Physique Seconde Etude de la réflexion et de la réfraction de la lumière

« Physique Seconde Etude de la réflexion et de la réfraction de la lumière Type d'activité 1 TP noté puis 1 TP d’investigation Connaissances Pas de connaissances préalables exigées Capacités Connaissances, capacités et attitudes Formuler une hypothèse sur : -un évènement susceptible de se produire ou de s’être produit, - un paramètre pouvant jouer un rôle dans un phénomène. Proposer une expérience : -susceptible de valider ou d’infirmer une hypothèse, -répondant à un objectif précis. Analyser des résultats expérimentaux, les confronter à des résultats théoriques Trier des informations Attitudes Agir en suivant un protocole fourni (texte ou schéma). évaluées Exprimer un résultat avec un nombre de chiffres significatifs compatibles avec les conditions de l’expérience. Faire l’étude statistique d’une série de mesures indépendantes en utilisant une calculatrice ou un tableur. Pré requis Propagation rectiligne de la lumière, source de lumière (collège) Sens de propagation de la lumière : de l’objet vers l’oeil de l’observateur. Conditions de mise en œuvre Cette séquence se déroule sur 3 séances : Première séance : TP découverte noté : réflexion et étude de la réfraction Deuxième séance : (1 h de cours) correction du TP, énoncé des lois de descartes, exercices d’application. Travail à faire pour la séance suivante : regarder le dessin et essayer de l’interpréter en formulant plusieurs hypothèses. Troisième séance : TP d’investigation : pour expliquer le dessin, recherche de l’indice de réfraction de l’eau. Compétences disciplinaires : Objectifs de l'activité proposée 1er TP : Comprendre et assimiler le vocabulaire lié aux phénomènes de réflexion et de réfraction de la lumière.

Etablir les lois de Descartes en suivant un protocole. 2ème TP : Réinvestir les lois de descartes.

Elaborer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour déterminer l’indice de réfraction de l’eau. Physique Seconde FICHE PROFESSEUR Cette séquence se déroule sur 3 séances : Première séance : TP découverte noté : réflexion et étude de la réfraction Deuxième séance : (1 h de cours) correction du TP, énoncé des lois de descartes, exercices d’application. Travail à faire pour la séance suivante : regarder le dessin et essayer de l’interpréter en formulant plusieurs hypothèses. Troisième séance : TP d’investigation : pour expliquer le dessin, recherche de l’indice de réfraction de l’eau. Pré requis Propagation rectiligne de la lumière, source de lumière (collège) Sens de propagation de la lumière : de l’objet vers l’oeil de l’observateur. Objectifs : Compétences disciplinaires : 1er TP : Comprendre et assimiler le vocabulaire lié aux phénomènes de réflexion et de réfraction de la lumière.

Etablir les lois de Descartes en suivant un protocole. 2ème TP : Réinvestir les lois de descartes.

Elaborer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour déterminer l’indice de réfraction de l’eau. Compétences expérimentales (BO) I.

Compétences liées à l’expérimentation Formuler une hypothèse sur : -un évènement susceptible de se produire ou de s’être produit, - un paramètre pouvant jouer un rôle dans un phénomène. Proposer une expérience : -susceptible de valider ou d’infirmer une hypothèse, -répondant à un objectif précis. Analyser des résultats expérimentaux, les confronter à des résultats théoriques II.

Compétences liées aux manipulations et aux mesures Agir en suivant un protocole fourni (texte ou schéma). Faire le schéma d’une expérience. Exprimer un résultat avec un nombre de chiffres significatifs compatibles avec les conditions de l’expérience. Faire l’étude statistique d’une série de mesures indépendantes en utilisant une calculatrice ou un tableur. Dans le cadre des TP TP2 : formuler une hypothèse concernant le trajet de la lumière du fond de l’eau vers l’observateur : y a -t-il eu réfraction, dans quel sens. Proposer d’étudier la réfraction air/eau ou eau/air et de déterminer l’indice de réfraction de l’eau grâce à une série de mesures. TP 1 : interpréter la série de mesures effectuées pour établir la proportionnalité entre sini et sinr TP 2 : utiliser le résultat de l’indice de réfraction de l’eau pour tracer le trajet d’un rayon lumineux issu du fond du lac et comprendre la méprise du personnage. TP 1 : réaliser, à partir de la fiche, l’expérience permettant de mesurer les angles de réfraction successifs. TP 2 : représenter le dispositif utilisé. Les résultats (rapport sini/sinr dans TP 1 et neau dans TP 2) doivent être donnés avec un nombre correct de chiffres significatifs. TP 2 : Penser à faire plusieurs mesures plutôt qu’une seule afin de déterminer neau dans TP 2.

(ceci étant suggéré dans TP 1) Physique Seconde Compétences liées à la langue française Trier des informations Compétences liées aux mathématiques Utiliser la relation de proportionnalité. Utiliser les notions simples de statistiques Etapes de la démarche TP découverte Séance durées prévues Une séance de TP TP 1 : identifier les rayons incidents, réfléchis et réfractés, la normale d’après les définitions fournies. Reconnaitre les angles incident et réfracté (mesurés à partir de la normale) Remarquer la proportionnalité entre sini et sinr dans TP 1 L’exploiter dans TP 2 Calculer une valeur moyenne. Scénario Activités des élèves et rôle du professeur (consignes, intentions….) Rappel : la lumière se propage de façon rectiligne dans un milieu homogène. Que se passe-t-il quand la lumière change de milieu ? Le professeur distribue une fiche TP en indiquant qu’il s’agit d’un TP noté, qu’aucune connaissance préalable n’est indispensable et qu’il ne répondra à aucune question : tout est expliqué sur la feuille. Expérience présentée au bureau : un faisceau LASER arrive à la surface d’un aquarium rempli d’un mélange {eau+fluorescéine}.

De la poudre de craie est dispersée de façon à mettre en évidence le rayon réfléchi. Les élèves réalisent le travail et appellent le professeur quand c’est indiqué ou en cas de problème. structuration des connaissances 1h cours Exercices Situation déclenchante Elaboration d’hypothèses, Fin du cours Séance de Travaux Pratiques Début Le professeur passe dans les rangs et évalue les élèves et débloque les situations problématiques. Mise en commun des différentes lois proposées par les élèves. Enoncé des lois de Descartes. Exercices d’application (ex : calcul d’angle de réfraction) Le professeur donne le dessin humoristique et demande aux élèves de chercher des hypothèses permettant d’interpréter la situation. OU : expérience : une masse marquée est placée dans une cuvette vide.

Les élèves s’éloignent de façon à ne plus voir la masse.

Ils restent alors dans cette position.

Lorsque le professeur verse de l’eau dans la cuvette, les élèves voient la masse réapparaître. Le professeur demande aux élèves comment ils ont interprété le dessin (ou l’expérience). Eléments de réponses attendus : - le personnage ne voit pas le fond de l’eau là où il se trouve réellement. - La lumière issue du fond du lac ne s’est pas Physique Seconde Interactif de protocole expérimental. Autonome (par 2) - propagée de façon rectiligne. Il y a eu réfraction lors du passage de l’eau à l’air. L’indice de réfraction de l’eau est différent de celui de l’air. Problème : comment vérifier ces hypothèses ? Comment déterminer expérimentalement l’indice de réfraction de l’eau ? Les élèves observent le matériel à disposition ( - une lanterne munie d’une fente, produisant un faisceau fin de lumière blanche - un demi cylindre creux gradué en degré sur sa partie arrondie avec l’origine au centre) Ils élaborent un protocole pour déterminer l’indice de réfraction de l’eau.

La difficulté étant de choisir d’étudier la réfraction air/eau et de mesurer la valeur de l’angle incident (dans l’air) interactif Mise en commun : les binômes énoncent leurs idées et leurs problèmes et le « mode d’emploi » du matériel est expliqué pour toute la classe. Investigation expérimentale En groupe Conclusion du TP Fin du TP ou à la maison Les élèves réalisent les expériences et mesures, calculent le rapport moyen de sinr/sini et en déduisent l’indice de réfraction de l’eau. Utiliser la valeur de l’indice de réfraction de l’eau pour faire un schéma cohérent de 2 rayons lumineux issus d’un point du fond du lac.

Utiliser l’information concernant l’interprétation par le cerveau d’un signal visuel pour interpréter la méprise du personnage. Les élèves rédigent le compte rendu à l’aide des consignes données sur la fiche TP Evaluation Bilan de l’évaluation : - La première note permet d’évaluer les capacités de l’élève.... »