Le Tuteur Scientifique
Exercices corrigés
Montréal — Programme québécois, secondaire 5
Tuteur en physique de cinquième secondaire à Montréal depuis plus de 10 ans. La physique de secondaire 5 est un cours optionnel, mais c'est un préalable du programme Sciences de la nature au cégep et de presque tous les programmes de génie. C'est aussi le cours de sciences le plus mathématique du secondaire, et c'est souvent là qu'est la vraie difficulté.
La physique de cinquième secondaire n'est pas obligatoire : l'élève choisit de la suivre. Ce statut d'option trompe régulièrement les familles, parce qu'il suggère un cours accessoire. C'est en réalité l'un des plus structurants du parcours : il figure parmi les préalables du programme Sciences de la nature au cégep, avec la chimie et la mathématique de secondaire 5, et il conditionne ensuite l'accès à la quasi-totalité des programmes de génie.
Pour s'y inscrire, il faut avoir réussi en secondaire 4 l'une des deux options de science, Science et technologie de l'environnement (STE) ou Science et environnement (SE). Ce choix se fait en fin de secondaire 3, souvent avant que l'élève ait la moindre idée de son orientation, et c'est lui qui décide en pratique de l'accès à la physique de secondaire 5.
Contrairement à la mathématique de secondaire 4, la physique ne fait l'objet d'AUCUNE épreuve unique du Ministère : l'évaluation revient entièrement à l'école. La note vient donc du travail de l'année, et c'est elle que les cégeps liront à l'admission.
Le programme couvert peut varier légèrement d'une école à l'autre. On s'ajuste au plan de cours et au manuel utilisés par l'enseignant de votre enfant.
Douze séries couvrant tout le programme, au format d'une évaluation : 10 exercices notés sur 100 points, une partie sur les bases et une partie au niveau de l'examen, avec le corrigé détaillé de chaque question. L'optique y occupe cinq séries, avec des tracés de rayons à l'échelle, la mécanique quatre, l'énergie deux, et un examen blanc reprend la mécanique et l'optique ensemble.
Les lois de la réflexion, la différence entre réflexion spéculaire et diffuse jusqu'à la route mouillée qui éblouit, la géométrie de l'image dans un miroir plan et le miroir concave à plusieurs positions d'objet. Puis une partie niveau examen : le rétroviseur convexe, deux miroirs perpendiculaires, les images multiples entre deux miroirs, le levier optique du miroir qui tourne, et le miroir de maquillage en recherche inverse.
10 exercices corrigés • /100 points
Loi de Snell-Descartes, angle critique et fibre optique, puis une partie niveau examen avec schémas de rayons : prisme, lame à faces parallèles, cercle lumineux et périscope.
10 exercices corrigés • /100 points
Dix problèmes seulement, sans exercice de calcul isolé, où réflexion et réfraction interviennent dans la même situation : piscine, aquarium à miroir, vitre à double image, réfractomètre, mirage, diamant et laser sur miroir incliné.
10 exercices corrigés • /100 points
Image d'une lentille convergente, l'objet à différentes positions, l'objet au foyer et la loupe, la lecture d'un tracé de rayons complet et l'œil qui accommode. Puis une partie niveau examen : le projecteur, les deux positions de lentille qui donnent une image nette sur le même écran (méthode de Bessel), la loupe sur mesure en recherche inverse, la mise au point d'un appareil photo et la lunette astronomique.
10 exercices corrigés • /100 points
Lecture d'un graphique vitesse-temps, le piège de la vitesse moyenne sur un aller-retour, les trois équations du MRUA, la chute libre et la chaîne complète des graphiques accélération, vitesse et position. Puis une partie niveau examen : la rencontre de deux véhicules, la distance d'arrêt avec le temps de réaction, la tangente sur un graphique position-temps, le métro en trois phases et le sac largué d'une montgolfière.
10 exercices corrigés • /100 points
Décomposition d'une vitesse en composantes, chute d'une table, colis largué d'un avion, vecteur vitesse pendant le vol et le classique du singe et du chasseur. Puis une partie niveau examen : tir depuis une falaise, équation de la trajectoire avec un mur à franchir, tir au panier où l'on remonte à la vitesse initiale, angles complémentaires de même portée et portée sur terrain dénivelé.
10 exercices corrigés • /100 points
Forces, poids et résultante, la deuxième loi avec frottement, le seuil de démarrage qui sépare frottement statique et cinétique, le poids apparent dans un ascenseur et le bloc sur un plan incliné. Puis une partie niveau examen : le système à deux masses avec poulie, deux blocs en contact, retrouver un coefficient de frottement à partir d'une distance d'arrêt, la machine d'Atwood avec la troisième loi, et la lecture inverse d'une balance dans un ascenseur.
10 exercices corrigés • /100 points
Travail et puissance, énergie cinétique et potentielle, le théorème de l'énergie cinétique appliqué à la distance d'arrêt d'une voiture, la loi de Hooke et l'énergie élastique, et la glissade sans frottement. Puis une partie niveau examen : le ressort qui propulse un bloc, le graphique force-allongement, le rendement d'une pompe, les machines simples qui font gagner en force mais jamais en travail, et le saut à l'élastique.
10 exercices corrigés • /100 points
C'est le constat qui revient le plus souvent en séance, et il surprend les parents : l'élève comprend la physique, mais échoue quand même. La raison est presque toujours la même. La physique de secondaire 5 est le cours de sciences le plus mathématique du secondaire, et chaque unité mobilise un outil différent.
Un problème de réfraction se résout rarement en appliquant Snell-Descartes une fois. Il faut d'abord chasser les angles dans la figure : angle mesuré depuis la surface plutôt que depuis la normale, somme des angles d'un triangle dans un prisme, angles alternes-internes dans une lame à faces parallèles. C'est de la géométrie de secondaire 4, et c'est là que les points se perdent.
Trouver quand un projectile touche le sol, c'est résoudre une équation du second degré et savoir rejeter la racine négative parce qu'elle précède le lancer. Trouver la portée, c'est enchaîner deux équations couplées par le temps. Un élève qui n'est pas à l'aise avec la formule quadratique est bloqué, quelle que soit sa compréhension du mouvement.
Un diagramme de corps libre correct ne sert à rien si l'élève ne sait pas projeter chaque force sur deux axes bien choisis. Sur un plan incliné, l'astuce est d'incliner les axes plutôt que les forces, et il faut alors savoir quelle composante prend le sinus et laquelle prend le cosinus. C'est la question qui départage une classe.
C'est pourquoi je travaille souvent la physique et la mathématique SN de secondaire 5 ensemble : consolider l'outil mathématique débloque la physique bien plus vite que de refaire la physique elle-même.
La physique de secondaire 5 ouvre la porte de Sciences de la nature, où l'élève rencontre la mécanique (203-NYA) dès la première session, puis l'électricité et le magnétisme (203-NYB) et enfin les ondes et la physique moderne (203-NYC). La mécanique du cégep reprend exactement les thèmes de la cinématique et de la dynamique du secondaire, mais en y ajoutant le calcul différentiel.
Concrètement, ce que le secondaire traite avec des formules toutes faites, le cégep le redémontre à partir de la dérivée : la vitesse devient la dérivée de la position, l'accélération la dérivée de la vitesse. Un élève qui a compris le SENS de ces grandeurs en secondaire 5, et pas seulement les formules, fait cette transition sans difficulté. Celui qui a appris par cœur recommence tout.
J'accompagne les deux niveaux, ce qui me permet d'insister, dès le secondaire 5, sur ce qui servira réellement l'année suivante.
Voir la page tutorat cégep (203-NYA, NYB, NYC) →Non, c'est un cours optionnel de cinquième secondaire. Mais il est un préalable du programme Sciences de la nature au cégep et de la quasi-totalité des programmes de génie à l'université. Un élève qui ne le suit pas se ferme ces filières, ou devra rattraper le cours d'appoint au cégep. La décision se prend en réalité dès la fin du secondaire 3, au moment du choix de l'option de science.
Il faut avoir réussi, en secondaire 4, l'option de science : Science et technologie de l'environnement (STE) ou Science et environnement (SE). Ce sont les préalables officiels de la physique et de la chimie de cinquième secondaire. Une bonne base en mathématique est tout aussi déterminante en pratique, car la physique de secondaire 5 est le cours de sciences le plus mathématique du secondaire.
Non. Le Ministère ne produit aucune épreuve unique en physique ni en chimie. Le cours est évalué entièrement par l'école, généralement par des examens d'étape et un examen commun de fin d'année. La note obtenue n'en est pas moins importante : c'est elle qui figure au dossier examiné par les cégeps pour l'admission en Sciences de la nature.
Parce que presque chaque problème est une mise en équation. L'optique demande de la trigonométrie pour les angles, la cinématique demande de résoudre des équations du second degré pour les projectiles, la dynamique demande de décomposer des vecteurs en composantes, et l'énergie demande de manipuler des égalités algébriques. Un élève solide en physique mais fragile en mathématique bute presque toujours sur la mathématique, pas sur la physique. C'est pourquoi je travaille souvent les deux ensemble.
Oui. J'ai préparé douze séries d'exercices corrigés couvrant tout le programme : réflexion et miroirs, réfraction, lentilles convergentes et divergentes, cinématique et MRUA, mouvement des projectiles, lois de Newton, forces à angle et équilibre, transformation de l'énergie, pendules et plans inclinés, ainsi qu'un examen blanc de mécanique et d'optique. Chaque série reprend le format d'une évaluation, avec des schémas de rayons et des diagrammes de corps libre, et la correction détaillée de chaque question.
Contactez-moi pour une première séance. Je m'adapte au niveau, au plan de cours et aux objectifs de l'élève, jusqu'aux examens de fin d'année et au dossier d'admission au cégep.