Noyaux, masse et énergie — Fiche pédagogique (Pr A. Mahsoune)

Auteur : A. Mahsoune.

Qu'est-ce que cette fiche pédagogique ?

Ce document n'est pas un cours rédigé : c'est la fiche de préparation d'un enseignant (3 pages) pour le chapitre 5 « Noyau, masse et énergie », niveau 2ème Bac Sciences Physiques, pour une durée prévue de 4 heures. Elle indique les prérequis, les objectifs et le déroulement de la leçon. Pour apprendre le contenu, utilisez le cours du chapitre et les séries d'exercices (série de Chakir Abdeljalil et série de Benaich Hichem).

Prérequis annoncés

• Composition d'un noyau, protons et neutrons, éléments isotopes.
• Conservation lors d'une transformation chimique.
• Types de transformations nucléaires.

Objectifs du chapitre

Connaissances : notion de défaut de masse et énergie de liaison ; définir et calculer l'énergie de liaison par nucléon et l'exploiter ; connaître le type de réaction nucléaire à partir de son équation ; connaître la relation d'équivalence masse-énergie et calculer une énergie de masse ; définir la fission et la fusion.

Savoir-faire :

• utiliser les différentes unités de masse et d'énergie et les relations entre elles ;
• exploiter la courbe d'Aston pour identifier les noyaux les plus stables et dégager l'intérêt énergétique de la fission et de la fusion ;
• faire le bilan énergétique d'une réaction nucléaire avec les énergies de masse, les énergies de liaison ou un diagramme d'énergie.

Déroulement de la leçon

1. Situation de départ : le Soleil libère de l'énergie grâce à la fusion nucléaire qui s'y produit. Qu'est-ce qu'une réaction de fusion ? Comment produit-elle une telle énergie ? Quelles sont les applications et les dangers de la radioactivité ?
2. I. Équivalence masse-énergie : en 1905, Einstein montre que tout système au repos possède une énergie de masse ; si la masse d'un système diminue, il cède de l'énergie au milieu extérieur, si elle augmente, il en reçoit ; liaison entre l'unité d'énergie et son équivalent en masse.
3. II. L'énergie de liaison : qu'est-ce que l'énergie de liaison et comment la calcule-t-on ?
4. III. Fission et fusion nucléaires : activité de comparaison des deux types de réactions et exploitation de la courbe d'Aston.

La fiche prévoit une évaluation diagnostique au début de la leçon.

Comment l'utiliser quand on est élève

• Utilisez les objectifs comme checklist de révision : cochez ceux que vous savez expliquer sans notes.
• Vérifiez les prérequis avant d'ouvrir le cours, surtout les lois de Soddy et la radioactivité.
• Suivez l'ordre du plan : équivalence masse-énergie, énergie de liaison, puis fission et fusion.

Source : fiche de préparation de A. Mahsoune ; cette page en résume les objectifs et le plan.