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La Physique-Chimie en prépa

Testons le modèle du gaz parfait et étudions la liquéfaction d’un gaz.

Les programmes de physique-chimie CPGE s’inscrivent dans la continuité des programmes de terminale S ou STI2D (par exemple, on reprend l’étude des ondes en l’approfondissant) et préparent les étudiants à la poursuite d’un cursus en Ecole d’ingénieur ou dans une ENS ou à l’Université.

 

La physique et la chimie sont des sciences à la fois théoriques et expérimentales. Ces deux composantes de la démarche scientifique s’enrichissent mutuellement. Ainsi, les divers éléments du programme sont abordés de façon abstraite et concrète, théorique et appliquée, inductive et déductive, qualitative et quantitative. Les notions d’expérience et de modèle y sont cruciales : par exemple, on étudie le modèle du « gaz parfait », on le confronte à la réalité en travaux pratiques.

La construction d’un modèle nécessite l’emploi d’outils mathématiques (vecteurs, équations différentielles..) qui doivent être peu à peu maîtrisés, elle utilise aussi des résultats fournis par une approche numérique (utilisation de programmes informatiques)

En s’appuyant sur leurs cours, les étudiants sont amenés à élaborer des démonstrations

L’autonomie et la prise d’initiative sont développées à travers des « résolutions de problèmes », des « travaux pratiques d’investigation », des « approches documentaires », activités déjà mises en œuvre en classe de terminale.

 

Les contenus des programmes de physique de première année sont voisins pour toutes les filières : on étudie les signaux et ondes, l’optique géométrique, les circuits électriques, la mécanique, la thermodynamique, le magnétisme. En chimie, on étudie les transformations chimiques (cinétique chimique, solutions aqueuses par exemple) et la structure de la matière ; la chimie organique est abordée uniquement en PCSI. En deuxième année, les programmes sont plus différenciés, ainsi la conversion de puissance (transformateurs, machines à courant continu…) et les ondes sonores sont uniquement au programme de physique de PSI alors que les PT-PT* et 2TSI étudient la thermodynamique industrielle et l’optique ondulatoire. En revanche, tous vont faire de la mécanique des fluides, de l’électromagnétisme, de l’électronique, de la thermodynamique chimique et de l’électrochimie.

 

Toutes les parties du programme donnent lieu à des travaux pratiques au cours desquels les étudiants doivent résoudre un problème donné : par exemple : comment détecter le passage d’un véhicule sur une route ? Comment mesurer l’épaisseur d’une lamelle de verre ? Au fil des séances, les étudiants acquièrent progressivement un savoir faire dans la prise de mesures

TP d’électronique : résonance dans un circuit RLC
TP chimie : mesure de la conductivité de l’eau du robinet

Les travaux pratiques ont lieu dans des salles spécialisées, équipées de matériel de grande qualité et beaucoup de manipulations sont informatisées

  TP de thermodynamique : étude d’un moteur Stirling
TP chimie : mesure de la conductivité de l’eau du robinet
  TP d’électronique : montage double intégrateur
TP d’optique : mesures d’interfrange
TP chimie : dosage du vinaigre
TP d’électronique informatisé : modulation d’amplitude
TP d’optique : spectroscopie
TP d’optique : réglage d’un goniomètre à réseau

De plus, de nombreuses séances en effectif restreint (travaux dirigés en demi-groupe ou colles en groupe de 3 étudiants) favorisent l’acquisition des notions vues en cours.

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