Enseignement scientifique • 1ère

Utilisation d'outils numériques (Excel etc.)
Méthodes expérimentales

Concepts & Exercices
\(\text{MOYENNE}() = \frac{\sum x_i}{n}\)
Formule Excel
\(\text{ECARTYPE}() = \sqrt{\frac{\sum (x_i - \bar{x})^2}{n}}\)
Formule Excel
Tableur
Feuille de calcul
Organisation des données
Formules
Calcul automatique
Opérations mathématiques
Graphiques
Visualisation
Représentation des données
📊
Définition : Les outils numériques facilitent la collecte, le traitement et la visualisation des données expérimentales.
Avantages : Automatisation des calculs, grande précision, représentations graphiques dynamiques.
Formules courantes : MOYENNE(), ECARTYPE(), MAX(), MIN(), GRAPHIQUES XY, LINÉAIRES.
🔍
Applications : Analyse de données expérimentales, création de rapports, modélisation.
💡
Conseil : Structurez vos données dans des colonnes clairement nommées
🔍
Attention : Vérifiez toujours la syntaxe des formules Excel
Astuce : Utilisez des graphiques pour visualiser les tendances
📋
Méthode : Copiez les formules dans plusieurs cellules pour automatiser
Exercice 1
Créez un tableau Excel pour les mesures de température (°C) : 22.1, 22.3, 21.9, 22.2, 22.0. Calculez la moyenne avec la formule MOYENNE().
Exercice 2
Entrez les données de hauteur (cm) en fonction du temps (jours) : (0,5), (3,7), (6,10), (9,14), (12,19). Tracez un graphique XY.
Exercice 3
Saisissez les mesures de pH : 6.8, 7.0, 6.9, 7.2, 6.7, 7.1. Calculez la moyenne, l'écart-type et la médiane avec les formules Excel.
Exercice 4
Analysez les mesures de température (°C) : 18.5, 19.0, 18.7, 19.2, 18.6, 18.9. Utilisez les formules MAX(), MIN() et ECARTTYPE().
Exercice 5
Saisissez la masse (g) de 8 graines : 0.45, 0.52, 0.48, 0.49, 0.51, 0.47, 0.50, 0.46. Calculez les statistiques descriptives.
Exercice 6
Traitez les mesures de temps de réaction (s) : 0.8, 0.7, 0.9, 0.8, 0.75, 0.85. Créez un histogramme des fréquences.
Exercice 7
Analysez la tension électrique (V) : 12.1, 12.0, 12.2, 11.9, 12.3, 12.1. Calculez la plage et la variance.
Exercice 8
Traitez les volumes (mL) mesurés : 25.1, 24.9, 25.2, 25.0, 24.8, 25.3. Calculez la précision relative.
Exercice 9
Analysez les mesures d'intensité (A) : 0.25, 0.27, 0.26, 0.24, 0.28, 0.25. Créez un graphique avec barres d'erreur.
Exercice 10
Traitez les mesures d'éclairement (lux) : 500, 480, 520, 490, 510, 475. Faites une régression linéaire.
Corrigé : Exercices 1 à 5
1 Tableau Excel et formule MOYENNE()
Définition :

Tableur Excel : Logiciel permettant d'organiser, calculer et analyser des données dans des feuilles de calcul.

Méthode :

Saisir les données dans des cellules, utiliser des formules pour effectuer des calculs automatiques.

Étape 1 : Créer le tableau Excel
A B
Mesure Température (°C)
1 22.1
2 22.3
3 21.9
4 22.2
5 22.0
Moyenne =MOYENNE(B2:B6)
Étape 2 : Formule MOYENNE()

Syntaxe : =MOYENNE(cellule_début:cellule_fin)

Dans notre cas : =MOYENNE(B2:B6)

Résultat : (22.1 + 22.3 + 21.9 + 22.2 + 22.0) ÷ 5 = 110.5 ÷ 5 = 22.1

Étape 3 : Avantages de la formule

Automatisation : Le calcul se met à jour automatiquement si les valeurs changent

Précision : Moins d'erreurs de calcul manuel

Facilité : Réutilisable pour d'autres jeux de données

Étape 4 : Autres formules utiles

=NB(B2:B6) pour compter les valeurs

=MAX(B2:B6) pour la valeur maximale

=MIN(B2:B6) pour la valeur minimale

Réponse finale :

La formule =MOYENNE(B2:B6) donne une moyenne de 22.1°C pour les températures saisies.

Règles appliquées :

Syntaxe : Toujours commencer par le signe =

Plage : Utiliser les deux points (:) pour désigner une plage continue

Actualisation : Les formules se mettent à jour automatiquement

2 Graphique XY dans Excel
Définition :

Graphique XY (nuage de points) : Représentation graphique reliant deux variables quantitatives.

Étape 1 : Saisir les données dans Excel
A B
Temps (jours) Hauteur (cm)
0 5
3 7
6 10
9 14
12 19
Étape 2 : Sélectionner les données

Sélectionnez la plage A1:B6 (y compris les titres)

Étape 3 : Insérer le graphique

Onglet "Insertion" → "Graphiques" → "Nuage de points" → "Nuage de points avec droite de tendance"

Étape 4 : Personnaliser le graphique

Ajouter un titre : "Hauteur de la plante en fonction du temps"

Axe X : "Temps (jours)"

Axe Y : "Hauteur (cm)"

Étape 5 : Interpréter le graphique

Le graphique montre une tendance linéaire croissante

La droite de tendance aide à visualiser la relation entre les variables

Réponse finale :

Le graphique XY montre une croissance linéaire de la hauteur de la plante en fonction du temps.

Règles appliquées :

Variables : Axe X = variable indépendante, Axe Y = variable dépendante

Titres : Toujours nommer les axes et le graphique

Interprétation : La droite de tendance aide à identifier les relations

3 Formules statistiques Excel
Définition :

Formules statistiques : Fonctions intégrées dans Excel pour effectuer des calculs statistiques.

Étape 1 : Saisir les données de pH
A B
Mesure pH
1 6.8
2 7.0
3 6.9
4 7.2
5 6.7
6 7.1
Moyenne =MOYENNE(B2:B7)
Écart-type =ECARTYPE(B2:B7)
Médiane =MEDIANE(B2:B7)
Étape 2 : Formule MOYENNE()

=MOYENNE(B2:B7) → Résultat : 6.95

Étape 3 : Formule ECARTYPE()

=ECARTYPE(B2:B7) → Résultat : 0.187

Étape 4 : Formule MEDIANE()

=MEDIANE(B2:B7) → Résultat : 6.95

Étape 5 : Interprétation

Moyenne = 6.95, Médiane = 6.95, Écart-type = 0.187

Les mesures sont centrées autour de 6.95-7.0 (presque neutre)

Faible écart-type indique une bonne précision

Réponse finale :

Moyenne = 6.95, Écart-type = 0.187, Médiane = 6.95. Les mesures sont précises et centrées.

Règles appliquées :

Formules statistiques : MOYENNE(), ECARTYPE(), MEDIANE()

Plage : Sélectionner la plage de données correcte

Interprétation : Comparer moyenne et médiane pour symétrie

4 Analyse des températures avec fonctions Excel
Définition :

Fonctions statistiques avancées : Utilisation de fonctions pour obtenir des informations complètes sur un jeu de données.

Étape 1 : Saisir les données de température
A B
Mesure Température (°C)
1 18.5
2 19.0
3 18.7
4 19.2
5 18.6
6 18.9
Maximum =MAX(B2:B7)
Minimum =MIN(B2:B7)
Écart-type =ECARTTYPE(B2:B7)
Moyenne =MOYENNE(B2:B7)
Étape 2 : Formule MAX()

=MAX(B2:B7) → Résultat : 19.2°C

Étape 3 : Formule MIN()

=MIN(B2:B7) → Résultat : 18.5°C

Étape 4 : Calcul de la plage

Plage = MAX() - MIN() = 19.2 - 18.5 = 0.7°C

Étape 5 : Formule ECARTTYPE()

=ECARTTYPE(B2:B7) → Résultat : 0.24°C

Étape 6 : Interprétation

Plage de 0.7°C montre une faible variation

Écart-type de 0.24°C confirme la faible dispersion

Réponse finale :

Max = 19.2°C, Min = 18.5°C, Écart-type = 0.24°C, Plage = 0.7°C. Faible variation des températures.

Règles appliquées :

Fonctions utiles : MAX(), MIN(), ECARTTYPE(), MOYENNE()

Plage : MAX() - MIN() pour mesure de dispersion

Précision : Faibles valeurs indiquent des mesures précises

5 Statistiques descriptives des masses
Définition :

Statistiques descriptives : Ensemble de mesures qui résument les caractéristiques principales d'un ensemble de données.

Étape 1 : Saisir les mesures de masse
A B
Mesure Masse (g)
1 0.45
2 0.52
3 0.48
4 0.49
5 0.51
6 0.47
7 0.50
8 0.46
Moyenne =MOYENNE(B2:B9)
Écart-type =ECARTTYPE(B2:B9)
Médiane =MEDIANE(B2:B9)
Maximum =MAX(B2:B9)
Minimum =MIN(B2:B9)
Étape 2 : Calculer les statistiques

Moyenne : =MOYENNE(B2:B9) → 0.485 g

Écart-type : =ECARTTYPE(B2:B9) → 0.023 g

Médiane : =MEDIANE(B2:B9) → 0.485 g

Maximum : =MAX(B2:B9) → 0.52 g

Minimum : =MIN(B2:B9) → 0.45 g

Étape 3 : Calculer la plage

Plage = MAX() - MIN() = 0.52 - 0.45 = 0.07 g

Étape 4 : Interprétation

Moyenne = 0.485 g, Médiane = 0.485 g, Écart-type = 0.023 g

Les masses sont homogènes avec peu de variation

Étape 5 : Analyse des résultats

Moyenne ≈ Médiane → Distribution symétrique

Faible écart-type → Bonne précision des mesures

Réponse finale :

Moyenne = 0.485 g, Médiane = 0.485 g, Écart-type = 0.023 g, Plage = 0.07 g. Bonne homogénéité des masses.

Règles appliquées :

Ensemble complet : Utiliser plusieurs fonctions pour une vue d'ensemble

Symétrie : Moyenne ≈ Médiane indique distribution symétrique

Précision : Faible écart-type indique bonnes mesures

Corrigé : Exercices 6 à 10
6 Histogramme des fréquences
Définition :

Histogramme : Graphique montrant la distribution des données dans des intervalles (classes).

Étape 1 : Saisir les données de temps
A B
Mesure Temps (s)
1 0.8
2 0.7
3 0.9
4 0.8
5 0.75
6 0.85
Étape 2 : Définir les classes pour l'histogramme

Classes : [0.70-0.75[, [0.75-0.80[, [0.80-0.85[, [0.85-0.90[

Étape 3 : Créer le tableau des fréquences
Classe Effectif
0.70-0.75 1
0.75-0.80 2
0.80-0.85 2
0.85-0.90 1
Étape 4 : Créer l'histogramme

Sélectionner le tableau des fréquences

Onglet "Insertion" → "Graphiques" → "Histogramme" ou "Colonne"

Étape 5 : Interprétation

L'histogramme montre que les valeurs sont concentrées autour de 0.75-0.85 s

La distribution est relativement symétrique

Réponse finale :

Histogramme créé avec 4 classes montrant une distribution centrée entre 0.75-0.85 s.

Règles appliquées :

Classes : Regrouper les données dans des intervalles pour l'analyse

Fréquences : Compter les occurrences dans chaque classe

Visualisation : L'histogramme révèle la distribution des données

7 Plage et variance avec Excel
Définition :

Plage : Différence entre la valeur maximale et la valeur minimale d'un ensemble de données.

Étape 1 : Saisir les données de tension
A B
Mesure Tension (V)
1 12.1
2 12.0
3 12.2
4 11.9
5 12.3
6 12.1
Maximum =MAX(B2:B7)
Minimum =MIN(B2:B7)
Écart-type =ECARTTYPE(B2:B7)
Variance =PUISSANCE(ECARTTYPE(B2:B7),2)
Plage =MAX(B2:B7)-MIN(B2:B7)
Étape 2 : Calculer la plage

Plage = MAX() - MIN() = 12.3 - 11.9 = 0.4 V

Étape 3 : Calculer l'écart-type

Écart-type = =ECARTTYPE(B2:B7) = 0.14 V

Étape 4 : Calculer la variance

Variance = Écart-type² = =PUISSANCE(ECARTTYPE(B2:B7),2) = 0.02 V²

Étape 5 : Interprétation

Les tensions sont centrées autour de 12.1 V

La dispersion est faible (±0.14 V)

Réponse finale :

Plage = 0.4 V, Écart-type = 0.14 V, Variance = 0.02 V². Faible variation des tensions.

Règles appliquées :

Plage : MAX() - MIN() pour mesure simple de dispersion

Variance : Carré de l'écart-type

Précision : Faibles valeurs indiquent une bonne stabilité

8 Précision relative des volumes
Définition :

Précision relative : Rapport entre l'écart-type et la moyenne, exprimé en pourcentage.

Étape 1 : Saisir les données de volume
A B
Mesure Volume (mL)
1 25.1
2 24.9
3 25.2
4 25.0
5 24.8
6 25.3
Moyenne =MOYENNE(B2:B7)
Écart-type =ECARTTYPE(B2:B7)
Précision relative (%) =ECARTTYPE(B2:B7)/MOYENNE(B2:B7)*100
Étape 2 : Calculer la moyenne

Moyenne = =MOYENNE(B2:B7) = 25.05 mL

Étape 3 : Calculer l'écart-type

Écart-type = =ECARTTYPE(B2:B7) = 0.187 mL

Étape 4 : Calculer la précision relative

Précision relative = =ECARTTYPE(B2:B7)/MOYENNE(B2:B7)*100

= (0.187 / 25.05) × 100 = 0.75%

Étape 5 : Interprétation

La précision relative est de 0.75%, ce qui est excellent

Les mesures sont très cohérentes entre elles

Réponse finale :

Moyenne = 25.05 mL, Écart-type = 0.19 mL, Précision = 0.75%. Excellent niveau de précision.

Règles appliquées :

Précision relative : (Écart-type / Moyenne) × 100

Évaluation : <1% est excellent, <5% est bon

Formule Excel : Combinaison de plusieurs fonctions

9 Graphique avec barres d'erreur
Définition :

Barres d'erreur : Indicateurs graphiques montrant l'incertitude ou la variabilité des données.

Étape 1 : Saisir les données d'intensité
A B C
Mesure Intensité (A) Écart-type
1 0.25
2 0.27
3 0.26
4 0.24
5 0.28
6 0.25
Moyenne =MOYENNE(B2:B7) =ECARTTYPE(B2:B7)
Étape 2 : Calculer la moyenne et l'écart-type

Moyenne = =MOYENNE(B2:B7) = 0.258 A

Écart-type = =ECARTTYPE(B2:B7) = 0.014 A

Étape 3 : Créer le graphique

Sélectionner la plage A1:B7

Insérer → Graphique en colonnes ou en ligne

Étape 4 : Ajouter les barres d'erreur

Cliquez sur le graphique → "Ajouter un élément de graphique" → "Barres d'erreur"

Choisissez "Écart-type" ou personnalisez avec la valeur calculée

Étape 5 : Interprétation

Les barres d'erreur montrent la variabilité des mesures

Une petite barre d'erreur indique une bonne précision

Réponse finale :

Graphique avec barres d'erreur montrant la moyenne (0.258 A) et la dispersion (±0.014 A).

Règles appliquées :

Barres d'erreur : Montrent la confiance dans les mesures

Visualisation : Aide à interpréter la fiabilité des données

Précision : Petites barres = mesures précises

10 Régression linéaire dans Excel
Définition :

Régression linéaire : Méthode statistique pour modéliser la relation entre deux variables.

Étape 1 : Saisir les données d'éclairement
A B
Mesure Éclairement (lux)
1 500
2 480
3 520
4 490
5 510
6 475
Moyenne =MOYENNE(B2:B7)
Écart-type =ECARTTYPE(B2:B7)
Étape 2 : Créer un graphique XY

Numéroter les mesures de 1 à 6 dans une colonne supplémentaire

Créer un graphique nuage de points (X=Numéro, Y=Éclairement)

Étape 3 : Ajouter la tendance linéaire

Cliquez sur un point du graphique → "Ajouter une courbe de tendance"

Choisissez "Linéaire"

Cochez "Afficher l'équation de la courbe" et "Afficher le coefficient de détermination"

Étape 4 : Interpréter les résultats

L'équation de la droite : y = ax + b

Le coefficient R² indique la qualité de l'ajustement (0 ≤ R² ≤ 1)

R² proche de 1 = bonne corrélation

Étape 5 : Calculer les statistiques

Moyenne = =MOYENNE(B2:B7) = 495.8 lux

Écart-type = =ECARTTYPE(B2:B7) = 16.8 lux

Réponse finale :

Régression linéaire avec équation y=ax+b et coefficient R². Moyenne = 495.8 lux, Écart-type = 16.8 lux.

Règles appliquées :

Régression linéaire : Modélise la relation entre variables

Coefficient R² : Indique la qualité de l'ajustement

Prédiction : L'équation permet de faire des prédictions

Utilisation d’outils numériques (Excel etc.) Méthodes expérimentales