Sujets et corrigés du brevet de physique-chimie

Travailler sur de vrais sujets

Il existe un moment, dans une préparation au brevet, où relire le cours ne sert plus à rien. Ce moment arrive plus tôt qu’on ne croit, et la suite se joue entièrement sur des sujets complets, traités en conditions réelles.

La bonne nouvelle, c’est que le ministère publie gratuitement toutes les annales, et qu’il en existe bien plus qu’une par an. La moins bonne, c’est que la plupart des candidats les utilisent mal : sujet ouvert à côté du cours, sans chronomètre, corrigé consulté à la première difficulté. Ainsi travaillée, une annale n’apprend rien.

Cette page indique où trouver les sujets, donne une méthode d’exploitation qui fait réellement progresser, et propose un sujet type complet de 25 points écrit pour ce site, avec son corrigé détaillé et son barème.

Où trouver les sujets officiels

Session	Période	Intérêt pour l’entraînement
Métropole	fin juin	la référence, format et niveau exacts de l’épreuve visée
Centres étrangers (Amérique du Nord, Asie, Liban)	mai à juin	même programme et même format, disponibles plus tôt dans l’année
Polynésie, Nouvelle-Calédonie	juin à décembre	élargit la réserve, calendrier décalé
Antilles-Guyane, La Réunion, Mayotte	juin	sujets distincts de la métropole la même année
Session de remplacement	septembre	sujets inédits, très peu travaillés par les candidats
Brevet blanc de l’établissement	janvier à mars	conditions réelles, corrigé par un professeur qui connaît vos erreurs

Les sujets sont publiés par le ministère de l’Éducation nationale sur eduscol.education.fr, dans la rubrique des annales du diplôme national du brevet. Plusieurs sites académiques et associations de professeurs en proposent des reprises commentées, souvent avec des corrigés plus détaillés que la version officielle.

Ce que contient un sujet de physique-chimie

La partie physique-chimie d’un sujet de brevet compte presque toujours deux à quatre exercices indépendants, pour un total de 25 points. Chacun s’ouvre sur un ou plusieurs documents : un tableau de caractéristiques, un graphique, un schéma de circuit, une étiquette de produit, un extrait d’article de presse scientifique.

Le contexte est en général concret et unifié : un vélo à assistance électrique, une station d’épuration, un chauffe-eau solaire, un lanceur spatial, un capteur de qualité de l’air. Le sujet raconte une situation, et les exercices en examinent successivement des aspects différents.

Les questions suivent presque toujours la même progression : d’abord un relevé d’information dans un document, puis un ou deux calculs appliquant une relation du programme, enfin une question ouverte valant trois à cinq points et demandant d’argumenter à partir de plusieurs documents. La page sur l’épreuve du brevet détaille cette structure et le barème par compétence.

Sujet type : le vélo à assistance électrique

Ce sujet est original et respecte le format de l’épreuve : trois exercices indépendants, 25 points, 30 minutes. Traitez-le d’abord entièrement, sans regarder les corrections, montre en main et cours fermé. Le corrigé et le barème se déplient exercice par exercice.

Document 1 — la batterie

Caractéristique	Valeur
Tension nominale	36 V
Capacité	14 A·h
Masse de la batterie	2,8 kg
Puissance nominale du moteur	250 W
Tension d’alimentation du phare	6,0 V
Résistance du phare	24 Ω

Exercice 1

La batterie et l’éclairage (9 points)

3e●●○

1. Quelle est l’unité de la tension électrique ? Avec quel appareil se mesure-t-elle, et comment se branche-t-il ? (1 point)

2. L’énergie stockée dans la batterie se calcule par E = U × Q, où U est la tension en volts et Q la capacité en ampères-heures ; E s’exprime alors en wattheures. Calculer l’énergie stockée par cette batterie. (2 points)

3. Le moteur fonctionne en continu à sa puissance nominale. Pendant combien de temps la batterie peut-elle l’alimenter ? Exprimer le résultat en heures et minutes. (2 points)

4. Calculer l’intensité du courant qui traverse le phare. (2 points)

5. Un utilisateur trouve son autonomie insuffisante. Proposer, en s’appuyant sur le document 1, deux actions différentes permettant de l’augmenter, et justifier chacune. (2 points)

Voir la correction

1. La tension se mesure en volts (V), avec un voltmètre, branché en dérivation aux bornes du dipôle. (1 pt : 0,5 pour l’unité, 0,5 pour l’appareil et son branchement)

2. E = U × Q = 36 × 14 = 504 Wh. (2 pts : 1 pour la relation écrite, 1 pour le résultat avec son unité)

3. t = E ÷ P = 504 ÷ 250 = 2,016 h. Or 0,016 h = 0,016 × 60 ≈ 1 min. L’autonomie est donc d’environ 2 h 01 min. (2 pts : 1 pour la relation, 0,5 pour le calcul, 0,5 pour la conversion en heures et minutes)

4. D’après la loi d’Ohm, U = R × I, donc I = U ÷ R = 6,0 ÷ 24 = 0,25 A. (2 pts : 1 pour la relation isolée correctement, 1 pour le résultat avec son unité)

5. Deux propositions attendues parmi, par exemple : réduire la puissance demandée au moteur en choisissant un niveau d’assistance plus faible, puisque t = E ÷ P augmente quand P diminue ; augmenter la capacité de la batterie, puisque E = U × Q augmente avec Q ; éteindre le phare quand il est inutile, puisqu’il consomme lui aussi de l’énergie. (2 pts : 1 par proposition correctement justifiée par une relation ou une donnée)

Document 2 — le trajet

Exercice 2

Le trajet (8 points)

3e●●○

1. Quelle distance totale le cycliste a-t-il parcourue ? Combien de temps a duré le trajet ? (1 point)

2. Quelle est la nature du mouvement entre 0 et 15 min ? Justifier à partir de l’allure du graphique. (2 points)

3. Calculer la vitesse moyenne sur cette première phase, en km/h puis en m/s. (2 points)

4. Que se passe-t-il entre 15 min et 20 min ? Justifier. (1 point)

5. Calculer la vitesse moyenne sur l’ensemble du trajet. Comparer à la vitesse de la première phase et expliquer l’écart. (2 points)

Voir la correction

1. Le graphique monte jusqu’à 12 km, atteints à 40 min. (1 pt : 0,5 par valeur relevée)

2. La courbe est une droite sur cet intervalle : la distance augmente de la même quantité à chaque minute. Le mouvement est donc rectiligne uniforme, c’est-à-dire à vitesse constante. (2 pts : 1 pour la justification par l’allure droite, 1 pour la conclusion)

3. Sur cette phase, d = 5 km et t = 15 min = 0,25 h. v = d ÷ t = 5 ÷ 0,25 = 20 km/h. Conversion : 20 ÷ 3,6 ≈ 5,6 m/s. (2 pts : 1 pour la relation et la conversion de la durée, 1 pour les deux résultats avec leurs unités)

4. La courbe est horizontale : la distance parcourue n’augmente plus. Le cycliste est donc à l’arrêt pendant ces 5 minutes. (1 pt)

5. Sur l’ensemble : d = 12 km et t = 40 min = 0,667 h. v = 12 ÷ 0,667 = 18 km/h. C’est moins que les 20 km/h de la première phase, parce que la moyenne prend en compte les 5 minutes d’arrêt, pendant lesquelles aucune distance n’a été parcourue. (2 pts : 1 pour le calcul, 1 pour l’explication de l’écart)

Document 3 — les matériaux du cadre

Le cadre représente un volume de matière de 780 cm³.

Matériau	Masse volumique	Coût relatif	Résistance aux chocs
Acier	7,87 g/cm³	1	très bonne
Titane	4,51 g/cm³	12	excellente
Aluminium	2,70 g/cm³	3	bonne
Fibre de carbone	1,60 g/cm³	15	moyenne, casse net

Masses volumiques : CRC Handbook of Chemistry and Physics, à 20 °C. Coûts relatifs indicatifs, base 1 pour l’acier.

Exercice 3

Le choix du matériau (8 points)

3e●●●

1. Rappeler la relation liant la masse, le volume et la masse volumique d’un corps. (1 point)

2. Calculer la masse du cadre s’il est réalisé en acier. Exprimer le résultat en kilogrammes. (2 points)

3. Calculer la masse du même cadre en aluminium. En déduire le gain de masse par rapport à l’acier. (2 points)

4. Un fabricant conçoit un vélo électrique urbain, destiné à des trajets quotidiens, souvent stationné dans la rue, et vendu à prix modéré. Quel matériau lui conseillez-vous ? Argumenter à partir du document 3 en citant au moins deux critères. (3 points)

Voir la correction

1. ρ = m ÷ V, donc m = ρ × V. (1 pt)

2. m = ρ × V = 7,87 × 780 = 6 139 g, soit 6,1 kg. (2 pts : 1 pour la relation et le calcul, 1 pour la conversion en kilogrammes)

3. m = 2,70 × 780 = 2 106 g, soit 2,1 kg. Gain : 6,1 − 2,1 = 4,0 kg. (2 pts : 1 pour la masse, 1 pour le gain)

4. Réponse attendue : l’aluminium. Argumentation valorisée si elle croise au moins deux critères du document. Sa masse volumique de 2,70 g/cm³ permet un cadre de 2,1 kg, soit 4 kg de moins que l’acier, ce qui compte sur un vélo déjà alourdi par sa batterie. Son coût relatif de 3 reste très inférieur à ceux du titane (12) et du carbone (15), compatible avec un prix modéré. Sa résistance aux chocs est bonne, ce qui convient à un vélo stationné dans la rue, alors que le carbone, plus léger encore, casse net et serait risqué dans cet usage. (3 pts : 1 pour le choix, 1 par critère correctement exploité, dans la limite de 2)

Le carbone est accepté s’il est argumenté par la seule légèreté et que l’élève discute explicitement sa fragilité et son coût comme des inconvénients assumés. Le barème récompense la cohérence du raisonnement, pas la réponse attendue.

Comment exploiter une annale

La troisième étape est celle que tout le monde saute, et c’est la seule qui fasse progresser. Une erreur de connaissance se corrige en reprenant la notion. Une erreur de rédaction se corrige en refaisant trois questions du même type en soignant la phrase de conclusion et l’unité. Une erreur de temps ne se corrige ni par l’une ni par l’autre : elle se corrige en s’entraînant à abandonner une question bloquante au bout de trois minutes.

Décrypter le vocabulaire des consignes

Les sujets de brevet emploient un nombre restreint de verbes de consigne, et chacun appelle une réponse d’une forme précise. Répondre à côté de la forme attendue coûte des points même quand le contenu est juste.

Consigne	Ce qui est attendu	Longueur type
Relever, donner	une valeur ou une information lue directement dans un document	quelques mots
Calculer, déterminer	la relation littérale, le calcul avec les unités, la phrase de conclusion	trois lignes
Montrer que…	le résultat est donné : il faut refaire le calcul qui y conduit	trois lignes
Justifier	une donnée citée, une règle du cours rappelée, une conclusion	trois phrases
Expliquer	un raisonnement causal, sans forcément de calcul	trois à cinq phrases
Comparer	les deux valeurs, leur écart, et ce que cet écart signifie	deux à trois phrases
Proposer, choisir	une réponse nette, puis les critères qui la motivent	un court paragraphe
À partir des documents…	au moins deux documents effectivement cités et exploités	un paragraphe structuré

Deux consignes méritent une attention particulière. « Montrer que » signale que le résultat figure dans l’énoncé : le correcteur n’attend donc pas le nombre, mais le chemin qui y mène. Écrire simplement « on trouve bien 504 Wh » ne rapporte rien. Et la formule « à partir des documents » est une instruction, pas une politesse : une réponse qui n’en cite aucun perd la totalité des points d’exploitation, même si elle est scientifiquement exacte.

Adapter son entraînement au temps restant

S’il reste trois mois. Un sujet complet toutes les deux semaines, soit six au total, entrecoupés de reprises ciblées des notions ratées. C’est le rythme idéal : assez espacé pour laisser le temps de corriger les lacunes, assez fréquent pour entretenir la vitesse d’exécution.

S’il reste un mois. Un sujet par semaine, et surtout la relecture systématique du carnet d’erreurs avant chaque nouvelle tentative. À ce stade, on ne découvre plus de notions : on consolide et on automatise la rédaction.

S’il reste une semaine. Plus aucun sujet nouveau à partir de l’avant-veille. On refait un sujet déjà traité et corrigé, pour la confiance, puis on relit uniquement le carnet d’erreurs et les relations du programme. Découvrir une lacune la veille ne sert qu’à alimenter l’anxiété.

Dans les trois cas, le même principe s’applique : le temps passé à relire le cours doit rester inférieur au temps passé à produire des réponses. La lecture donne un sentiment de maîtrise que l’épreuve dément systématiquement.

Le brevet blanc

La plupart des collèges organisent un ou deux brevets blancs, en janvier et en mars ou en avril. Leur note ne compte pas pour le diplôme, ce qui conduit certains élèves à les prendre à la légère. C’est une erreur, pour trois raisons.

D’abord, c’est la seule occasion de se mettre en conditions réelles avec un surveillant, une salle d’examen, un horaire imposé et le stress associé. La gestion du temps ne s’apprend nulle part ailleurs. Ensuite, la copie est corrigée par un professeur qui connaît vos habitudes et peut vous dire précisément ce qui vous coûte des points. Enfin, le résultat arrive assez tôt pour être exploité : un brevet blanc raté en janvier laisse cinq mois pour corriger le tir.

Traitez donc le brevet blanc comme l’examen : même matériel, même méthode, même relecture ciblée en fin d’épreuve. Et conservez la copie corrigée : c’est la meilleure annale dont vous disposerez, puisqu’elle porte vos propres erreurs annotées.

Les erreurs d’entraînement les plus fréquentes

Travailler sans chronomètre. Le brevet de sciences se perd bien plus souvent par manque de temps que par manque de connaissances. Un sujet traité en quarante-cinq minutes n’apprend rien sur votre capacité à le traiter en trente.

Ne faire que la session de métropole. Vous vous privez des trois quarts de la réserve disponible. Les centres étrangers et la session de remplacement fournissent des sujets de même exigence, et personne ne les travaille.

Sauter la correction détaillée. Comparer son résultat final au corrigé ne suffit pas. Il faut attribuer les points question par question pour voir où ils partent.

Ne pas garder de trace. Sans carnet d’erreurs, les mêmes fautes reviennent d’une annale à l’autre sans qu’on s’en aperçoive.

Attendre le mois de juin. Le premier sujet complet devrait être traité dès février, même mal. Il indique ce qu’il reste à travailler pendant qu’il est encore temps de le travailler.

Pour aller plus loin

La page sur l’épreuve du brevet détaille le format, le barème par compétence et un plan de révision sur six semaines. Les fiches de révision résument en treize tableaux les formules, les unités et les pièges de tout le programme. Pour reprendre les notions les plus fréquemment évaluées, commencez par l’énergie et la puissance électrique, la loi d’Ohm et la vitesse. Pour les questions de lecture de documents, qui ouvrent presque tous les exercices, la page sur la lecture d’un graphique donne la méthode de relevé et de calcul de pente.

Questions fréquentes

Pour continuer