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http://web.ujf-grenoble.fr/PHY/AGREGCAPES/AGREG/RappJury.htm
Rapport sur la leçon de physiqueLa leçon de physique consiste à exposer devant un jury un thème tiré au sort dans une liste figurant dans le rapport. La leçon doit être traitée au niveau du premier cycle universitaire ou des classes préparatoires aux grandes écoles scientifiques.
Le candidat doit montrer sa parfaite maîtrise des concepts scientifiques du thème de la leçon, faire la preuve de ses aptitudes à conduire avec enthousiasme un exposé rythmé, clair et structuré en utilisant un langage précis, et enfin s’attacher à dégager les deux ou trois points forts de la leçon.
La leçon de physique est une épreuve exigeante qui nécessite une solide formation scientifique et une
préparation méthodique. Les candidats doivent donc avoir réfléchi pendant la période de préparation du concours au contenu scientifique de chaque leçon et à l’organisation de l’exposé de celle-ci.
Les remarques consignées ci-dessous ont pour objectif d’aider les candidats pour leur préparation à l’oral du concours ; certaines ont une portée générale d’autres concernent plus précisément le contenu scientifique de certaines leçons.
Déroulement de l’épreuve.
Le candidat dispose de quatre heures pour préparer son exposé. Il a accès à une bibliothèque où sont regroupés des ouvrages scientifiques «classiques» et des documents variés lui permettant d’illustrer sa leçon. Du personnel de laboratoire qualifié est présent pour mettre à la disposition du candidat du matériel scientifique qui lui permettra de réaliser éventuellement une ou plusieurs expériences destinées à être présentées lors de sa prestation orale.
A l’issue de cette préparation, le candidat expose sa leçon pendant 50 minutes. Cinq minutes environ avant la fin de l’exposé, le jury l’avertit de manière à ce qu’il puisse organiser au mieux sa conclusion.
Cet exposé est suivi d’une séance d’interrogation.
Remarques générales et conseils.
Les candidats doivent lire soigneusement l’intitulé de la leçon de manière à aborder tous les points mentionnés dans le titre. La leçon doit comporter un plan qui peut être présenté parallèlement avec l’avancement de la leçon et rester visible pendant la suite de celle-ci. Nous lui conseillons vivement de gérer avec soin son tableau. Le candidat doit bien maîtriser son temps, les exposés trop courts ou trop longs sont sanctionnés. L’équilibre entre les différentes parties importantes de la leçon doit être recherché: il n’est pas acceptable par exemple qu’un point fort de la leçon soit abordé uniquement dans les cinq dernières minutes. Le niveau de la leçon doit être respecté, ainsi une leçon présentée à un
niveau trop élémentaire sera inévitablement peu valorisée.
La leçon doit être exposée avec vivacité, entrain et conviction; un rythme soutenu permet de traiter en
profondeur tous les points forts. Mais il faut veiller à ne pas conduire l’exposé dans la précipitation, le message devenant alors confus voire brouillon, ce qui conduit à des prestations médiocres.
Pour faire la preuve de son aisance et pour mieux convaincre, le candidat a tout intérêt à conduire l’essentiel de son exposé sans ses notes. Il peut vérifier par moment l’exactitude d’un résultat, mais sa prestation ne doit pas en aucun cas se limiter à une simple recopie de ses notes au tableau.
Au cours de son exposé, le candidat doit s’attacher à dégager les idées fortes, il doit consacrer du temps aux conséquences physiques, expérimentales et qualitatives des relations établies; le jury préfère que le candidat privilégie les interprétations physiques par rapport aux calculs. Le candidat peut donc parfois présenter ses calculs sur transparent mais il doit alors en souligner les étapes principales. Le candidat doit en tout état de cause maîtriser parfaitement le contenu de ce qu’il présente et être capable de justifier tous les éléments du raisonnement. Notons tout de même qu’il ne faut pas systématiquement recourir à ce moyen dès qu’un calcul est nécessaire.
Le jury apprécie que les candidats évaluent des ordres de grandeur et illustrent les leçons en empruntant des exemples parmi les développements récents de la science et des technologies.
Les commentaires de nature historique (date et enchaînement des découvertes, noms des physiciens) sont parfois intéressants, car ils permettent de préciser l’évolution des idées mais les candidats doivent veiller à l’exactitude des précisions historiques apportées. Pour les leçons de physique quantique ou relativiste, le jury sera certainement séduit par des exposés «non historiques», où les concepts introduits sont illustrés par des expériences plus récentes, éventuellement plus démonstratives que celles qui ont été à l’origine de la découverte des phénomènes présentés.
Il faut également veiller à utiliser des notations cohérentes au cours de l’exposé. Certains candidats qui se sont appuyés sur plusieurs ouvrages pour préparer leur leçon, utilisent des conventions qui changent durant la leçon, une même grandeur physique est notée différemment, certaines formules recopiées sont incompatibles avec les conventions de signes utilisées par le candidat...
Le jury apprécie vivement qu’une leçon soit illustrée par une ou plusieurs expériences. Celles-ci doivent être en rapport direct avec le thème traité, le jury conseille au candidat de prendre le temps de décrire son expérience et de l’exploiter d’une manière pertinente et efficace lors de sa présentation. Même s’il a été aidé par le personnel technique de laboratoire pour sa mise en place, il doit être capable, dans le cadre des questions, d’apporter des compléments d’information: protocole de réglage, rôle d’un élément particulier, influence d’un paramètre...
Les candidats disposent dans la bibliothèque de documents variés qui leur permettent d’illustrer tel ou tel point de la leçon. Ils peuvent utiliser ainsi des transparents mis à leur disposition par les centres de préparation par exemple.
Lorsqu’ils présentent un tel transparent, ils doivent s’assurer que celui-ci a bien un rapport avec la leçon, signaler les changements de notation et être capable de fournir d’éventuels compléments d’informations lors de la séance d’interrogation. Il faut donc faire preuve d’esprit critique lors de l’utilisation de documents déjà composés.
La séance d'interrogation.
Elle suit immédiatement l’exposé, elle vise principalement à faire préciser par le candidat un ou plusieurs
points de sa leçon, ce qui comprend également les documents ou expériences présentés. Les questions permettent aussi de mesurer les capacités du candidat à raisonner et à évaluer sa culture scientifique. Nous tenons ici à préciser que cette partie de l’évaluation, sans être déterminante, est importante et que les candidats doivent l’aborder avec motivation, avec le désir d’argumenter et de convaincre de la cohérence de sa démarche.
Conclusion.
La leçon de physique à l’agrégation vise à apprécier l’aptitude d’un candidat à construire et à exposer une
argumentation scientifique avec un message clair. Pour réussir cette épreuve, un travail de réflexion sur les notions abordées dans chaque leçon et sur la façon de les exposer est indispensable.
Notons que cette année encore nous avons eu le plaisir d’interroger des candidats brillants qui ont su séduire le jury par des leçons bien maîtrisées, parfaitement illustrées et traitées avec dynamisme et enthousiasme.
Commentaires sur le contenu scientifique des leçons
Leçons de mécanique du point et du solide (leçons 1 à 6):
Leçon 1 : cette leçon ne nécessite pas un exposé complet du cours de mécanique. Le candidat doit se
concentrer sur la conservation (ou sur la non conservation ) des grandeurs mécaniques mentionnées, en s’efforçant de varier les exemples et les applications. Un formalisme envahissant est à proscrire. Cette leçon mérite d’être illustrée par des expériences.
Leçon 2 : l’énoncé des lois de Coulomb relatives au frottement de glissement est souvent incomplet. Il faut éviter la confusion entre puissance des actions subies par un des solides en contact, et puissance totale des actions de contact. L’origine microscopique des actions de frottement mérite d’être évoquée.
Leçon 3 : il faut prendre le temps de présenter avec précision les référentiels et réfléchir au concept «d’étoiles
fixes ».
Leçon 4 : si plusieurs référentiels sont utilisés, il convient de les distinguer parfaitement. Il faut dégager les points communs et les différences entre les effets des déséquilibrages statique et dynamique. Les méthodes pratiques utilisées pour réaliser l’équilibrage peuvent être évoquées. Il est bon de présenter les équilibrages de façon qualitative sur des exemples simples.
Leçon 5: les conditions de validité de l’approximation gyroscopique sont rarement exposées avec précision.
Une expérience bien exploitée doit être présentée. Les applications dans le domaine microscopique doivent être exposées de façon crédible.
Leçon 6 : le candidat peut justifier la forme des trajectoires dans un champ newtonien, mais il ne doit pas
utiliser les formules de Binet.
Leçons de cinématique et dynamiciue relativistes (leçons 7 à 9):
Leçon 7: il faut utiliser avec méthode la notion d’événement pour aborder les phénomènes de dilatation des durées et de contraction des longueurs. Il convient d’illustrer cette leçon par des exemples concrets.
Leçon 8 : il faut bien distinguer les lois de conservation: énergie, quantité de mouvement et les lois
d’invariance par changement de référentiel galiléen. La notion de seuil énergétique d’une collision inélastique doit être abordée. L’effet Compton ne constitue pas une application à l’étude des noyaux ou des particules élémentaires.
L’exposé ne doit pas se limiter aux calculs mais doit comporter des exemples variés de collisions et de dispositifs expérimentaux récents ; à ce propos la chambre à fils mérite d’être citée. La définition générale de la section efficace doit être connue des candidats.
Leçon 9: elle doit être traitée en relativité. Le cas d’un champ magnétique non uniforme mérite d’être envisagé, mais il faut alors savoir en expliquer qualitativement les effets (guidage, miroir, dérive).
Leçons de mécanique des fluides (leçons 10 à 13):
Ces leçons conduisent très souvent à des exposés très formels, qu’il est indispensable d’illustrer par des (nombreux) exemples concrets et applications.
Leçon 10: la difficulté est d’éviter d’établir une classification formelle des déformations locales, en faisant
néanmoins ressortir le caractère exhaustif des différents cas envisagés. Il faut aussi consacrer du temps à détailler et à illustrer la géométrie des déformations locales : dilatation, rotation, cisaillement; l’utilisation de «grilles testes» permet de bien les visualiser.
Leçon 11 : il ne faut pas confondre écoulement d’un fluide parfait et écoulement parfait d’un fluide. Les
théorèmes de Bernoulli doivent être interprétés en tant que conservation de l’énergie.
Leçon 12 : il est souhaitable de présenter un modèle microscopique simple de la viscosité. Il est utile de noter que le nombre de Reynolds s’interprète comme le rapport de deux temps caractéristiques de transport par diffusion et convection. La notion de couche limite peut être évoquée. On peut également présenter des écoulements autour d’obstacles.
Leçon 13 : les candidats doivent éviter d’utiliser un formalisme trop lourd, les systèmes (ouverts ou fermés) doivent être clairement définis. Une partie importante de l’exposé concerne les exemples et les applications.
Leçons de thermodynamique (leçons 14 à 22):
Leçon 14 : dans cette leçon, on doit aussi étendre l’étude aux gaz parfaits polyatomiques. La notion de libre parcours moyen doit être mieux soulignée, il convient de donner les ordres de grandeur des quantités utilisées.
Leçon 15 : cette leçon donne souvent lieu à des exposés trop formels et déconnectés des applications. Les candidats ont tout intérêt à développer davantage les conséquences et les illustrations. Les candidats doivent faire la différence entre les notions de travail et chaleur.
Leçon 16: cette leçon ne doit pas être un catalogue où les candidats traiteraient en 50 mn l’essentiel du
programme de maîtrise. On doit voir fonctionner la démarche statistique:
modélisation des systèmes, descriptions des états microscopiques, choix des variables pertinentes, calcul des moyennes, analyse qualitative des effets des fluctuations et de l’agitation thermique. Il n’est pas non plus inutile de réfléchir à la connexion de cette leçon avec la leçon 18 sur l’interprétation statistique de l’entropie. Les conditions d’application du théorème de l’équipartition doivent être clairement précisées.
Leçon 17: il ne s’agit pas d’une leçon d’introduction au second principe; il faut donc présenter avec soin le bilan d’entropie pour des exemples variés et bien choisis de systèmes et d’évolutions en examinant la possibilité de passage à la limite réversible. Il faut identifier les différentes sources de l’irréversibilité.
Leçon 18 : cette leçon révèle plusieurs difficultés majeures sur lesquelles les candidats doivent réfléchir au cours de la préparation:
- Comment définir l’état microscopique d’un système en accord avec les lois de la mécanique (classique ou quantique)?
- Comment dénombrer ces états si les variables mécaniques sont continues? Comment la mécanique quantique aide t’elle à résoudre ce problème?
- Comment le système explore ces états pour atteindre l’état d’équilibre macroscopique?
- Comment peut on identifier l’état d’équilibre et l’état le plus probable d’un système?
Faisons un certain nombre de remarques plus particulières: les exemples étudiés ne peuvent se réduire à un nombre petit de particules ; dans ces cas, l’effet des grands nombres est occulté. Pour un gaz, il est nécessaire de dénombrer les états microscopiques.
Leçon 19 : comme l’indique le titre, il faut réserver du temps aux applications.
Leçon 20: il faut éviter un exposé trop formel; les exemples présentés doivent avoir un réel intérêt physique.
Les candidats doivent réfléchir à la distinction entre potentiels thermodynamiques et fonctions F et G.
Leçon 22 : il convient de distinguer le «champ de rayonnement d’équilibre» du «corps noir ». Il faut maîtriser parfaitement les unités des nombreuses grandeurs énergétiques qui interviennent dans cette leçon. Les applications présentées doivent être pertinentes.
Phénomènes de transport (leçons 23 et 24):
Leçon 23 : les propriétés générales d’un phénomène de transport par diffusion doivent être dégagées. Pour illustrer l’irréversibilité du phénomène, un calcul d’entropie créée peut être effectué dans un cas simple, notamment pour la conduction thermique.
Leçon 24 : si l’on utilise le modèle de Drude, on s’efforcera d’en préciser les limites. Une approche
probabiliste peut être envisagée. La théorie quantique de la conduction peut être évoquée.
Leçons d’électromagnétisme (leçons 25 à 31):
Leçon 25 : l’algébrisation des grandeurs doit être très soignée, il faut réserver du temps à l’étude des moteurs.
Leçon 26 : il ne faut pas se restreindre aux plans de symétrie et d’antisymétrie.
Leçon 27: les ordres de grandeurs des différents moments magnétiques rencontrés doivent être mentionnés.
Leçon 28 : il n’est pas possible de traiter cette leçon de manière satisfaisante sans préciser la notion de force électromotrice. L’algébrisation doit être très soignée y compris lors de l’étude des applications.
Leçon 29 : les problèmes de modélisation peuvent être évoqués.
Leçon 30 : les régimes transitoires permettent d’illustrer l’intérêt du vecteur de Poynting. La notion de
transport d’impulsion par l’onde électromagnétique peut aussi être abordée.
Phénomènes de propagation (leçons 32 à 36) :
Leçon 31 : dans cette leçon, il faut éviter les calculs lourds, insister sur les approximations et bien souligner les simplifications qui en découlent. L’aspect énergétique est important. L’application aux antennes doit être connue.
Leçon 33 : il est indispensable de justifier la modélisation harmonique du potentiel d’interaction entre atomes et de préciser les ordres de grandeur des quantités introduites. Il faut dégager nettement les enseignements et les limites du modèle. Enfin on peut aussi tenter une approche énergétique.
Leçon 34 : l’aspect énergétique est souvent mal maîtrisé.
Leçon 36: la notion de paquet d’ondes ne se réduit pas à la superposition de deux ondes. Lorsqu’ils décrivent un paquet d’onde beaucoup de candidats oublient que k et sont reliés par la relation de dispersion. Il faut bien sûr s’intéresser aux déformations du paquet d’onde.
Leçons d’électromagnétisme de la matière (leçons 37 à 43)
Leçon 37 : il faut introduire soigneusement les différents champs. Les candidats doivent connaître les
implications macroscopiques de ces processus.
Leçon 38 : les condensateurs avec diélectriques doivent évidemment être abordés comme application de cette leçon, et la relation C = rC0 doit être justifiée.
Leçon 39 : l’aspect énergétique doit être abordé. Lors de l’étude de la réflexion totale, le candidat doit aussi s’intéresser à l’onde évanescente.
Leçon 40 : dans un diélectrique, l’équation de propagation ne peut être écrite sans précaution: en général la permittivité E dépend de la fréquence et est complexe. Le modèle de l’électron élastiquement lié ne peut être utilisé sans en discuter les limitations. Les aspects quantiques de l’interaction entre l’onde électromagnétique et la matière peuvent être évoqués.
Leçon 41: il faut bien caractériser le métal parfait comme limite du métal réel.
Leçon 42 : il convient de conserver du temps pour discuter du modèle du champ moyen lors de l’étude du
ferromagnétisme.
Leçon 43 : il faut consacrer du temps aux applications (stockage des données, transformateurs, électroaimants, ...) en justifiant l’adéquation du type de matériau ferromagnétique à la fonction visée.
Leçons d’optique (leçons 44 à 50):
Leçon 47 : l’illustration expérimentale de la notion de cohérence est indispensable.
Leçon 48 : il faut prendre le temps de justifier la nature du lieu de localisation et réfléchir à l’intérêt de
l’utilisation des interféromètres à division d’amplitude. Si l’interféromètre de Fabry - Pérot est abordé, une présentation expérimentale est vivement souhaitable.
Leçon 49 : les conditions de Fraunhofer doivent être clairement exposées. Il faut éviter les calculs trop lourds et valoriser les applications. Notons que le pouvoir séparateur de la lunette astronomique n’est pas le seul exemple d’application.
Oscillateurs (leçons 51 à 55):
Leçon 52: l’oscillateur à pont de Wien ne constitue pas la meilleure illustration expérimentale de la leçon.
L’application aux asservissements est souvent abordée de manière superficielle.
Leçon 53 : il faut illustrer concrètement les fonctions d’intégration, de dérivation et de filtrage.
Leçon 54: dans la partie relevant de la mécanique classique, il n’est pas utile d’envisager le cas le plus général, l’important étant de dégager les effets physiques avec un minimum de calculs. Les aspects énergétiques méritent d’être considérés. Il faut réserver un temps suffisant pour traiter le point «analogie et différences ».
Physique quantique (leçons 56 à 62):
Leçon 57 : la relation de Bragg est souvent citée mais rarement comprise, on a noté une confusion avec la diffraction par un réseau plan. Notons aussi qu’il est utile d’employer la notion de paquet d’ondes.
Leçon 59: la cohésion des métaux peut être abordée. Une description quantitative de la stabilité de la liaison covalente doit être effectuée. L’utilisation du modèle LCAO doit être justifiée. En outre, il faut mentionner des ordres de grandeur tout au long de l’exposé. Des liens peuvent être recherchés entre la description microscopique de la matière et ses propriétés macroscopiques (élasticité des solides, tension superficielle, température de changement d’état,...).
Leçon 61: la notion de courant de probabilité doit être mieux connue.
Leçon 62 : cette leçon est souvent mal comprise; les candidats auraient intérêt àétudier avec soin le
fonctionnement schématique d’un laser.
Date de création : 22/02/2006 @ 17:09
Dernière modification : 22/02/2006 @ 17:14
Catégorie : Rapports de Jury
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