Le passage de la Première à la Terminale en spécialité physique-chimie peut surprendre. Non parce que tout change, mais justement parce que beaucoup de notions étudiées en Première sont considérées comme acquises et deviennent les outils de chapitres beaucoup plus exigeants.
Dans mes cours de physique avec des lycéens, je constate aussi quelque chose d’important : le premier obstacle n’est pas toujours la physique elle-même. Très souvent, les difficultés viennent des mathématiques utilisées pour faire de la physique.
Vecteurs, projections, dérivées, calcul littéral puis équations différentielles prennent une place croissante en Terminale.
Avant de vouloir prendre de l’avance sur le programme, je conseille donc de vérifier que quelques bases de Première sont réellement solides.
L’objectif n’est pas de tout réviser. Il est de maîtriser ce qui va resservir toute l’année.
1. Les outils mathématiques : le premier prérequis en physique de Terminale
C’est probablement le point que je vérifierais en premier chez un élève qui vient me voir pour du soutien en physique en Terminale.
En Première, on peut parfois réussir un exercice en appliquant correctement une formule. En Terminale, cela devient plus difficile : il faut davantage traduire une situation physique en langage mathématique.
Les automatismes qui doivent être solides
Un élève devrait notamment être à l’aise pour :
- isoler une inconnue dans une formule ;
- manipuler les puissances de 10 et les unités ;
- utiliser sinus et cosinus ;
- lire les coordonnées d’un vecteur ;
- projeter un vecteur suivant deux axes ;
- dériver une fonction simple ;
- comprendre le lien entre position, vitesse et accélération.
Par exemple, si une vitesse fait un angle avec l’horizontale, il faudra rapidement pouvoir écrire :
et
sans que cette étape mathématique absorbe toute l’attention.
En Terminale apparaissent également des équations différentielles, notamment pour le circuit RC et dans différentes situations d’évolution temporelle. Il n’est évidemment pas nécessaire de les maîtriser avant d’avoir commencé le programme : elles seront enseignées.
En revanche, arriver en Terminale en étant déjà fragile sur la dérivation, les exponentielles ou le calcul algébrique rend leur apprentissage nettement plus difficile.
C’est précisément pour cette raison que je travaille beaucoup les liens entre maths et physique avec mes élèves.
2. Mouvement, vecteurs et forces : la grande priorité en mécanique
S’il fallait choisir un seul bloc de physique de Première à consolider, je choisirais probablement celui-ci.
En Première, l’élève apprend à décrire un mouvement, représenter des vecteurs vitesse, construire une variation du vecteur vitesse et mettre cette évolution en relation avec les forces qui s’exercent sur le système.
En Terminale, ce travail est prolongé avec l’accélération et la deuxième loi de Newton.
Ce qui était encore assez graphique en Première devient beaucoup plus calculatoire.
Ce qu’il faut savoir refaire
Je vérifierais notamment qu’un élève sait :
- reconnaître un mouvement rectiligne, circulaire, uniforme ou accéléré ;
- exploiter une chronophotographie ;
- représenter correctement un vecteur vitesse ;
- comprendre ce que signifie une variation de vitesse ;
- effectuer un bilan des forces ;
- représenter le poids ;
- utiliser la loi de gravitation ;
- raisonner sur une force électrostatique ;
- comprendre les notions de champ gravitationnel ou électrique.
Il ne suffit pas de connaître les formules.
L’élève doit commencer à développer un automatisme essentiel en physique :
Quel est le système étudié ? Quelles forces s’exercent sur lui ? Dans quelle direction va évoluer son mouvement ?
C’est cette manière de raisonner qui préparera réellement la mécanique de Terminale.
3. Travail et énergie : savoir choisir une autre manière de résoudre un problème
Le travail d’une force, l’énergie cinétique, l’énergie potentielle et l’énergie mécanique sont également des notions très importantes de Première.
Il faut notamment connaître :
et savoir utiliser le théorème de l’énergie cinétique ou une conservation de l’énergie mécanique.
Mais là encore, connaître une formule ne suffit pas.
Un élève doit savoir déterminer :
- quelles formes d’énergie interviennent ;
- si l’énergie mécanique se conserve ;
- si des frottements dissipent de l’énergie ;
- si le travail d’une force est moteur, résistant ou nul.
C’est un chapitre que j’aime particulièrement retravailler en cours de physique, car il apprend à l’élève qu’un même problème peut parfois être abordé de plusieurs manières.
On peut étudier le mouvement avec les forces.
On peut parfois aussi l’étudier grâce à l’énergie.
Apprendre à choisir le modèle le plus efficace est une compétence beaucoup plus importante que mémoriser une succession de recettes.
4. Ondes : célérité, retard, période, fréquence et longueur d’onde
Les ondes de Première constituent directement la base de plusieurs notions de Terminale.
Avant d’aborder diffraction, interférences ou effet Doppler, les notions élémentaires doivent être devenues très simples.
L’élève doit notamment maîtriser :
et
Les exercices que je considère indispensables
Il faut être capable de :
- calculer une célérité ;
- calculer un retard ;
- exploiter un temps d’aller-retour dans un exercice de sonar ou d’échographie ;
- lire une période sur un graphique temporel ;
- lire une longueur d’onde sur une représentation spatiale ;
- passer de la période à la fréquence ;
- relier fréquence, célérité et longueur d’onde.
Le piège classique consiste à mélanger période TT et longueur d’onde λ\lambda.
Lorsque ces notions sont encore hésitantes en Terminale, la diffraction et les interférences deviennent inutilement compliquées.
5. Optique : les lentilles doivent être maîtrisées avant la Terminale
La construction d’une image par une lentille convergente fait partie des notions à sécuriser.
L’élève doit pouvoir tracer les rayons remarquables et déterminer si l’image obtenue est :
- réelle ou virtuelle ;
- droite ou renversée ;
- agrandie ou réduite.
Il faut également savoir utiliser la relation de conjugaison et le grandissement.
Pourquoi est-ce important ?
Parce que la Terminale ne repart pas de zéro : l’optique est prolongée, notamment avec l’étude de systèmes utilisant plusieurs lentilles.
Une difficulté qui paraît alors être « un problème de Terminale » vient parfois simplement d’une construction de Première qui n’a jamais été réellement comprise.
6. Lumière et photons : ne pas opposer les différents modèles
En Première, l’élève rencontre également plusieurs manières de décrire la lumière.
Il doit être capable d’utiliser la relation entre longueur d’onde et fréquence :
mais aussi l’énergie d’un photon :
ou
Il faut également savoir exploiter un diagramme de niveaux d’énergie et distinguer une absorption d’une émission.
Les conversions de nanomètres vers les mètres sont ici absolument basiques, mais restent une source fréquente d’erreurs.
Un bon soutien en physique consiste aussi à repérer ce genre de petits automatismes qui coûtent énormément de points alors que le raisonnement scientifique est parfois parfaitement compris.
7. Électricité et fluides : des chapitres moins centraux, mais à ne pas oublier
Je les placerais après mécanique, énergie, ondes et optique dans l’ordre des priorités.
Mais je ne les supprimerais pas des révisions.
En électricité
Il faut notamment rester à l’aise avec :
ainsi qu’avec la notion de rendement et l’effet Joule.
Ces bases seront utiles lorsque l’élève rencontrera notamment le circuit RC en Terminale.
Pour les fluides
Je vérifierais au minimum :
- la notion de pression ;
- la relation entre pression, force et surface ;
- la loi de Mariotte ;
- l’évolution de la pression avec la profondeur.
L’objectif n’est pas d’en faire une priorité absolue, mais de ne pas arriver en Terminale en ayant totalement oublié ces notions.
Faut-il alors refaire tout le programme de physique de Première ?
Non.
C’est même rarement la stratégie que je recommande.
Un élève qui dispose de peu de temps gagnera beaucoup plus à refaire quelques exercices soigneusement choisis sur :
- les outils mathématiques ;
- les vecteurs, mouvements et forces ;
- le travail et l’énergie ;
- les ondes ;
- l’optique et la lumière ;
- puis quelques rappels d’électricité et de fluides.
Le but n’est pas de réussir cinquante exercices.
Il vaut mieux en faire dix et être capable, quelques jours plus tard, de refaire seul les raisonnements importants.
C’est notamment ainsi que j’organise le travail lorsque je propose du soutien en physique à un lycéen : identifier le véritable verrou, choisir peu d’exercices mais les choisir correctement, puis vérifier que l’élève devient capable de refaire seul.
Comment savoir si un soutien en physique peut être utile ?
Une mauvaise note ponctuelle ne signifie pas nécessairement qu’un élève a besoin de cours particuliers de physique.
En revanche, certains signes reviennent souvent :
- le cours est compris mais les exercices ne démarrent jamais ;
- l’élève ne sait pas quelle formule utiliser ;
- il connaît les formules mais ne sait pas construire le raisonnement ;
- les vecteurs ou les calculs mathématiques bloquent les exercices ;
- il accumule les corrections sans parvenir à refaire les exercices seul ;
- il travaille beaucoup mais ses notes progressent peu ;
- plusieurs chapitres de Première restent fragiles alors que la Terminale avance déjà.
Dans ce cas, l’enjeu n’est pas nécessairement de travailler davantage.
Il faut souvent identifier beaucoup plus précisément ce qui bloque.
Mes cours de physique avec les lycéens
J’accompagne régulièrement des élèves de Première et de Terminale en physique-chimie.
Ils peuvent travailler avec moi uniquement en physique-chimie, mais certains de mes élèves me sollicitent à la fois en maths et en physique.
C’est une configuration que je trouve particulièrement efficace.
Ma formation d’ingénieure me permet d’accompagner mes élèves sur la physique elle-même : compréhension du phénomène, modélisation, raisonnement, exercices et préparation des évaluations.
Et ma formation et mon expérience de professeure de mathématiques me permettent de repérer très rapidement quand le véritable obstacle se situe ailleurs.
Un élève peut parfaitement avoir compris une situation physique et être bloqué parce qu’il ne sait plus projeter un vecteur.
Ou connaître son cours de mécanique et perdre énormément de temps sur une dérivée.
Ou ne pas comprendre une équation différentielle parce que les exponentielles étaient déjà fragiles en maths.
Dans ce cas, je ne sépare pas artificiellement les deux problèmes.
Une séance peut être consacrée entièrement à la physique, entièrement aux maths, ou être partagée entre les deux lorsque c’est la solution la plus efficace.
C’est aussi plus simple pour les parents : un seul professeur, un seul interlocuteur et une connaissance beaucoup plus fine de l’élève au fil des semaines.
En résumé : les priorités avant ou au début de la Terminale
Si je devais faire un diagnostic rapide avec un élève entrant en Terminale, je vérifierais dans cet ordre :
- les outils mathématiques pour la physique ;
- mouvement, vecteurs et forces ;
- travail et énergie ;
- ondes ;
- optique et photons ;
- électricité et fluides.
Un élève qui maîtrise correctement ces bases n’a pas besoin de commencer le programme de Terminale plusieurs semaines à l’avance.
Il possède quelque chose de beaucoup plus utile : les outils nécessaires pour comprendre ce qui va arriver.
Besoin de soutien en physique en Première ou Terminale ?
Je donne des cours particuliers de physique-chimie en ligne aux lycéens, ponctuellement ou dans le cadre d’un accompagnement plus régulier.
Les séances peuvent être consacrées uniquement à la physique-chimie ou, pour les élèves que j’accompagne également en maths, passer librement d’une matière à l’autre selon les besoins.
L’objectif reste le même : comprendre ce qui bloque, travailler les exercices réellement utiles et rendre progressivement l’élève capable d’avancer seul.
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Questions fréquentes sur le soutien en physique au lycée
Peut-on prendre des cours de physique avec vous sans prendre de cours de maths ?
Oui. J’accompagne des lycéens uniquement en physique-chimie. Il n’est pas nécessaire d’être déjà suivi en mathématiques.
Peut-on travailler les maths et la physique pendant la même séance ?
Oui. Lorsque je suis un élève dans les deux matières, la séance peut être adaptée aux besoins de la semaine : uniquement maths, uniquement physique-chimie ou les deux.
Quelles notions de Première sont les plus importantes pour la physique en Terminale ?
En physique, je donne la priorité aux outils mathématiques, à la mécanique, à l’énergie, aux ondes et à l’optique. L’électricité et les fluides doivent également rester suffisamment solides pour les prolongements de Terminale.
Les maths deviennent-elles vraiment plus importantes en physique en Terminale ?
Oui. Les vecteurs, projections, dérivées et fonctions exponentielles prennent davantage de place, et l’élève rencontre notamment des équations différentielles. Une difficulté en physique peut donc parfois provenir d’un outil mathématique insuffisamment maîtrisé.
Besoin d’un coup de pouce en physique-chimie ? Besoin d’améliorer votre méthode de travail ? N’hésitez pas à me contacter pour avoir un avis éclairé. À bientôt ! Marion