Enseignement scientifique 1re
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Thème 1 : Une longue histoire de la matière
Ouverture de thème
p. 10-12
Ch. 1
Les éléments chimiques
Ch. 2
Des édifices ordonnés : les cristaux
Ch. 3
Une structure complexe : la cellule
Une longue histoire de la matière
Entraînement bacp. 59
Exercices avec des coups de pouce
Entraînement bacp. 60-61
S'entraîner pour le BAC
Entraînement bacp. 62-63
Thème 2 : Le Soleil, notre source d'énergie
Ouverture de thème
p. 64-66
Ch. 4
Le rayonnement solaire
Le rayonnement solaire
Ouverturep. 67
La machine Soleil
Activité documentairep. 68
À la surface du Soleil
Activité documentairep. 69
L’énergie solaire inégalement répartie sur Terre
Activité en groupep. 70-73
Cours
Coursp. 74-75
Zone d'échauffement
Exercicesp. 76
L'atelier des apprentis
Exercicesp. 77
Le repaire des initiés
Exercicesp. 78-79
Le coin des experts
Exercicesp. 80-81
Un autre regard sur le chapitre 4
Travailler autrementp. 82
Fiches de révision
Fiches de révision - Exclusivité numérique
Exercices de révision
Exercices de révision - Exclusivité numérique
Ch. 5
Le bilan radiatif terrestre
Ch. 6
Énergie solaire et photosynthèse
Ch. 7
Le bilan thermique du corps humain
Exercice résolu
Entraînement bacp. 127
Exercices avec des coups de pouce
Entraînement bacp. 128-129
S'entraîner pour le BAC
Entraînement bacp. 130-131
Thème 3 : La Terre, un astre singulier
Ouverture de thème
p. 132-134
Ch. 8
La forme de la Terre
Ch. 9
L'histoire de l’âge de la Terre
Ch. 10
La Terre dans l’Univers
Exercice résolu
Entraînement bacp. 177
Exercices avec des coups de pouce
Entraînement bacp. 178-179
S'entraîner pour le BAC
Entraînement bacp. 180-181
Thème 4 : Son et musique, porteurs d'information
Ouverture de thème
p. 182-184
Ch. 11
Le son, phénomène vibratoire
Ch. 12
Musique et nombres
Ch. 13
Le son, une information à coder
Ch. 14
Entendre la musique
Exercice résolu
Entraînement bacp. 243
Exercices avec des coups de pouce
Entraînement bacp. 244
S'entraîner pour le BAC
Entraînement bacp. 245-246
Projet Experimental et Numérique
Livret Maths
Annexes
Chapitre 4
Activité 3 - en groupe

L'énergie solaire inégalement répartie sur Terre

13 professeurs ont participé à cette page
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Documents communs à tous les groupes

Doc. 1
Une analogie pour mieux comprendre
Cette analogie permet de mieux se représenter l'influence de l'angle d'incidence d'un rayonnement sur la répartition de l'énergie sur une surface plane. Un même rayonnement incident (matérialisé ici par le paquet de crayons), portant donc la même énergie, se répartit sur des surfaces différentes suivant l'angle d'incidence i et sera plus ou moins concentré.
expérience avec paquet de crayons
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Doc. 2
Mesure expérimentale de l'éclairement en fonction de l'angle d'incidence
Mesure expérimentale de l'éclairement en fonction de l'angle d'incidence
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a. Protocole expérimental
❯ Installer l'application
Phyphox
 sur 2 smartphones.
❯ Placer les smartphones sur un support inclinable :
  • un smartphone mesure la valeur de l'éclairement ;
  • le second mesure l'angle absolu du support.

❯ Trouver la valeur d'angle absolu i pour laquelle l'éclairement est le plus important : i_{\mathrm{max}}.
❯ Faire varier l'inclinaison de 10° en 10° et noter la valeur de l'éclairement mesuré dans un tableur.
❯ Calculer l'angle d'incidence (différence entre i et i_{\max }).

b. Valeurs théoriques
Angle d'incidence (°)Rayonnement intercepté (%)
0
100
10
98,5
20
94,0
30
86,6
40
76,6
50
64,3
60
50,0
70
34,2
80
17,4

1. Déterminez le(s) facteur(s) influençant la puissance solaire reçue par une surface terrestre donnée.


2. Travail en groupe Vous expliquerez :
  • groupe 1.
     les variations de température suivant le moment de la journée ;

  • groupe 2.
     les variations de température suivant la latitude, à l'origine des climats ;

  • groupe 3.
     les variations de température suivant le moment de l'année, à l'origine des saisons. Présentez ensuite votre travail au reste de la classe.
    •
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Groupe 1
Une réception inégale suivant l'heure de la journée

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Travaux pratiques


En solo
Procéder à des relevés réguliers de température au cours d'une journée, en veillant à fixer tous les autres paramètres par ailleurs et en relevant les résultats dans un tableur qui sera partagé.
En groupe
Présenter l'ensemble des résultats du groupe de façon graphique (
voir fiche méthode « Présenter des résultats » p.257
).
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Doc. 3
Évolution de la température et de la puissance solaire reçue suivant l'heure

Évolution de la température et de la puissance solaire reçue suivant l'heure
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Mesures effectuées la journée du 29 octobre 2018 au lycée Clément Ader à Bernay (Normandie). Ce lycée participe, comme des dizaines d'autres établissements, à la collecte de données météorologiques au sein du réseau « Météo à l'école ».
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Doc. 4
Position apparente du Soleil

Tracé de la trajectoire apparente du Soleil en France en automne.
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Tracé de la trajectoire apparente du Soleil en France en automne.
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Doc. 5
Bilan énergétique qualitatif du sol en fonction de l'heure de la journée

Bilan énergétique qualitatif du sol en fonction de l'heure de la journée
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Le sol émet sans cesse de l'énergie, sous forme de chaleur et de rayonnements infrarouges. Entre les points A et B, le sol reçoit plus d'énergie qu'il n'en émet. C'est l'inverse en dehors de cette période.
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Supplément numérique

Pour aller plus loin dans l'exploitation des données de
« Météo à l'école »
.

Pour enregistrer vous-même
la trajectoire apparente du Soleil au cours de la journée.


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Indicateurs de réussite
Avoir décrit par un mode de communication adapté les variations de température au cours d'une journée.

Oral
Avoir identifié un facteur explicatif à ces variations journalières.

Oral
Avoir communiqué de façon rigoureuse ses résultats au reste de la classe.
Enregistreur audio
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Groupe 2
Une inégale répartition suivant la latitude

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Travaux pratiques : Mettre au point un modèle analogique


Mettre au point un protocole permettant de mesurer l'influence de la latitude sur la surface de répartition d'un faisceau lumineux incident.

⚠ Attention : le globe terrestre devra être maintenu dans une position fixe tout le long de la manipulation, par exemple en situation d'équinoxe (
voir document 10 p. 73
).

Liste du matériel disponible :
  • globe terrestre ;
  • projecteur ;
  • système réglable pour porter le projecteur à hauteur voulue ;
  • papier millimétré ;
  • scotch.
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Doc. 6
Planisphère des températures moyennes sur les continents et carte des climats

Planisphère des températures moyennes sur les continents
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carte des climats
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Doc. 7
Répartition d'une énergie incidente équivalente sur un objet sphérique

Répartition d'une énergie incidente équivalente sur un objet sphérique
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Un même faisceau lumineux représente ici une même quantité d'énergie incidente.
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Doc. 8
Carte mondiale de l'insolation terrestre

Puissances surfaciques moyennes reçues sur une année.
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Puissances surfaciques moyennes reçues sur une année.
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Indicateurs de réussite
Avoir comparé les températures moyennes à la surface aux valeurs moyennes de puissance reçue par unité de surface.

Avoir proposé une explication aux différences constatées suivant la latitude.

ORAL
Avoir communiqué de façon claire et concise les arguments et la conclusion au reste de la classe.
Enregistreur audio
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Supplément numérique

Protocole :
La manipulation à reproduire est celle montrée dans le doc.8. À l'aide d'un globe terrestre et d'une lampe, dessiner la surface éclairée par le faisceau de la lampe en fonction de la latitude
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Groupe 3
Une inégale répartition suivant le moment de l'année

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Travaux pratiques : Mettre au point un modèle analogique

Mettre au point un protocole permettant de mesurer l'influence de l'inclinaison de l'axe de la Terre par rapport au plan de l'écliptique sur la surface de répartition d'un faisceau lumineux incident.

⚠ Attention : les mesures devront être faites toujours au même lieu dans un hémisphère fixé (par exemple au niveau de la France). Le globe terrestre devra changer de position (par exemple solstice d'été vs solstice d'hiver).
Liste du matériel disponible :
  • globe terrestre ;
  • projecteur ;
  • système réglable pour porter le projecteur à hauteur voulue ;
  • papier millimétré ;
  • scotch.
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Doc. 9
Cartes de températures au solstice d'été et au solstice d'hiver

Placeholder pour Cartes de températures au solstice d'été et au solstice d'hiverCartes de températures au solstice d'été et au solstice d'hiver
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Doc. 10
Positions relatives de la Terre et du Soleil et insolation

Positions relatives de la Terre et du Soleil
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insolation
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Positions relatives de la Terre et du Soleil au cours d'une année et évolution de l'insolation de 4 latitudes différentes en fonction des mois de l'année
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Indicateurs de réussite
Avoir identifié les variations de température et d'insolation d'un hémisphère donné en fonction de la saison.

Avoir émis une hypothèse explicative à cette observation et testé cette hypothèse sur un modèle analogique.

Oral
Avoir communiqué de façon claire et concise les arguments et la conclusion au reste de la classe.
Enregistreur audio
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Supplément numérique

Pour visualiser l'évolution de
l'irradiation nette mensuelle du globe de 2006 à 2013.
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Vocabulaire

Équinoxe : deux jours de l'année où le jour a une durée égale à celle de la nuit.

Plan de l'écliptique : plan créé par le mouvement de révolution de la Terre autour du Soleil.

Solstice : jour le plus court (solstice d'hiver, le 21 décembre) et jour le plus long (solstice d'été, le 21 juin) de l'année dans l'hémisphère nord.

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