Programme de sciences physiques pour la classe de terminale





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PROGRAMME DE SCIENCES PHYSIQUES POUR LA CLASSE DE TERMINALE

DE LA SERIE SCIENCES MEDICO-SOCIALES

NOR: MENL9500001A RLR : 524-9 Arrêté du 12-1-1995 (JO du 20-1-1995)

PRÉAMBULE.
La série Sciences médico-sociales conduit à une poursuite d'études en formations paramédicales (infirmière, laborantin d'analyses médicales, diététicien...) ou en formations sociales, mais aussi à une possibilité d'accès à l'emploi de secrétariat médical, médico-social ou social.

Ce programme a pour but d'offrir aux élèves de cette série, en général motivés par ces formations, des éléments essentiels de culture scientifique, en liaison avec la biologie et le domaine médical, ainsi que quelques apprentissages méthodologiques généraux.

C'est pourquoi ce programme est conçu autour de thèmes centraux de biologie humaine, dans la continuité de ceux de première. La partie physique porte sur la circulation sanguine et l'instrumentation médicale. La partie chimie est centrée sur les molécules de l’hygiène et de la santé.
N.B. : Les programmes de première et de terminale SMS de biologie et de physiologie-pathologie ont été publiés dans le B.O. spécial du 24.09.92, tome III, brochure II.

Le programme de physique de première a été publié dans le BO E N n° 13 du 15.04.93.

HORAIRE : L'horaire hebdomadaire pour l'enseignement des sciences physiques en terminale SMS est de deux heures en classe entière, réparti par moitié entre physique et chimie, soit environ 26 heures annuelles pour la physique, 26 heures annuelles pour la chimie.
Remarques sur la mise à jour :

  • Les suppressions sont indiquées par le double barré : suppression

  • Les ajouts sont en italique souligné : ajout

  • Les BO restent les textes de référence.



I. PHYSIQUE

Commentaires d'Introduction
En physique, le programme comporte deux parties :

1) Pression. écoulement des fluides (partie traitée en harmonie avec le cours de biologie) : environ 10 heures.

L'objectif est d'exploiter des lois fondamentales pour faire ressortir les paramètres intervenant dans l'explication des phénomènes physiologiques importants.

2) Ondes électromagnétiques, physique nucléaire, champ magnétique (partie traitée en harmonie avec le cours de physiologie-pathologie) : environ 16 heures.

Le but à atteindre est de donner aux élèves une explication simplifiée des phénomènes physiques qui interviennent dans les examens médicaux et les moyens thérapeutiques afin de bien distinguer les termes usuels : radiologie, radiothérapie, thermographie, angiographie, scannographie, scintigraphie, IRM… (l'échographie et effet Doppler ont a été étudiée en première).

Il est important de noter que toutes les applications citées sont à traiter.


CONTENUS

COMPETENCES EXIGIBLES

1ère PARTIE : LA CIRCULATION SANGUINE

1 - Force et Pression :

En ce qui concerne les notions de force et de pression, le professeur pourra réinvestir avec profit la partie du programme de seconde se rapportant à la pression dans les gaz.
a) Force

Direction, sens, module.

Unité, mesure.
b) Pression

Définition : p = F/S.

Mesures et ordres de grandeur.




Représenter une force, connaître son unité dans le système international (SI).
Connaître la relation entre force, surface et pression. Savoir mesurer une pression.

Connaître l'unité de pression (SI), quelques ordres de grandeur (dont celui de la pression atmosphérique).


2 - Loi fondamentale de la statique des fluides :

a) Masse volumique :

Le professeur pourra réinvestir avec profit la partie du programme de seconde se rapportant à cette notion.

Définition, unités.

b) Pression en un point d'un fluide ; énoncé de la loi fondamentale de la statique des fluides.

c) Différence de pression entre deux points d'un fluide en équilibre.
APPLICATIONS :

- plongée. Pressurisation des caissons, pressurisation des cabines d'avions.

- pression artérielle, sa mesure.

- seringue.

- principe d'une perfusion.



Connaître la définition de la masse volumique, son unité (SI) et les autres unités usuelles.

Savoir que pour un liquide en équilibre, la pression est la même en tout point d'un même plan horizontal; qu'elle augmente avec la profondeur du point et qu'elle dépend de la nature du liquide (masse volumique).

Savoir que pour un gaz, la variation de pression sur une hauteur h est environ mille fois plus faible que pour un liquide ; d'où la définition de la pression d'un gaz dans un récipient.

Savoir que la pression de l'air diminue quand on monte en altitude (paramètres: altitude et masse volumique).

Savoir que dans un récipient de taille modeste, la pression d’un gaz en équilibre est sensiblement la même en tout point.

Savoir mesurer définir la tension artérielle et évaluer expliquer les différences de pression dans le corps humain.

3 - Écoulement des liquides :

Définition du débit

Étude des liquides visqueux : les facteurs essentiels de l'écoulement d'un liquide visqueux (différence de pression, viscosité du liquide, géométrie du tuyau).

Loi de Poiseuille : expression du débit.
Écoulement des liquides visqueux : l’écoulement d’un liquide visqueux est lié à une différence de pression dans le sens de l’écoulement.

Proportionnalité du débit et de la différence de pression en régime permanent laminaire :

D = p/R. (R, résistance hydraulique du tuyau considéré pour le fluide qui circule).

Remarque : On ne définira que l’écoulement permanent laminaire. La distinction entre écoulement laminaire et écoulement turbulent n’est pas au programme, tout comme le nombre de Reynolds.

En aucun cas on ne précisera les paramètres intervenant dans la définition de la résistance hydraulique (ou de la résistance vasculaire) R du tuyau (ou du vaisseau) considéré pour la circulation du fluide (ou du sang).




Connaître la définition du débit en volume en régime permanent (D = v.S) et ce que représentent les grandeurs v et S.

Connaître les unités de débit (SI) et les unités usuelles.

Connaître l'unité de viscosité (SI).

Savoir que dans un tuyau, l'existence de l'écoulement d'un liquide visqueux est liée à l'existence d'une chute de pression dans le sens de l'écoulement.


Savoir :

-que dans un tuyau, le débit augmente, pour une même différence de pression, avec le diamètre (ou le rayon) à la puissance 4, l'inverse de la longueur du tuyau, et l'inverse de la viscosité.

-que l'écoulement du sang dans un vaisseau obéit approximativement à la loi : D = p/R.

-distinguer les deux régimes d'écoulement : écoulement laminaire et écoulement turbulent.


APPLICATIONS

-écoulement du sang dans les vaisseaux (D = p/R avec R résistance vasculaire).

-électrocardiogramme : ECG et éléments d'inter-prétation en vue de l'analyse de la circulation sanguine.






2ème PARTIE : PHYSIQUE ET DIAGNOSTICS MÉDICAUX


1 - Ondes électromagnétiques et corpuscule associé : le photon.
a) Échelle des longueurs d'ondes pour les différents domaines : , X, UV, visible, IR, micro-ondes, TV, radio...
b) Le photon :

E = h.n = h.c/.



Connaître l'ordre de grandeur des longueurs d'onde du spectre visible, de l'UV, de l'IR...
Connaître la valeur de la célérité c de la lumière dans le vide.
Savoir que les interactions des ondes avec la matière se font par quanta d'énergie : E = h.n (photon).

Savoir que l'énergie du photon augmente avec la fréquence et donc diminue avec la longueur d'onde.


2 - Radiations, UV et IR :
Production, propriétés, protections.
APPLICATIONS :

- IR : thermographie

- UV : les dangers, le rôle de l'ozone.
3 - Les rayons X.
Production, propriétés, protections.
APPLICATIONS :

-radiographie,

- scanographie.


Connaître des sources de rayonnement UV, IR et X.

Connaître leurs propriétés et surtout les propriétés d'absorption, les conséquences et les effets biologiques de cette absorption.


Savoir que pour les rayons X, l'absorption varie avec l'épaisseur de l'écran et la nature du matériau.
Connaître les dangers des rayonnements.

4 - La médecine nucléaire :
Radioactivité .

Radioactivité (-, +).

Désexcitation .

Lois de conservation.

Définition de la période (ou demi-vie).

Définition de la dose absorbée et de son unité le gray (J/kg).

Définition de l'équivalent de dose et de son unité le sievert (donner l'ancienne unité : le rem).

APPLICATIONS :

- examens : scintigraphie, traceur.

- thérapie : radiothérapie.

-les dangers de la radioactivité et les moyens de protection.

- problème des déchets (médicaux et industriels)




Connaître les définitions : atome, noyau, nucléide, nucléon, isotope...

Connaître les différentes manifestations des désintégrations radioactives.

Savoir écrire les équations des réactions nucléaires en utilisant les deux lois de conservation : nombre de charges et nombre de nucléons.
Connaître la définition de la période (ou demi-vie), son importance et ses conséquences.

Connaître quelques ordres de grandeur.

Savoir qu'au bout d'un temps égal à environ 20 fois la période du radioélément, l'échantillon qui le contient est considéré comme inactif.

Connaître les dangers de la radioactivité, les moyens de protection.

Connaître la différence entre dose absorbée et équivalent de dose ; connaître quelques ordres de grandeur : exemple pour le public, l'équivalent de dose est de 5 mSv/an.


5 - Champ magnétique :
Champ magnétique créé par un aimant et par un solénoïde parcouru par un courant continu, lignes de champ.

Mesure avec un teslamètre.

Création d'un champ magnétique intense : électro-aimant supraconducteur.
APPLCATIONS :

- IRM, intérêt et précautions.





Savoir que la direction et le sens du vecteur champ magnétique B en un point sont donnés par l'axe sn d'une aiguille aimantée (boussole).

Connaître l'unité de champ magnétique (SI).

Connaître quelques ordres de grandeur des valeurs usuelles de champs magnétiques, y compris celle du champ magnétique terrestre ; savoir que 1 tesla représente un champ magnétique intense.


II - CHIMIE
LES MOLÉCULES DE L'HYGIÈNE ET DE LA SANTE
HORAIRES

Le programme a été établi sur la base d'un horaire annuel de vingt six heures de cours-exercices-contrôles (une heure par semaine pendant vingt six semaines).
OBJECTIFS GÉNÉRAUX

L'enseignement de la chimie dans les classes de terminales "sciences médico-sociales" a une double finalité. D'une part, il se propose, à côté de celui des autres disciplines scientifiques et technologiques, de prolonger la formation scientifique générale indispensable à de futurs techniciens  ; d'autre part, il doit leur apporter les savoirs et savoir-faire de base sur lesquelles pourront s'appuyer le cours de sciences biologiques.

Le choix du thème abordé dans cette classe est en relation directe avec les finalités de la filière. Il doit contribuer, pour tous les élèves, à une meilleure compréhension de leur environnement matériel et social futur.

Il s'inscrit dans la continuité avec celui de la classe de première.

Le programme laisse une grande liberté quant aux choix des méthodes et de l'organisation des apprentissage ; il offre de nombreuses possibilités de développer des activités expérimentales et de documentation. Une coordination étroite doit cependant être assurée entre les progressions des cours de chimie et de biologie.


CONTENUS

COMPETENCES EXIGIBLES




  1. Un dipeptide : l'aspartame.


1.1 LA "LIAISON PEPTIDIQUE", GROUPE FONCTIONNEL AMIDE


La liaison peptidique : formule semi-développée. Planéité de la liaison.

Généralisation : groupe fonctionnel amide.
EXPERIENCES DE COURS

Modèle moléculaire

Synthèse d'un polyamide.


Savoir que la liaison peptidique est un cas particulier de groupe fonctionnel amide. Reconnaître les groupes fonctionnels ester et amide dans la formule d'un composé organique (aspartame).


COMMENTAlRES

Le professeur présentera la liaison "peptidique" à partir de la formule de l' aspartame, un dipeptide utilisé comme édulcorant.

La connaissance de la formule de l' aspartame n'est pas exigible des élèves au baccalauréat.


1.2 LES ACIDES AMINES





Présentation à partir de l’hydrolyse de l'aspartame.

Formule générale et exemples.

Chiralité : existence d'un carbone asymétrique. Représentation de Fischer d'un acide aminé.

EXPERIENCES DE COURS

Hydrolyse de l'aspartame.

Modèles moléculaires.

Expérience du biuret.


Reconnaître dans la formule moléculaire d'un acide -aminé la présence des groupes acide carboxylique et amine.

Savoir reconnaître l'existence d'un atome de carbone asymétrique dans une molécule. Savoir représenter un acide aminé en projection de Fischer.

Savoir attribuer la configuration D et L à un acide aminé.

Réaliser un modèle moléculaire d'après la représentation de Fischer de la molécule et inversement.
COMMENTAIRES


Par hydrolyse en milieu acide, l'aspartame donne deux aminoacides : l'acide aspartique (acide 2-arninobutanedioïque) et la phénylalanine (acide 3-phényl-2-aminopropanoïque) et du méthanol. La formule générale d'un acide -aminé sera représentée par H2N-CHR-COOH. On notera la présence de deux groupes fonctionnels importants de la chimie organique : le groupe -COOH, appelé groupe carboxyle et le groupe amine primaire -NH2 On notera la présence d'un atome de carbone asymétrique pour R différent de H.

L'étude des amines n'est pas au programme. Le professeur signalera à propos des réactions d'hydrolyse de la liaison peptidique, l'existence de cette famille (sans qu'il soit nécessaire d'évoquer les amines secondaires et tertiaires).

On présentera le tableau des vingt principaux acides -aminés constitutifs des protéines. Les élèves ne sont pas tenus de mémoriser le nom ni la formule d'acides -aminés particuliers ni de savoir appliquer les règles de nomenclature de l'UICPA.

Les formules des acides -aminés montrent des groupes chimiques divers qui possèdent d'autres fonctions chimiques que celles caractéristiques des acides -aminés. On attirera 1'attention des élèves sur l'existence de ces groupes caractéristiques qui, dans les protéines, se retrouveront dans les chaînes latérales et donneront des propriétés spécifiques à ces protéines car elles ne sont pas engagées dans la liaison peptidique.

En ce qui concerne la chiralité des acides -aminés, on signalera l'existence de deux énantiomères ; on donnera la représentation de Fischer et la nomenclature D et L pour les deux énantiomères ; on fera remarquer que chez les mammifères n'existent que les acides -aminés de configuration L (La nomenclature R ou S n'est pas au programme).


1.3 LA SYNTHÈSE PEPTIDIQUEE

Introduction à la synthèse des dipeptides : principe.
Généralisation: synthèse des polypeptides, difficultés de mise en œuvre.



Savoir écrire l'équation-bilan de la réaction de formation de la liaison peptidique.

A partir de la formule semi-développée de deux acides -aminés, dénombrer les dipeptides susceptibles d'être obtenus et écrire leurs formules; inversement à partir de la formule semi-développée d'un dipeptide, retrouver celles des deux acides  aminés qui le constituent.


  1. Les savons







2.1 MODE D'ACTION DES SAVONS

Formule générale d'un savon.

Solubilité des savons : rôle du cation métallique.

Principe sommaire d'action d'un savon ; propriétés tensioactives.

ACTIVITÉS DE DOCUMENTATION

Analyse de publicités sur les savons et les détergents.

Pollutions engendrées par les savons.

Les savons acides.

Action d'un savon en eau dure
EXPÉRIENCES DE COURS

Mesure du pH d'une solution savonneuse.

Mesure du pH d'un acide gras.


Savoir reconnaître les pôles hydrophile et hydrophobe d'un savon.

Connaître la formule de l'ion carboxylate.

Répondre à des questions à propos d'un texte en réinvestissant les connaissances acquises.

Décrire un protocole expérimental donné.


2.2 PRÉPARATION D'UN SAVON À PARTIR DES TRIGLYCÉRIDES


Formule du glycérol.

Solubilité du glycérol dans l'eau : liaison hydrogène.

Acides gras saturés et insaturés.


Formule des triglycérides.

Propriétés chimiques des triglycérides : décomposition à la chaleur, combustion, oxydation à l'air, hydrogénation.
Préparation d'un savon : Saponification des esters d'acides gras.

ACTIVITES DE DOCUMENTATION

Analyse d'une documentation sur les travaux de Chevreul.


Savoir que le glycérol est un trialcool.

Savoir que le glycérol est soluble dans l'eau.

Savoir discerner d'après la formule un acide gras saturé d'un acide gras insaturé.

Reconnaître le groupe fonctionnel ester dans la formule d'un composé organique.

A partir de la formule semi-développée d'un ester, retrouver les formules de l'acide carboxylique et de l'alcool correspondants.

Connaître le nom usuel et le nom officiel de quelques esters simples.

Savoir qu'un triglycéride est un triester du glycérol.

Écrire l'équation-bilan d'estérification du glycérol par un acide gras.

Écrire l'équation-bilan de l'hydrogénation des corps gras insaturés.

Savoir que la réaction de saponification d'un ester est totale.

Écrire et exploiter quantitativement l'équation-bilan d'une réaction de saponification.

Répondre à des questions à propos d'un document en réinvestissant les connaissances acquises.

COMMENTAIRES

On pourra parler à cette occasion sur les propriétés de causticité des bases fortes pour la peau et les muqueuses. La présence de soude provoque l'hydrolyse de lipides constituant les membranes cellulaires.

Conformément aux recommandations de l'UICPA, les noms usuels de quelques esters seront donnés et utilisés parallèlement au nom officiel.


  1. Solution d'antiseptiques et de désinfectants


3.1 DEUX EXEMPLES : L'EAU DE JAVEL, L'EAU OXYGÉNÉE


- Eau de javel.

Dismutation.

Propriétés oxydantes.

Utilisation.

- L'eau oxygénée.

Dismutation de l'eau oxygénée en solution aqueuse.

Propriétés oxydantes et réductrices.

Utilisation.



Écrire la réaction de dismutation du dichlore en milieu basique.

Définir le degré chlorométrique d'une eau de Javel.

Mémoriser les couples redox intervenants dans l'eau de Javel : Cl2/Cl- et CIO-/CI2. Connaître la réaction d'oxydation de Fe2+, I- par l'eau de Javel.

Écrire l'équation-bilan de la dismutation de l'eau oxygénée.

Relier la concentration en "volumes" d'une eau oxygénée à sa concentration molaire en peroxyde d'hydrogène.

Mémoriser les couples redox intervenants dans l'eau oxygénée : couples H2O2/H2O et O2/H2O2


EXPÉRIENCES DE COURS

Électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium.

Mise en évidence des propriétés oxydantes de l'eau de Javel.

Mise en évidence des propriétés oxydantes et réductrices de l'eau oxygénée.

Oxydation du tartrate double d'ammonium et de potassium par l'eau oxygénée catalysée par un sel de cobalt II.


Savoir décrire la réaction de dismutation de l'eau oxygénée.

ACTIVITÉS DE DOCUMENTATION
Conditionnement.

Étude d'une étiquette.

Autres exemples de désinfectants.




Savoir lire une étiquette.

Connaître le matériel et le principe d'une dilution.

COMMENTAIRES


D'autres exemples d'antiseptiques pourront être donnés (eau de Dakin, ...).

A propos de l'eau oxygénée, le professeur présentera quelques facteurs qui accélèrent les réactions de dismutation et de réduction : température, catalyseurs. On présentera un catalyseur comme une espèce chimique qui accélère une réaction, trop lente pour être visible.

Il est nécessaire d'attirer l'attention des élèves sur les problèmes de sécurité. En particulier, il est demandé ne jamais verser d'eau de Javel sur un détartrant contenant de l’acide chlorhydrique.


3.2 DOSAGES


Dosage d'une solution de peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée) par manganimétrie : principe.


EXPÉRIENCES DE COURS

Réalisation du dosage de l'eau oxygénée par manganimétrie.

Écrire l'équation-bilan du dosage.

Savoir que la réaction est quantitative.

Savoir définir l'équivalence.

Savoir justifier le choix de l'indicateur de fin de dosage.
Connaître le matériel nécessaire pour effectuer un dosage.

Savoir schématiser le montage utilisé.

COMMENTAIRES


D'autres dosages d'oxydoréduction pourront être présentés, par exemple, celui du lugol par le thiosulfate de sodium.

Sans présenter le principe des dosages en retour, les réactions intervenant dans ce type de dosage pourront être présentées.





Programme terminale SMS en sciences physiques 1995 P -

(BO n°3 du 16/02/95) modifié 2002 (BO HS n°11 du 28/11/2002)

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