Observer: ECE, parce que vous le valez bien!, Notes de Formation et perfectionnement

Télécharge Observer: ECE, parce que vous le valez bien! et plus Notes au format PDF de Formation et perfectionnement sur Docsity uniquement! Académie d’Orléans-Tours Florence Trouillet 1 TS Thème : Observer ECE : Parce que vous le valez bien ! DESCRIPTIF DE SUJET DESTINE AU PROFESSEUR Compétences exigibles du B.O. Propriétés des ondes Diffraction. Influence relative de la taille de l’ouverture ou de l’obstacle et de la longueur d’onde sur le phénomène de diffraction. Pratiquer une démarche expérimentale visant à étudier ou utiliser le phénomène de diffraction dans le cas des ondes lumineuses. Tâches à réaliser par le candidat Dans ce sujet on demande au candidat de :  Réaliser une figure de diffraction en respectant les indications du protocole fourni.  De mesurer la longueur de la tâche centrale obtenue et de réaliser le traitement de ces mesures à l’aide d’un tableur.  De proposer un protocole pour mesurer d’épaisseur d’un cheveu.  D’exploiter les mesures pour déterminer l’épaisseur du cheveu ainsi que l’incertitude sur la mesure. Compétences évaluées Coefficients respectifs Cette épreuve permet d'évaluer les compétences :  Réaliser (REA) ; coefficient 3  Analyser (ANA) ; coefficient 1  Valider (VAL) ; coefficient 2 Préparation du poste de travail Prévoir :  Il faudra imprimer à l’avance les solutions partielles ou totales à remettre aux candidats selon les difficultés rencontrées.  L’ordinateur sera en fonctionnement et le tableur ouvert et réduit dans la barre des tâches. Déroulement de l’épreuve Gestion des différents appels Minutage conseillé :  Réaliser (30 min)  Analyser (10 min)  Valider (20 min) Il est prévu 4 appels obligatoires de la part du candidat. Lors de l’appel 1, l’examinateur vérifie que dispositif expérimental est conforme Lors de l’appel 2, l’examinateur vérifie le traitement des mesures au tableur. Lors de l’appel 3, l’examinateur vérifie le protocole proposé. Lors de l’appel 4, l’examinateur vérifie l’exploitation de la mesure du cheveu. Le professeur observe le candidat en continu dans la partie « réaliser ». Il est attentif à la façon dont le candidat évolue dans l’environnement du laboratoire, organise son poste de travail, utilise le matériel avec pertinence, respecte les procédures et les règles de sécurité. Remarques Ce sujet est prévu pour une durée de 1 h (évaluation). Il sera possible de proposer cette ECE en entraînement de 1h30 en faisant réaliser l’ensemble de mesures au candidat. On modifiera donc la question 1.4 du sujet. Académie d’Orléans-Tours Florence Trouillet 2 LISTE DE MATÉRIEL DESTINÉE AUX PROFESSEURS ET AU PERSONNEL DE LABORATOIRE 1. Pour chaque poste Par élève : (x 9 groupe + 1 de secours)  1 laser (650 nm)  Un support boy (pour y poser le laser)  Un banc d’optique (déjà sur la paillasse pour éviter les pertes de temps)  Un support coulissant dans le banc + écran  1 diapositive Pierron avec les 6 fils calibrés (38, 50, 76, 100, 120 et 150 µm) que l’on posera directement sur le banc  Un réglet Au bureau : (x 9 groupe + 1 de secours)  Une diapositive dont on aura ôté la partie centrale et sur laquelle sera tendu un cheveu. Elle ne sera donnée qu’après l’appel 3, une fois le protocole proposé. 2. Particularités du sujet, conseils de mise en œuvre L’ordinateur devra être en marche, ouvert sur le tableur. Académie d’Orléans-Tours Florence Trouillet 5 2.2. Proposer un protocole permettant de déterminer avec précision le diamètre du cheveu de Britney. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 3. Exploitation (20 minutes conseillées) : 3.1. Réaliser l’expérience proposée à la question 2.2 et déterminer avec précision l’épaisseur a du cheveu fourni. On attend une détermination par un calcul dont il faudra les étapes ici (valeur mesurée, calculs …). …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 3.2. L’incertitude sur la mesure du cheveu est donnée par : avec comme incertitudes liées aux mesures, les valeurs : U() = 1 nm ; U(D) = 1 cm et U(l) = 1 mm. On précise que, pour le laser,  = 650 nm. Calculer U(a) et présenter le résultat de la mesure sous la forme a  U(a). …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 3.3. Quel shampoing conseiller à Britney ? …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. APPEL N°3 Appeler le professeur pour lui présenter le protocole ou en cas de difficulté. APPEL N°4 Appeler le professeur pour lui présenter l’exploitation ou en cas de difficulté. Académie d’Orléans-Tours Florence Trouillet 6 REPÈRES POUR L’ÉVALUATION Le candidat est en situation d’évaluation, l’examinateur ne doit pas fournir d’explicitation des erreurs ni de la démarche à conduire. Ses interventions sont précises, elles servent de relance pour faire réagir le candidat ou bien pour lui permettre d’avancer pour être évalué sur d’autres compétences. Les erreurs détectées par le professeur en continu ou lors d’un appel sont forcément suivies d’un questionnement ouvert si ces erreurs conduisent l’élève à une impasse. 1. Réalisation de l’expérience La compétence REA est évaluée lors des appels 1 et 2. Les critères retenus pour l’évaluation de la compétence REALISER sont les suivants : Respecter les gestes de sécurité ; suivre un protocole (réaliser un montage donné et suivre des consignes) ; utiliser un tableur. Lors de l'appel n°1, le professeur attend de la part de l’élève qu’il lui présente un montage correct. Pour cela, le candidat doit être capable : - de connaître et respecter les précautions d’usage du laser ; - de réaliser le montage correctement en respectant scrupuleusement la distance D = 1,5 m (impératif pour que les mesures données soient cohérentes avec la mesure réalisée). Ces capacités ne seront plus évaluées par la suite. Lors de l'appel n°2, le professeur attend de la part du candidat qu’il présente ses résultats avec un tableur. On attend qu’il soit capable de : - de réaliser des mesures précises ; - de créer un tableau avec 4 colonnes dans une feuille de calcul (a, l , a 1 et ), d’y préciser les unités et d’y reporter les mesures ; - de programmer correctement une formule pour calculer a 1 et  ; - de réaliser le graphique demandé ; - de réaliser le traitement statistique des données (insertion de la courbe de tendance + équation). L'examinateur évalue globalement ce que lui présente le candidat. Si certains points sont flous ou non présents, l’examinateur pourra les faire préciser au candidat à l'aide de questions ouvertes. L'examinateur attend que le candidat sache corriger seul une maladresse lors des appels. Si le candidat y parvient, le niveau acquis pour REA est le niveau A. Si malgré le questionnement ouvert de l’examinateur, la réalisation des tâches demandées n’est pas satisfaisante, l’examinateur fournit au candidat une solution partielle adaptée en fonction des besoins du candidat (cette aide pourra être donnée à l’oral ou sous forme « papier » à l’aide des solutions partielles fournies). Le niveau acquis est alors le niveau B. Le niveau acquis est C si l’examinateur doit apporter au candidat deux solutions partielles pour parvenir à réaliser les tâches demandées. Si le candidat ne parvient pas à réaliser les tâches demandées à partir des solutions partielles (ou si plus de deux solutions lui sont nécessaires), l’examinateur lui fournit alors la solution totale présentée ci-dessous. Le niveau acquis est le niveau D. Académie d’Orléans-Tours Florence Trouillet 7 Exemples de solutions partielles Solution partielle 1 (REA) : je ne sais quelle formule entrer pour calculer   Repérer la formule permettant de calculer l’écart angulaire dans le document 2.  Pour saisir une formule dans un tableur, il faut commencer obligatoirement par le signe = Solution partielle 2 (REA) : je ne sais pas tracer le graphique Sélectionner les colonnes C et D contenant les valeurs de et  et, dans le menu Insertion, choisir Diagramme.  Etape 1 : une fenêtre apparaît ; il faut d’abord choisir le type de diagramme XY (Dispersion) et faire Suivant.  Etape 2 : cocher Sélectionner série de données en colonne puis faire Suivant.  Etape 3 : faire Suivant sans rien modifier.  Etape 4 : renseigner les rubriques et faire Terminer. Solution partielle 3 (REA) : je ne sais pas comment obtenir la courbe de tendance  Double-cliquer sur le digramme puis faire un clic droit l’un des points : une fenêtre s’ouvre. Il faut choisir Insérer une courbe de tendance. La fenêtre ci-dessous apparaît alors.  Cocher le type de régression Linéaire et Afficher l’équation. On obtient alors l’équation de cette droite et on peut déterminer son coefficient directeur et son ordonnée à l’origine. Académie d’Orléans-Tours Florence Trouillet 10 L'examinateur évalue globalement ce que lui présente le candidat. Si certains points sont flous ou non présents, l’examinateur pourra les faire préciser au candidat à l'aide de questions ouvertes. L'examinateur attend que le candidat sache corriger seul une maladresse. Si le candidat y parvient, le niveau acquis pour VAL est le niveau A. Si malgré le questionnement ouvert de l’examinateur, l’exploitation n’est pas satisfaisante, l’examinateur fournit au candidat une solution partielle adaptée en fonction des besoins du candidat (cette aide sera donnée à l’oral). Le niveau acquis est alors le niveau B. Le niveau acquis est C si l’examinateur doit apporter au candidat deux réponses partielles pour parvenir à terminer la tâche demandée. Si le candidat ne parvient pas réaliser l’exploitation demandée à partir des solutions partielles, l’examinateur lui fournit alors la solution totale présentée ci-dessous. Le niveau acquis est le niveau D. Exemples de solutions partielles Solution partielle 1 (VAL) : je suis bloqué(e) !  Commencer par calculer l’écart angulaire correspondant au cheveu. Solution partielle 2 (VAL) : je ne sais pas comment retrouver a !  Vous avez calculé l’écart angulaire correspondant au cheveu.  Utilisez maintenant l’équation de la courbe de tendance ! Solution totale (VAL) : je ne sais pas comment retrouver a !  Commencer par calculer l’écart angulaire correspondant au cheveu.  Utilisez maintenant l’équation de la courbe de tendance pour calculer en m-1.  Déduisez-en la valeur de a en m. Académie d’Orléans-Tours Florence Trouillet 11 ELEMENTS DE CORRECTION Mesures : a (m) l (m) 1/a (m-1) (rad) 3,80E-005 0,049 26316 1,63E-2 5,00E-005 0,038 20000 1,27E-2 7,60E-005 0,024 13158 8,00E-3 1,00E-004 0,018 10000 6,00E-3 1,20E-004 0,014 8333 4,67E-3 Le coefficient directeur correspond bien à la longueur d’onde du laser !