Enseignement scientifique · Première · Contrôle n°1

La Terre dans l'Univers

60 minutes noté sur 205 exercices

Un contrôle d'enseignement scientifique de 60 minutes sur la Terre dans l'Univers : pourquoi l'héliocentrisme a fini par l'emporter, les observations de Galilée, les trois lois de Kepler, la gravitation qui explique ce que Kepler décrit, et les distances astronomiques. Vingt points, barème détaillé, et une correction qui dit pourquoi à chaque question.

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Deux PDF à imprimer, sur papier A4. Gratuit, sans inscription.

Avant de commencer

  • Comparer deux modèles par leurs prédictions, jamais par leur simplicité apparente.
  • Copernic place le Soleil au centre sans gagner en précision.
  • Décrire et expliquer sont deux étapes distinctes.
  • Regarder loin, c’est regarder tôt.
  • En années et en unités astronomiques, la constante de Kepler vaut 1.
  • Le modèle géocentrique était rigoureux et a duré quatorze siècles.

Exercice 1 — Deux modèles

5 pts · 14 min

Comparer deux modèles

Réponds à chaque question.

  1. 1.Pourquoi l’héliocentrisme l’a-t-il emporté ?

    1 pt
    Voir la correction

    Parce qu’il prédisait mieux.

    Ce n’est pas parce qu’il était plus simple.

  2. 2.Copernic gagne-t-il en précision ?

    1 pt
    Voir la correction

    Non, faute d’abandonner le cercle.

    Il place le Soleil au centre sans améliorer les prédictions.

  3. 3.Qu’a dû abandonner Kepler pour obtenir des positions justes ?

    1 pt
    Voir la correction

    Les orbites circulaires, au profit d’orbites elliptiques.

    Il disposait de mesures plus fines que Copernic.

  4. 4.Le modèle géocentrique était-il un modèle négligeable ?

    1 pt
    Voir la correction

    Non : il était rigoureux et rendait compte des observations disponibles pendant des siècles.

    Il prévoyait les positions et a duré quatorze siècles.

  5. 5.Quel critère permet de comparer deux modèles ?

    1 pt
    Voir la correction

    Leur capacité à prédire, éprouvée sur des mesures.

    Jamais leur simplicité apparente.

Exercice 2 — Galilée

4 pts · 11 min

Analyser les observations de Galilée

Réponds à chaque question.

  1. 1.Que montrent les satellites de Jupiter observés par Galilée ?

    1 pt
    Voir la correction

    Que tout ne tourne pas autour de la Terre.

    Ces corps tournent visiblement autour d’un autre astre.

  2. 2.Que montrent les phases de Vénus ?

    1 pt
    Voir la correction

    Elles sont incompatibles avec la version géocentrique alors admise.

    C’est un fait observable, non un argument théorique.

  3. 3.Qu’est-ce qui a rendu ces observations possibles ?

    1 pt
    Voir la correction

    Un instrument nouveau.

    Ce sont des faits nouveaux, non des raisonnements nouveaux.

  4. 4.Comment la question se déplace-t-elle alors ?

    1 pt
    Voir la correction

    Par des faits observés, non par argumentation seule.

    Le débat cesse d’être purement théorique.

Exercice 3 — Les trois lois

4 pts · 11 min

Énoncer et appliquer les lois de Kepler

Réponds à chaque question.

  1. 1.Qu’énonce la première loi de Kepler ?

    1 pt
    Voir la correction

    Chaque planète décrit une ellipse dont le Soleil occupe un foyer.

    Le cercle est abandonné au profit de l’ellipse.

  2. 2.Qu’énonce la deuxième, et quelle conséquence en tire-t-on ?

    1 pt
    Voir la correction

    Le segment reliant le Soleil à la planète balaie des aires égales en des temps égaux ; la planète va donc plus vite près du Soleil.

    La vitesse n’est donc pas constante sur l’orbite.

  3. 3.Qu’énonce la troisième ?

    1 pt
    Voir la correction

    Elle relie la période de révolution au demi-grand axe de l’orbite, et vaut pour toutes les planètes du système.

    Le rapport entre le carré de la période et le cube du demi-grand axe est constant.

  4. 4.Mars orbite à environ 1,52 unité astronomique. Quelle est sa période, en années ?

    1 pt
    Voir la correction

    Environ 1,87 année.

    En ces unités, le carré de la période égale le cube de la distance, soit environ 3,51.

Exercice 4 — Décrire et expliquer

4 pts · 13 min

Distinguer description et explication

Réponds à chaque question.

  1. 1.Que font, et que ne font pas, les lois de Kepler ?

    1 pt
    Voir la correction

    Elles décrivent le mouvement sans dire pourquoi il est tel.

    Décrire et expliquer sont deux étapes distinctes.

  2. 2.Qu’apporte la gravitation universelle ?

    1 pt
    Voir la correction

    L’explication : deux corps s’attirent d’autant plus qu’ils sont massifs et proches.

    Cette attraction unique rend compte de la chute d’un objet et de l’orbite d’une planète.

  3. 3.Combien de temps la lumière met-elle à venir du Soleil ?

    1 pt
    Voir la correction

    Environ huit minutes vingt.

    C’est ce qui justifie de mesurer les distances par des temps de trajet.

  4. 4.Qu’est-ce qu’une année-lumière, et quelle conséquence en tirer ?

    1 pt
    Voir la correction

    La distance parcourue par la lumière en un an ; regarder loin, c’est regarder tôt.

    L’image reçue a l’âge de son trajet : aucun télescope ne montre l’état actuel d’un objet lointain.

Exercice 5 — Trouve l'erreur

3 pts · 11 min

Repérer une erreur et la corriger

Chaque affirmation est fausse. Écris ce qu’il fallait dire.

  1. 1.« L’héliocentrisme a triomphé parce qu’il était évident. »

    1 pt
    Voir la correction

    Il a triomphé parce qu’il prédisait mieux, une fois les orbites circulaires abandonnées.

    Le modèle géocentrique était rigoureux et a duré quatorze siècles.

  2. 2.« Les lois de Kepler expliquent pourquoi les planètes tournent autour du Soleil. »

    1 pt
    Voir la correction

    Elles décrivent le mouvement ; c’est la gravitation universelle qui l’explique.

    Les deux étapes ont été séparées par plusieurs décennies.

  3. 3.« Le télescope nous montre l’état actuel des galaxies lointaines. »

    1 pt
    Voir la correction

    L’image reçue a l’âge de son trajet : regarder loin, c’est regarder tôt.

    Aucun télescope ne montre l’état actuel d’un objet lointain.

Barème — ce que le correcteur regarde

Les lignes chiffrées couvrent les 5 exercices et totalisent 20 points.

Ex.1Deux modèles et un critère

5 points — 1 par question

Point perdu si : L’héliocentrisme crédité d’une évidence.

Ex.2Les observations de Galilée

4 points — 1 par question

Point perdu si : Une observation citée sans dire ce qu’elle met en défaut.

Ex.3Les trois lois de Kepler

4 points — 1 par question

Point perdu si : Une loi attribuée au mauvais rang.

Ex.4De la description à l’explication

4 points — 1 par question

Point perdu si : Kepler crédité de l’explication.

Ex.5L’erreur repérée, et la réponse juste donnée

3 points — 1 par ligne

Point perdu si : Une correction qui garde le récit de l’évidence.

Et maintenant ?

16 à 20
Le chapitre est acquis. Entraîne-toi maintenant à exploiter la troisième loi en cinq temps : les unités, le cube de la distance, la racine carrée, la vérification sur la planète la plus lointaine, et le rappel que la loi décrit sans expliquer.
10 à 15
Refais l'exercice 1 en te demandant chaque fois quel modèle prédit le mieux, non lequel paraît le plus simple.
moins de 10
Reprends la fiche de cours et retiens ce que Kepler a dû abandonner pour gagner en précision : le cercle parfait.

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