ÉduSCOL - MPI/aspects thématiques

Pistes pour la partie thématique

La partie thématique peut être traitée à la suite du tronc commun, ou être intégrée dans la progression du tronc commun.

Cette partie du programme permet de proposer un mini-projet soit à la classe, soit à des groupes d'élèves, pour réaliser un dispositif de mesures et de traitement de celles-ci afin d'observer un phénomène ou de réaliser une chaîne capteur-actionneur dans le domaine des disciplines scientifiques ou techniques.

Chaque étude de grandeur à mesurer est l'occasion d'aborder des lois physiques, d'utiliser de façon réfléchie les instruments de mesure, d'affiner le traitement des mesures et de diversifier les techniques utilisées.

Il s'agit d'un enseignement expérimental devant favoriser l'apprentissage par les élèves de l'autonomie et de l'initiative. Les conditions matérielles doivent donc être suffisantes pour que l'enseignement de MPI fonctionne dans de bonnes conditions : en particulier, chaque binôme doit disposer d'un ordinateur. Le laboratoire (ou le lycée) doit disposer de ressources documentaires nécessaires à la mise en application du programme.

Titre de la séance	Activité ou TP	Programme	Document
Étude d'une photodiode. 9h	Utilisation d’une photodiode (BPW 34). Réalisation d’une chaîne de mesure. Réalisation d’un compte rendu html.	Prolongement de la partie commune.	Réalisation d'un colorimètre
Étude d’une chaîne pH-métrique. 9h	Étude et réalisation d’un adaptateur. Mise en œuvre d’un AO en régime linéaire. Réalisation d’une chaîne de mesure.	Prolongement de la partie commune micro préparation aux TPE.	Réalisation d'un pH-mètre
Bilan matière automatisé d'une équation chimique. 3h	Notions de base sur le tableur. Utilisations des instructions conditionnelles. Prise en charge d'une problématique à automatiser.	Notions de programmation dans un tableur. Intégration du bilan molaire du tronc commun.	Réalisation d'une feuille de calcul niveau 1
Addition binaire. 3h	Table de vérité. Principe du demi-additionneur. l'additionneur sur 3 bits. Utilisation d'un simulateur électronique : simulation.	Portes logiques. Principe de l’additionneur. Simulation. Rappel sur le binaire.	Les portes logiques pour quoi faire ? Étude du demi-additionneur et additionneur
L'acquisition en réseau. 12h	des mesures par acquisition. manipulation tronc commun. "Mesurons ensemble". Le réseau. La notion client/serveur.	Limites d'utilisation d'un capteur. Utilisation de capteurs en relation avec les mesures ou dispositifs mis en œuvre dans les différentes disciplines : physique, chimie. Résolution.	la période d'un pendule en fonction de sa longueur. Distillation fractionnée
Les portes logiques 6H	Présentation des portes logiques. Fonctionnarisation d'un composant. Utilisation d'un tableur, fonctionnarisation logiciel. Dualité matériel/logiciel pour une même fonction.	Notions de programmation dans un tableur. Instructions conditionnelles : si, alors, sinon, et, ou…	Les portes logiques à travers un tableur
Utilisation du tableur pour l’étude d’un algorithme élémentaire 6h	Quelques fonctions du tableur ont été utilisées dans la partie commune Notions de base sur le tableur. Références relatives et absolues. Utilisations des instructions conditionnelles imbriquées ou non. Exemples d'utilisation du tableur simulation de l’amplificateur inverseur, non inverseur, porte logique. simulation de l’avancement de réaction et résolution automatique d’exercices. conversion binaire décimal hexadécimal. approche de l’ajustement par une fonction mathématique. compte rendu dans le tableur.	Notions de programmation dans un tableur. Langage de programmation associé au tableur. Instructions conditionnelles : si, alors, sinon, et, ou…	Programmation EXCEL Fichiers et corrigés
Portes logiques. Principe de l’additionneur. 6 h	Tables de vérité. Caractéristique de transfert d’une porte logique. Nécessité des opérations binaires. Principe du demi-additionneur. Additionneur : simulation, utilisation d'une platine additionneur 4 bits puis chaînage pour faire un additionneur 8 bits. Compte-rendu intégrant la caractéristique de transfert, les simulations réalisées, les tables de vérité.	Portes logiques. Principe de l’additionneur. Simulation.	Portes logiques et Additionneur
Capteur de pH. 3 h	Mesure de la tension aux bornes d’une électrode combinée sans et avec suiveur. Mesures de pH ( capteur de chimie). Compte rendu dans le logiciel d’acquisition.	Prolongement de la partie commune.	Le pHmètre
Mise en œuvre d’une chaîne avec actionneur 6 h	Utilisation des entrées sorties binaires pour réaliser une alarme. Détecteurs : contact, température, coupure d’un faisceau lumineux... Alarmes : sonore, lumineuse. Utilisation du testeur d’inondation. Réinvestissement du comparateur. Actionneur : le relais et la pompe.	Prolongement de la partie commune.	Actionneur
Lecteur de code barre 3 h	Historique et principe du code barre. DEL et phototransistor. Simulation du transistor : interrupteur commandé. Mise en forme de la tension de sortie du comparateur.	Prolongement de la partie commune.	Code barre
Étude spectrale d’un corps porté à une température (loi de Planck) 3h	Utilisation du tableur grapheur pour la loi de Planck. Influence de la température. Excursion en longueur d’onde. Détermination d’une valeur de résistance inconnue par diverses méthodes.	Prolongement de la partie commune(messages de la lumière en physique).	spectrale d’un corps porté à une température (loi de Planck)
Étude de la conversion numérique analogique 3h	Principe de la conversion N/A Réseau R-2R Réseau résistances pondérées. Utilisation d'un convertisseur pré-câblé... Simulation avec un tableur d’un conversion décimale binaire avec une logique élémentaire de programmation (SI condition, alors, sinon)	Simulations et travaux sur tableur.	Étude de la conversion numérique analogique
Étude d’un afficheur à diodes 3h		Vérification de la loi de nœuds. Utilisation de la loi d’Ohm.	Étude d’un afficheur à diodes
Étude d'un additionneur binaire 3h	Réalisation expérimentale d'un demi additionneur. Problème de la retenue. Réalisation d'un additionneur de deux bits. Mise en commun pour réaliser un additionneur de quatre bits. Utilisation d'un additionneur 4 bits.	Portes logiques. Principe de l’additionneur. Simulation.	Étude d'un additionneur binaire
Fonctions logiques et portes logiques 3 h	Activités expérimentales et de simulation. Vérification expérimentale de la table de vérité d’une porte. Reconnaissance des portes, associations.	Portes logiques.	Opérateurs logiques en électronique
Moteur pas à pas 6h	Sorties binaires. Principe du moteur. Commande de feux tricolores (DEL), d'un petit moteur électrique.	Chaîne de commande.	www.ac-nancy-metz.fr www.ac-nancy-metz.fr

Document proposé par le groupe d'experts de Physique Chimie
Direction générale de l'Enseignement scolaire - Publié le 01 juillet 2001
© Ministère de l'Éducation nationale

Pistes pour la partie thématique

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Activité ou TP

Programme

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