4e programmation

Attendus de fin de cycle
– Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie.
– Utiliser la conservation de l’énergie.
– Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l’électricité

Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l’électricité
Élaborer et mettre en œuvre un protocole expérimental simple visant à réaliser un circuit électrique répondant à un cahier des charges ou à vérifier une loi de l’électricité.
Exploiter les lois de l’électricité.
– Dipôles en série, dipôles en dérivation.
– L’intensité du courant électrique est la même en tout point d’un circuit qui ne compte que des dipôles en série.
– Loi d’additivité des tensions (circuit à une seule maille).
– Loi d’additivité des intensités (circuit à deux mailles).
– Relation tension-courant : loi d’Ohm.
Mettre en relation les lois de l’électricité et les règles de sécurité dans ce domaine.

Repères de progressivité
Le thème de l’électricité, abordé au cycle 2, ne fait pas l’objet d’un apprentissage spécifique au cycle 3. Certains aspects auront pu être abordés par les élèves au travers de l’étude d’une chaîne d’énergie simple ou du fonctionnement d’un objet technique.
Dès la classe de 5e, la mise en œuvre de circuits simples visant à réaliser des fonctions précises est recommandée. L’étude des propriétés du courant électrique et de la tension peut être abordée dès la classe de 5e notamment pour prendre en compte les représentations des élèves. En classes de 4e et de 3e, elle sera reprise avec le formalisme requis.
En classes de 4e et de 3e, les différentes lois de l’électricité peuvent être abordées sans qu’un ordre précis ne s’impose dans la mesure où la progression choisie reste cohérente. Les aspects énergétiques peuvent être réservés à la classe de 3e.

Attendus de fin de cycle
– Décrire la constitution et les états de la matière
– Décrire et expliquer des transformations chimiques
– Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers

Décrire la constitution et les états de la matière
Caractériser les différents états de la matière (solide, liquide et gaz).
Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour étudier les propriétés des changements d’état.
Caractériser les différents changements d’état d’un corps pur. Interpréter les changements d’état au niveau microscopique.
Proposer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour déterminer une masse volumique d’un liquide ou d’un solide.
Exploiter des mesures de masse volumique pour différencier des espèces chimiques.
– Espèce chimique.
– Corps pur et mélange.
– Changements d’états de la matière.
– Conservation de la masse, variation du volume, température de changement d’état.
– Masse volumique : relation m = ρ . V, influence de la température.
Concevoir et réaliser des expériences pour caractériser des mélanges.
Estimer expérimentalement une valeur de solubilité dans l’eau.
– Solubilité.
– Miscibilité.
– Composition de l’air.
Décrire et expliquer des transformations chimiques
Mettre en œuvre des tests caractéristiques d’espèces chimiques à partir d’une banque fournie.
Identifier expérimentalement une transformation chimique.
Distinguer transformation chimique et mélange, transformation chimique et transformation physique.
Interpréter une transformation chimique comme une redistribution des atomes.
Utiliser une équation de réaction chimique fournie pour décrire une transformation chimique observée.
– Notions de molécules, atomes, ions.
– Conservation de la masse lors d’une transformation chimique.
Associer leurs symboles aux éléments à l’aide de la classification périodique.
Interpréter une formule chimique en termes atomiques.
– Dioxygène, dihydrogène, diazote, eau, dioxyde de carbone, méthane, protoxyde d’azote.
Propriétés de quelques transformations chimiques
Identifier le caractère acide ou basique d’une solution par mesure de pH. Associer le caractère acide ou basique à la présence d’ions H⁺ et OH^–.
Identifier les gaz à effet de serre produits lors de transformations chimiques.
– Ions H⁺ et OH^–.
– Mesure du pH.
– Combustions dans l’air.
– Réactions de corrosion d’un métal.
– Gaz à effet de serre.
Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers
Décrire la structure de l’Univers et du système solaire.
Aborder les différentes unités de distance et savoir les convertir : du kilomètre à l’année-lumière.
– Galaxies, évolution de l’Univers, formation du système solaire, âges géologiques.
– Ordres de grandeur de quelques distances astronomiques.
Comparer les ressources terrestres de certains éléments.
– Les éléments sur Terre et dans l’Univers (hydrogène, hélium, éléments lourds : oxygène, carbone, fer, silicium, terres rares…)
– Constituants de l’atome, structure interne d’un noyau atomique (nucléons : protons, neutrons), électrons.

Repères de progressivité
Du cycle 2 au cycle 3, l’élève a appréhendé par une première approche macroscopique les notions d’état physique et de changement d’état d’une part et les notions de mélange et de constituants d’un mélange d’autre part. Le cycle 4 permet d’approfondir, de consolider ces notions en abordant les premiers modèles de description microscopique de la matière et de ses transformations, et d’acquérir et d’utiliser le vocabulaire scientifique correspondant.
Dès la classe de 5e, les activités proposées permettent de consolider les notions d’espèce chimique, de mélange et de corps pur, d’état physique et de changement d’état, par des études quantitatives : mesures et expérimentations sur la conservation de masse, la non conservation du volume et la proportionnalité entre masse et volume pour une substance donnée. L’introduction de la grandeur quotient masse volumique se fait progressivement à partir de la classe de 4e.
Les notions de miscibilité et de solubilité peuvent être introduites expérimentalement dès le début du cycle.
L’utilisation d’un modèle particulaire pour décrire les états de la matière, les transformations physiques et les transformations chimiques peut être développée à partir de la classe de 5e, même si le nom de certaines espèces chimiques a pu être rencontré antérieurement.
Les activités proposées permettent d’introduire expérimentalement des exemples de transformations chimiques dès la classe de 5e, avec des liens possibles avec l’histoire des sciences d’une part, et les situations de la vie courante d’autre part. L’utilisation d’équations de réaction pour modéliser les transformations peut être initiée en classe de 4e dans des cas simples.
Le tableau périodique est considéré à partir de la classe de 4e comme un outil de classement et de repérage des atomes constitutifs de la matière, sans qu’il faille insister sur la notion d’élément chimique. La description de la constitution de l’atome et de la structure interne du noyau peut être réservée à la classe de 3e, et permet un travail sur les puissances de dix en lien avec les mathématiques.

Attendus de fin de cycle
– Caractériser un mouvement.
– Modéliser une action exercée sur un objet par une force caractérisée par une direction, un sens et une valeur.

Caractériser un mouvement
Caractériser le mouvement d’un objet.
Utiliser la relation liant vitesse, distance et durée dans le cas d’un mouvement uniforme.
– Vitesse : direction, sens et valeur.
– Mouvements rectilignes et circulaires.
– Mouvements uniformes et mouvements dont la vitesse varie au cours du temps en direction ou en valeur.
– Relativité du mouvement dans des cas simples.
Modéliser une action exercée sur un objet par une force caractérisée par une direction, un sens et une valeur
Identifier les actions mises en jeu (de contact ou à distance) et les modéliser par des forces.
Exploiter l’expression littérale scalaire de la loi de gravitation universelle, la loi étant fournie.
– Action de contact et action à distance.
– Force : direction, sens et valeur.
– Force de pesanteur et son expression P=mg

Repères de progressivité
L’étude d’un mouvement a commencé au cycle 3 et les élèves ont appris à caractériser la vitesse d’un objet par une valeur. Le concept de vitesse est réinvesti et approfondi dès le début du cycle 4 en introduisant les caractéristiques direction et sens. Les notions de mouvement et de vitesse sont régulièrement mobilisées au cours du cycle 4 dans les différentes parties du programme comme « Décrire l’organisation de la matière dans l’Univers » et « Des signaux pour observer et communiquer ».
Que ce soit dans des situations d’objets en mouvement ou au repos, la notion d’interaction de contact ou à distance peut être abordée de manière descriptive dès le début du cycle 4. Progressivement et si possible dès la classe de 4e, ces interactions sont modélisées par la notion de force caractérisée par une valeur, une direction, un sens et un point d’application.
En fin de cycle 4, un élève sait exploiter l’expression de la force de gravitation universelle quand son expression lui est donnée et la relation P=mg tant au niveau expérimental que sur le plan formel.

Attendus de fin de cycle
– Caractériser différents types de signaux (lumineux, sonores, radio…).
– Utiliser les propriétés de ces signaux.

Signaux lumineux
Distinguer une source primaire (objet lumineux) d’un objet diffusant.
Exploiter expérimentalement la propagation rectiligne de la lumière dans le vide et le modèle du rayon lumineux.
Utiliser l’unité « année-lumière » comme unité de distance.
– Lumière : sources, propagation, vitesse de propagation, année-lumière.
– Modèle du rayon lumineux.
Signaux sonores
Décrire les conditions de propagation d’un son.
Relier la distance parcourue par un son à la durée de propagation.
– Vitesse de propagation.
– Notion de fréquence : sons audibles, infrasons et ultrasons.

Repères de progressivité
À la fin du cycle 3, les élèves savent identifier un signal lumineux ou sonore et lui associer une information simple binaire. Au cycle 4, il s’agit d’enrichir les notions en introduisant les signaux et les informations analogiques permettant d’en caractériser une plus grande variété.Chaque situation mettant en œuvre une mesure sera l’occasion d’enrichir l’association signal-information en montrant comment l’exploitation d’un signal permet d’en extraire de l’information. C’est aussi l’occasion d’utiliser la relation entre distance, vitesse et durée (en introduction ou en réinvestissement si elle a été vue dans la partie « Mouvement et interactions »). La maîtrise de la notion de fréquence est un objectif de fin de cycle.