les propriétés de ces signaux. 

− Notion de fréquence : sons audibles, infrasons et ultrasons. 

− Vitesse de propagation. 

Capacités et connaissances 

Capacités	Connaissances
Déterminer la période ou la fréquence d’un son pur.  Caractériser un son par sa fréquence et son niveau d’intensité acoustique. Mesurer le niveau d’intensité acoustique. Exploiter une échelle de niveau d’intensité acoustique.  Produire et classer des sons du plus  grave au plus aigu.	Savoir qu’un son se caractérise par sa fréquence et son niveau d’intensité exprimé en décibels. Connaître le seuil de dangerosité et de douleur pour l’oreille humaine (l’échelle de niveau d’intensité acoustique étant fournie).
Comparer expérimentalement les atténuations phoniques de différents milieux traversés.	Savoir que les isolants phoniques sont des matériaux qui absorbent une grande partie de l’énergie véhiculée par les signaux sonores.
Mettre en œuvre des émetteurs et des  capteurs piézoélectriques.	Savoir que la transmission du son nécessite un émetteur, un milieu de propagation et un récepteur.
Mettre en œuvre une chaine de transmission d’informations par canal sonore.

Thermique : comment caractériser les échanges d’énergie sous forme  thermique ? 

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Température et chaleur – Cours et exercices – Thermique – CAP

Objectifs 

Il s’agit : 

− de consolider la notion de température, à travers sa mesure par différentes  techniques ; 

− de distinguer les notions de chaleur et de température ; 

− de caractériser les effets d’un transfert thermique (variation de la température d’un  corps pur – changement d’état d’un corps pur). 

L’introduction au module se fait au travers des principaux capteurs de température  (thermosondes à résistance : thermistance, thermosonde à résistance de platine Pt100,  thermocouple) qui sont utilisés dans de nombreux secteurs industriels. 

Liens avec le cycle 4 

− Décrire la constitution et les états de la matière. 

− Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie.

Capacités et connaissances 

Capacités	Connaissances
Mesurer des températures. Utiliser un capteur de température.	Connaître les échelles de température : Celsius et Kelvin. Connaître différents types de thermomètres.
Vérifier expérimentalement que deux corps en contact évoluent vers un état d’équilibre thermique.	Savoir que l’élévation (diminution) de température d’un corps nécessite un apport (une perte) d’énergie.  Savoir que la chaleur est un mode de transfert d’énergie (transfert thermique) entre deux corps de températures différentes.
Étudier expérimentalement l’évolution de la température d’un corps pur puis celle d’un  mélange au cours de différents types de changements d’état.	Savoir qu’un changement d’état nécessite un transfert thermique sous forme de chaleur.

Liens avec les mathématiques 

− Notion de fonction. 

− Repérage dans un plan. 

− Représentation graphique d’une fonction donnée sur un intervalle (lecture et  exploitation). 

− Sens de variation d’une fonction sur un intervalle donné (fonction croissante – décroissante). 

− Fonction affine. 

Optique : comment caractériser un signal lumineux ? 

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Objectifs 

Il s’agit : 

− de consolider le modèle du rayon de lumière en mettant en évidence expérimentalement les phénomènes de réflexion et de réfraction de la lumière afin de justifier le comportement de la lumière à l’interface de deux milieux et d’expliquer des  phénomènes de la vie courante ; 

− d’approcher la notion de spectre de la lumière blanche (la décomposition de la  lumière blanche) et de préciser que certains rayonnements ne peuvent pas être  perçus par l’œil humain ; 

− de réaliser expérimentalement une synthèse additive des couleurs. 

Liens avec le cycle 4 

− Caractériser différents types de signaux (lumineux, sonores, radio…).

− Utiliser les propriétés de ces signaux.

Capacités et connaissances 

Capacités	Connaissances
Vérifier expérimentalement la loi de la  réflexion de la lumière. Mettre en évidence expérimentalement le  phénomène de réfraction de la lumière. Mesurer un angle d’incidence et un angle  de réfraction.  Relier qualitativement l’angle de réfraction  à l’indice de réfraction d’un milieu  transparent.	Connaître la loi de la réflexion de la lumière. Savoir tracer un rayon incident, un rayon réfléchi  et un rayon réfracté.  Savoir que la valeur de l’angle de réfraction  dépend de l’indice du milieu.
Décomposer expérimentalement la  lumière blanche.  Réaliser le spectre de la lumière visible.	Savoir que la lumière blanche est constituée de rayonnements de différentes couleurs. Savoir que la lumière blanche est composée de rayonnements visibles et d’autres invisibles à  l’œil nu.  Connaître l’existence des rayonnements infrarouges et ultraviolets.  Connaître les effets sur la santé d’une exposition excessive aux rayonnements infrarouges et  ultraviolets.
Réaliser expérimentalement une synthèse additive des couleurs.	Savoir que trois lumières colorées (rouge/vert/bleu) suffisent pour créer toutes les couleurs.

Liens avec les mathématiques 

− Constructions géométriques. 

− Mesure d’angles.