Bilan a priori de l’étude de la fiche d’activités expérimentales de P1 Nous allons faire une synthèse des possibles de l’étude de la fiche d’activités des élèves Nous allons faire une synthèse des possibles de l’étude de la fiche d’activités des élèves

en reprenant les connaissances mises en jeu en suivant la logique dans laquelle l’enseignant veut faire travailler ses élèves. Ce faisant trois objectifs sont visés : mettre en évidence la.les organisation.s scientifique.s en jeu afin de faire le point des apprentissages possibles et les énoncés des savoirs à institutionnaliser.

- Les organisations scientifiques

L’analyse que nous avons faite permet de mettre en évidence plusieurs organisations scientifiques liées à quatre types de tâches :

Tr : « Mesurer la résistance d’un conducteur ohmique »

Tti : « Mesurer la tension aux borne d’un conducteur ohmique et l’intensité du courant

qui le traverse »

TR : « Mettre en évidence une relation de proportionnalité entre la tension et l’intensité

du courant pour un conducteur ohmique »

TM : « Déterminer la relation mathématique entre la tension électrique, l’intensité du

courant et la résistance d’un conducteur ohmique »

Praxéologie liée à Tr

 Technique τr

 Identifier un multimètre

 Régler le multimètre pour un usage en ohmmètre

 Choisir le calibre approprié pour un multimètre numérique ou choisir l’échelle de lecture si le multimètre est à aiguille

 Brancher le conducteur ohmique à l’ohmmètre  Lire le résultat de la mesure

 Technologie ϴr

 Le multimètre est un appareil capable de mesurer une tension électrique, une intensité de courant et une résistance

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 Pour la mesure d’une résistance le multimètre est utilisé en ohmmètre en réglant le sélecteur rotatif sur la gamme ‘’Ohms’’

 Chacun des nombres autour du sélecteur rotatif indique un calibre qui correspond à la plus grande mesure que l’on puisse faire si le sélecteur est sur cette position

 Les bornes du conducteur ohmique sont reliées aux entrées notées COM et V/Ω

 Pendant la mesure de la résistance, le conducteur ohmique mis doit être hors tension

 L’ampère, le volt et l’ohm sont respectivement les unités de mesure de l’intensité du courant, de la tension et de la résistance..

 Théorie Θr

 loi de l’électrocinétique

Praxéologie liée à Tui

 technique τui

 Réaliser un montage comprenant en série un générateur de tension continue et réglable, un conducteur ohmique, un ampèremètre (ou un multimètre utilisé en ampèremètre) puis un voltmètre (ou un multimètre utilisé en voltmètre) branché en dérivation aux bornes du conducteur ohmique.

 Faire varier la tension aux bornes du générateur.

 Lire la valeur de l’intensité du courant à chaque variation de la tension aux bornes du générateur.

 Lire la tension aux bornes du conducteur ohmique à chaque variation de la tension aux bornes du générateur.

 Transcrire les valeurs de la tension et de l’intensité du courant lues dans un tableau.

 Technologie ϴui

 Un voltmètre se branche toujours en dérivation aux bornes d’un dipôle.  Un ampèremètre se branche toujours en série dans un circuit.

 Lorsqu’on fait des mesures en courant continu, il faut respecter les polarités des appareils de mesure.

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 Théorie Θui

 Lois de l’électrocinétique

Deux praxéologies liées à TR

- Praxéologie numérique

 Technique τ1R

 Calculer le quotient de tension sur l’intensité pour chaque mesure de tension et d’intensité (^𝑈

𝐼 ) correspondant à chaque variation de la tension aux bornes du générateur.

 Constater, en arrondissant les différentes valeurs, que le rapport ^𝑈 𝐼 est constant.

 Conclure que la tension et l’intensité du courant sont des grandeurs proportionnelles pour un conducteur ohmique.

 Technologie ϴ1R

 Deux grandeurs sont proportionnelles si on peut calculer la mesure de l’une en multipliant (ou en divisant) la mesure de l’autre par un même nombre.

 Théorie Θ1R

 Inexistant

Praxéologie graphique

 Technique τ2R

 Représenter le nuage des points de coordonnées (U, I) dans un système de deux axes, les tensions en ordonnées et les intensités en abscisse.  Construire la courbe U= f(I).

 Reconnaitre que la courbe U=f(I) est une droite passant par l’origine des coordonnées.

 Conclure que la tension et l’intensité du courant sont proportionnelles.  Technologie ϴ2R

 Notion de droite linéaire  Notion d’ajustement linéaire  Théorie Θ2R

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 Algèbre linéaire

Praxéologie relative à TM

 Technique τM

 Représenter le nuage des points de coordonnées (U, I) dans un système de deux axes, les tensions en ordonnées et les intensités en abscisse.  Construire la courbe U= f(I).

 Reconnaitre que la courbe U=f(I) est une droite passant par l’origine des coordonnées.

 Calculer le coefficient directeur de la droite U=f(I)

 Vérifier que le coefficient directeur est pratiquement égal à valeur de la résistance du conducteur ohmique lue à l’ohmmètre.

 Écrire la relation R= 𝑈 𝐼  Technologie ϴM

 Notion de coefficient directeur  Notion de droite linéaire  Notion d’ajustement linéaire  Formule mathématique R= 𝑈

𝐼  Théorie ΘM

 Algèbre linéaire

 Analyse dimensionnelle

Si nous recentrons notre analyse sur les praxéologies nouvelles à mettre en place en écartant les objets déjà construits avant la séance de vérification de la loi d’Ohm, nous retiendrons trois organisations scientifiques. Nous les résumons dans le tableau 4 suivant.

Tableau 4: Les organisations scientifiques a priori en jeu dans la fiche d’activité de P1 Organisation scientifique visée OS1 : Praxéologie numérique de vérification de la loi d’Ohm OS2 : Praxéologie graphique de vérification de la loi d’Ohm OS3 : Détermination de la relation mathématique entre tension, intensité et la résistance

Type de tâches TR «Mettre en évidence une relation de proportionnalité entre la tension et

TM : «Déterminer la

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l’intensité du courant pour un conducteur ohmique » entre la tension électrique, l’intensité du courant et la résistance d’un conducteur ohmique » Techniques : Gestes observables ou techniques en physiques τ1R : «Exploitation purement numérique de données de mesures de grandeurs électriques » τ2R : «Exploitation purement graphique de données de mesures de grandeurs électriques » τM : « Exploitation

graphique des mesures électriques assortie de calcul de pente en comparaison à la lecture de la résistance d’un conducteur ohmique » Technologies : lois, principes, règles, définition en physique ϴ1R : -règle d’utilisation des instruments de Mesures électriques -règles de branchement des composants électriques et électroniques -Règle de la proportionnalité - Énoncé de la loi d’Ohm ϴ2R : -Mesures électriques -Technologies des composants électriques et électroniques - Notion de droite linéaire -Notion d’ajustement linéaire -Énoncé de la loi d’Ohm ϴM : -Mesures électriques -Technologies des composants électriques et électroniques - Notion de coefficient directeur - Notion de droite linéaire - Notion d’ajustement linéaire - Formule mathématique de la loi d’Ohm R= ^𝑈 𝐼 Théories : Champ théorique en physique Θ1R Électrocinétique à courant continu Θ2R : -Électrocinétique à courant continu -Algèbre linéaire ΘM : Électrocinétique à courant continu -Algèbre linéaire dimensionnelle

- Les apprentissages possibles et savoirs possibles à institutionnaliser

Nous allons faire ressortir les apprentissages et institutionnalisations possibles de savoirs que la fiche d’activités permet de prévoir en postulant que l’enseignant les a anticipés.

L’étude de la fiche d’activité à travers les praxéologies scientifiques mises en évidence permet les apprentissages suivants :

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- L’exploitation de données numériques issues de mesures de grandeurs physiques pour en extraire ou induire des lois. Pour ce qui nous concerne ici c’est la loi d’Ohm. Mais Cette apprentissage peut être crucial dans la mesure où il procède de la démarche épistémologique ou historique de l’étude des phénomènes physiques.

- L’apprentissage de la proportionnalité qui est centrale en sciences physiques. En effet elle va intervenir dans la même classe quelques semaines plus tard dans la relation entre masse et poids d’un corps dans le chapitre intitulé « Interactions mécaniques- Forces-

Poulies ». Elle interviendra aussi dans l’étude des solutions et leurs concentrations en

troisième dans le chapitre « Quelques réactions chimiques en solutions aqueuses », de même que dans les calculs de vitesse (Ec = ½ mV²) et les calculs d’énergie (E=P.t). La fiche que nous avons analysée permet de prévoir des institutionnalisations possibles au nombre desquelles nous avons :

- l’institutionnalisation relative à la caractéristique intensité tension d’un conducteur ohmique,

- l’institutionnalisation relative l’énoncé de la loi d’Ohm qui traduit la relation de proportionnalité entre la tension et l’intensité du courant pour un conducteur ohmique. - l’institutionnalisation de la détermination de la résistance d’un conducteur ohmique (graphiquement, par la mesure et par le calcul).