Conforme au programme officiel de la première année des classes préparatoires BCPST (Biologie, Physique, Chimie et Sciences de la Terre).

Cet enseignement a pour but d’initier les étudiants aux concepts très généraux décrivant des systèmes en interaction avec le monde extérieur, par échange ou transport, en évitant tout développement théorique excessif. Il apparaît alors qualitativement que les grandeurs physiques ou signaux dépendent de variables de temps et/ou d’espace, et l’illustration en est donnée dans la continuité du programme de terminale. L’approche transversale des phénomènes de transport vise à mettre en évidence des analogies et à dégager les notions communes de flux, de différence de potentiel, de stock et de résistance. L’étude de circuits électriques simples sert de support, facilement mis en œuvre expérimentalement, à l’illustration de ces notions. Les exemples traités se rapportent aux circuits en régime continu et au régime transitoire du premier ordre, dont le circuit RC constitue le modèle. Des notions de base sur la mesure électrique et sur l’oscilloscope sont nécessaires à l’illustration expérimentale du régime transitoire, mais elles ne sont pas destinées à être étudiées pour elles-mêmes ; seuls les modes de fonctionnement usuels de l’oscilloscope sont présentés.

L’enseignement de thermodynamique fait suite à celui consacré aux échanges et aux transports. À partir d’une description des états de la matière et des transformations qu’elle subit, il formalise les échanges d’énergie et contribue à les évaluer. Cet enseignement s’organise en deux parties distinctes. La première, dispensée au premier semestre, est consacrée à la description des états de la matière et des paramètres qui la caractérise. La seconde, dispensée au second semestre, d’une part propose une présentation plus étoffée du premier principe dont l’introduction à déjà été réalisée en classe de terminale, et d’autre part formalise les notions d’irréversibilité et de réversibilité à l’aide du second principe. Afin de limiter l’utilisation de fonctions de plusieurs variables, les deux principes sont appliqués en première année aux transformations thermodynamiques de phases condensées et aux machines thermiques. C’est l’occasion de réaliser des bilans macroscopiques sur des systèmes modèles. L’objectif est de dégager le concept de rendement et de sensibiliser l’étudiant à l’impact énergétique d’un dispositif domestique ou industriel.

L’enseignement d’optique géométrique vise à sensibiliser les élèves aux principes fondamentaux de la propagation de la lumière, en vue de reconnaître les phénomènes lumineux et de comprendre le fonctionnement des instruments d’optique utilisés dans la vie courante et en biologie. Cet enseignement est fortement adossé à la pratique expérimentale qui repose sur l’utilisation de nombreux dispositifs.

L’enseignement de mécanique a pour objet de présenter aux élèves les liens qui unissent les notions de force, de mouvement et d’énergie pour le système simple du point matériel.  Reposant sur  la maîtrise de grandeurs vectorielles dépendantes du temps, l’enseignement se limite à des modélisations simples dont la résolution formelle reste accessible aux étudiants. Les cas plus complexes, modélisant plus finement la réalité, sont abordés par l’utilisation de l’outil numérique et de logiciels d’intégration.