Nota Interaktif Fizik STPM
Belajar, ingat dan latih setiap Standard Pembelajaran STPM Tingkatan 6 (STPM Physics), 100% ikut dokumen kurikulum. Siapkan semua unit untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.
Semester 1Physical Quantities and Units
Standard Pembelajaran (5)
- 1.1.1List base quantities and their SI units;
- 1.1.2Identify dimensions of base quantities;
- 1.1.3Explain and use dimensional analysis to determine the dimensions of derived quantities;
- 1.1.4Verify the homogeneity of equations using dimensional analysis;
- 1.1.5Construct empirical equations using dimensional analysis.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Secara individu, murid melengkapkan jadual tujuh kuantiti asas SI dengan simbol unit dan dimensi (M, L, T, I, Θ, N, J) menggunakan kad padanan selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Lembaran jadual yang lengkap; semak ketepatan padanan kuantiti, unit dan dimensi.
SP disasar: 1.1.1, 1.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan dengan lisan bagaimana dimensi daya, tenaga dan tekanan diperoleh daripada takrifnya, lalu menulis dimensi dalam M, L dan T.
Bukti hasil kerja: Soal jawab lisan dan nota ringkas dimensi terbitan.
SP disasar: 1.1.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menyemak kehomogenan v² = u² + 2as dan s = ut + ½at² dengan membandingkan dimensi setiap sebutan, kemudian mengesan satu persamaan palsu yang disediakan guru.
Bukti hasil kerja: Lembaran kerja langkah dimensi; kesimpulan homogen atau tidak homogen.
SP disasar: 1.1.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis tiga persamaan yang kelihatan betul tetapi tidak homogen, menunjukkan sebutan yang tidak sepadan dan menerangkan mengapa homogen sahaja tidak menjamin persamaan betul.
Bukti hasil kerja: Pembentangan ringkas dan lembaran analisis kumpulan.
SP disasar: 1.1.3, 1.1.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Mencipta
Aktiviti: Murid membina persamaan empirik tempoh bandul ringkas T daripada m, l dan g melalui analisis dimensi, kemudian merancang eksperimen untuk menentukan pemalar tanpa dimensi.
Bukti hasil kerja: Terbitan dimensi dan rancangan eksperimen; semak penggunaan kuasa pemboleh ubah.
SP disasar: 1.1.5 · Latihan sepadan: aras Mencipta
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini membincangkan kuantiti asas (base quantities), dimensi (dimensions) dan analisis dimensi (dimensional analysis) untuk menyemak kehomogenan persamaan serta membina persamaan empirik.
Dimensi kuantiti terbitan
Dimensi suatu kuantiti fizik menunjukkan bagaimana kuantiti itu bergantung pada kuantiti asas. Dimensi kuantiti terbitan (derived quantity) diperoleh daripada persamaan takrifnya. Contoh: laju = jarak/masa, maka [v] = [L]/[T] = [LT⁻¹]; daya F = ma, maka [F] = [M][LT⁻²] = [MLT⁻²]; tenaga W = Fs, maka [W] = [ML²T⁻²]; kuasa P = W/t, maka [P] = [ML²T⁻³]; tekanan p = F/A, maka [p] = [ML⁻¹T⁻²]; ketumpatan ρ = m/V, maka [ρ] = [ML⁻³]; cas Q = It, maka [Q] = [IT]. Pemalar tanpa unit seperti 2, π dan ½ tidak berdimensi (dimensionless).
Tahukah anda
Kuantiti yang berbeza boleh mempunyai dimensi yang sama. Contohnya kerja dan tork (torque) kedua-duanya berdimensi [ML²T⁻²], tetapi ia kuantiti fizik yang berlainan.
Standard Pembelajaran (3)
- 1.2.1Define scalar and vector quantities;
- 1.2.2Determine the sum, the scalar product and vector product of coplanar vectors;
- 1.2.3Resolve a vector into two perpendicular components.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid memadankan 12 kad kuantiti (jarak, sesaran, laju, halaju, daya, tenaga, kerja, momentum dan lain-lain) kepada lajur skalar atau vektor dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Jadual pengelasan kad; kira jawapan betul.
SP disasar: 1.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan perbezaan hasil darab skalar dan hasil darab vektor dua vektor sesatah menggunakan contoh kerja dan tork, serta arah dengan petua tangan kanan.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lakaran vektor berlabel.
SP disasar: 1.2.1, 1.2.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menentukan hasil tambah dua daya 30 N dan 40 N pada sudut tertentu secara geometri dan secara leraian komponen, lalu membandingkan kedua-dua jawapan.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan dengan unit; kedua-dua kaedah memberi magnitud dan arah sama.
SP disasar: 1.2.2, 1.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kesan sudut antara dua vektor terhadap A · B dan magnitud A × B menggunakan jadual nilai sudut 0°, 30°, 60°, 90° dan 180°, lalu menyatakan corak.
Bukti hasil kerja: Jadual nilai dan kesimpulan corak yang disokong data.
SP disasar: 1.2.2, 1.2.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai dua kaedah menarik kereta sorong, tali sudut 30° dan 60°, dengan meleraikan daya kepada komponen mengufuk dan menegak, lalu membuat keputusan berasas pengiraan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi bertulis keputusan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 1.2.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini membezakan kuantiti skalar (scalar) dan vektor (vector), serta mengira hasil tambah, hasil darab skalar (scalar product), hasil darab vektor (vector product) dan leraian (resolution) vektor.
Istilah
- Vektor sesatah (coplanar vectors)
- Vektor-vektor yang terletak pada satah yang sama
- Vektor paduan (resultant vector)
- Satu vektor yang memberi kesan sama dengan gabungan beberapa vektor
- Komponen (component)
- Bahagian vektor pada arah paksi tertentu
Standard Pembelajaran (4)
- 1.3.1Explain systematic errors and random errors in measurements;
- 1.3.2Calculate error by using the standard deviation method sigma = sqrt(∑(x − x̄)^2/(N − 1));
- 1.3.3Calculate the uncertainty in a derived quantity;
- 1.3.4Express a derived quantity to an appropriate number of significant figures.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyenaraikan dua contoh ralat sistematik dan dua ralat rawak daripada eksperimen yang pernah dijalankan dan menulis takrif ringkas setiap satu dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Senarai contoh dan takrif; semak kebetulan dengan sumber ralat sebenar.
SP disasar: 1.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa ralat sifar pada angkup vernier ialah ralat sistematik manakala bacaan berbeza sedikit pada jam randik ialah ralat rawak, dengan tindakan mengurangkannya.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan jadual perbandingan ralat.
SP disasar: 1.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira min dan sisihan piawai bagi lima bacaan jisim atau masa ayunan, kemudian menyatakan min dengan bilangan angka bererti yang sesuai.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit dan jawapan dengan angka bererti betul.
SP disasar: 1.3.2, 1.3.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid mengira ketidakpastian ketumpatan ρ = m/V daripada ukuran jisim dan isi padu, lalu menganalisis pemboleh ubah yang menyumbang peratus ketidakpastian terbesar.
Bukti hasil kerja: Pengiraan ketidakpastian dan kesimpulan pemboleh ubah dominan.
SP disasar: 1.3.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai dua data eksperimen yang dilaporkan berbeza kejituan dan kepersisan, menentukan data lebih boleh dipercayai dan mencadangkan penambahbaikan kaedah mengukur.
Bukti hasil kerja: Laporan penilaian ringkas dengan justifikasi dan cadangan.
SP disasar: 1.3.1, 1.3.3, 1.3.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan ralat sistematik (systematic error) dan ralat rawak (random error), pengiraan sisihan piawai (standard deviation), ketidakpastian (uncertainty) kuantiti terbitan dan angka bererti (significant figures).
Angka bererti (significant figures)
- Darab/bahagi: jawapan mengikut bilangan angka bererti paling sedikit dalam data, cth 3.2 × 1.25 = 4.0 (2 a.b.)
- Tambah/tolak: jawapan mengikut bilangan tempat perpuluhan paling sedikit, cth 12.1 + 0.25 = 12.4
- Sifar di hadapan tidak bererti (0.0045 ada 2 a.b.); sifar di antara digit bererti (2.05 ada 3 a.b.)
- Nilai kuantiti terbitan tidak boleh lebih persis daripada ketidakpastiannya
Semester 1Kinematics
Standard Pembelajaran (3)
- 2.1.1Derive equations of motion with constant acceleration;
- 2.1.2Sketch and use the graphs of displacement-time, velocity-time and acceleration-time for the motion of a body with constant acceleration;
- 2.1.3Solve problems on motion of a body with constant acceleration.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis semula persamaan gerakan pecutan malar (v = u + at, s = ut + ½at², v² = u² + 2as, s = ½(u + v)t) dan menyatakan pemboleh ubah yang tiada pada setiap satu dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Lembaran rumus; semak ketepatan simbol dan pemboleh ubah tiada.
SP disasar: 2.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan bagaimana luas di bawah graf halaju-masa dan kecerunannya menghasilkan sesaran dan pecutan, lalu menerbitkan v² = u² + 2as secara berpandu.
Bukti hasil kerja: Terbitan langkah demi langkah dan penerangan lisan.
SP disasar: 2.1.1, 2.1.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Menggunakan data jam randik atau simulasi troli di cerun, murid melakar graf s-t, v-t dan a-t dan mengira pecutan daripada kecerunan graf v-t.
Bukti hasil kerja: Graf berskala dan pengiraan pecutan berunit.
SP disasar: 2.1.2, 2.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis masalah dua kereta bergerak dengan pecutan berbeza, menentukan masa dan kedudukan pertemuan melalui persamaan serentak dan graf, lalu membandingkan kaedah.
Bukti hasil kerja: Penyelesaian kedua-dua kaedah dan jawapan sepadan.
SP disasar: 2.1.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai jarak brek selamat sebuah kereta pada 60 km j⁻¹ dan 90 km j⁻¹ dengan nyahpecutan tetap, lalu menjustifikasi had laju di kawasan sekolah.
Bukti hasil kerja: Pengiraan jarak brek dan ulasan keputusan.
SP disasar: 2.1.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerbitkan persamaan gerakan dengan pecutan malar (constant acceleration), melakar graf gerakan dan menyelesaikan masalah gerakan linear (linear motion).
Tahukah anda
Bagi objek yang dilambung ke atas, graf v-t ialah satu garis lurus dengan kecerunan −g sepanjang gerakan, termasuk di titik tertinggi apabila v = 0; pecutan tidak sifar di situ.
Standard Pembelajaran (3)
- 2.2.1Describe projectile motion;
- 2.2.2Solve problems on projectile motion without air resistance;
- 2.2.3Explain the effects of air resistance on the motion of bodies in air.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid mengingat dan menulis ciri gerakan projektil: komponen mengufuk malar, komponen menegak berpecutan g, dan halaju pada titik tertinggi, menggunakan kad semakan dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap dan betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 2.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan trajektori parabola dengan lakaran bola yang dilontar membuat sudut, melabelkan vektor halaju di lima titik dan komponennya.
Bukti hasil kerja: Lakaran berlabel dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 2.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira julat, masa penerbangan dan tinggi maksimum bola ditendang 20 m s⁻¹ pada 30° (g = 9.81 m s⁻²) dan menyemak semula dengan simulasi trajektori.
Bukti hasil kerja: Pengiraan berunit; perbandingan dengan simulasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 2.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf julat melawan sudut lontaran dan mengenal pasti sudut yang memberi julat maksimum serta mengapa 30° dan 60° memberi julat sama.
Bukti hasil kerja: Graf julat-sudut dan penerangan simetri; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 2.2.2, 2.2.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesan rintangan udara dengan membandingkan trajektori ideal dan sebenar daripada simulasi, kemudian menjelaskan perubahan julat dan sudut optimum.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan penjelasan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 2.2.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menghuraikan gerakan projektil (projectile motion), menyelesaikan masalah projektil tanpa rintangan udara dan menerangkan kesan rintangan udara (air resistance).
Semester 1Dynamics
Standard Pembelajaran (4)
- 3.1.1State Newton’s laws of motion;
- 3.1.2Apply Newton’s laws of motion to solve problems;
- 3.1.3Derive the formula F = m dv/dt + v dm/dt;
- 3.1.4Solve problems using F = m dv/dt + v dm/dt for constant m or constant v only.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid memadankan tiga hukum gerakan Newton dengan pernyataan dan contoh harian menggunakan kad padanan dalam kumpulan kecil selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad padanan yang betul dan semakan guru.
SP disasar: 3.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan hubungan daya dan perubahan momentum, lalu menerbitkan F = m dv/dt + v dm/dt daripada F = dp/dt menggunakan petua hasil darab.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis berpandu; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 3.1.1, 3.1.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira pecutan sistem dua jisim disambung tali melalui takal licin dan daya mendatar pada tali sawat pengangkut yang berubah jisim dengan v malar (F = v dm/dt).
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan dengan gambar rajah jasad bebas.
SP disasar: 3.1.2, 3.1.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis pasir yang jatuh ke atas tali sawat bergerak dan membandingkan F = m dv/dt dan F = v dm/dt, menyatakan keadaan setiap satunya sah.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan penjelasan keadaan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 3.1.2, 3.1.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai keselamatan sebuah lif yang memecut pada beban berbeza, menentukan tegangan kabel dan mengesyorkan had beban dengan justifikasi pengiraan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan tegangan dan cadangan had beban.
SP disasar: 3.1.2, 3.1.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menyatakan hukum gerakan Newton (Newton's laws of motion), mengaplikasikannya, serta menerbitkan dan menggunakan F = m dv/dt + v dm/dt.
Standard Pembelajaran (6)
- 3.2.1State the principle of conservation of linear momentum;
- 3.2.2Verify the principle of conservation of linear momentum using Newton’s laws of motion;
- 3.2.3Apply the principle of conservation of linear momentum;
- 3.2.4Explain impulsive force;
- 3.2.5Define impulse as ∫F dt;
- 3.2.6Solve problems involving impulse.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan prinsip keabadian momentum linear dan takrif impuls sebagai ∫F dt, lalu menyalin unit N s dan kg m s⁻¹ dalam kad semakan.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak pernyataan dan unit.
SP disasar: 3.2.1, 3.2.5 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid mengesahkan keabadian momentum daripada hukum gerakan ketiga Newton bagi dua jasad berlanggar, serta menerangkan daya impuls sebagai daya besar dalam masa singkat.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 3.2.2, 3.2.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira halaju sentakan senapang dan impuls bola golf daripada graf daya-masa menggunakan luas di bawah graf.
Bukti hasil kerja: Pengiraan berunit; luas graf betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 3.2.3, 3.2.6 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data daya impuls ujian jatuh telur pada permukaan keras dan lembut, membandingkan masa sentuhan dan daya purata.
Bukti hasil kerja: Jadual data dan penerangan pengurangan daya.
SP disasar: 3.2.4, 3.2.6 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai ciri keselamatan zon kemek kereta dan beg udara menggunakan kiraan impuls dan daya purata, lalu menjustifikasi reka bentuk terbaik.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan ulasan justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 3.2.4, 3.2.6 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menyatakan, mengesahkan dan mengaplikasikan prinsip keabadian momentum linear (principle of conservation of linear momentum), serta menerangkan daya impuls (impulsive force) dan impuls (impulse).
Prinsip keabadian momentum linear
Jumlah momentum linear suatu sistem jasad kekal malar sekiranya tiada daya luar paduan bertindak ke atas sistem itu. Bagi dua jasad: m₁u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂. Momentum p = mv ialah vektor, unit kg m s⁻¹ atau N s.
Standard Pembelajaran (3)
- 3.3.1Explain elastic and inelastic collisions;
- 3.3.2Distinguish between elastic and inelastic collisions;
- 3.3.3Solve problems involving collisions between bodies in one and two dimensions.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif perlanggaran kenyal dan tidak kenyal, menyatakan kuantiti yang abadi dalam setiap jenis dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif ringkas; semak momentum dan tenaga kinetik.
SP disasar: 3.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid membezakan kedua-dua jenis perlanggaran dengan jadual berdasarkan momentum, tenaga kinetik dan bentuk jasad selepas perlanggaran.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan semakan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 3.3.1, 3.3.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira halaju akhir dua troli yang berlanggar kenyal dan melekat (tidak kenyal sempurna) dalam satu dimensi dan nisbah kehilangan tenaga kinetik.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit dan semakan pengabadian momentum.
SP disasar: 3.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis perlanggaran dua dimensi bola biliard menggunakan komponen x dan y momentum, lalu menentukan sama ada kenyal atau tidak.
Bukti hasil kerja: Pengiraan komponen dan kesimpulan jenis perlanggaran.
SP disasar: 3.3.2, 3.3.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai data ujian perlanggaran kenderaan, menentukan peratus tenaga kinetik hilang dan menjustifikasi jenis perlanggaran serta kesan kepada kerosakan.
Bukti hasil kerja: Laporan penilaian dengan peratus kehilangan tenaga.
SP disasar: 3.3.2, 3.3.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan dan membezakan perlanggaran kenyal (elastic collision) dan tidak kenyal (inelastic collision), serta menyelesaikan masalah perlanggaran dalam satu dan dua dimensi.
Standard Pembelajaran (5)
- 3.4.1Explain frictional forces;
- 3.4.2Distinguish between static friction and kinetic friction;
- 3.4.3Define coefficient of static friction and coefficient of kinetic friction;
- 3.4.4Explain the variation of frictional force with sliding force;
- 3.4.5Solve problems involving frictional force.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan takrif geseran statik dan kinetik serta pekali geseran statik dan kinetik dengan kad padanan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad padanan betul; semak takrif; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 3.4.1, 3.4.2, 3.4.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan graf daya geseran melawan daya penggelongsor, termasuk daya geseran statik had, penurunan kepada geseran kinetik dan keadaan seimbang.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf berlabel dan penerangan lisan.
SP disasar: 3.4.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menjalankan eksperimen menarik blok di atas permukaan mendatar dengan neraca spring untuk menentukan μs dan μk, lalu mengira nilai daripada data.
Bukti hasil kerja: Jadual data, nilai pekali dan unit.
SP disasar: 3.4.3, 3.4.5 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis gelongsor pada satah condong: menentukan sudut kritikal tan θ = μs dan membandingkan dengan data eksperimen.
Bukti hasil kerja: Pengiraan sudut kritikal dan jadual perbandingan.
SP disasar: 3.4.4, 3.4.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai keselamatan jalan raya dengan membandingkan jarak brek pada permukaan kering dan basah menggunakan pekali geseran, lalu mencadangkan kelajuan selamat.
Bukti hasil kerja: Pengiraan jarak brek dan cadangan bertulis.
SP disasar: 3.4.5 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan daya geseran (frictional force), perbezaan geseran statik dan kinetik, pekali geseran serta cara menyelesaikan masalah melibatkan geseran.
Apakah daya geseran?
Daya geseran (frictional force) ialah daya yang bertindak selari dengan permukaan sentuhan dua jasad dan menentang gerakan relatif atau kecenderungan gerakan relatif antara permukaan itu. Pada skala mikroskopik, permukaan tidak licin sepenuhnya; titik-titik sentuhan (asperities) melekat dan saling mengunci, maka daya diperlukan untuk memisahkannya. Arah geseran sentiasa bertentangan dengan arah gerakan relatif (atau arah gerakan yang akan berlaku).
Tahukah anda?
Geseran bukan sentiasa merugikan: tanpa geseran kita tidak dapat berjalan, tayar tidak dapat mencengkam jalan dan brek tidak berfungsi. Pelincir pula digunakan untuk mengurangkan geseran yang menyebabkan haus dan haba dalam enjin.
Semester 1Work, Energy and Power
Standard Pembelajaran (3)
- 4.1.1Define work done by a force, W = ∫F · ds;
- 4.1.2Calculate work done using a force-displacement graph;
- 4.1.3Solve problems involving work done by a constant or variable force.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif kerja W = ∫F · ds, menyatakan unit joule dan keadaan kerja sifar (daya berserenjang dengan sesaran) dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan senarai keadaan; semak unit.
SP disasar: 4.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa luas di bawah graf daya-sesaran mewakili kerja, merangkumi daya malar dan daya berubah seperti spring.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lakaran graf berlabel.
SP disasar: 4.1.1, 4.1.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira kerja daripada graf daya-sesaran berbentuk trapezium dan kerja menarik blok oleh daya F membuat sudut θ dengan mengufuk.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit dengan luas graf.
SP disasar: 4.1.2, 4.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kerja daripada daya berubah F = kx untuk spring dan membandingkan dengan kaedah luas segi tiga serta kamiran.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dua kaedah dengan jawapan sepadan.
SP disasar: 4.1.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai dua cara menolak peti ke atas ramp, sudut berbeza, dengan membandingkan kerja oleh daya dan kerja menentang geseran, lalu memilih cara lebih cekap.
Bukti hasil kerja: Jadual kerja dan justifikasi pilihan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 4.1.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan kerja (work) oleh daya sebagai kamiran W = ∫F · ds, cara mengira kerja daripada graf daya-sesaran dan menyelesaikan masalah kerja oleh daya malar dan daya berubah.
Definisi kerja
Kerja yang dilakukan oleh daya (work done by a force) ialah hasil darab skalar daya dengan sesaran dalam arah daya: W = ∫F · ds. Bagi daya malar yang membuat sudut θ dengan sesaran s, W = F · s = Fs cos θ. Kerja ialah kuantiti skalar dengan unit joule (J), 1 J = 1 N m. Kerja positif apabila 0° ≤ θ < 90°, sifar apabila θ = 90° dan negatif apabila 90° < θ ≤ 180°.
Standard Pembelajaran (4)
- 4.2.1Derive and use the formula of potential energy change, ΔU = mgh, near the surface of the Earth;
- 4.2.2Derive and use the formula of kinetic energy, K = (1/2)mv^2;
- 4.2.3Apply the principle of conservation of energy in situations involving kinetic energy, potential energy and work done against friction;
- 4.2.4Deduce and use the work-energy theorem.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyenaraikan rumus ΔU = mgh dan K = ½mv² serta menyatakan maksud setiap simbol dan unit dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan rumus dan unit betul.
SP disasar: 4.2.1, 4.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan K = ½mv² daripada kerja oleh daya malar dan menerangkan teorem kerja-tenaga dalam bentuk kata-kata.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 4.2.1, 4.2.2, 4.2.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira laju troli di dasar cerun menggunakan pengabadian tenaga, kemudian menyemak dengan data pintu cahaya atau simulasi.
Bukti hasil kerja: Pengiraan berunit; perbandingan nilai teori dan data.
SP disasar: 4.2.1, 4.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis jatuhan blok dengan geseran, membandingkan tenaga awal, tenaga kinetik akhir dan kerja menentang geseran dalam jadual tenaga.
Bukti hasil kerja: Jadual tenaga dan kesimpulan kehilangan tenaga.
SP disasar: 4.2.3, 4.2.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai reka bentuk landasan kereta luncur dengan tinggi bukit berbeza menggunakan pengabadian tenaga, mengenal pasti bahagian yang tidak mungkin dicapai dan menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan ulasan reka bentuk bertulis.
SP disasar: 4.2.3, 4.2.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerbitkan rumus perubahan tenaga keupayaan ΔU = mgh dan tenaga kinetik K = ½mv², mengaplikasikan prinsip keabadian tenaga termasuk kerja menentang geseran, serta teorem kerja-tenaga.
Tahukah anda?
Tenaga tidak dicipta dan tidak dimusnahkan; tenaga yang 'hilang' akibat geseran sebenarnya berubah menjadi tenaga haba dan bunyi.
Standard Pembelajaran (3)
- 4.3.1Derive and use the formula P = Fv;
- 4.3.2Explain the concept of efficiency of a system;
- 4.3.3Use the concept of efficiency to solve problems.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan takrif kuasa, formula P = Fv dan takrif kecekapan dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak formula dan unit watt.
SP disasar: 4.3.1, 4.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan hubungan P = W/t dengan P = Fv dan menjelaskan mengapa tiada sistem 100 peratus cekap.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan nota ringkas; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 4.3.1, 4.3.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira kuasa enjin kereta pada halaju malar menentang daya rintangan, dan kecekapan motor yang mengangkat beban pada ketinggian tertentu.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit dengan kecekapan dalam peratus.
SP disasar: 4.3.1, 4.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis rajah aliran tenaga sebuah sistem bertingkat (turbin-penjana) dan menentukan peringkat dengan kehilangan tenaga terbesar.
Bukti hasil kerja: Rajah aliran tenaga berlabel dan kesimpulan peringkat.
SP disasar: 4.3.2, 4.3.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai dua pam air berkuasa input dan output berbeza, menentukan kecekapan dan kos tenaga, lalu mengesyorkan pilihan yang lebih baik.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan cadangan dengan justifikasi.
SP disasar: 4.3.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerbitkan rumus kuasa P = Fv, menerangkan konsep kecekapan (efficiency) sistem dan menggunakannya dalam penyelesaian masalah.
Semester 1Circular Motion
Standard Pembelajaran (3)
- 5.1.1Define angular displacement;
- 5.1.2Define angular velocity;
- 5.1.3Derive and use the formula v = r ω.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif sesaran sudut dan halaju sudut, unit radian dan rad s⁻¹, serta menukar darjah kepada radian dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Lembaran penukaran dan takrif betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 5.1.1, 5.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan hubungan v = rω menggunakan lakaran titik pada cakera berputar dan menerbitkan daripada s = rθ.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 5.1.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira halaju sudut jarum jam, putaran gelendong dan laju linear titik di tepi roda yang berputar pada kelajuan tertentu.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan dengan unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 5.1.2, 5.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis dua titik pada jejari berbeza cakera yang sama dan membandingkan ω dan v, lalu menjelaskan mengapa ω sama tetapi v berbeza.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 5.1.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan sesaran sudut (angular displacement) dan halaju sudut (angular velocity) serta menerbitkan hubungan v = rω.
Istilah gerakan membulat
- Sesaran sudut θ (angular displacement)
- Sudut yang dicakup oleh jejari jasad yang bergerak dalam bulatan, diukur dalam radian: θ = s/r
- Radian
- Sudut yang dicakup di pusat oleh lengkok yang panjangnya sama dengan jejari; 2π rad = 360°
- Halaju sudut ω (angular velocity)
- Kadar perubahan sesaran sudut, ω = dθ/dt, unit rad s⁻¹
- Tempoh T
- Masa untuk satu putaran lengkap; ω = 2π/T = 2πf
Standard Pembelajaran (2)
- 5.2.1Explain that uniform circular motion has an acceleration due to the change in direction of velocity;
- 5.2.2Derive and use the formulae for centripetal acceleration a = v^2/r and a = rω^2.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan rumus pecutan memusat a = v²/r dan a = rω², serta arah pecutan, dengan kad semakan dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan dengan arah menghala ke pusat.
SP disasar: 5.2.1, 5.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa gerakan bulat seragam berpecutan walaupun laju malar, menggunakan lakaran vektor halaju di dua titik dan Δv.
Bukti hasil kerja: Lakaran segi tiga vektor dan penerangan lisan.
SP disasar: 5.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira pecutan memusat satelit di orbit rendah dan titik di tepi cakera padat berpusing pada kadar tertentu.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 5.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf a melawan v² dan a melawan ω² pada jejari malar dan menentukan kecerunan serta maknanya.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan tafsiran; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 5.2.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesan menggandakan laju atau jejari terhadap pecutan memusat melalui nisbah dan menjustifikasi pilihan reka bentuk laluan selekoh.
Bukti hasil kerja: Jawapan nisbah dan justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 5.2.2 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan mengapa gerakan membulat seragam mempunyai pecutan walaupun laju malar, dan menerbitkan rumus pecutan memusat a = v²/r = rω².
Pecutan dalam gerakan membulat seragam
Dalam gerakan membulat seragam (uniform circular motion), laju malar tetapi arah halaju sentiasa berubah kerana halaju sentiasa tangen kepada bulatan. Oleh sebab halaju ialah vektor, perubahan arah bermakna perubahan halaju, maka wujud pecutan. Pecutan ini dinamakan pecutan memusat (centripetal acceleration) dan sentiasa menghala ke pusat bulatan.
Standard Pembelajaran (3)
- 5.3.1Explain that uniform circular motion is due to the action of a resultant force which is always directed towards the centre of the circle;
- 5.3.2Use the formulae for centripetal force, F = mv^2/r and F = mrω^2, to solve problems involving (i) uniform horizontal circular motion for a point mass
- 5.3.3Use the formulae for centripetal force, F = mv^2/r and F = mrω^2, to solve problems involving (ii) vertical circular motion for a point mass.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan bahawa daya memusat ialah daya paduan menghala ke pusat dan menyenaraikan sumbernya (tegangan, geseran, graviti) dalam jadual 8 minit.
Bukti hasil kerja: Jadual sumber daya memusat; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 5.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa batu yang diikat pada tali terbang lurus apabila tali putus, menggunakan lakaran arah halaju.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 5.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira tegangan tali bagi gabus berayun mengufuk dan laju maksimum kereta di selekoh mendatar menggunakan F = mv²/r.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan dengan gambar rajah jasad bebas.
SP disasar: 5.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis gerakan bulat menegak: tegangan di titik tertinggi dan terendah serta laju minimum di puncak untuk gelung lengkap.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dua titik dan perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 5.3.2, 5.3.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kelajuan selamat untuk gelung roller coaster menggunakan syarat tindak balas normal tidak negatif di puncak, lalu menjustifikasi had reka bentuk.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 5.3.2, 5.3.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan bahawa gerakan membulat seragam disebabkan oleh daya paduan yang sentiasa menghala ke pusat, dan menggunakan F = mv²/r = mrω² untuk gerakan membulat mengufuk dan menegak bagi jisim titik.
Daya memusat
Menurut hukum Newton kedua, pecutan memerlukan daya paduan dalam arah yang sama. Oleh sebab pecutan memusat menghala ke pusat, daya paduan (resultant force) juga sentiasa menghala ke pusat bulatan; daya ini dinamakan daya memusat (centripetal force), F = mv²/r = mrω². Daya memusat bukan daya baharu; ia dibekalkan oleh daya sebenar seperti tegangan tali, geseran, graviti atau komponen daya normal. Jika daya ini hilang, jasad bergerak lurus mengikut tangen.
Semester 1Gravitation
Standard Pembelajaran (2)
- 6.1.1State Newton’s law of universal gravitation;
- 6.1.2Use the formula F = GMm/r^2.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan hukum kegravitian semesta Newton dan menyalin F = GMm/r² dengan maksud simbol dan nilai G dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak pernyataan dan unit G.
SP disasar: 6.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan hukum kuasa dua songsang dengan jadual daya apabila jarak digandakan, digandakan tiga kali dan dibahagi dua.
Bukti hasil kerja: Jadual nisbah daya dan penerangan lisan.
SP disasar: 6.1.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira daya graviti antara Bumi dan Bulan dan antara dua murid berjarak 1 m menggunakan data yang diberi, lalu membandingkan magnitudnya.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit dan perbandingan magnitud.
SP disasar: 6.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf F melawan 1/r² untuk dua jisim dan menentukan G daripada kecerunan graf data diberi.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan nilai G; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.1.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai mengapa daya graviti antara objek harian tidak dapat dikesan, menggunakan anggaran magnitud dan menjustifikasi dalam perenggan pendek.
Bukti hasil kerja: Perenggan justifikasi dengan angka sokongan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.1.2 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menyatakan hukum kegravitian semesta Newton (Newton's law of universal gravitation) dan menggunakan rumus F = GMm/r².
Hukum kegravitian semesta Newton
Daya tarikan graviti antara dua jisim titik berkadar terus dengan hasil darab jisim-jisimnya dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara pusat-pusatnya: F = GMm/r². G ialah pemalar kegravitian (gravitational constant), G = 6.67 × 10⁻¹¹ N m² kg⁻². Daya ini sentiasa tarikan, bertindak sepanjang garis yang menyambungkan kedua-dua pusat, dan merupakan pasangan tindakan-tindak balas (sama magnitud, bertentangan arah).
Standard Pembelajaran (4)
- 6.2.1Explain gravitational field;
- 6.2.2Define gravitational field strength as force of gravity per unit mass;
- 6.2.3Use the equation g = GM/r^2 for a gravitational field;
- 6.2.4Explain the variation of gravitational field strength with distance from the centre of the Earth and latitude on the surface of the Earth.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif medan graviti dan kekuatan medan graviti sebagai daya per unit jisim serta unit N kg⁻¹ dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan unit betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.2.1, 6.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melakar garis medan graviti Bumi dan menerangkan perubahan g dengan jarak dari pusat dan dengan latitud.
Bukti hasil kerja: Lakaran berlabel dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.2.1, 6.2.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira g di permukaan Bumi dan pada ketinggian 400 km menggunakan g = GM/r², lalu menyemak nisbah kepada nilai 9.81 m s⁻².
Bukti hasil kerja: Pengiraan berunit dan nisbah; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf g melawan jarak dari pusat Bumi untuk kawasan dalam dan luar permukaan serta menentukan titik di mana g maksimum.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.2.3, 6.2.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai punca perbezaan g di khatulistiwa dan kutub berdasarkan bentuk Bumi dan putaran, lalu menjustifikasi dengan data.
Bukti hasil kerja: Penerangan bertulis berdasarkan data; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.2.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan medan graviti (gravitational field), mentakrifkan kekuatan medan graviti, menggunakan g = GM/r² dan menerangkan perubahan g dengan jarak dari pusat Bumi dan latitud.
Medan graviti dan kekuatannya
Medan graviti (gravitational field) ialah kawasan di sekeliling suatu jisim di mana jisim lain mengalami daya graviti. Medan diwakili garis medan yang menghala ke arah jisim (pusat Bumi); garis lebih rapat bermakna medan lebih kuat. Kekuatan medan graviti g (gravitational field strength) ditakrifkan sebagai daya graviti per unit jisim: g = F/m, unit N kg⁻¹ (setara m s⁻²). Ia kuantiti vektor yang menghala ke pusat jisim yang menghasilkan medan.
Standard Pembelajaran (6)
- 6.3.1Define the gravitational potential at a point in a gravitational field;
- 6.3.2Derive and use the formula V = −GM/r;
- 6.3.3Use the formula for potential energy, U = −GMm/r;
- 6.3.4Show that ΔU = mgΔr = mgh is a special case of U = −GMm/r for situations near to the surface of the Earth;
- 6.3.5Explain and use the relationship g = −dV/dr;
- 6.3.6Explain the variation of gravitational potential with distance from the surface of the Earth.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan takrif keupayaan graviti dan menulis V = −GM/r serta U = −GMm/r dengan unit dalam kad semakan.
Bukti hasil kerja: Kad semakan dan unit J kg⁻¹.
SP disasar: 6.3.1, 6.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa V negatif, dan hubungan g = −dV/dr, menggunakan graf V melawan r.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lakaran graf V-r.
SP disasar: 6.3.2, 6.3.5 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira perubahan tenaga keupayaan bagi jisim 1 kg dinaikkan 10 m dengan U = −GMm/r dan membandingkan dengan mgh untuk menunjukkan kes khas.
Bukti hasil kerja: Pengiraan berunit dan perbandingan dua nilai.
SP disasar: 6.3.3, 6.3.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf V melawan r dan menentukan g pada beberapa titik daripada kecerunan tangen graf.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan nilai g; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.3.5, 6.3.6 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai had ketepatan mgh dengan membandingkan ΔU benar dan mgh pada ketinggian 1 m, 100 km dan 1000 km, lalu menjustifikasi julat sah.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.3.4, 6.3.6 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini memperkenalkan keupayaan graviti (gravitational potential) V = −GM/r dan tenaga keupayaan graviti U = −GMm/r, hubungannya dengan kekuatan medan g = −dV/dr, serta bagaimana ΔU = mgh muncul sebagai kes khas berhampiran permukaan Bumi.
Takrif keupayaan graviti
Keupayaan graviti (gravitational potential) V pada suatu titik dalam medan graviti ialah kerja yang dilakukan per unit jisim untuk membawa suatu jisim kecil dari infiniti ke titik itu. Unitnya J kg⁻¹. Keupayaan di infiniti ditetapkan sifar; kerana graviti sentiasa menarik, kerja oleh agen luar adalah negatif, maka V sentiasa negatif. V ialah kuantiti skalar.
Hubungan g = −dV/dr
Kekuatan medan graviti ialah negatif kecerunan keupayaan (potential gradient): g = −dV/dr. Tanda negatif menunjukkan medan menghala ke arah keupayaan berkurang, iaitu ke arah pusat jisim. Bukti: V = −GM/r, maka dV/dr = GM/r², jadi g = −GM/r² (magnitud GM/r², arah ke dalam). Pada graf V melawan r, magnitud g = kecerunan tangen pada titik itu.
Istilah
- Keupayaan graviti (gravitational potential)
- Kerja per unit jisim membawa jisim dari infiniti ke titik itu
- Kecerunan keupayaan (potential gradient)
- dV/dr; negatifnya ialah kekuatan medan graviti
- Permukaan sekeupayaan (equipotential surface)
- Permukaan dengan V sama; tiada kerja dilakukan bergerak di atasnya
Standard Pembelajaran (3)
- 6.4.1Describe a satellite as a body moving in a circular orbit around a planet under the influence of gravitational force;
- 6.4.2Solve problems involving satellites moving in circular orbits in a gravitational field including energies of satellite and geosynchronous satellite;
- 6.4.3Explain weightlessness.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis ciri satelit dalam orbit bulat dan menyatakan daya graviti sebagai daya memusat dalam kad semakan 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.4.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan keadaan tanpa berat angkasawan dalam orbit sebagai jatuh bebas berterusan dan bukan ketiadaan graviti.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lakaran; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.4.1, 6.4.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira laju orbit, tempoh dan tenaga jumlah satelit pada ketinggian 400 km, serta jejari orbit geopegun dengan T = 24 jam.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.4.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf T² melawan r³ untuk beberapa satelit dan menentukan GM daripada kecerunan.
Bukti hasil kerja: Graf dan nilai GM yang dikira.
SP disasar: 6.4.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesesuaian orbit rendah dan orbit geopegun untuk komunikasi dan pemetaan, dengan pengiraan tempoh dan liputan, lalu menjustifikasi pilihan.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.4.2, 6.4.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan gerakan satelit dalam orbit bulat di bawah daya graviti, termasuk laju orbit, tempoh, tenaga satelit, satelit geosegerak dan konsep tanpa berat (weightlessness).
Satelit dalam orbit bulat
Satelit ialah jasad yang bergerak dalam orbit bulat mengelilingi planet di bawah pengaruh daya graviti. Daya graviti GMm/r² bertindak sebagai daya memusat (centripetal force) yang diperlukan: GMm/r² = mv²/r. Satelit sentiasa memecut ke arah pusat planet walaupun lajunya malar, dan ia terus 'jatuh' mengelilingi planet tanpa pernah menghampirinya.
Istilah
- Satelit geosegerak (geosynchronous satellite)
- Satelit dengan tempoh orbit 24 jam, kelihatan pegun dari Bumi jika di atas khatulistiwa
- Berat ketara (apparent weight)
- Daya tindak balas normal oleh penyokong; sifar ketika jatuh bebas
- Daya memusat (centripetal force)
- Daya paduan ke arah pusat yang mengekalkan gerakan bulat
Standard Pembelajaran (2)
- 6.5.1Explain escape velocity;
- 6.5.2Derive and use the equation for escape velocity, v_e = sqrt(2GM/r).
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan takrif halaju lepas dan menulis v_e = √(2GM/r) dengan maksud simbol dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak takrif; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.5.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan v_e dengan menyamakan tenaga kinetik awal dengan magnitud tenaga keupayaan di permukaan secara berpandu.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.5.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira halaju lepas dari permukaan Bumi dan Bulan menggunakan data jisim dan jejari yang diberi.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.5.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis hubungan antara v_e dan nisbah M/r, lalu menerangkan mengapa Bulan tidak mengekalkan atmosfera.
Bukti hasil kerja: Jadual nisbah dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 6.5.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan halaju lepas (escape velocity), iaitu halaju minimum untuk jasad terlepas daripada medan graviti planet, serta terbitan dan penggunaan v_e = √(2GM/r).
Maksud halaju lepas
Halaju lepas (escape velocity) ialah halaju minimum yang perlu diberikan kepada jasad di permukaan planet supaya ia dapat bergerak ke infiniti (terlepas daripada medan graviti) tanpa sebarang daya tujah tambahan. Pada had minimum, jasad tiba di infiniti dengan tenaga kinetik sifar, maka jumlah tenaga mekaniknya sifar. Halaju lepas tidak bergantung pada jisim jasad atau arah lontaran (mengabaikan rintangan udara).
Tahukah anda
Bulan hampir tiada atmosfera kerana halaju lepasnya kecil (kira-kira 2.4 km s⁻¹). Sebahagian molekul gas yang dipanaskan Matahari mencapai laju cukup tinggi untuk terlepas.
Semester 1Rotation of Rigid body
Standard Pembelajaran (5)
- 7.1.1Define the centre of mass of a system;
- 7.1.2Use the formulae x̄ = ∑m_i x_i/∑m_i and ȳ = ∑m_i y_i/∑m_i to determine the centre of mass for a system of particles in a plane;
- 7.1.3Describe the path of the centre of mass of a two-particle system in motion;
- 7.1.4Define centre of gravity;
- 7.1.5State the condition in which the centre of mass is the centre of gravity.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif pusat jisim dan pusat graviti serta syarat pusat jisim menjadi pusat graviti dalam kad semakan 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.1.1, 7.1.4, 7.1.5 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan lintasan pusat jisim dua zarah yang bergerak atau meletup selepas dilontar tanpa daya luar, menggunakan lakaran.
Bukti hasil kerja: Lakaran lintasan dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.1.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menentukan pusat jisim tiga zarah pada satah dengan koordinat dan jisim diberi menggunakan x̄ = Σmx/Σm dan ȳ = Σmy/Σm.
Bukti hasil kerja: Pengiraan berunit; koordinat pusat jisim; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid mencari pusat jisim kepingan kadbod segi tiga secara eksperimen (gantung dengan benang) dan membandingkan dengan pengiraan.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan eksperimen dan teori; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.1.2, 7.1.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kestabilan sebuah kenderaan tinggi dengan meletakkan beban di atas atau bawah, menentukan kesan kepada pusat jisim dan menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.1.4, 7.1.5 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan pusat jisim (centre of mass) dan pusat graviti (centre of gravity), mengira pusat jisim sistem zarah dalam satah, dan menerangkan laluan pusat jisim sistem dua zarah yang bergerak.
Takrif pusat jisim dan pusat graviti
Pusat jisim (centre of mass) suatu sistem ialah titik di mana seluruh jisim sistem boleh dianggap tertumpu; ia ialah kedudukan purata berpemberat jisim bagi semua zarah, dan bergerak seolah-olah semua daya luar bertindak padanya. Pusat graviti (centre of gravity) ialah titik di mana berat paduan seluruh sistem dianggap bertindak.
Syarat pusat jisim = pusat graviti
Pusat jisim berada pada titik yang sama dengan pusat graviti apabila medan graviti adalah seragam (g sama magnitud dan arah) di seluruh jasad atau sistem. Bagi jasad bersaiz biasa di permukaan Bumi syarat ini dipenuhi; bagi jasad yang sangat besar (cth bangunan sangat tinggi atau bulan berbanding planet) g berubah, maka kedua-dua titik berbeza sedikit.
Standard Pembelajaran (2)
- 7.2.1Define moment of inertia;
- 7.2.2Use the equation I = ∑mr^2 to determine the moment of inertia for a system of particles.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan takrif momen inersia dan unit kg m² serta menyenaraikan faktor yang mempengaruhinya dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan senarai faktor; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa momen inersia bergantung kepada taburan jisim berbanding paksi putaran dengan contoh peragawan memegang tongkat.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dengan contoh; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira momen inersia sistem empat jisim titik pada sudut segi empat tepat pada dua paksi berbeza dengan I = Σmr².
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kesan menukar paksi dan jarak jisim terhadap I, menggunakan jadual nilai, dan menyatakan corak.
Bukti hasil kerja: Jadual nilai dan kesimpulan corak; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan momen inersia (moment of inertia) sebagai ukuran rintangan jasad terhadap perubahan gerakan putaran dan mengiranya bagi sistem zarah menggunakan I = ∑mr².
Takrif momen inersia
Momen inersia (moment of inertia) I suatu jasad terhadap suatu paksi ialah hasil tambah hasil darab jisim setiap zarah dengan kuasa dua jarak serenjangnya dari paksi putaran: I = ∑mᵢrᵢ². Unitnya kg m². Ia mengukur rintangan jasad terhadap perubahan halaju sudut, sama seperti jisim dalam gerakan linear. Nilai I bergantung pada jisim, agihan jisim dan kedudukan paksi.
Standard Pembelajaran (5)
- 7.3.1Define torque;
- 7.3.2Use the formula τ = r × F;
- 7.3.3Define angular acceleration, α = dω/dt;
- 7.3.4Use the formula τ = I α;
- 7.3.5Use the equations of rotational motion with constant angular acceleration to solve problems.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif tork, τ = r × F dan pecutan sudut α = dω/dt dengan unit dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit N m dan rad s⁻².
SP disasar: 7.3.1, 7.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan analogi antara F = ma dan τ = Iα dan mengapa pintu lebih mudah dibuka jika ditolak jauh dari engsel.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan jadual analogi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.3.1, 7.3.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira pecutan sudut roda yang dikenakan tork dan menyelesaikan masalah putaran dengan persamaan ω = ω0 + αt dan θ = ω0t + ½αt².
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.3.2, 7.3.4, 7.3.5 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis sistem takal berjisim yang menggerakkan beban tergantung, menggabungkan hukum Newton dan τ = Iα untuk menentukan pecutan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan pecutan dan semakan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.3.4, 7.3.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pilihan spanar panjang atau pendek untuk membuka nat degil dengan membandingkan tork yang diperlukan dan daya, lalu menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Pengiraan tork dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.3.2, 7.3.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan tork (torque) dan pecutan sudut (angular acceleration), menggunakan τ = r × F dan τ = Iα, serta persamaan gerakan putaran dengan pecutan sudut malar untuk menyelesaikan masalah.
Takrif tork dan pecutan sudut
Tork (torque) τ terhadap suatu titik ialah hasil darab vektor (cross product) vektor kedudukan r titik tindakan daya dengan daya F: τ = r × F. Magnitudnya τ = rF sin θ, dengan θ sudut antara r dan F; ia sama dengan daya × jarak serenjang dari paksi ke garis tindakan daya. Unit N m; arahnya mengikut petua tangan kanan (serenjang dengan satah r dan F). Pecutan sudut (angular acceleration) α ialah kadar perubahan halaju sudut: α = dω/dt, unit rad s⁻².
Standard Pembelajaran (4)
- 7.4.1Define angular momentum;
- 7.4.2Use the formula L = Iω;
- 7.4.3State the principle of conservation of angular momentum;
- 7.4.4Apply the principle of conservation of angular momentum.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan takrif momentum sudut dan prinsip keabadian momentum sudut dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.4.1, 7.4.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa peluncur ais berputar lebih laju apabila menarik tangan ke dalam, menggunakan L = Iω.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan berpandukan L = Iω.
SP disasar: 7.4.2, 7.4.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira halaju sudut akhir peluncur ais apabila I berubah dan cakera berputar yang menerima cakera kedua jatuh di atasnya.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.4.2, 7.4.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis tenaga kinetik putaran sebelum dan selepas L diabadikan dan menerangkan sumber perubahan tenaga.
Bukti hasil kerja: Pengiraan tenaga dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.4.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai peraturan lelaki membawa beban ketika berputar di kerusi putar dengan melakukan demonstrasi, merekod halaju sudut dan menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Jadual data dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.4.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan momentum sudut (angular momentum) L = Iω, menyatakan prinsip keabadian momentum sudut dan mengaplikasikannya kepada situasi seperti pemain luncur ais dan cakera yang digabungkan.
Takrif momentum sudut
Momentum sudut (angular momentum) L zarah terhadap suatu titik ialah L = r × p, dengan p = mv. Bagi jasad tegar berputar terhadap paksi tetap, L = Iω, dengan I momen inersia dan ω halaju sudut. Unit kg m² s⁻¹ (setara J s). Tork paduan sama dengan kadar perubahan momentum sudut: τ = dL/dt.
Prinsip keabadian momentum sudut
Prinsip keabadian momentum sudut (principle of conservation of angular momentum): jumlah momentum sudut suatu sistem terhadap suatu paksi adalah malar jika tiada tork luar paduan bertindak ke atas sistem itu. Maka I₁ω₁ = I₂ω₂.
Standard Pembelajaran (2)
- 7.5.1Define rotational kinetic energy;
- 7.5.2Use the formula K = (1/2)Iω^2.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif tenaga kinetik putaran dan formula K = ½Iω² dengan unit joule dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.5.1, 7.5.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan penerbitan K = Σ½mv² kepada ½Iω² menggunakan v = rω secara berpandu.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.5.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira tenaga kinetik putaran roda tenaga yang berputar pada kelajuan tertentu dan tenaga tersimpan dalam cakera.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.5.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis tenaga silinder yang menggelek menuruni cerun: tenaga kinetik translasi dan putaran, dan membandingkan dengan gelongsor.
Bukti hasil kerja: Jadual tenaga dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 7.5.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan tenaga kinetik putaran (rotational kinetic energy) dan menggunakan K = ½Iω² untuk menyelesaikan masalah jasad tegar yang berputar.
Takrif tenaga kinetik putaran
Tenaga kinetik putaran (rotational kinetic energy) ialah tenaga kinetik yang dimiliki jasad tegar akibat putarannya terhadap suatu paksi, iaitu hasil tambah tenaga kinetik semua zarahnya: K = ∑½mᵢvᵢ² = ∑½mᵢ(rᵢω)² = ½(∑mᵢrᵢ²)ω² = ½Iω². Unitnya joule (J).
Semester 1Statics
Standard Pembelajaran (5)
- 8.1.1State the condition for the equilibrium of a particle;
- 8.1.2Solve problems involving forces in equilibrium at a point;
- 8.1.3State the conditions for the equilibrium of a rigid body;
- 8.1.4Sketch and label the forces which act on a particle and a rigid body;
- 8.1.5Solve problems involving forces in equilibrium.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan syarat keseimbangan zarah (jumlah daya sifar) dan jasad tegar (jumlah daya dan tork sifar) dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 8.1.1, 8.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melakar dan melabelkan daya pada tangga bersandar pada dinding dan zarah pada satah condong dengan gambar rajah jasad bebas.
Bukti hasil kerja: Lakaran berlabel dan semakan arah daya.
SP disasar: 8.1.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menyelesaikan daya seimbang pada satu titik (tiga tali) dan papan yang disokong dua titik dengan leraian daya dan momen.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 8.1.2, 8.1.5 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis tangga bersandar dengan geseran dan menentukan sudut minimum tanpa gelongsor menggunakan keseimbangan daya dan tork.
Bukti hasil kerja: Pengiraan sudut dan perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 8.1.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai keselamatan seorang pekerja yang memanjat tangga pada sudut berbeza menggunakan syarat keseimbangan, lalu menjustifikasi sudut selamat.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 8.1.3, 8.1.5 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini membincangkan keseimbangan zarah (particle) dan jasad tegar (rigid body): syarat keseimbangan, lakaran gambar rajah daya dan penyelesaian masalah daya dalam keseimbangan.
Keseimbangan zarah (equilibrium of a particle)
Zarah berada dalam keseimbangan apabila daya paduan (resultant force) yang bertindak ke atasnya sifar: ΣF = 0. Dalam komponen: ΣFx = 0 dan ΣFy = 0. Zarah itu sama ada pegun (keseimbangan statik) atau bergerak dengan halaju malar. Bagi zarah, momen tidak dipertimbangkan kerana semua daya bertindak pada satu titik.
Tahukah anda
Jika tiga daya tak selari bertindak ke atas jasad tegar dalam keseimbangan, garis tindakan ketiga-tiganya mesti bertemu pada satu titik (concurrent). Fakta ini memudahkan mencari arah daya engsel.
Semester 1Deformation of Solids
Standard Pembelajaran (2)
- 9.1.1Define stress and strain for a stretched wire or elastic string;
- 9.1.2Use the formulae stress = F/A and strain = Δℓ/ℓ.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif tegasan dan terikan, rumus F/A dan Δℓ/ℓ serta unit (Pa, tanpa unit) dalam kad semakan 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.1.1, 9.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa wayar nipis lebih mudah putus daripada wayar tebal pada beban sama menggunakan konsep tegasan.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.1.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira tegasan dan terikan wayar keluli yang diregangkan oleh beban tertentu dengan data panjang dan diameter.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis eksperimen menyukat pemanjangan wayar dengan beban berbeza dan memplot graf F melawan Δℓ serta kecerunannya.
Bukti hasil kerja: Graf dan kesimpulan hubungan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.1.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pilihan kabel keluli tebal atau nipis untuk menggantung papan tanda, menggunakan pengiraan tegasan dan faktor keselamatan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.1.2 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan tegasan (stress) dan terikan (strain) bagi dawai atau tali kenyal yang diregangkan, serta menggunakan rumus tegasan = F/A dan terikan = Δℓ/ℓ.
Takrif
- Tegasan tegangan (tensile stress), σ
- Daya tegangan per unit luas keratan rentas: σ = F/A. Unit Pa atau N m⁻².
- Terikan tegangan (tensile strain), ε
- Pemanjangan per unit panjang asal: ε = Δℓ/ℓ. Tiada unit (nisbah dua panjang).
- Luas keratan rentas (cross-sectional area), A
- Bagi dawai berdiameter d: A = πd²/4 = πr².
Tahukah anda
Kesilapan lazim ialah menggunakan diameter sebagai jejari. Jika diameter digunakan, luas menjadi 4 kali ganda dan tegasan yang dikira menjadi 1/4 daripada nilai sebenar.
Standard Pembelajaran (6)
- 9.2.1Sketch force against extension graph and stress against strain graph;
- 9.2.2Identify and explain the proportional limit, elastic limit, yield point and tensile strength from the graphs;
- 9.2.3Distinguish between elastic and plastic deformations;
- 9.2.4Distinguish the shapes of force against extension graphs for ductile, brittle and polymeric materials;
- 9.2.5Define Young’s modulus;
- 9.2.6Solve problems involving Young’s modulus.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid melabel graf daya-pemanjangan dengan had berkadar, had kenyal, titik alah dan kekuatan tegangan serta menulis takrif modulus Young dalam 10 minit.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan takrif betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.2.1, 9.2.2, 9.2.5 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid membezakan ubah bentuk kenyal dan plastik, dan bentuk graf bagi bahan mulur, rapuh dan polimer, dengan lakaran.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf dan jadual perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.2.3, 9.2.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira modulus Young wayar daripada data tegasan-terikan pada kawasan linear dan membandingkan dengan nilai rujukan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan berunit dan perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.2.6 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis tiga graf tegasan-terikan bagi bahan tidak dikenali dan menentukan jenis bahan, modulus Young dan kekuatan tegangan.
Bukti hasil kerja: Jadual analisis dan kesimpulan jenis bahan.
SP disasar: 9.2.2, 9.2.4, 9.2.6 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai bahan sesuai untuk tali panjat dan rasuk binaan berdasarkan modulus Young dan kemulur, lalu menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Jadual penilaian dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.2.3, 9.2.6 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini melakar graf daya melawan pemanjangan dan graf tegasan melawan terikan, mengenal pasti titik penting graf, membezakan ubah bentuk kenyal dan plastik serta jenis bahan, dan menggunakan modulus Young.
Bentuk graf (sketch the graphs)
Graf daya F (paksi-y) melawan pemanjangan Δℓ (paksi-x) bagi dawai logam bermula dengan garis lurus melalui asalan (hukum Hooke), kemudian melengkung, mendatar di titik alah, naik ke maksimum (kekuatan tegangan) dan berakhir di titik patah. Graf tegasan melawan terikan mempunyai bentuk yang sama kerana σ = F/A dan ε = Δℓ/ℓ hanya menskala paksi; kecerunan bahagian lurusnya ialah modulus Young.
Modulus Young (Young's modulus)
Modulus Young E ialah nisbah tegasan tegangan kepada terikan tegangan dalam had kekadaran: E = σ/ε = (F/A)/(Δℓ/ℓ) = Fℓ/(AΔℓ). Unit Pa. Ia sifat bahan (tidak bergantung pada saiz dawai) dan sama dengan kecerunan bahagian lurus graf tegasan melawan terikan.
Standard Pembelajaran (3)
- 9.3.1Explain strain energy;
- 9.3.2Derive and use the formula U = (1/2)FΔℓ for strain energy;
- 9.3.3Calculate strain energy from force against extension graph or stress against strain graph.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif tenaga terikan dan unit joule serta menyatakan bahawa tenaga disimpan dalam bahan kenyal dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif ringkas; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan U = ½FΔℓ daripada kerja oleh daya berubah dengan luas segi tiga bawah graf F-Δℓ.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.3.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira tenaga terikan wayar daripada graf F-Δℓ dan daripada tegasan-terikan dengan isi padu wayar.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.3.2, 9.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf bukan linear dan menganggar tenaga terikan dengan kaedah kiraan petak, kemudian membandingkan dengan ½FΔℓ.
Bukti hasil kerja: Jadual anggaran dan perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 9.3.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan tenaga terikan (strain energy), menerbitkan U = ½FΔℓ dan mengira tenaga terikan daripada graf daya-pemanjangan atau graf tegasan-terikan.
Tenaga terikan (strain energy)
Tenaga terikan ialah tenaga keupayaan yang tersimpan dalam bahan apabila ia diubah bentuk (diregang atau dimampatkan). Ia sama dengan kerja yang dilakukan oleh daya luar untuk meregangkan bahan. Dalam kawasan kenyal, tenaga ini boleh diperoleh semula sepenuhnya apabila daya dialihkan; dalam kawasan plastik sebahagiannya hilang sebagai haba.
Tahukah anda
Busur panah dan lastik menyimpan tenaga terikan apabila diregang; tenaga itu bertukar menjadi tenaga kinetik anak panah atau batu apabila dilepaskan.
Semester 1Kinetic Theory of Gases
Standard Pembelajaran (2)
- 10.1.1Define an ideal gas;
- 10.1.2Use the ideal gas equation, pV = nRT.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif gas unggul dan persamaan keadaan pV = nRT dengan unit setiap simbol dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit Pa, m³, mol, K.
SP disasar: 10.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan bagaimana hukum Boyle, Charles dan tekanan membentuk pV = nRT dengan memplot atau menafsir graf p-V dan p-T.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lakaran graf; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.1.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira isi padu gas pada suhu 27 °C dan 1.0 × 10⁵ Pa bagi 0.50 mol, dan perubahan tekanan apabila suhu dinaikkan dengan isi padu tetap.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan; suhu ditukar kepada kelvin.
SP disasar: 10.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data p-V suatu gas pada suhu malar dan menyemak sama ada pV tetap, lalu menentukan nilai n.
Bukti hasil kerja: Jadual pV dan nilai n; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.1.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai keselamatan menyimpan tabung gas pada suhu tinggi dengan mengira tekanan yang meningkat dan menjustifikasi langkah berjaga-jaga.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.1.1, 10.1.2 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan gas unggul (ideal gas) dan menggunakan persamaan gas unggul pV = nRT.
Gas unggul (ideal gas)
Gas unggul ialah gas yang mematuhi persamaan pV = nRT (iaitu hukum Boyle, hukum Charles dan hukum tekanan) pada semua tekanan dan suhu. Gas sebenar menghampiri kelakuan gas unggul pada tekanan rendah dan suhu tinggi.
Tahukah anda
Kesilapan paling lazim ialah menggunakan suhu dalam °C. Persamaan gas unggul hanya sah dengan suhu dalam kelvin dan isi padu dalam m³ (1 dm³ = 10⁻³ m³, 1 cm³ = 10⁻⁶ m³).
Standard Pembelajaran (3)
- 10.2.1State the assumptions of the kinetic theory for ideal gas;
- 10.2.2Distinguish between ideal and real gases;
- 10.2.3Derive and use the equation for the pressure exerted by an ideal gas, p = (1/3)ρc̄^2.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyenaraikan andaian teori kinetik gas unggul (zarah banyak, perlanggaran kenyal, tiada daya antara molekul kecuali semasa perlanggaran) dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Senarai andaian lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid membezakan gas unggul dan gas sebenar dengan jadual yang mengaitkan tekanan tinggi dan suhu rendah kepada sisihan daripada pV = nRT.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan semakan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.2.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menerbitkan p = ⅓ρc̄² secara berpandu dan mengira tekanan gas dengan ketumpatan dan purata kuasa dua laju molekul yang diberi.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis dan pengiraan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf pV/nRT melawan p untuk gas sebenar dan menjelaskan sisihan daripada nilai 1.
Bukti hasil kerja: Graf dan penjelasan sisihan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.2.2, 10.2.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesahan andaian teori kinetik pada tekanan tinggi dan suhu rendah serta mencadangkan syarat gas boleh dianggap unggul.
Bukti hasil kerja: Ulasan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.2.1, 10.2.2 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menyatakan andaian teori kinetik gas unggul, membezakan gas unggul dan gas sebenar, serta menerbitkan dan menggunakan p = ⅓ρ⟨c²⟩.
Andaian teori kinetik (assumptions of the kinetic theory)
- Gas terdiri daripada bilangan molekul yang sangat besar bergerak secara rawak (random motion).
- Isi padu molekul boleh diabaikan berbanding isi padu bekas.
- Perlanggaran antara molekul dan dengan dinding adalah kenyal sempurna (perfectly elastic).
- Tiada daya antara molekul kecuali semasa perlanggaran.
- Masa perlanggaran boleh diabaikan berbanding masa antara perlanggaran.
- Molekul mematuhi hukum gerakan Newton.
Standard Pembelajaran (4)
- 10.3.1State the relationship between the Boltzmann constant and molar gas constant, k = R/N_A;
- 10.3.2Use the formula k = R/N_A;
- 10.3.3Derive and use the equation for the mean translational kinetic energy of a molecule, (1/2)mc̄^2 = (3/2)kT;
- 10.3.4Calculate the root mean square speed of gas molecules.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis k = R/N_A dengan nilai k dan unit J K⁻¹, serta membezakan daripada R dalam kad semakan 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak nilai dan unit.
SP disasar: 10.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan hubungan ½mc̄² = (3/2)kT dengan menggabungkan p = ⅓ρc̄² dan pV = nRT secara berpandu.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.3.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira tenaga kinetik purata molekul dan laju punca min kuasa dua (r.m.s.) oksigen pada 300 K.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.3.2, 10.3.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis perbandingan laju r.m.s. hidrogen dan nitrogen pada suhu sama dan pada suhu berbeza, lalu menyatakan corak.
Bukti hasil kerja: Jadual nilai dan kesimpulan corak; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.3.3, 10.3.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai mengapa hidrogen lepas dari atmosfera bumi lebih mudah daripada nitrogen dengan membandingkan laju r.m.s. dan laju lepas.
Bukti hasil kerja: Ulasan bertulis dengan angka; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.3.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menghubungkan pemalar Boltzmann dengan pemalar gas molar (k = R/N_A), menerbitkan ½m⟨c²⟩ = (3/2)kT dan mengira laju punca min kuasa dua molekul gas.
Pemalar Boltzmann (Boltzmann constant)
Pemalar Boltzmann k ialah pemalar gas per molekul: k = R/N_A. Dengan R = 8.31 J mol⁻¹ K⁻¹ dan N_A = 6.02 × 10²³ mol⁻¹, k = 8.31 ÷ 6.02 × 10²³ = 1.38 × 10⁻²³ J K⁻¹. Oleh sebab n = N/N_A, persamaan pV = nRT menjadi pV = NkT.
Tahukah anda
Pada suhu yang sama, semua gas mempunyai tenaga kinetik purata yang sama, tetapi molekul ringan seperti hidrogen bergerak lebih laju kerana c_rms ∝ 1/√M.
Standard Pembelajaran (5)
- 10.4.1Define the degrees of freedom of a gas molecule;
- 10.4.2Identify the modes of motion and the degrees of freedom of a monatomic, diatomic or polyatomic molecule at room temperature;
- 10.4.3Explain the variation in the degrees of freedom of a diatomic molecule ranging from very low to very high temperatures;
- 10.4.4State the law of equipartition of energy;
- 10.4.5Apply the law of equipartition of energy.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif darjah kebebasan dan pernyataan hukum sama rata tenaga (equipartition of energy) dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.4.1, 10.4.4 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid mengenal pasti mod gerakan (translasi, putaran, getaran) dan bilangan darjah kebebasan untuk molekul monoatom, dwiatom dan poliatom pada suhu bilik.
Bukti hasil kerja: Jadual mod dan darjah kebebasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.4.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira tenaga purata per molekul dan per mol bagi gas monoatom dan dwiatom dengan hukum sama rata tenaga.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.4.5 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf darjah kebebasan melawan suhu bagi molekul dwiatom dari suhu sangat rendah hingga sangat tinggi dan menerangkan setiap peringkat.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.4.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesahan andaian jumlah darjah kebebasan bagi gas dwiatom pada suhu tertentu, menjustifikasi pilihan 3, 5 atau 7.
Bukti hasil kerja: Justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.4.2, 10.4.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan darjah kebebasan (degrees of freedom) molekul gas, mengenal pasti mod gerakan molekul monoatom, dwiatom dan poliatom, menerangkan perubahannya dengan suhu, serta menyatakan dan menggunakan hukum pembahagian sama rata tenaga (law of equipartition of energy).
Darjah kebebasan (degrees of freedom), f
Darjah kebebasan molekul gas ialah bilangan cara bebas (independent ways) molekul itu boleh menyimpan tenaga, iaitu bilangan sebutan kuasa dua bebas dalam ungkapan tenaganya (cth ½mvx², ½Iω², ½kx²).
Hukum pembahagian sama rata tenaga (law of equipartition of energy)
Bagi gas dalam keseimbangan terma pada suhu T, tenaga purata bagi setiap darjah kebebasan ialah ½kT per molekul (atau ½RT per mol). Maka tenaga purata satu molekul = (f/2)kT.
Standard Pembelajaran (2)
- 10.5.1Explain internal energy of an ideal gas;
- 10.5.2Derive and use the relationship between the internal energy and degrees of freedom.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif tenaga dalaman gas unggul sebagai jumlah tenaga kinetik molekul dan nyatakan sebab tiada tenaga keupayaan dalam gas unggul.
Bukti hasil kerja: Takrif ringkas; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.5.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan U = (f/2)nRT daripada hukum sama rata tenaga secara berpandu.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.5.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira tenaga dalaman 2.0 mol gas monoatom pada 300 K dan perubahan tenaga dalaman apabila suhu dinaikkan 50 K.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.5.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis perbandingan tenaga dalaman gas monoatom dan dwiatom pada n dan T sama, dan menjelaskan perbezaannya.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 10.5.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan tenaga dalam (internal energy) gas unggul dan menerbitkan serta menggunakan hubungan antara tenaga dalam dengan darjah kebebasan.
Tenaga dalam gas unggul
Tenaga dalam ialah jumlah tenaga kinetik dan tenaga keupayaan semua molekul yang bergerak rawak. Bagi gas unggul, tiada daya antara molekul, maka tenaga keupayaan sifar; tenaga dalam ialah jumlah tenaga kinetik rawak semua molekul. Oleh itu tenaga dalam gas unggul bergantung pada suhu sahaja (tidak pada tekanan atau isi padu).
Semester 1Thermodynamics of Gases
Standard Pembelajaran (2)
- 11.1.1Define molar heat capacity at constant pressure and at constant volume;
- 11.1.2Use the equations Q = nC_V,m ΔT and Q = nC_p,m ΔT;
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif muatan haba molar pada isi padu malar dan tekanan malar serta unit J mol⁻¹ K⁻¹ dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan unit betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa C_p,m lebih besar daripada C_V,m menggunakan gas yang dipanaskan dengan omboh bergerak.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.1.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira haba diperlukan untuk menaikkan suhu 2.0 mol gas sebanyak 30 K pada isi padu malar dan pada tekanan malar.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data haba dan perubahan suhu untuk dua proses dan menentukan C_V,m dan C_p,m serta nisbahnya.
Bukti hasil kerja: Jadual dan nilai C yang dikira.
SP disasar: 11.1.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan mentakrifkan muatan haba molar pada isipadu tetap dan tekanan tetap serta menggunakan Q = nC_V,m ΔT dan Q = nC_p,m ΔT.
Takrif muatan haba molar (molar heat capacity)
- Muatan haba molar pada isipadu tetap, C_V,m (molar heat capacity at constant volume)
- Kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 mol gas sebanyak 1 K apabila isipadunya dimalarkan. Unit: J mol⁻¹ K⁻¹.
- Muatan haba molar pada tekanan tetap, C_p,m (molar heat capacity at constant pressure)
- Kuantiti haba yang diperlukan untuk menaikkan suhu 1 mol gas sebanyak 1 K apabila tekanannya dimalarkan. Unit: J mol⁻¹ K⁻¹.
Persamaan haba
Isipadu tetap: Q = nC_V,m ΔT. Tekanan tetap: Q = nC_p,m ΔT. n = bilangan mol (mol), ΔT = perubahan suhu (K; perubahan 1 °C = perubahan 1 K). Bagi gas monoatom unggul C_V,m = 12.5 J mol⁻¹ K⁻¹ dan C_p,m = 20.8 J mol⁻¹ K⁻¹ (R = 8.31 J mol⁻¹ K⁻¹).
Standard Pembelajaran (3)
- 11.2.1Derive and use the equation for work done by a gas, W = ∫p dV;
- 11.2.2Deduce the work done by the gas in an isobaric process at constant pressure W = pΔV = nRΔT;
- 11.2.3Deduce work done by a gas from p-V graph.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis W = ∫p dV dan menyatakan tanda kerja apabila gas mengembang atau dimampatkan dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak tanda; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan W = pΔV = nRΔT bagi proses isobarik daripada W = ∫p dV dengan p malar.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.2.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira kerja gas daripada luas di bawah graf p-V berbentuk segi empat dan trapezium dengan unit betul.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kitaran segi empat pada graf p-V dan menentukan kerja bersih daripada luas lingkaran.
Bukti hasil kerja: Pengiraan luas dan kerja bersih; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.2.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kerja yang dilakukan oleh gas dalam dua proses dari keadaan sama ke keadaan akhir sama tetapi laluan berbeza, lalu menjustifikasi mengapa kerja bergantung pada laluan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dua laluan dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.2.2 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menerbitkan W = ∫p dV, menggunakan W = pΔV = nRΔT bagi proses isobarik dan menentukan kerja daripada graf p-V.
Proses isobarik (isobaric process)
Pada tekanan tetap, p keluar daripada kamiran: W = p(V₂ − V₁) = pΔV. Daripada persamaan gas unggul pV = nRT, pada p tetap pΔV = nRΔT. Maka W = pΔV = nRΔT, R = 8.31 J mol⁻¹ K⁻¹.
Standard Pembelajaran (8)
- 11.3.1State the first law of thermodynamics;
- 11.3.2Explain the first law of thermodynamics;
- 11.3.3Apply the first law of thermodynamics, Q = Δ U + W;
- 11.3.4Deduce the relationship of ΔU = nC_V,m ΔT from the first law of thermodynamics in an isochoric process at constant volume;
- 11.3.5Derive and use the equation C_p,m − C_V,m = R;
- 11.3.6Derive and use C_V,m = (f/2)R and C_p,m = ((f + 2)/2)R;
- 11.3.7Define γ as a ratio of molar heat capacities, C_p,m/C_V,m;
- 11.3.8Use γ to identify the types of molecules.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan hukum pertama termodinamik Q = ΔU + W dan makna tanda setiap simbol dalam kad semakan selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan dengan konvensyen tanda; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan hukum pertama sebagai pengabadian tenaga dan mengaplikasikannya kepada proses isovolumetrik untuk menunjukkan ΔU = nC_V,mΔT.
Bukti hasil kerja: Terbitan ringkas dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.3.2, 11.3.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira Q, ΔU dan W bagi gas dalam proses isobarik dan menerbitkan C_p,m − C_V,m = R secara berpandu.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.3.3, 11.3.5 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menerbitkan C_V,m = (f/2)R dan C_p,m = ((f+2)/2)R, kemudian mengira γ bagi gas monoatom dan dwiatom.
Bukti hasil kerja: Jadual f, C_V,m, C_p,m dan γ.
SP disasar: 11.3.6, 11.3.7 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai data γ suatu gas yang tidak diketahui (1.67 atau 1.40) dan menjustifikasi jenis molekul gas itu berdasarkan nilai γ.
Bukti hasil kerja: Justifikasi bertulis dengan kiraan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.3.8 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menyatakan, menerangkan dan mengaplikasikan hukum termodinamik pertama, menerbitkan hubungan muatan haba molar dan menggunakan γ untuk mengenal pasti jenis molekul.
Hukum termodinamik pertama (first law of thermodynamics)
Pernyataan: haba yang dibekalkan kepada suatu sistem sama dengan pertambahan tenaga dalam sistem itu ditambah kerja yang dilakukan oleh sistem, Q = ΔU + W. Penerangan: hukum ini ialah prinsip keabadian tenaga bagi sistem termodinamik; tenaga tidak dicipta atau dimusnahkan, hanya dipindahkan sebagai haba atau kerja.
Standard Pembelajaran (6)
- 11.4.1Describe the isothermal process of a gas;
- 11.4.2Use the equation pV = constant for isothermal changes;
- 11.4.3Describe the adiabatic process of a gas;
- 11.4.4Use the equations pV^γ = constant and TV^(γ−1) = constant for adiabatic changes;
- 11.4.5Illustrate thermodynamic processes with p-V graphs;
- 11.4.6Derive and use the expression for work done in the thermodynamic processes.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis ciri proses isoterma (suhu malar) dan adiabatik (tiada pertukaran haba) dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.4.1, 11.4.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melakar graf p-V bagi proses isobarik, isovolumetrik, isoterma dan adiabatik pada paksi sama dan menerangkan kecuraman adiabat.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf berlabel; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.4.5 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira tekanan atau suhu akhir gas dimampatkan secara isoterma dan secara adiabatik menggunakan pV = pemalar dan pV^γ = pemalar.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.4.2, 11.4.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kerja dalam proses isoterma dan adiabatik antara dua isi padu dan membandingkan keputusan menggunakan ungkapan kerja.
Bukti hasil kerja: Jadual kerja dan perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.4.4, 11.4.6 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai mengapa pam basikal menjadi panas ketika mengepam dengan pantas, menggunakan konsep proses adiabatik, dan menjustifikasi dengan pengiraan suhu.
Bukti hasil kerja: Penerangan dan pengiraan suhu; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 11.4.3, 11.4.6 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan memerihalkan proses isoterma dan adiabatik, menggunakan pV = pemalar, pV^γ = pemalar dan TV^(γ−1) = pemalar, melukis graf p-V serta menerbitkan kerja bagi setiap proses termodinamik.
Semester 1Heat Transfer
Standard Pembelajaran (9)
- 12.1.1Explain the mechanism of heat conduction in metals and non-metals;
- 12.1.2Explain steady state in thermal conduction;
- 12.1.3Define temperature gradient;
- 12.1.4State the relationship between the rate of heat flow, cross sectional area and temperature gradient, dQ/dt ∝ A dθ/dx;
- 12.1.5Define thermal conductivity;
- 12.1.6Use the equation dQ/dt = −kA dθ/dx for heat conduction in one dimension;
- 12.1.7Describe heat conduction through a cross-sectional area of layers of different materials;
- 12.1.8Solve problems involving heat conduction through a cross-sectional area of layers of different materials;
- 12.1.9Distinguish between heat conduction through insulated rods and heat conduction through non-insulated rods.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis mekanisme konduksi haba dalam logam dan bukan logam serta takrif kecerunan suhu dan kekonduksian terma dalam 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.1.1, 12.1.3, 12.1.5 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan keadaan mantap dan hubungan dQ/dt berkadar dengan A dθ/dx menggunakan rod terlindung dan rod tidak terlindung.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lakaran; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.1.2, 12.1.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira kadar aliran haba dan suhu antara muka bagi dua lapisan bahan berlainan yang disambung dalam keadaan mantap.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.1.6, 12.1.7, 12.1.8 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf suhu melawan jarak bagi rod terlindung dan tidak terlindung serta menerangkan bentuk lengkung.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.1.8, 12.1.9 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai bahan penebat terbaik untuk dinding peti sejuk atau rumah dengan membandingkan kadar aliran haba berdasarkan kekonduksian terma dan ketebalan.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.1.8 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menerangkan mekanisme konduksi haba, keadaan mantap dan kecerunan suhu, menggunakan dQ/dt = −kA dθ/dx termasuk bagi lapisan bahan berbeza, serta membezakan rod bertebat dan tidak bertebat.
Istilah konduksi
- Keadaan mantap (steady state)
- Suhu setiap titik dalam bahan tidak berubah dengan masa; kadar haba masuk = kadar haba keluar, tiada haba diserap untuk menaikkan suhu.
- Kecerunan suhu (temperature gradient)
- Kadar perubahan suhu terhadap jarak sepanjang arah aliran haba, dθ/dx. Unit: K m⁻¹.
- Kekonduksian terma, k (thermal conductivity)
- Kadar aliran haba melalui satu unit luas keratan rentas bagi satu unit kecerunan suhu, k = −(dQ/dt)/(A dθ/dx). Unit: W m⁻¹ K⁻¹.
Hubungan kadar aliran haba
Kadar aliran haba berkadar terus dengan luas keratan rentas dan kecerunan suhu: dQ/dt ∝ A dθ/dx. Dengan pemalar k: dQ/dt = −kA dθ/dx. Tanda negatif menunjukkan haba mengalir ke arah suhu berkurang (dθ/dx negatif). Bagi rod seragam bertebat dalam keadaan mantap: dQ/dt = kA(θ₁ − θ₂)/L.
Lapisan bahan berbeza (composite layers)
Bagi lapisan bersiri dengan luas sama dalam keadaan mantap, kadar aliran haba melalui setiap lapisan adalah sama. Kecerunan suhu lebih besar dalam bahan k kecil (penebat). dQ/dt = kA₁ΔT₁/L₁ = kA₂ΔT₂/L₂; ΔT keseluruhan = ΔT₁ + ΔT₂, maka dQ/dt = AΔT ÷ (L₁/k₁ + L₂/k₂).
Standard Pembelajaran (2)
- 12.2.1Explain heat transfer by convection;
- 12.2.2Distinguish between natural and forced convections.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif pemindahan haba secara perolakan dan menyenaraikan dua contoh harian dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan contoh; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid membezakan perolakan semula jadi dan paksa dengan jadual contoh dan sebab arus perolakan terbentuk.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.2.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menjalankan demonstrasi air panas berwarna dalam bikar dan merekod arah arus, lalu melukis rajah arus perolakan dan menerangkannya.
Bukti hasil kerja: Lukisan berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.2.1, 12.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis rekaan penghawa dingin dan sistem pengudaraan untuk mengenal pasti perolakan semula jadi dan paksa dan menjelaskan kecekapan.
Bukti hasil kerja: Jadual analisis dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.2.1, 12.2.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menerangkan pemindahan haba secara perolakan dan membezakan perolakan semula jadi dengan perolakan paksa.
Ciri perolakan
Perolakan hanya berlaku dalam bendalir kerana zarah mesti bebas bergerak; tenaga diangkut bersama jisim bendalir yang bergerak. Ia tidak berlaku dalam pepejal atau vakum. Contoh: bayu laut, air dipanaskan dalam cerek, udara panas naik dari radiator.
Standard Pembelajaran (7)
- 12.3.1Explain heat transfer by radiation;
- 12.3.2Use Stefan-Boltzmann equation, dQ/dt = eσAT^4;
- 12.3.3Define a black body;
- 12.3.4Sketch the emission spectra of a black body at different temperatures;
- 12.3.5Explain the emission spectra of a black body at different temperatures;
- 12.3.6State Wien’s displacement law;
- 12.3.7Apply λ_max T = b, to explain the effect of temperature on λ_max.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan takrif jasad hitam, hukum anjakan Wien dan persamaan Stefan-Boltzmann dalam kad semakan selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.3.1, 12.3.3, 12.3.6 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melakar lengkung spektrum pancaran jasad hitam pada tiga suhu dan menerangkan peralihan puncak dan kenaikan jumlah tenaga.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.3.4, 12.3.5 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira kuasa terpancar sebuah bebola hitam pada suhu tertentu dan suhu permukaan bintang daripada λmax menggunakan λmaxT = b.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.3.2, 12.3.7 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data suhu dan λmax bagi beberapa bintang serta menentukan suhu relatif dan kuasa terpancar menggunakan hukum Stefan dan Wien.
Bukti hasil kerja: Jadual data dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.3.2, 12.3.7 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesesuaian warna pakaian dalam cuaca panas dengan membandingkan pancaran dan serapan haba, lalu menjustifikasi berdasarkan emisiviti.
Bukti hasil kerja: Justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.3.2, 12.3.7 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan pemindahan haba secara sinaran (radiation), persamaan Stefan-Boltzmann, jasad hitam (black body), spektrum pancarannya dan hukum sesaran Wien (Wien's displacement law).
Pemindahan haba secara sinaran
Sinaran (radiation) ialah pemindahan tenaga haba dalam bentuk gelombang elektromagnet, terutamanya sinaran inframerah (infrared). Ia tidak memerlukan medium dan boleh merambat melalui vakum pada laju c = 3.00 × 10⁸ m s⁻¹, contohnya haba Matahari sampai ke Bumi. Semua jasad di atas 0 K memancarkan sinaran; jasad juga menyerap sinaran daripada sekelilingnya. Permukaan hitam pudar ialah penyerap dan pemancar yang baik, manakala permukaan putih berkilat ialah penyerap dan pemancar yang lemah tetapi pemantul yang baik.
Lakaran spektrum pancaran jasad hitam
- Paksi-x: panjang gelombang λ; paksi-y: keamatan sinaran (intensiti per unit panjang gelombang).
- Setiap lengkung bermula hampir sifar pada λ kecil, naik ke satu puncak pada λ_max, kemudian menurun perlahan pada λ besar (lengkung selanjar, tidak simetri).
- Lengkung bagi suhu lebih tinggi terletak di atas lengkung suhu lebih rendah pada semua λ; lengkung tidak bersilang.
- Puncak bagi suhu lebih tinggi beralih ke kiri (λ_max lebih pendek) dan lebih tinggi.
- Luas di bawah lengkung = jumlah kuasa dipancarkan per unit luas, berkadar dengan T⁴ (hukum Stefan-Boltzmann).
- Penjelasan: apabila suhu meningkat, atom dan elektron bergetar dengan tenaga lebih tinggi, jadi lebih banyak sinaran dipancarkan dan lebih banyak sinaran berfrekuensi tinggi (λ pendek). Itulah sebab logam panas berubah warna daripada merah malap kepada jingga, kuning dan putih.
Standard Pembelajaran (2)
- 12.4.1Explain the greenhouse effect and global warming;
- 12.4.2Suggest ways to reduce global warming.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyenaraikan gas rumah hijau dan menulis proses kesan rumah hijau dalam empat langkah dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Senarai gas dan langkah; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.4.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melukis rajah aliran radiasi matahari, serapan dan pancaran semula dan menerangkan sebab pemanasan global.
Bukti hasil kerja: Rajah aliran berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.4.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menyenaraikan langkah mengurangkan pemanasan global di sekolah dan rumah dan menganggarkan pengurangan penggunaan tenaga.
Bukti hasil kerja: Senarai langkah dan anggaran; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.4.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data suhu global dan kepekatan CO₂ dan menilai langkah mitigasi yang paling berkesan.
Bukti hasil kerja: Graf, analisis dan cadangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 12.4.1, 12.4.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menghuraikan kesan rumah hijau (greenhouse effect) dan pemanasan global (global warming), serta cara mengurangkannya.
Beza kesan rumah hijau dan pemanasan global
Kesan rumah hijau ialah proses semula jadi yang menyebabkan Bumi cukup panas untuk hidupan (tanpanya suhu purata kira-kira −18 °C). Pemanasan global ialah peningkatan suhu purata Bumi akibat kepekatan gas rumah hijau yang bertambah oleh aktiviti manusia, sehingga lebih banyak sinaran inframerah terperangkap.
Cara mengurangkan pemanasan global
- Hutan dipulihara dan pokok ditanam untuk menyerap CO₂.
- Industri menggunakan teknologi cekap tenaga dan menangkap karbon.
- Jimat elektrik: lampu LED, peralatan berlabel cekap tenaga, tutup suis.
- Angkutan awam, berkongsi kenderaan, kenderaan elektrik atau berbasikal.
- Ubah kepada tenaga boleh baharu: solar, hidro, angin, biojisim.
- Kitar semula dan kurangkan sisa ke tapak pelupusan (kurang CH₄); elak CFC.
Semester 2Electrostatics
Standard Pembelajaran (4)
- 13.1.1State Coulomb’s law;
- 13.1.2Apply Coulomb’s law for free space, F = Qq/(4πε_0 r^2);
- 13.1.3Define relative permittivity;
- 13.1.4Use the equation ε_r = ε/ε_0 to solve related problems.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan hukum Coulomb dan takrif ketelusan relatif (relative permittivity) dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak pernyataan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.1.1, 13.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan kesan menggandakan cas dan menggandakan jarak terhadap daya Coulomb, serta arah daya bagi cas sama dan berlainan.
Bukti hasil kerja: Jadual nisbah dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.1.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira daya antara dua cas 2.0 µC dan 3.0 µC berjarak 0.10 m dalam vakum dan dalam medium dengan ε_r = 2.5.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.1.2, 13.1.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis daya paduan pada satu cas akibat dua cas lain di bucu segi tiga menggunakan leraian vektor.
Bukti hasil kerja: Pengiraan magnitud dan arah daya paduan.
SP disasar: 13.1.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesan memasukkan medium berketelusan tinggi di antara dua cas dan menjustifikasi sebab daya berkurang menggunakan ε_r.
Bukti hasil kerja: Ulasan bertulis dengan pengiraan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.1.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menyatakan hukum Coulomb (Coulomb's law) bagi daya antara dua cas titik dalam ruang bebas dan dalam medium, serta konsep ketelusan relatif (relative permittivity).
Hukum Coulomb
Hukum Coulomb: daya elektrik antara dua cas titik berkadar terus dengan hasil darab magnitud cas dan berkadar songsang dengan kuasa dua jarak antara keduanya. Daya bertindak di sepanjang garis yang menyambungkan kedua-dua cas; cas sejenis menolak, cas berlainan jenis menarik.
Ketelusan relatif
- Ketelusan relatif (relative permittivity), ε_r
- Nisbah ketelusan sesuatu medium kepada ketelusan ruang bebas, ε_r = ε/ε₀; tiada unit. Juga nisbah daya antara dua cas dalam vakum kepada daya dalam medium itu.
- Ketelusan (permittivity), ε
- Sifat medium yang menentukan kekuatan daya elektrik di dalamnya; unit F m⁻¹.
- Pemalar dielektrik (dielectric constant)
- Nama lain bagi ε_r.
Standard Pembelajaran (5)
- 13.2.1Explain electric field;
- 13.2.2Sketch the field pattern for an isolated point charge, an electric dipole and a uniformly charged surface;
- 13.2.3Define electric field strength;
- 13.2.4Use the formula E = F/q;
- 13.2.5Describe the motion of a point charge in a uniform electric field.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif medan elektrik dan kekuatan medan elektrik E = F/q dengan unit N C⁻¹ dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.2.1, 13.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melakar garis medan bagi cas titik terpencil, dwikutub elektrik dan permukaan bercas seragam, dan menerangkan arah serta kepadatan garis.
Bukti hasil kerja: Lakaran garis medan berlabel; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.2.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira kekuatan medan pada jarak tertentu daripada cas titik dan daya pada elektron di dalam medan seragam antara dua plat selari.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.2.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis gerakan elektron memasuki medan seragam secara berserenjang dengan menentukan pecutan, masa dan pesongan menegak.
Bukti hasil kerja: Pengiraan pesongan dan lakaran lintasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.2.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesan mengubah voltan antara plat atau halaju awal terhadap kedudukan elektron di skrin tiub sinar katod, lalu menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.2.5 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan medan elektrik (electric field), corak garis medan, kekuatan medan elektrik (electric field strength) E = F/q dan gerakan cas titik dalam medan elektrik seragam.
Medan elektrik
Medan elektrik ialah kawasan di sekeliling suatu cas di mana cas lain akan mengalami daya elektrik. Medan diwakili oleh garis medan elektrik: arah garis ialah arah daya ke atas cas ujian positif; ketumpatan garis menunjukkan kekuatan medan.
Gerakan cas titik dalam medan seragam
- Daya malar F = qE, jadi pecutan malar a = qE/m (graviti biasanya diabaikan).
- Cas positif memecut searah E; cas negatif (elektron) memecut bertentangan arah E.
- Jika halaju awal selari dengan E: gerakan garis lurus dengan pecutan malar (v² = u² + 2as).
- Jika halaju awal serenjang dengan E: lintasan parabola seperti projektil; komponen halaju selari plat malar, komponen serenjang bertambah secara seragam.
- Contoh: elektron dalam E = 2.0 × 10³ N C⁻¹: a = (1.6 × 10⁻¹⁹ × 2.0 × 10³)/(9.11 × 10⁻³¹) = 3.5 × 10¹⁴ m s⁻².
Standard Pembelajaran (4)
- 13.3.1Define electric flux as Φ = E · A;
- 13.3.2State Gauss’s law;
- 13.3.3Apply Gauss’s law to determine electric flux;
- 13.3.4Use Gauss’s law to derive the electric field strength for an isolated point charge, an isolated charged conducting sphere and a uniformly charged conducting plate.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif fluks elektrik Φ = E · A dan menyatakan hukum Gauss dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak simbol; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.3.1, 13.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa fluks bersih melalui permukaan Gauss bergantung hanya kepada cas terkurung, menggunakan lakaran sfera dan kubus.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.3.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira fluks melalui permukaan tertutup yang melingkungi cas tertentu dan fluks melalui satah pada sudut berbeza dengan medan seragam.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menerbitkan kekuatan medan bagi cas titik, sfera pengalir bercas dan plat bercas seragam menggunakan hukum Gauss.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis untuk tiga kes; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.3.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesesuaian permukaan Gauss yang dipilih (sfera, silinder, kotak) bagi tiga susunan cas dan menjustifikasi kesimetrian.
Bukti hasil kerja: Jadual penilaian dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.3.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan fluks elektrik (electric flux), menyatakan hukum Gauss (Gauss's law) dan menggunakannya untuk menentukan fluks serta menerbitkan kekuatan medan bagi cas titik, sfera konduktor bercas dan plat konduktor bercas.
Fluks elektrik
Fluks elektrik ialah hasil darab skalar kekuatan medan elektrik dan vektor luas: Φ = E · A = EA cos θ, dengan θ ialah sudut antara E dan normal kepada permukaan. Unit: N m² C⁻¹ (atau V m). Fluks maksimum apabila E serenjang permukaan (θ = 0°) dan sifar apabila E selari permukaan (θ = 90°). Fluks menggambarkan bilangan garis medan yang menembusi permukaan.
Hukum Gauss
Hukum Gauss: jumlah fluks elektrik yang keluar melalui sebarang permukaan tertutup (permukaan Gauss) sama dengan jumlah cas yang dilingkungi dibahagi dengan ε₀, iaitu Φ = Q/ε₀. Fluks tidak bergantung pada bentuk atau saiz permukaan, hanya pada cas bersih di dalamnya; cas di luar permukaan menyumbang fluks bersih sifar.
Standard Pembelajaran (7)
- 13.4.1Define electric potential;
- 13.4.2Use the formula V = Q/(4πε_0 r) for a point charge;
- 13.4.3Describe and sketch equipotential surfaces;
- 13.4.4State the relationship between electric field strength and electric potential;
- 13.4.5Use the relationship of E = −dV/dr;
- 13.4.6Define electric potential energy;
- 13.4.7Use the formula of potential energy, U = qV.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif keupayaan elektrik, tenaga keupayaan elektrik dan hubungan E = −dV/dr dalam kad semakan selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.4.1, 13.4.4, 13.4.6 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melakar permukaan sama keupayaan (equipotential) bagi cas titik dan dua plat selari, dan menerangkan sudut dengan garis medan.
Bukti hasil kerja: Lakaran berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.4.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira keupayaan pada jarak tertentu daripada cas titik dan kerja menggerakkan cas dari satu titik ke titik lain dengan U = qV.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.4.2, 13.4.7 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf V melawan r bagi cas titik dan menentukan E daripada kecerunan pada beberapa titik.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan nilai E; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.4.4, 13.4.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pilihan voltan pecutan elektron untuk mencapai laju tertentu, menyemak dengan tenaga kinetik eV = ½mv², dan menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 13.4.5, 13.4.7 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan keupayaan elektrik (electric potential), permukaan sama keupayaan (equipotential surfaces), hubungan E = −dV/dr dan tenaga keupayaan elektrik (electric potential energy) U = qV.
Keupayaan elektrik
Keupayaan elektrik pada suatu titik ialah kerja yang dilakukan per unit cas positif untuk membawa cas ujian positif dari infiniti ke titik itu. Ia kuantiti skalar, unit volt (V = J C⁻¹). Bagi cas titik Q: V = Q/(4πε₀r); V positif bagi Q positif dan negatif bagi Q negatif, dan V → 0 apabila r → ∞.
Tenaga keupayaan elektrik
Tenaga keupayaan elektrik suatu cas pada suatu titik ialah kerja yang dilakukan untuk membawa cas itu dari infiniti ke titik tersebut. U = qV (unit J). Cas positif mempunyai U lebih tinggi di kawasan V tinggi; cas negatif sebaliknya. Kerja untuk menggerakkan cas antara dua titik: W = qΔV. Contoh: elektron dipecut melalui 500 V memperoleh tenaga 1.6 × 10⁻¹⁹ × 500 = 8.0 × 10⁻¹⁷ J.
Semester 2Capacitors
Standard Pembelajaran (4)
- 14.1.1Define capacitance;
- 14.1.2Use the formula of capacitance, C = Q/V;
- 14.1.3Describe the mechanism of charging a parallel plate capacitor;
- 14.1.4Derive and use the formula C = ε_0 A/d for a parallel plate capacitor.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif kemuatan (capacitance), formula C = Q/V dan unit farad dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.1.1, 14.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan proses pengecasan kapasitor plat selari dengan lakaran perpindahan elektron dari satu plat ke plat lain oleh bateri.
Bukti hasil kerja: Lakaran berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.1.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira kemuatan kapasitor plat selari daripada A dan d, dan cas yang disimpan pada voltan tertentu.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.1.2, 14.1.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf C melawan 1/d dan C melawan A, menentukan kecerunan dan menyahkan nilai ε₀.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan nilai ε₀; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.1.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pilihan susunan plat (luas, jarak) untuk mencapai kemuatan 10 nF dengan saiz terhad dan menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Pengiraan reka bentuk dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.1.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini memperkenalkan kapasitans (capacitance) kapasitor plat selari (parallel plate capacitor): takrifnya, rumus C = Q/V, mekanisme pengecasan dan terbitan C = ε₀A/d.
Takrif kapasitans (capacitance)
Kapasitans (capacitance) sesebuah kapasitor ialah nisbah cas Q yang tersimpan pada salah satu plat kepada beza keupayaan (potential difference) V antara plat: C = Q/V. Unit SI ialah farad (F), iaitu 1 F = 1 C V⁻¹. Nilai lazim sangat kecil, maka digunakan μF (10⁻⁶ F), nF (10⁻⁹ F) dan pF (10⁻¹² F). Bagi kapasitor tertentu, Q berkadar terus dengan V, jadi C ialah pemalar yang bergantung pada geometri dan bahan antara plat, bukan pada Q atau V.
Istilah
- kapasitor (capacitor)
- Komponen dua konduktor dipisahkan penebat yang menyimpan cas dan tenaga.
- farad (F)
- Kapasitans apabila cas 1 C menghasilkan beza keupayaan 1 V.
- ketelusan ruang bebas ε₀ (permittivity of free space)
- 8.85 × 10⁻¹² F m⁻¹.
Standard Pembelajaran (3)
- 14.2.1Define dielectric constant, ε_r = C/C_0;
- 14.2.2Explain the effect of a dielectric in a parallel plate capacitor;
- 14.2.3Solve problems using the formula C = εA/d.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif pemalar dielektrik ε_r = C/C₀ dan memberi dua contoh bahan dielektrik dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan contoh; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan kesan dielektrik kepada medan dan kemuatan kapasitor dengan lakaran molekul terkutub.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.2.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira kemuatan baharu apabila ruang antara plat diisi dielektrik ε_r = 4 dan perubahan voltan pada cas tetap menggunakan C = εA/d.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis dua kes memasukkan dielektrik dengan bateri disambung dan terputus, dan membanding perubahan Q, V, C dan U.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dua kes; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.2.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan dielektrik (dielectric), pemalar dielektrik ε_r = C/C₀, kesannya terhadap kapasitor plat selari dan penyelesaian masalah dengan C = εA/d.
Pemalar dielektrik (dielectric constant)
Pemalar dielektrik atau ketelusan relatif (relative permittivity) ε_r ditakrifkan sebagai nisbah kapasitans kapasitor dengan dielektrik memenuhi ruang antara plat, C, kepada kapasitansnya dalam vakum, C₀: ε_r = C/C₀. Ia tiada unit dan ε_r ≥ 1 (udara ≈ 1.0006). Ketelusan bahan ε = ε_rε₀.
Tahukah anda
Dielektrik juga membolehkan plat diletakkan lebih rapat tanpa bersentuhan dan menahan beza keupayaan lebih tinggi sebelum berlaku runtuhan (breakdown).
Standard Pembelajaran (1)
- 14.3.1Derive and use the formulae for effective capacitance of capacitors in series and in parallel.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis rumus kemuatan berkesan bagi siri dan selari dalam kad semakan serta menyatakan ciri V dan Q setiap susunan dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan rumus kemuatan berkesan siri dan selari secara berpandu menggunakan hukum Kirchhoff bagi V dan Q.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira kemuatan berkesan, cas dan voltan setiap kapasitor dalam susunan campuran tiga kapasitor.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis rangkaian lima kapasitor dan memudahkan langkah demi langkah ke kemuatan berkesan tunggal, lalu membandingkan kaedah.
Bukti hasil kerja: Rajah langkah dan jawapan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.3.1 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerbitkan dan menggunakan rumus kapasitans berkesan (effective capacitance) bagi kapasitor bersiri (series) dan selari (parallel).
Standard Pembelajaran (1)
- 14.4.1Solve problems using the formulae U = (1/2)QV, U = Q^2/(2C) and U = (1/2)CV^2.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis tiga bentuk tenaga tersimpan U = ½QV, Q²/(2C), ½CV² dan unit joule dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan dan unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.4.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan sumber tenaga dalam kapasitor menggunakan luas di bawah graf V-Q dan menerangkan mengapa ½QV, bukan QV.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.4.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira tenaga tersimpan kapasitor 100 µF pada 12 V dan perubahan tenaga apabila voltan digandakan.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.4.1 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis tenaga sebelum dan selepas dua kapasitor bercas disambung, mengira kehilangan tenaga dan menerangkan puncanya.
Bukti hasil kerja: Pengiraan tenaga dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.4.1 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai penggunaan kapasitor sebagai flash kamera dengan mengira tenaga tersimpan dan masa nyahcas, lalu menjustifikasi pemilihan C dan V.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.4.1 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menyelesaikan masalah tenaga tersimpan (energy stored) dalam kapasitor bercas menggunakan U = ½QV, U = Q²/(2C) dan U = ½CV².
Tahukah anda
Bateri membekalkan tenaga QV semasa mengecas kapasitor, tetapi hanya ½QV tersimpan; separuh lagi hilang sebagai haba dalam rintangan litar.
Standard Pembelajaran (7)
- 14.5.1Explain the charging process of a capacitor through a resistor;
- 14.5.2Derive the formulae and sketch the graphs for Q = Q_0(1 − e^(−t/RC)), V = V_0(1 − e^(−t/RC)) and I = I_0 e^(−t/RC) for charging a capacitor through a resistor;
- 14.5.3Explain the discharging process of a capacitor through a resistor;
- 14.5.4Derive the formulae and sketch the graphs for Q = Q_0 e^(−t/RC), V = V_0 e^(−t/RC) and I = I_0 e^(−t/RC) for discharging a capacitor through a resistor;
- 14.5.5Define the time constant;
- 14.5.6Use the formula τ= RC;
- 14.5.7Solve problems involving charging and discharging of a capacitor through a resistor.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif pemalar masa τ = RC dan menyenaraikan peringkat proses pengecasan dan penyahcasan dalam kad semakan selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.5.1, 14.5.3, 14.5.5 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melakar graf Q, V dan I melawan t bagi pengecasan dan penyahcasan dan menerangkan bentuk eksponen setiap satu.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.5.2, 14.5.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira τ, cas dan arus pada masa tertentu bagi kapasitor 470 µF melalui perintang 10 kΩ ketika nyahcas dari 6.0 V.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.5.6, 14.5.7 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data V melawan t penyahcasan dengan memplot ln V melawan t dan menentukan RC daripada kecerunan.
Bukti hasil kerja: Graf ln V-t dan nilai τ.
SP disasar: 14.5.4, 14.5.7 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pilihan R dan C untuk litar pemasa 2 saat, mengira nilai komponen dan menjustifikasi ralat toleransi.
Bukti hasil kerja: Pengiraan reka bentuk dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 14.5.7 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menghuraikan pengecasan (charging) dan nyahcas (discharging) kapasitor melalui perintang, terbitan rumus eksponen, graf, pemalar masa τ = RC dan penyelesaian masalah.
Proses pengecasan melalui perintang
Apabila suis ditutup, kapasitor tanpa cas berkelakuan seperti wayar: arus awal maksimum I₀ = E/R. Apabila cas terkumpul, beza keupayaan kapasitor V_C = Q/C menentang d.g.e., maka beza keupayaan merentasi perintang (E − V_C) dan arus berkurang secara eksponen. Akhirnya V_C = E, Q = Q₀ = CE dan arus sifar.
Proses nyahcas melalui perintang
Kapasitor bercas Q₀ disambung pada perintang R tanpa bateri. Beza keupayaan kapasitor menolak elektron melalui perintang dari plat negatif ke plat positif; arus mengalir dalam arah bertentangan dengan arus pengecasan. Apabila cas berkurang, V_C berkurang, maka arus berkurang, sehingga Q, V dan I menjadi sifar. Tenaga tersimpan dilesapkan sebagai haba dalam perintang.
Pemalar masa (time constant)
Pemalar masa τ ialah masa bagi cas (atau beza keupayaan) kapasitor yang menyahcas berkurang kepada 1/e (≈ 0.37 atau 37%) daripada nilai awal; setara dengan masa cas meningkat kepada (1 − 1/e) ≈ 63% nilai maksimum semasa pengecasan. τ = RC, unit saat (Ω × F = s). Selepas kira-kira 5τ, proses dianggap lengkap. Masa separuh: t½ = RC ln 2 ≈ 0.693RC.
Semester 2Electric Current
Standard Pembelajaran (4)
- 15.1.1Define electric current;
- 15.1.2Solve problems using the equation I = dQ/dt;
- 15.1.3Identify the different type of charge carriers in metals and semiconductors;
- 15.1.4Explain qualitatively the mechanism of conduction of electricity in metals.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif arus elektrik I = dQ/dt dan membezakan pembawa cas dalam logam dan semikonduktor dalam kad semakan 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.1.1, 15.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan secara kualitatif mekanisme konduksi dalam logam menggunakan lakaran elektron bebas dan ion kekisi.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.1.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira arus daripada cas yang mengalir dalam masa tertentu dan cas keseluruhan daripada graf arus melawan masa.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis bilangan pembawa cas yang melalui keratan rentas per saat bagi arus tertentu dan membandingkan elektron dengan lohong.
Bukti hasil kerja: Jadual pembawa cas; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.1.2, 15.1.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan arus elektrik (electric current), menyelesaikan masalah I = dQ/dt, mengenal pasti pembawa cas (charge carriers) dan menerangkan mekanisme pengaliran dalam logam.
Takrif arus elektrik
Arus elektrik (electric current) ialah kadar aliran cas melalui suatu keratan rentas konduktor: I = dQ/dt. Bagi arus malar, I = Q/t. Unit SI ialah ampere (A), 1 A = 1 C s⁻¹. Cas yang mengalir dalam masa t ialah luas di bawah graf I melawan t: Q = ∫I dt. Bilangan elektron, N = Q/e dengan e = 1.60 × 10⁻¹⁹ C.
Standard Pembelajaran (2)
- 15.2.1Explain drift velocity;
- 15.2.2Derive and solve problems using the equation I = Anev.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif halaju hanyut (drift velocity) dan unit dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan unit betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa elektron bergerak perlahan tetapi mentol menyala serta-merta, menggunakan lakaran medan elektrik.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menerbitkan I = Anev dan mengira halaju hanyut dalam wayar kuprum dengan data n, A dan I diberi.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis perbandingan halaju hanyut dalam wayar tebal dan nipis pada arus sama dan menjelaskan kesan.
Bukti hasil kerja: Jadual nisbah dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.2.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai mengapa semikonduktor mempunyai halaju hanyut lebih besar pada arus sama berbanding logam, menggunakan perbezaan n, dan menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Perbandingan angka dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.2.2 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan halaju hanyut (drift velocity) elektron dan menerbitkan serta menggunakan persamaan I = Anev.
Halaju hanyut (drift velocity)
Halaju hanyut ialah halaju purata pembawa cas sepanjang konduktor apabila medan elektrik dikenakan. Ia sangat kecil (≈ 10⁻⁴ m s⁻¹) berbanding laju rawak (≈ 10⁵ m s⁻¹) kerana elektron kerap berlanggar dengan ion kekisi. Elektron hanyut bertentangan arah medan (dan arus konvensional). Lampu menyala serta-merta kerana medan elektrik merambat hampir pada laju cahaya, menggerakkan semua elektron serentak.
Standard Pembelajaran (2)
- 15.3.1Define electric current density;
- 15.3.2Solve problems using the relationship of J = nev.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif ketumpatan arus J dan unit A m⁻² serta menyatakan bahawa J ialah vektor dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan hubungan J = nev dan I = JA menggunakan lakaran wayar berkeratan rentas berbeza.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lakaran; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.3.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira ketumpatan arus dalam wayar dan halaju hanyut dengan data n yang diberi.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis wayar yang mengecil keratan rentas di sepanjang panjangnya dan menentukan perubahan J dan v pada arus malar.
Bukti hasil kerja: Jadual dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.3.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan ketumpatan arus elektrik (electric current density) dan menyelesaikan masalah dengan J = nev.
Takrif ketumpatan arus
Ketumpatan arus elektrik (current density) J ialah arus per unit luas keratan rentas yang berserenjang dengan arah arus: J = I/A. Unit SI ialah A m⁻². J ialah kuantiti vektor yang searah dengan arus konvensional (dan medan elektrik).
Standard Pembelajaran (10)
- 15.4.1Define electrical conductivity;
- 15.4.2Use the formula J = σ E;
- 15.4.3Define resistivity;
- 15.4.4Use the formula ρ = RA/l;
- 15.4.5Show the equivalence between Ohm’s law and the relationship of J = σ E;
- 15.4.6Derive and use the equation σ = ne^2t/m;
- 15.4.7State the relationship between resistivity and conductivity;
- 15.4.8Explain the dependence of resistivity on temperature for metals by using the equation σ = ne^2t/m;
- 15.4.9Define superconductivity;
- 15.4.10State the effects of temperature on the resistivities of superconductor and semiconductor.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif kekonduksian dan kerintangan serta hubungan σ = 1/ρ dalam kad semakan selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.4.1, 15.4.3, 15.4.7 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menunjukkan J = σE setara dengan hukum Ohm, dan menerangkan mengapa kerintangan logam meningkat dengan suhu menggunakan σ = ne²τ/m.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.4.5, 15.4.8 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira rintangan wayar daripada ρ, panjang dan luas, serta kekonduksian daripada n dan masa relaksasi τ.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.4.2, 15.4.4, 15.4.6 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf ρ melawan T bagi logam, semikonduktor dan superpengalir, dan membezakan corak serta suhu kritikal.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan jadual perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.4.8, 15.4.9, 15.4.10 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai bahan terbaik untuk wayar penghantar dan elemen pemanas berdasarkan kerintangan dan kesan suhu, lalu menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Jadual penilaian dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 15.4.4, 15.4.8 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan memahami kekonduksian elektrik (electrical conductivity) dan kerintangan (resistivity), menerbitkan σ = ne²t/m dan menjelaskan kesan suhu ke atas logam, superkonduktor dan semikonduktor.
Definisi utama
- Kekonduksian elektrik, σ (electrical conductivity)
- Nisbah ketumpatan arus J kepada kekuatan medan elektrik E dalam konduktor, σ = J/E. Unit: S m⁻¹ atau Ω⁻¹ m⁻¹.
- Kerintangan, ρ (resistivity)
- Rintangan bagi bahan berpanjang 1 m dan luas keratan rentas 1 m², ρ = RA/l. Unit: Ω m.
- Ketumpatan arus, J (current density)
- Arus per unit luas keratan rentas, J = I/A. Unit: A m⁻².
- Kesuperkonduksian (superconductivity)
- Fenomena kerintangan sesuatu bahan jatuh mendadak kepada sifar apabila disejukkan di bawah suhu genting (critical temperature), Tc.
Tahukah anda
Kesuperkonduksian ditemui oleh Kamerlingh Onnes pada tahun 1911 apabila kerintangan raksa jatuh kepada sifar sekitar 4.2 K. Magnet superkonduktor digunakan dalam mesin pengimejan resonans magnet (MRI).
Semester 2Direct Current Circuits
Standard Pembelajaran (4)
- 16.1.1Define electromotive force, e.m.f.;
- 16.1.2Define potential difference;
- 16.1.3Describe the difference between e.m.f. and potential difference;
- 16.1.4Explain the effects of internal resistance on the terminal potential difference of a battery in a circuit.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif d.g.e. dan beza keupayaan dengan unit volt dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.1.1, 16.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid membezakan d.g.e. dan beza keupayaan dengan jadual berdasarkan sumber, litar terbuka dan litar tertutup.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.1.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira voltan terminal bateri berkerintangan dalam r apabila arus mengalir dan menggunakan V = ε − Ir.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.1.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf V melawan I bagi bateri untuk menentukan ε dan r daripada pintasan dan kecerunan graf.
Bukti hasil kerja: Graf, nilai ε dan r; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.1.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesan rintangan dalam pada bateri lama pada kecerahan mentol dan menjustifikasi mengapa voltan terminal berkurang apabila arus besar.
Bukti hasil kerja: Ulasan bertulis dengan angka; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.1.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan membezakan daya gerak elektrik (electromotive force, e.m.f.) dengan beza keupayaan (potential difference) dan menjelaskan kesan rintangan dalam (internal resistance) ke atas beza keupayaan terminal.
Definisi
- Daya gerak elektrik, ε (e.m.f.)
- Tenaga yang ditukarkan daripada bentuk bukan elektrik (cth kimia) kepada tenaga elektrik apabila satu coulomb cas mengalir melalui sumber. ε = W/Q, unit V = J C⁻¹.
- Beza keupayaan, V (potential difference)
- Tenaga elektrik yang ditukarkan kepada bentuk lain (haba, cahaya) apabila satu coulomb cas mengalir antara dua titik dalam litar. V = W/Q, unit V.
Rintangan dalam dan beza keupayaan terminal
Sel sebenar mempunyai rintangan dalam r. Apabila arus I mengalir, sebahagian tenaga hilang dalam sel sebagai susutan voltan Ir (lost volts). Beza keupayaan terminal V = ε − Ir = IR. Jika I = 0 (litar terbuka), V = ε. Semakin besar arus atau r, semakin kecil V.
Standard Pembelajaran (2)
- 16.2.1State Kirchhoff’s laws;
- 16.2.2Apply Kirchhoff’s laws in solving problems.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan hukum arus dan hukum voltan Kirchhoff serta prinsip pengabadian di sebaliknya dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Pernyataan betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melabel arah arus dan tanda d.g.e. dalam litar dua gelung sebelum menulis persamaan.
Bukti hasil kerja: Rajah berlabel dan semakan tanda; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.2.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menyelesaikan litar dua gelung dengan dua bateri dan tiga perintang dengan menulis persamaan Kirchhoff serentak dan menyelesaikan arus.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis arus negatif dalam jawapan dan menerangkan maksudnya, kemudian menyemak kuasa bekalan sama dengan kuasa lesap.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan semakan kuasa; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.2.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menyatakan hukum Kirchhoff (Kirchhoff's laws) dan menggunakannya untuk menyelesaikan litar berbilang gelung.
Peraturan tanda
- Pilih arah arus bagi setiap cabang; jika jawapan negatif, arus sebenar bertentangan arah.
- Pilih arah perjalanan gelung. e.m.f. positif jika arah gelung dari terminal negatif ke positif dalam sel.
- IR positif jika arah gelung sama dengan arah arus yang diandaikan.
- Bilangan persamaan bebas = bilangan arus yang tidak diketahui.
Standard Pembelajaran (4)
- 16.3.1Explain a potential divider as a source of variable voltage;
- 16.3.2Explain the uses of shunts and multipliers;
- 16.3.3Solve problems involving shunts;
- 16.3.4Solve problems involving multipliers.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis ciri pembahagi keupayaan, guna pirau (shunt) dan pendarab (multiplier) dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.3.1, 16.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan bagaimana pembahagi keupayaan memberi voltan boleh ubah menggunakan perintang boleh laras dan lakaran litar.
Bukti hasil kerja: Lakaran litar dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira rintangan pirau untuk menukar galvanometer kepada ammeter dan rintangan pendarab untuk menukar kepada voltmeter.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.3.3, 16.3.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kesan beban pada output pembahagi keupayaan dan membanding voltan dengan dan tanpa beban.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.3.1, 16.3.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pemilihan julat ammeter dan voltmeter berbilang julat untuk pengukuran pada litar, dan menjustifikasi pilihan rintangan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.3.2, 16.3.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menjelaskan pembahagi keupayaan (potential divider) sebagai sumber voltan boleh ubah serta kegunaan pirau (shunt) dan pendarab (multiplier), dan menyelesaikan masalah berkaitan.
Pembahagi keupayaan
Dua perintang R₁ dan R₂ bersiri merentasi bekalan Vin membahagikan voltan mengikut nisbah rintangan: Vout = R₂Vin/(R₁ + R₂). Dengan reostat atau potensiometer gelongsor (rheostat sebagai pembahagi keupayaan), Vout boleh diubah secara berterusan dari 0 hingga Vin. Jika perintang R₂ diganti dengan termistor atau LDR, Vout berubah dengan suhu atau keamatan cahaya.
Standard Pembelajaran (3)
- 16.4.1Explain the working principles of a potentiometer and its applications;
- 16.4.2Explain the working principles of a Wheatstone bridge and its applications;
- 16.4.3Solve problems involving potentiometer and Wheatstone bridge.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis prinsip kerja potensiometer (kecerunan keupayaan seragam) dan jambatan Wheatstone (keseimbangan galvanometer sifar) dalam 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.4.1, 16.4.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan penggunaan potensiometer untuk membandingkan d.g.e. dua sel dan menentukan rintangan dalam sel.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dengan lakaran; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.4.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira rintangan tidak diketahui apabila jambatan Wheatstone seimbang dan d.g.e. sel daripada panjang imbangan potensiometer.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.4.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis ketepatan jambatan Wheatstone pada nilai rintangan berbeza dan menerangkan sebab sensitiviti paling tinggi apabila P, Q, R, S hampir sama.
Bukti hasil kerja: Jadual dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.4.2, 16.4.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kelebihan potensiometer berbanding voltmeter untuk mengukur d.g.e. dan menjustifikasi dengan konsep tiada arus ditarik pada keseimbangan.
Bukti hasil kerja: Justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 16.4.1, 16.4.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menjelaskan prinsip kerja potensiometer (potentiometer) dan jambatan Wheatstone (Wheatstone bridge), aplikasinya, dan menyelesaikan masalah berkaitan.
Prinsip potensiometer
Sel pemacu (driver cell) mengalirkan arus malar melalui dawai seragam AB, maka beza keupayaan sepanjang dawai berkadar terus dengan panjang: V = kl, dengan k kecerunan keupayaan (V m⁻¹). Sel yang hendak diukur disambung melalui galvanometer kepada joki. Pada titik imbang, galvanometer menunjukkan sifar, tiada arus ditarik daripada sel itu, jadi ε = kl (e.m.f. sebenar diukur). Syarat: e.m.f. sel pemacu mesti lebih besar daripada e.m.f. yang diukur, dan terminal sama jenis disambung ke titik A.
Prinsip jambatan Wheatstone
Empat perintang P, Q, R, S disusun dalam bentuk segi empat dengan galvanometer di antara dua titik tengah. Apabila jambatan seimbang, galvanometer menunjukkan sifar kerana kedua-dua titik itu mempunyai keupayaan sama: P/Q = R/S. Dalam jambatan meter, dawai seragam 100 cm menggantikan P dan Q: R/S = l/(100 − l). Titik imbang tidak bergantung pada e.m.f. atau rintangan dalam sel.
Semester 2Magnetic Fields
Standard Pembelajaran (1)
- 17.1.1Explain magnetic field as a field of force produced by current-carrying conductors or by permanent magnets.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif medan magnet sebagai medan daya yang dihasilkan oleh konduktor berarus atau magnet kekal dan menyenaraikan unit tesla dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melukis corak medan magnet magnet bar, dawai lurus dan gegelung menggunakan serbuk besi atau simulasi dan melabelkan arah.
Bukti hasil kerja: Lukisan berlabel dan semakan arah; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.1.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menggunakan petua genggaman tangan kanan untuk menentukan arah medan di sekeliling dawai berarus dan dalam solenoid melalui satu set soalan lakaran.
Bukti hasil kerja: Lembaran lakaran dengan arah betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis medan dua dawai selari berarus sama dan berlawanan dan menentukan titik medan sifar, lalu membandingkan corak medan.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan kesimpulan titik medan sifar.
SP disasar: 17.1.1 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menjelaskan medan magnet (magnetic field) sebagai medan daya yang dihasilkan oleh konduktor berarus atau magnet kekal.
Medan magnet
Medan magnet ialah kawasan di sekeliling magnet kekal atau konduktor berarus di mana daya magnet bertindak ke atas bahan magnet, cas bergerak atau konduktor berarus lain. Medan diwakili oleh garis medan magnet (magnetic field lines): arah dari kutub utara ke kutub selatan di luar magnet, tidak bersilang, dan garis yang lebih rapat menunjukkan medan lebih kuat.
Ciri garis medan magnet
- Bermula di kutub utara dan berakhir di kutub selatan (di luar magnet)
- Tidak bersilang antara satu sama lain
- Ketumpatan garis menunjukkan kekuatan medan
- Arah medan pada sesuatu titik ialah tangen kepada garis
Standard Pembelajaran (5)
- 17.2.1Explain the force on a moving charge in uniform magnetic field;
- 17.2.2Use the formula F = q v × B;
- 17.2.3Define magnetic flux density, B, using the equation F = qvB sin θ;
- 17.2.4Explain the motion of a charged particle parallel to a uniform magnetic field;
- 17.2.5Explain the motion of a charged particle perpendicular to a uniform magnetic field.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis F = qv × B dan takrif ketumpatan fluks magnet B melalui F = qvB sin θ dengan unit dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit tesla; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.2.1, 17.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan gerakan zarah bercas selari dan berserenjang dengan medan seragam: lurus, bulat dan lingkaran, menggunakan lakaran.
Bukti hasil kerja: Lakaran lintasan dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.2.4, 17.2.5 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira daya pada proton laju tertentu dalam medan B dan jejari lintasan bulat menggunakan r = mv/(qB).
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.2.2, 17.2.5 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kesan menggandakan laju dan menggandakan B terhadap jejari dan tempoh gerakan bulat dan membanding hasilnya.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.2.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai reka bentuk selektor halaju atau spektrometer jisim ringkas dengan mengira syarat daya sifar dan menjustifikasi medan yang diperlukan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan reka bentuk dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.2.2, 17.2.5 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menjelaskan daya ke atas cas bergerak dalam medan magnet seragam, menggunakan F = qv × B, mentakrif ketumpatan fluks magnet (magnetic flux density) B dan menghuraikan gerakan zarah bercas selari dan berserenjang dengan medan.
Daya ke atas cas bergerak
Cas q yang bergerak dengan halaju v dalam medan magnet B mengalami daya F = qv × B (hasil darab vektor). Magnitud F = qvB sin θ, dengan θ sudut antara v dan B. Arah F berserenjang dengan kedua-dua v dan B (petua tangan kiri Fleming bagi cas positif; songsangkan bagi elektron). Oleh sebab F sentiasa berserenjang dengan v, daya magnet tidak melakukan kerja dan laju zarah tidak berubah.
Ketumpatan fluks magnet
- Ketumpatan fluks magnet, B (magnetic flux density)
- Daya per unit cas per unit halaju ke atas cas yang bergerak berserenjang dengan medan: B = F/(qv sin θ).
- Tesla, T
- 1 T ialah ketumpatan fluks yang menghasilkan daya 1 N ke atas cas 1 C yang bergerak 1 m s⁻¹ berserenjang dengan medan. 1 T = 1 N s C⁻¹ m⁻¹ = 1 N A⁻¹ m⁻¹.
Standard Pembelajaran (2)
- 17.3.1Explain the existence of magnetic force on a long straight current-carrying conductor placed in a uniform magnetic field;
- 17.3.2Derive and use the equation F = IlB sin θ.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan bahawa konduktor berarus dalam medan magnet mengalami daya dan menyenaraikan syarat daya maksimum dan sifar dalam kad semakan 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan asal-usul daya pada dawai berarus menggunakan daya pada elektron bergerak dan menggunakan petua tangan kiri Fleming.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lakaran arah daya.
SP disasar: 17.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menerbitkan F = IlB sin θ secara berpandu dan mengira daya pada dawai 0.30 m dengan arus 5.0 A dalam medan 0.20 T pada sudut tertentu.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data timbangan arus bagi arus berbeza dan memplot graf F melawan I untuk menentukan B.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan nilai B; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.3.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menjelaskan kewujudan daya magnet ke atas konduktor lurus panjang berarus dalam medan magnet seragam serta menerbitkan dan menggunakan F = IlB sin θ.
Kewujudan daya ke atas konduktor berarus
Arus dalam konduktor terdiri daripada cas yang bergerak. Setiap cas mengalami daya magnet qv × B, dan daya-daya ini dipindahkan kepada konduktor, menghasilkan daya paduan ke atas konduktor. Dari sudut medan, medan magnet dawai berinteraksi dengan medan seragam membentuk medan lastik (catapult field); konduktor ditolak dari kawasan medan kuat ke kawasan medan lemah. Arah daya ditentukan oleh petua tangan kiri Fleming.
Standard Pembelajaran (3)
- 17.4.1State Ampere’s law;
- 17.4.2Apply Ampere’s law to derive the magnetic field of a long straight wire, B = μ_0 I/(2πr);
- 17.4.3Use the formulae B = μ_0 NI/(2r) for a circular coil, B = μ_0 nI for a solenoid and B = μ_0 I/(2πr) for a long straight wire to solve problems.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis hukum Ampere dan menyenaraikan formula B bagi dawai lurus, gegelung bulat dan solenoid dalam kad semakan selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap dengan unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.4.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan B = μ₀I/(2πr) bagi dawai lurus panjang menggunakan hukum Ampere dengan gelung bulat berpusat.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.4.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira medan magnet di pusat gegelung N lilitan, di dalam solenoid dan pada jarak tertentu daripada dawai lurus.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.4.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis medan paduan di titik yang dipengaruhi dua sumber (dawai lurus dan gegelung) dengan menambah vektor medan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan vektor dan lakaran; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.4.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pilihan bilangan lilitan dan arus untuk membina elektromagnet yang menghasilkan B tertentu, serta menjustifikasi kesan arus pada pemanasan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan reka bentuk dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.4.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menyatakan hukum Ampere (Ampere's law), menggunakannya untuk menerbitkan medan magnet dawai lurus panjang dan menyelesaikan masalah bagi gegelung membulat, solenoid dan dawai lurus.
Hukum Ampere (Ampere's law)
Hukum Ampere menyatakan bahawa kamiran garis medan magnet B di sekeliling sebarang lintasan tertutup (Amperian loop) adalah sama dengan μ₀ didarab dengan jumlah arus yang dilingkungi oleh lintasan itu: ∮B·dl = μ₀I. μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H m⁻¹ ialah ketelapan ruang bebas (permeability of free space).
Standard Pembelajaran (1)
- 17.5.1Derive and use the formula F = μ_0 I_1 I_2 l/(2πd) for the force between two parallel current-carrying conductors.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis rumus F = μ₀I₁I₂l/(2πd) serta takrif ampere dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak simbol; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.5.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan sebab dua dawai selari arus sama arah saling menarik dan arus berlawan arah saling menolak, dengan lakaran medan.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.5.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira daya per meter antara dua dawai selari berarus berlainan dan berjarak tertentu.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.5.1 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menerbitkan rumus daya antara dua dawai dengan menggabungkan B = μ₀I/(2πr) dan F = BIl.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.5.1 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesan menggandakan jarak dan menggandakan arus terhadap daya, lalu menjustifikasi sama ada dawai kabel kuasa boleh bergerak apabila arus pintas.
Bukti hasil kerja: Pengiraan nisbah dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.5.1 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menerbitkan dan menggunakan rumus F = μ₀I₁I₂l/(2πd) bagi daya antara dua konduktor selari yang membawa arus.
Tahukah anda
Rumus ini pernah digunakan untuk mentakrifkan ampere: dua konduktor selari 1 m terpisah, setiap satu membawa 1 A, mengalami daya 2 × 10⁻⁷ N bagi setiap meter panjang.
Standard Pembelajaran (3)
- 17.6.1Explain the motion of electrons in the presence of both magnetic and electric fields;
- 17.6.2Explain the principle involved in determining the ratio e/m for electron in Thomson’s experiment.
- 17.6.3Derive and use the equation e E = in Thomson’s m B 2 r experiment.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis ringkasan prinsip eksperimen Thomson: elektron dipecut, dipesongkan oleh E dan B, dan dibatalkan untuk mendapatkan e/m dalam 10 minit.
Bukti hasil kerja: Ringkasan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.6.1, 17.6.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan gerakan elektron apabila medan elektrik dan medan magnet bertindak serentak, dan keadaan pesongan sifar.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.6.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menggunakan hubungan e/m dalam eksperimen Thomson untuk mengira e/m daripada B, jejari r dan voltan pecutan yang diberi.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.6.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data e/m daripada beberapa jejari dan voltan berbeza serta menilai punca variasi nilai berbanding nilai piawai.
Bukti hasil kerja: Jadual data dan ulasan ralat; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.6.2, 17.6.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menerangkan gerakan elektron dalam medan magnet dan medan elektrik serentak, prinsip eksperimen Thomson dan menerbitkan e/m = E/(B²r).
Elektron dalam medan elektrik dan medan magnet
Elektron dalam medan elektrik E mengalami daya F_E = eE bertentangan arah E. Dalam medan magnet B, elektron yang bergerak dengan halaju v mengalami daya Lorentz F_B = evB (berserenjang dengan v), menyebabkan gerakan membulat. Jika E dan B bersilang (crossed fields) dan disusun supaya kedua-dua daya bertentangan, elektron bergerak lurus tanpa terpesong apabila eE = evB, iaitu v = E/B (pemilih halaju, velocity selector).
Standard Pembelajaran (3)
- 17.7.1Explain Hall effect;
- 17.7.2Derive and use the formula BI V = for Hall voltage; H net
- 17.7.3State the applications of Hall effect.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis ringkasan kesan Hall dan menyenaraikan dua aplikasi (sensor medan magnet, pengukuran ketumpatan pembawa) dalam kad semakan 8 minit.
Bukti hasil kerja: Ringkasan dan aplikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.7.1, 17.7.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan pembentukan voltan Hall pada kepingan berarus dalam medan magnet menggunakan lakaran daya pada pembawa cas.
Bukti hasil kerja: Lakaran berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.7.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menerbitkan V_H = BI/(net) dan mengira voltan Hall bagi kepingan nipis dengan data n, B dan I yang diberi.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.7.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis tanda voltan Hall bagi logam dan semikonduktor jenis p dan n, dan menentukan jenis pembawa cas daripada polariti.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.7.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesesuaian bahan (logam atau semikonduktor) untuk sensor Hall berdasarkan kepekaan V_H dan menjustifikasi pilihan.
Bukti hasil kerja: Perbandingan angka dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 17.7.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menerangkan kesan Hall (Hall effect), menerbitkan dan menggunakan V_H = BI/(net) serta menyatakan aplikasinya.
Kesan Hall
Apabila konduktor atau semikonduktor yang membawa arus I diletakkan dalam medan magnet B berserenjang dengan arus, pembawa cas dipesongkan oleh daya magnet ke satu sisi. Cas terkumpul di sisi bertentangan menghasilkan medan elektrik Hall E_H dan beza keupayaan merentasi lebar spesimen yang dinamakan voltan Hall (Hall voltage) V_H. Keseimbangan dicapai apabila daya elektrik eE_H sama dengan daya magnet evB.
Semester 2Electromagnetic Induction
Standard Pembelajaran (2)
- 18.1.1Define magnetic flux;
- 18.1.2Use the formula of magnetic flux, Φ = B · A;
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif fluks magnet Φ = B · A dan unit weber dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan perubahan fluks apabila gegelung diputar dalam medan seragam menggunakan lakaran dan sudut antara B dan normal.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.1.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira fluks melalui gegelung berluas tertentu pada sudut 0°, 30°, 60° dan 90° dengan B malar.
Bukti hasil kerja: Jadual fluks berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf fluks melawan sudut bagi satu putaran gegelung dan menentukan titik fluks maksimum, sifar dan negatif.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.1.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan mentakrifkan fluks magnet (magnetic flux) dan menggunakan rumus Φ = B · A = BA cos θ.
Takrif fluks magnet
Fluks magnet Φ melalui suatu permukaan ialah hasil darab skalar ketumpatan fluks magnet B dengan vektor luas A permukaan itu: Φ = B · A = BA cos θ, dengan θ ialah sudut antara B dan normal kepada permukaan. Unit SI ialah weber (Wb), 1 Wb = 1 T m². Fluks magnet ialah kuantiti skalar.
Standard Pembelajaran (4)
- 18.2.1State Faraday’s law and Lenz’s law;
- 18.2.2Apply Faraday’s law and Lenz’s law, ε = −N dΦ/dt;
- 18.2.3Derive and use the equation ε = B v sin θ for induced e.m.f. in linear conductors in uniform magnetic fields;
- 18.2.4Derive and use the equation ε = NBA ω sin ω t for induced e.m.f. in plane coils in uniform magnetic fields.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan hukum Faraday dan hukum Lenz serta menulis ε = −N dΦ/dt dengan maksud tanda negatif dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Pernyataan betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan arah arus aruhan apabila magnet bar didekatkan dan dijauhkan daripada gegelung menggunakan hukum Lenz.
Bukti hasil kerja: Lakaran arah arus dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira d.g.e. aruhan dalam gegelung N lilitan daripada fluks berubah dan dalam rod bergerak dengan ε = Blv sin θ.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.2.2, 18.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis d.g.e. dalam gegelung yang berputar, menerbitkan ε = NBAω sin ωt dan menganalisis graf ε melawan t.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan graf berlabel; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.2.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesan menggandakan laju putaran dan bilangan lilitan terhadap amplitud d.g.e. penjana dan menjustifikasi pilihan reka bentuk.
Bukti hasil kerja: Pengiraan nisbah dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.2.2, 18.2.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menyatakan dan menggunakan hukum Faraday (Faraday's law) dan hukum Lenz (Lenz's law), serta menerbitkan d.g.e. aruhan bagi konduktor lurus dan gegelung berputar.
Hukum Faraday dan hukum Lenz
Hukum Faraday: magnitud d.g.e. aruhan (induced e.m.f.) dalam suatu litar berkadar terus dengan kadar perubahan fluks magnet rangkaian melalui litar itu. Hukum Lenz: arah arus aruhan adalah sedemikian rupa sehingga menentang perubahan fluks yang menyebabkannya. Gabungan: ε = −N dΦ/dt; tanda negatif mewakili hukum Lenz (keabadian tenaga).
Standard Pembelajaran (4)
- 18.3.1Explain the phenomenon of self-induction;
- 18.3.2Define self-inductance;
- 18.3.3Use the formulae ε = −L dI/dt and LI = NΦ;
- 18.3.4Derive and use the equation for the self-inductance of a solenoid, L = μ_0 N^2 A/l.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif aruhan kendiri dan kearuhan kendiri L dengan unit henry dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.3.1, 18.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa lampu pada litar solenoid menyala lambat selepas suis ditutup dan terang seketika semasa dibuka.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan menggunakan hukum Lenz; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira d.g.e. aruhan kendiri apabila arus berubah pada kadar tertentu dan L daripada LI = NΦ.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menerbitkan L = μ₀N²A/l bagi solenoid dan menganalisis kesan N, A, l dan teras besi terhadap L.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis dan jadual faktor; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.3.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menerangkan aruhan diri (self-induction), mentakrifkan kearuhan diri dan menggunakan ε = −L dI/dt, LI = NΦ serta L = μ₀N²A/l bagi solenoid.
Fenomena aruhan diri
Apabila arus dalam gegelung berubah, fluks magnet yang dihasilkannya sendiri dan merangkai gegelung itu juga berubah. Menurut hukum Faraday, satu d.g.e. diaruhkan dalam gegelung itu sendiri; menurut hukum Lenz, d.g.e. ini menentang perubahan arus. Ia dipanggil d.g.e. balik (back e.m.f.). Contoh: percikan pada suis apabila litar beraruhan diputuskan.
Takrif kearuhan diri
Kearuhan diri L (self-inductance) ialah fluks rangkaian per unit arus, L = NΦ/I, atau setara dengan nisbah d.g.e. aruhan diri kepada kadar perubahan arus, ε = −L dI/dt. Unit henry (H): 1 H ialah kearuhan diri apabila arus berubah pada kadar 1 A s⁻¹ mengaruhkan d.g.e. 1 V.
Standard Pembelajaran (2)
- 18.4.1Explain the energy stored in an inductor;
- 18.4.2Use the formula for energy stored in an inductor, U = (1/2)LI^2.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan bahawa tenaga disimpan dalam medan magnet induktor dan menulis U = ½LI² dengan unit dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.4.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan sumber tenaga induktor dengan kerja menentang d.g.e. aruhan semasa arus meningkat daripada sifar.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.4.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira tenaga tersimpan dalam induktor 0.50 H dengan arus 2.0 A dan perubahan tenaga apabila arus berubah.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.4.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf U melawan I dan U melawan I² serta menentukan L daripada kecerunan.
Bukti hasil kerja: Graf dan nilai L; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.4.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menerangkan tenaga yang tersimpan dalam induktor (inductor) dan menggunakan U = ½LI².
Tenaga dalam induktor
Apabila arus dalam induktor bertambah, sumber perlu melakukan kerja menentang d.g.e. balik. Kerja ini tersimpan sebagai tenaga dalam medan magnet induktor. Apabila arus berkurang, tenaga ini dibebaskan semula ke litar.
Standard Pembelajaran (4)
- 18.5.1Explain the phenomenon of mutual induction;
- 18.5.2Define mutual inductance;
- 18.5.3Use the formulae ε_s = −M dI_p/dt and MI_p = N_sΦ_s;
- 18.5.4Derive and use the expression for the mutual inductance between two coaxial solenoids, M = μ_0 N_p N_s A/l_p.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif aruhan bersama dan kearuhan bersama M dengan unit dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.5.1, 18.5.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan bagaimana perubahan arus dalam gegelung primer mengaruh d.g.e. dalam gegelung sekunder, dengan lakaran.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.5.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira d.g.e. sekunder daripada kadar perubahan arus primer dan M daripada M Ip = Ns Φs.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.5.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menerbitkan M = μ₀NpNsA/lp bagi dua solenoid sepaksi dan menganalisis kesan menyusun gegelung dengan atau tanpa teras.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis dan jadual faktor; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 18.5.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menerangkan aruhan saling (mutual induction), mentakrifkan kearuhan saling dan menggunakan ε_s = −M dI_p/dt, MI_p = N_sΦ_s serta M = μ₀N_pN_sA/l_p.
Fenomena aruhan saling
Apabila arus dalam gegelung primer berubah, fluks magnet yang dihasilkannya dan merangkai gegelung sekunder yang berdekatan turut berubah. Satu d.g.e. diaruhkan dalam gegelung sekunder; inilah aruhan saling. Arah d.g.e. sekunder menentang perubahan fluks (hukum Lenz). Contoh aplikasi: transformer dan pengecas tanpa wayar.
Takrif kearuhan saling
Kearuhan saling M (mutual inductance) ialah fluks rangkaian dalam gegelung sekunder per unit arus dalam gegelung primer: M = N_sΦ_s/I_p, iaitu MI_p = N_sΦ_s. Setara: ε_s = −M dI_p/dt. Unit henry (H).
Semester 2Alternating Current Circuits
Standard Pembelajaran (5)
- 19.1.1Explain r.m.s. value of an alternating current;
- 19.1.2Calculate r.m.s. value for the sinusoidal case only;
- 19.1.3Derive an expression for the current from a sinusoidal voltage;
- 19.1.4Explain the phase difference between the current and voltage for a pure resistor;
- 19.1.5Derive and use the formula for the power in an alternating current circuit which consists only of a pure resistor.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif nilai r.m.s. arus ulang-alik dan hubungan I_rms = I₀/√2 untuk sinus dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak formula; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.1.1, 19.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan ungkapan arus daripada V = V₀ sin ωt dan menerangkan mengapa arus dan voltan sefasa dalam perintang tulen.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan lakaran fasa; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.1.3, 19.1.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira nilai r.m.s. daripada nilai puncak 311 V dan kuasa purata dalam perintang 50 Ω.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.1.2, 19.1.5 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf kuasa seketika melawan masa bagi perintang, menentukan purata kuasa dan membandingkan dengan nilai r.m.s.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan pengiraan purata; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.1.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Anda akan menerangkan nilai punca min kuasa dua (r.m.s.) arus ulang-alik, menerbitkan arus daripada voltan sinus, menerangkan fasa arus dan voltan bagi perintang tulen serta kuasa dalam litar perintang tulen.
Nilai r.m.s. arus ulang-alik
Nilai r.m.s. (root mean square) arus ulang-alik ialah nilai arus terus malar yang menghasilkan kadar pemanasan (kuasa) yang sama dalam perintang yang sama. Ia diperoleh dengan mengkuasaduakan arus, mengambil min dalam satu kitar dan mengambil punca kuasa dua: I_rms = √⟨I²⟩.
Standard Pembelajaran (5)
- 19.2.1Derive an expression for the current from a sinusoidal voltage;
- 19.2.2Explain the phase difference between the current and voltage for an ideal inductor;
- 19.2.3Define the reactance of an ideal inductor;
- 19.2.4Derive and use the formula X_L = ωL;
- 19.2.5Derive and use the formula for the power in an alternating current circuit which consists only of an ideal inductor.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif regangan kearuhan dan formula X_L = ωL dengan unit ohm dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan arus melalui induktor unggul daripada voltan sinus dan menerangkan arus ketinggalan 90° daripada voltan.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan lakaran fasa; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.2.1, 19.2.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira X_L pada frekuensi 50 Hz dan 500 Hz bagi induktor 0.10 H dan arus r.m.s. pada voltan tertentu.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.2.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf X_L melawan f dan graf kuasa seketika bagi induktor serta menerangkan mengapa kuasa purata sifar.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.2.4, 19.2.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan arus ulang-alik (alternating current) melalui induktor unggul (ideal inductor): ungkapan arus, beza fasa, regangan induktif (inductive reactance) X_L = ωL dan kuasa purata yang sifar.
Beza fasa arus dan voltan
Bagi induktor unggul, arus ketinggalan (lags) voltan sebanyak π/2 rad (90°). Sebabnya, d.g.e. aruhan diri (self-induced e.m.f.) menentang perubahan arus: voltan maksimum apabila kadar perubahan arus dI/dt maksimum, iaitu ketika arus melalui sifar. Arus mencapai maksimum suku kitar (T/4) selepas voltan mencapai maksimum.
Regangan induktor
- Regangan induktif, X_L (inductive reactance)
- Nisbah voltan puncak kepada arus puncak (atau voltan p.m.k.d. kepada arus p.m.k.d.) bagi induktor unggul: X_L = V₀/I₀ = V_rms/I_rms. Unit: ohm (Ω).
- X_L = ωL = 2πfL
- Daripada I₀ = V₀/(ωL), maka X_L = V₀/I₀ = ωL. X_L berkadar terus dengan frekuensi f dan induktans L.
- Induktans, L (inductance)
- Unit henry (H).
Standard Pembelajaran (5)
- 19.3.1Derive an expression for the current from a sinusoidal voltage;
- 19.3.2Explain the phase difference between the current and voltage for an ideal capacitor;
- 19.3.3Define the reactance of an ideal capacitor;
- 19.3.4Derive and use the formula X_C = 1/(ωC);
- 19.3.5Derive and use the formula for the power in an alternating current circuit which consists only of an ideal capacitor.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif regangan kemuatan dan formula X_C = 1/(ωC) dengan unit ohm dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan arus melalui kapasitor unggul daripada voltan sinus dan menerangkan arus mendahului voltan sebanyak 90°.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan lakaran fasa; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.3.1, 19.3.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira X_C pada f = 50 Hz dan 5 kHz bagi kapasitor 10 µF dan arus r.m.s. yang melaluinya.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.3.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf X_C melawan f, membandingkan dengan X_L melawan f, dan menerangkan mengapa kuasa purata kapasitor sifar.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.3.4, 19.3.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan arus ulang-alik melalui kapasitor unggul (ideal capacitor): ungkapan arus, beza fasa, regangan kapasitif (capacitive reactance) X_C = 1/(ωC) dan kuasa purata sifar.
Beza fasa arus dan voltan
Bagi kapasitor unggul, arus mendahului (leads) voltan sebanyak π/2 rad (90°). Arus pengecasan paling besar ketika voltan merentasi kapasitor sifar (plat kosong, kadar perubahan cas maksimum) dan arus sifar ketika voltan maksimum (kapasitor dicas penuh untuk detik itu).
Regangan kapasitor
- Regangan kapasitif, X_C (capacitive reactance)
- Nisbah voltan puncak kepada arus puncak bagi kapasitor unggul: X_C = V₀/I₀ = V_rms/I_rms. Unit ohm (Ω).
- X_C = 1/(ωC) = 1/(2πfC)
- Daripada I₀ = ωCV₀, maka X_C = V₀/I₀ = 1/(ωC). X_C berkadar songsang dengan f dan C.
- Kapasitans, C (capacitance)
- Unit farad (F); 1 μF = 1 × 10⁻⁶ F.
Standard Pembelajaran (6)
- 19.4.1Define impedance, Z;
- 19.4.2Use the formula Z = sqrt(R^2 + (X_L − X_C)^2);
- 19.4.3Sketch the phasor diagrams of R-C, R-L and R-L-C circuits;
- 19.4.4Explain resonance in R-L-C circuit;
- 19.4.5State the condition for resonance to occur in R-L-C circuit;
- 19.4.6Derive and use the resonance frequency, f_0 = 1/(2π sqrt(LC)).
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif impedans Z dan syarat resonans X_L = X_C dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak syarat; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.4.1, 19.4.5 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melakar gambar rajah fasor bagi litar R-C, R-L dan R-L-C siri dan melabelkan sudut fasa antara V dan I.
Bukti hasil kerja: Lakaran fasor berlabel; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.4.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira impedans, arus r.m.s. dan frekuensi resonans litar R-L-C siri dengan nilai R, L dan C diberi.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.4.2, 19.4.6 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf arus melawan frekuensi litar R-L-C untuk dua nilai R, membandingkan kelebaran dan puncak resonans.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan jadual perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.4.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pemilihan L dan C untuk litar penala radio yang memilih satu stesen pada frekuensi tertentu dan menjustifikasi rekaan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan reka bentuk dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 19.4.4, 19.4.6 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini membincangkan litar siri R-C, R-L dan R-L-C: impedans (impedance), rajah fasor (phasor diagram), resonans (resonance) dan frekuensi resonans f₀ = 1/(2π√(LC)).
Impedans
- Impedans, Z (impedance)
- Nisbah voltan puncak (atau p.m.k.d.) merentasi seluruh litar a.u. kepada arus puncak (atau p.m.k.d.) melaluinya: Z = V₀/I₀ = V_rms/I_rms. Unit ohm (Ω).
- Sudut fasa φ
- Beza fasa antara voltan bekalan dan arus: tan φ = (X_L − X_C)/R.
Resonans dalam litar R-L-C
Apabila frekuensi bekalan diubah, X_L bertambah dan X_C berkurang. Pada satu frekuensi, X_L = X_C; kesan induktor dan kapasitor saling membatalkan, impedans menjadi minimum (Z = R), arus menjadi maksimum dan sefasa dengan voltan (φ = 0). Keadaan ini dipanggil resonans. Syarat resonans: X_L = X_C, iaitu frekuensi bekalan sama dengan frekuensi resonans f₀. Aplikasi: litar penala radio (tuning circuit).
Semester 3Oscillations
Standard Pembelajaran (5)
- 20.1.1Define simple harmonic motion;
- 20.1.2Explain simple harmonic motion;
- 20.1.3Derive and use the formula v = ±ω sqrt(A^2 − x^2);
- 20.1.4Describe the variation in displacement, velocity and acceleration with time using graphs;
- 20.1.5Describe the variation in velocity and acceleration with displacement using graphs.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif gerakan harmonik ringkas (SHM) dengan syarat a ∝ −x dan melabelkan titik kesimbangan dan amplitud pada rajah dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan rajah berlabel; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan SHM menggunakan graf sesaran, halaju dan pecutan melawan masa dan fasa antara ketiga-tiganya.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.1.2, 20.1.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menerbitkan v = ±ω√(A² − x²) dan mengira laju pada sesaran tertentu bagi sistem dengan A dan ω diberi.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf v melawan x (elips) dan a melawan x (garis lurus) dan menerangkan maksud setiap titik pada graf.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.1.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai sama ada gerakan sistem yang diberi menunjukkan SHM dengan memeriksa graf a-x dan menjustifikasi dengan syarat a ∝ −x.
Bukti hasil kerja: Justifikasi bertulis dengan graf; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.1.2, 20.1.5 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan gerakan harmonik ringkas (simple harmonic motion, SHM): takrif, ciri, rumus halaju v = ±ω√(A² − x²) dan graf sesaran, halaju serta pecutan.
Takrif dan penerangan SHM
Gerakan harmonik ringkas ialah gerakan berkala di mana pecutan jasad berkadar terus dengan sesarannya dari satu titik tetap (kedudukan keseimbangan) dan sentiasa berarah ke titik tersebut: a = −ω²x. Tanda negatif menunjukkan pecutan (dan daya pemulih, restoring force) bertentangan arah dengan sesaran. Penyelesaiannya x = A sin ωt (atau A cos ωt), dengan A amplitud dan ω frekuensi sudut (angular frequency), ω = 2π/T = 2πf.
Ciri SHM
- Daya pemulih F = −mω²x sentiasa ke arah kedudukan keseimbangan.
- Tempoh T tidak bergantung pada amplitud (isokronus).
- Laju maksimum di kedudukan keseimbangan, sifar di hujung ayunan.
- Pecutan maksimum (ω²A) di hujung ayunan, sifar di kedudukan keseimbangan.
Standard Pembelajaran (2)
- 20.2.1Derive and use the expressions, K = (1/2)mω^2(A^2 − x^2) and U = (1/2)mω^2 x^2, for kinetic energy and potential energy respectively;
- 20.2.2Describe the variation in kinetic energy and potential energy with time and displacement using graphs.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis ungkapan K = ½mω²(A² − x²), U = ½mω²x² dan tenaga jumlah ½mω²A² dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak simbol; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melakar graf K dan U melawan masa dan melawan x pada paksi sama dan menerangkan pertukaran tenaga.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf berlabel; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.2.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira K dan U pada sesaran tertentu dan sesaran apabila K = U bagi sistem spring-jisim.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data tenaga sistem SHM dan menyemak sama ada jumlah tenaga malar pada semua sesaran.
Bukti hasil kerja: Jadual tenaga dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.2.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerbitkan tenaga kinetik (kinetic energy) dan tenaga keupayaan (potential energy) dalam SHM serta menghuraikan graf variasinya dengan masa dan sesaran.
Tahukah anda
Graf K dan U melawan masa saling melengkapi: bila satu meningkat yang lain menurun, dan hasil tambahnya sentiasa garis mengufuk E = ½mω²A². Kedua-duanya sama (K = U = E/2) apabila x = ±A/√2.
Standard Pembelajaran (1)
- 20.3.1Derive and use the expressions, T = 2π sqrt(m/k) and T = 2π sqrt(l/g), for the period of oscillations for spring-mass and simple pendulum systems respectively.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis rumus T = 2π√(m/k) dan T = 2π√(l/g) serta menyatakan pemboleh ubah yang mempengaruhi T dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak pemboleh ubah; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan T = 2π√(l/g) bagi bandul ringkas untuk sudut kecil daripada hukum Newton.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menjalankan eksperimen bandul ringkas dengan panjang berbeza, memplot T² melawan l dan menentukan g daripada kecerunan.
Bukti hasil kerja: Jadual data, graf dan nilai g.
SP disasar: 20.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis eksperimen spring-jisim, memplot T² melawan m dan menentukan pemalar spring k.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan nilai k; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.3.1 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai sumber ralat eksperimen bandul (sudut besar, rintangan udara, penentuan masa) dan menjustifikasi penambahbaikan.
Bukti hasil kerja: Ulasan ralat dan cadangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.3.1 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerbitkan dan menggunakan rumus tempoh ayunan sistem spring-jisim (spring-mass) T = 2π√(m/k) dan bandul ringkas (simple pendulum) T = 2π√(l/g).
Standard Pembelajaran (2)
- 20.4.1Explain the changes in amplitude and energy for a damped oscillating system;
- 20.4.2Explain under damping, critical damping and over damping.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan takrif ayunan teredam dan tiga jenis redaman (kurang, genting, lebih) dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.4.1, 20.4.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa amplitud dan tenaga ayunan berkurang kerana daya geseran atau rintangan melalui lakaran graf sesaran melawan masa.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.4.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid memadankan graf sesaran-masa dengan redaman kurang, genting dan lebih serta menerangkan masa untuk kembali ke kesimbangan.
Bukti hasil kerja: Padanan graf dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.4.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis penyerap hentak kereta dan pintu gelongsor sebagai sistem redaman dan memilih jenis redaman yang sesuai.
Bukti hasil kerja: Jadual analisis dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.4.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan ayunan teredam (damped oscillations): perubahan amplitud dan tenaga, serta redaman kurang (under damping), redaman genting (critical damping) dan redaman lebih (over damping).
Amplitud dan tenaga ayunan teredam
Redaman (damping) ialah pengurangan amplitud ayunan akibat daya rintangan seperti geseran dan rintangan udara yang bertindak bertentangan dengan halaju. Tenaga mekanik sistem dipindahkan kepada tenaga haba persekitaran, jadi jumlah tenaga berkurang dengan masa. Oleh sebab E = ½mω²A², tenaga berkadar dengan kuasa dua amplitud; apabila tenaga berkurang, amplitud berkurang secara beransur-ansur (bagi redaman ringan, secara eksponen).
Standard Pembelajaran (3)
- 20.5.1Explain free and forced oscillations;
- 20.5.2Explain resonance in forced oscillation;
- 20.5.3State the condition for resonance to occur.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan takrif ayunan bebas dan paksaan serta syarat resonans (frekuensi paksa sama frekuensi tabii) dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan syarat betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.5.1, 20.5.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan resonans dengan lakaran graf amplitud melawan frekuensi paksa dan kesan redaman pada puncak.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.5.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menjalankan demonstrasi bandul berantai (Barton) atau simulasi, merekod amplitud bandul yang beresonans dan menerangkan hasil.
Bukti hasil kerja: Jadual pemerhatian dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.5.2, 20.5.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kes resonans dalam jambatan, kaca wain atau radio dan mencadangkan langkah mengelak resonans merosakkan.
Bukti hasil kerja: Jadual analisis dan cadangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 20.5.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan ayunan bebas (free oscillation), ayunan paksa (forced oscillation), resonans (resonance) dalam ayunan paksa dan syarat berlakunya resonans.
Resonans dalam ayunan paksa
Resonans berlaku apabila frekuensi daya pemacu sama dengan frekuensi asli sistem yang berayun. Pada keadaan ini, pemindahan tenaga daripada pemacu kepada sistem paling cekap dan amplitud ayunan mencapai maksimum. Syarat resonans: frekuensi pemacu = frekuensi asli sistem (f = f₀). Redaman yang bertambah mengurangkan amplitud puncak resonans dan meleperkan lengkung resonans.
Contoh resonans
- Berguna: penalaan radio, ketuhar gelombang mikro, alat muzik.
- Merbahaya: jambatan bergegar apabila frekuensi angin atau langkah kaki sepadan dengan frekuensi asli (contoh Jambatan Tacoma Narrows, 1940).
- Gelas pecah apabila nada suara sama dengan frekuensi aslinya.
Semester 3Wave Motion
Standard Pembelajaran (6)
- 21.1.1Define progressive wave;
- 21.1.2Explain progressive wave using y = A sin (ω t ± kx) or y = A cos (ω t ± kx);
- 21.1.3Sketch and interpret the displacement-time graph and the displacement-distance graph;
- 21.1.4Derive and use the formula φ = kx = 2πx/λ;
- 21.1.5Derive and use the relationship of v = f λ;
- 21.1.6Use the progressive wave equations y = A sin (ω t ± kx) or y = A cos (ω t ± kx).
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif gelombang progresif dan hubungan v = fλ dengan unit dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.1.1, 21.1.5 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan persamaan y = A sin(ωt ± kx) dan melakar graf sesaran-masa dan sesaran-jarak, menandakan amplitud, tempoh dan panjang gelombang.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.1.2, 21.1.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira beza fasa antara dua titik berjarak x, serta A, f, λ dan v daripada persamaan gelombang y = 0.05 sin(200πt − 4πx).
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.1.4, 21.1.6 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis perubahan graf apabila tanda ± ditukar dan menentukan arah perambatan gelombang daripada dua graf berturut-turut.
Bukti hasil kerja: Graf dan kesimpulan arah; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.1.3, 21.1.6 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesesuaian persamaan gelombang yang diberi dengan data eksperimen tangki riak dan menjustifikasi pilihan pemalar.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.1.2, 21.1.6 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan gelombang progresif (progressive wave), persamaannya y = A sin (ωt ± kx), graf sesaran-masa dan sesaran-jarak, beza fasa φ = 2πx/λ serta hubungan v = fλ.
Takrif gelombang progresif
Gelombang progresif (progressive wave) ialah gelombang yang memindahkan tenaga dari satu tempat ke tempat lain melalui ayunan zarah-zarah medium (atau medan) tanpa memindahkan jirim medium itu. Setiap zarah berayun di sekitar kedudukan keseimbangannya dengan amplitud dan frekuensi yang sama, tetapi dengan fasa yang berbeza mengikut kedudukannya.
Mentafsir graf gelombang progresif
- Graf sesaran-masa (y lawan t) menunjukkan gerakan SATU zarah pada kedudukan x tetap; jarak antara dua puncak berturutan ialah tempoh T.
- Graf sesaran-jarak (y lawan x) ialah 'gambar' semua zarah pada SATU ketika t tetap; jarak antara dua puncak berturutan ialah panjang gelombang λ.
- Kedua-dua graf berbentuk sinus dengan amplitud A pada paksi y.
- Bagi graf y-x, arah gerakan zarah ditentukan daripada arah perambatan: jika gelombang ke kanan, zarah di hadapan puncak sedang bergerak ke atas.
- Daripada graf y-t: f = 1/T; daripada graf y-x: λ; maka v = λ/T.
Standard Pembelajaran (4)
- 21.2.1Define intensity of a wave;
- 21.2.2State the relationship between intensity and amplitude;
- 21.2.3Use the relationship I ∝ A 2;
- 21.2.4Explain the variation of intensity with distance from a point source in space.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif keamatan gelombang (kuasa per luas) dan hubungan I ∝ A² dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan hubungan betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.2.1, 21.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa keamatan sumber titik berkurang mengikut 1/r² menggunakan lakaran permukaan sfera yang membesar.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.2.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira nisbah keamatan apabila amplitud digandakan dan keamatan pada jarak berbeza daripada sumber titik berkuasa tertentu.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf I melawan 1/r² dan menentukan kuasa sumber daripada kecerunan, lalu menyemak dengan nilai diberi.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan kuasa; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.2.3, 21.2.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan keamatan gelombang (wave intensity), hubungannya dengan amplitud I ∝ A² dan perubahan keamatan dengan jarak dari punca titik.
Takrif keamatan
Keamatan gelombang (intensity) ialah kuasa gelombang yang melalui seunit luas yang berserenjang dengan arah perambatan: I = P/A. Unit SI ialah W m⁻².
Keamatan dan amplitud
- Tenaga ayunan zarah berkadar dengan kuasa dua amplitud (E = ½mω²A²).
- Oleh itu keamatan berkadar terus dengan kuasa dua amplitud: I ∝ A².
- Nisbah: I₂/I₁ = (A₂/A₁)².
- Amplitud digandakan → keamatan menjadi 4 kali; amplitud separuh → keamatan menjadi 1/4.
Standard Pembelajaran (2)
- 21.3.1State the principle of superposition;
- 21.3.2Apply the principle of superposition, y = y1 + y2.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan prinsip superposisi dan menulis y = y₁ + y₂ dengan maksud simbol dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melakar hasil tambah dua denyut gelombang pada tali ketika bertindih dan selepas bertemu, menggunakan kertas grafik.
Bukti hasil kerja: Lakaran berlabel dan semakan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menambah graf dua gelombang sinus sefasa dan berlawan fasa, titik demi titik, untuk mendapatkan gelombang paduan.
Bukti hasil kerja: Graf paduan dan jadual nilai; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis gelombang paduan dua gelombang frekuensi hampir sama dan menerangkan bentuk sampul dan denyutan.
Bukti hasil kerja: Graf dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.3.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menyatakan prinsip superposisi (principle of superposition) dan mengaplikasikannya, y = y₁ + y₂, untuk mencari sesaran paduan.
Prinsip superposisi
Prinsip superposisi (principle of superposition): apabila dua atau lebih gelombang bertemu pada satu titik, sesaran paduan pada titik itu ialah hasil tambah vektor sesaran setiap gelombang pada ketika itu, y = y₁ + y₂. Selepas bertembung, setiap gelombang meneruskan perambatan tanpa berubah.
Perkara penting
- Sesaran ditambah dengan tanda (atas positif, bawah negatif).
- Prinsip ini asas bagi gelombang pegun, rentak dan interferens.
- Tenaga tidak hilang; ia diagihkan semula.
Standard Pembelajaran (4)
- 21.4.1Explain the formation of standing waves;
- 21.4.2Derive and interpret the standing wave equation;
- 21.4.3Solve problems using the standing wave equation;
- 21.4.4Distinguish between progressive and standing waves.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyenaraikan ciri gelombang pegun (nod, antinod) dan perbezaan dengan gelombang progresif dalam jadual 8 minit.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.4.1, 21.4.4 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan pembentukan gelombang pegun daripada dua gelombang progresif bertentangan arah menggunakan lakaran berturutan.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan lisan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.4.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menerbitkan y = 2A cos(kx) sin(ωt) daripada superposisi dan mengira kedudukan nod dan antinod bagi λ tertentu.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan pengiraan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.4.2, 21.4.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis amplitud dan fasa titik pada gelombang pegun di antara dan di sebelah nod dan membandingkan dengan gelombang progresif.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.4.3, 21.4.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan pembentukan gelombang pegun (standing waves), menerbitkan persamaannya y = 2A cos kx sin ωt, menyelesaikan masalah dan membezakannya dengan gelombang progresif.
Istilah gelombang pegun
- Nod (node)
- titik dengan sesaran sentiasa sifar, cos kx = 0
- Antinod (antinode)
- titik dengan amplitud maksimum 2A, |cos kx| = 1
- Gelombang pegun (standing wave)
- corak gelombang yang tidak bergerak hasil superposisi dua gelombang bertentangan arah
Standard Pembelajaran (5)
- 21.5.1Explain that electromagnetic waves are made up of electrical vibrations, E = E0 sin (ω t − kx) and magnetic vibrations, B = B0 sin (ω t − kx);
- 21.5.2State the characteristics of electromagnetic waves;
- 21.5.3Distinguish between electromagnetic and mechanical waves;
- 21.5.4State the significance of the formula c = 1/sqrt(ε_0μ_0);
- 21.5.5State the order of magnitude of wavelengths and frequencies for different types of electromagnetic radiation.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyenaraikan ciri gelombang elektromagnet dan susunan spektrum dengan julat panjang gelombang dan frekuensi dalam jadual selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Jadual spektrum lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.5.2, 21.5.5 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan komponen E dan B yang berserenjang dan sefasa serta membezakan gelombang elektromagnet daripada gelombang mekanik.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan jadual perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.5.1, 21.5.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira c = 1/√(ε₀μ₀) dengan nilai yang diberi dan menukar antara frekuensi dan panjang gelombang bagi jenis radiasi.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.5.4, 21.5.5 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kepentingan c = 1/√(ε₀μ₀) bahawa cahaya ialah gelombang elektromagnet dan merumuskan implikasinya.
Bukti hasil kerja: Rumusan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.5.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pilihan jenis radiasi (gelombang radio, mikro, inframerah, sinar-X) untuk komunikasi atau perubatan dan menjustifikasi dengan panjang gelombang.
Bukti hasil kerja: Jadual penilaian dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 21.5.2, 21.5.5 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan gelombang elektromagnet (electromagnetic waves) sebagai ayunan medan elektrik dan magnet, ciri-cirinya, perbezaan dengan gelombang mekanik, makna c = 1/√(ε₀μ₀) dan tertib magnitud spektrum.
Ayunan medan elektrik dan magnet
Gelombang elektromagnet terdiri daripada ayunan medan elektrik E = E₀ sin (ωt − kx) dan ayunan medan magnet B = B₀ sin (ωt − kx). Kedua-dua medan berayun sefasa, saling berserenjang, dan berserenjang dengan arah perambatan x. Medan elektrik yang berubah menjanakan medan magnet yang berubah dan sebaliknya, maka gelombang boleh merambat dalam vakum. Hubungan magnitud: E₀ = cB₀.
Semester 3Sound Waves
Standard Pembelajaran (3)
- 22.1.1Explain the propagation of sound waves in air in terms of displacement, y = y_0 sin(ωt ± kx) and pressure variation, p = p_0 sin(ωt ± kx ∓ π/2);
- 22.1.2Interpret the phase relationship between displacement and pressure variation using diagrams and graphs;
- 22.1.3Solve problems related to propagation of sound waves.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis ungkapan sesaran y = y₀ sin(ωt ± kx) dan perubahan tekanan p = p₀ sin(ωt ± kx ∓ π/2) bagi gelombang bunyi dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melakar graf sesaran dan perubahan tekanan pada paksi sama dan menerangkan beza fasa π/2.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf berlabel; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.1.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira amplitud tekanan, laju bunyi dan panjang gelombang bunyi dengan data diberi.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kedudukan mampatan dan renggangan pada graf sesaran serta menentukan titik tekanan maksimum.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan jawapan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.1.2, 22.1.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan perambatan gelombang bunyi dalam udara dari segi sesaran y = y₀ sin (ωt ± kx) dan variasi tekanan p = p₀ sin (ωt ± kx ∓ π/2), hubungan fasanya, serta penyelesaian masalah.
Bunyi sebagai gelombang membujur
Bunyi ialah gelombang membujur (longitudinal wave): molekul udara berayun selari dengan arah perambatan, menghasilkan kawasan mampatan (compression) dan regangan (rarefaction). Sesaran molekul diberi oleh y = y₀ sin (ωt ± kx), manakala variasi tekanan daripada tekanan atmosfera diberi oleh p = p₀ sin (ωt ± kx ∓ π/2). Bagi gelombang ke arah +x: y = y₀ sin (ωt − kx) dan p = p₀ sin (ωt − kx + π/2).
Mentafsir graf dan rajah
- Lukis graf y lawan x dan p lawan x pada paksi x yang sama: puncak graf p jatuh pada titik sifar graf y.
- Mampatan berlaku di titik sesaran sifar di mana molekul bersebelahan bergerak mendekati titik itu.
- Regangan berlaku di titik sesaran sifar di mana molekul bergerak menjauhi titik itu.
- Jarak mampatan ke regangan bersebelahan ialah λ/2; mampatan ke mampatan ialah λ.
Standard Pembelajaran (4)
- 22.2.1Explain the resonant modes of vibration in a stretched string using appropriate diagrams;
- 22.2.2Use the formula v = sqrt(T/μ) to determine resonant frequencies of a stretched string;
- 22.2.3Explain the resonant modes of vibration in air columns using appropriate diagrams for open pipe and closed pipe including end correction;
- 22.2.4Solve problems regarding the resonance of sound produced, including the determination of end correction.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid melabel nod dan antinod bagi mod resonans tali dan turus udara pipa terbuka dan tertutup dalam rajah 10 minit.
Bukti hasil kerja: Rajah berlabel; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.2.1, 22.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan frekuensi harmonik asas, kedua dan ketiga bagi tali dan pipa terbuka serta tertutup, termasuk pembetulan hujung.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan jadual harmonik; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.2.1, 22.2.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira frekuensi asas tali dengan v = √(T/μ) dan frekuensi resonans turus udara dengan pembetulan hujung.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.2.2, 22.2.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menjalankan eksperimen tiub resonans dengan garpu tala, menentukan laju bunyi dan pembetulan hujung daripada graf l melawan 1/f.
Bukti hasil kerja: Jadual data, graf dan nilai; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.2.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai rekaan alat muzik (gitar atau seruling) untuk menghasilkan not tertentu dengan mengira panjang dan ketegangan, lalu menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Pengiraan reka bentuk dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.2.2, 22.2.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan mod getaran resonans (resonant modes) pada tali tegang dan turus udara (paip terbuka dan tertutup, termasuk pembetulan hujung), serta penggunaan v = √(T/μ) dan penyelesaian masalah resonans.
Pembetulan hujung (end correction)
Antinod sesaran di hujung terbuka sebenarnya terletak sedikit di luar mulut paip. Jarak tambahan ini ialah pembetulan hujung e, kira-kira 0.6r (r = jejari paip). Panjang berkesan turus udara ialah L + e bagi paip tertutup dan L + 2e bagi paip terbuka.
Standard Pembelajaran (2)
- 22.3.1Define intensity level of sound;
- 22.3.2Use the formula β = 10log_10(I/I_0).
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif aras keamatan bunyi, β = 10 log(I/I₀), unit desibel dan nilai I₀ dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak nilai I₀; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa skala logaritma digunakan dan kesan menggandakan keamatan terhadap β (kira-kira 3 dB).
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan contoh; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira aras keamatan bagi keamatan tertentu dan keamatan daripada aras 80 dB serta aras gabungan dua sumber bunyi.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data bunyi bising di tiga lokasi sekolah dan menentukan lokasi dengan aras tertinggi, melalui perbandingan keamatan relatif.
Bukti hasil kerja: Jadual data dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.3.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai had kebisingan selamat bagi pendengaran dan mencadangkan langkah mengurangkan aras bunyi dengan pengiraan penurunan keamatan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan cadangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.3.2 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini mentakrifkan aras keamatan bunyi (intensity level of sound) dan penggunaan rumus β = 10 log₁₀ (I/I₀) dalam desibel.
Takrif aras keamatan bunyi
Aras keamatan bunyi (intensity level) β ialah sepuluh kali logaritma asas 10 bagi nisbah keamatan bunyi I kepada keamatan rujukan I₀: β = 10 log₁₀ (I/I₀). I₀ = 1.0 × 10⁻¹² W m⁻² ialah ambang pendengaran (threshold of hearing) pada 1 kHz. Unit β ialah desibel (dB). Skala logaritma digunakan kerana telinga peka kepada julat keamatan yang sangat luas dan sambutan telinga hampir logaritma.
Standard Pembelajaran (2)
- 22.4.1Explain the formation of beats using the principle of superposition;
- 22.4.2Use the formula for beat frequency, f = |f_1 − f_2|.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif frekuensi denyut dan f = beza mutlak f₁ dan f₂ dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak formula; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.4.1, 22.4.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan pembentukan denyut daripada superposisi dua gelombang berfrekuensi hampir sama menggunakan graf paduan.
Bukti hasil kerja: Graf paduan dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.4.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira frekuensi denyut daripada dua garpu tala dan frekuensi garpu tala kedua daripada denyut dan frekuensi pertama.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.4.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kesan menambah pemberat pada satu garpu tala terhadap frekuensi denyut dan mentafsir data.
Bukti hasil kerja: Jadual data dan tafsiran; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.4.1, 22.4.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan pembentukan rentak (beats) menggunakan prinsip superposisi dan penggunaan rumus frekuensi rentak f = |f₁ − f₂|.
Perkara penting
- Rentak hanya jelas jika |f₁ − f₂| kecil (kurang daripada kira-kira 10 Hz).
- Contoh: 256 Hz dan 260 Hz menghasilkan 4 rentak sesaat.
- Kegunaan: menala alat muzik sehingga rentak hilang (f₁ = f₂).
Standard Pembelajaran (2)
- 22.5.1Explain Doppler effect for sound;
- 22.5.2Derive and solve problems using the formula f' = ((v ± u_o)/(v ± u_s))f.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif kesan Doppler untuk bunyi dan menyenaraikan dua contoh harian (ambulans, kereta api) dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan contoh; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.5.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan perubahan frekuensi dan panjang gelombang yang dikesan apabila sumber menghampiri dan menjauhi pemerhati, dengan lakaran muka gelombang.
Bukti hasil kerja: Lakaran muka gelombang dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.5.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira frekuensi yang didengar apabila sumber 500 Hz bergerak pada 30 m s⁻¹ ke arah dan jauh daripada pemerhati pegun dengan v = 340 m s⁻¹.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.5.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menerbitkan f′ = ((v ± u_o)/(v ± u_s)) f dan menganalisis kes sumber dan pemerhati bergerak serentak.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan jadual kes; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.5.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kaedah penentuan laju kenderaan oleh pistol radar atau data Doppler dan menjustifikasi ketepatan bergantung kepada geometri.
Bukti hasil kerja: Ulasan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 22.5.2 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan kesan Doppler (Doppler effect) bagi bunyi dan cara menerbitkan serta menggunakan rumus f' = ((v ± u_o)/(v ± u_s))f untuk sumber dan pemerhati yang bergerak.
Apakah kesan Doppler?
Kesan Doppler (Doppler effect) ialah perubahan frekuensi ketara (apparent frequency) yang dicerap oleh pemerhati apabila terdapat gerakan relatif antara sumber bunyi dengan pemerhati. Apabila sumber menghampiri pemerhati, muka gelombang (wavefront) dimampatkan di hadapan sumber, panjang gelombang berkesan berkurang, maka frekuensi yang didengar lebih tinggi. Apabila sumber menjauhi, muka gelombang direnggangkan dan frekuensi yang didengar lebih rendah. Jika pemerhati bergerak ke arah sumber, pemerhati menemui lebih banyak muka gelombang sesaat walaupun panjang gelombang tidak berubah. Laju bunyi v ditentukan oleh medium, bukan oleh gerakan sumber.
Tahukah anda?
Prinsip yang sama digunakan dalam pengimbas ultrabunyi Doppler untuk mengukur laju aliran darah, dan dalam radar polis untuk mengukur laju kenderaan.
Semester 3Geometrical Optics
Standard Pembelajaran (2)
- 23.1.2Derive and use f = ±r/2 for spherical mirrors;
- 23.1.3Use the formula 1/u + 1/v = 1/f for spherical mirrors.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis hubungan f = ±r/2 dan konvensyen tanda cermin cekung dan cembung dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak konvensyen tanda; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan f = r/2 secara berpandu daripada rajah sinar paraksial pada cermin sfera.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.1.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira kedudukan dan pembesaran imej bagi objek di hadapan cermin cekung dan cembung menggunakan 1/u + 1/v = 1/f.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan dengan tanda betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.1.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf 1/v melawan 1/u bagi cermin cekung dan menentukan f daripada pintasan.
Bukti hasil kerja: Graf, pintasan dan nilai f; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.1.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pilihan cermin cekung atau cembung bagi cermin pandang belakang kenderaan dan cermin solek, dan menjustifikasi dengan pembentukan imej.
Bukti hasil kerja: Pengiraan imej dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.1.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerbitkan hubungan f = ±r/2 bagi cermin sfera (spherical mirrors) dan menggunakan rumus cermin 1/u + 1/v = 1/f untuk menentukan kedudukan dan sifat imej.
Standard Pembelajaran (1)
- 23.2.1Use the formula n_1/u + n_2/v = (n_2 − n_1)/r for refraction at spherical surfaces.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis formula n₁/u + n₂/v = (n₂ − n₁)/r dan konvensyen tanda jarak dan jejari dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan dengan konvensyen tanda; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan situasi pembiasan pada permukaan sfera menggunakan lakaran sinar dan menentukan tanda r.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira kedudukan imej bagi objek di dalam kaca sfera berjejari tertentu dan kedalaman ketara.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis pelbagai kes (cembung, cekung, objek dalam medium berbeza) dan menyemak kebolehan formula menghasilkan imej maya dan nyata.
Bukti hasil kerja: Jadual kes dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.2.1 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menggunakan rumus pembiasan pada permukaan sfera (refraction at spherical surfaces) n₁/u + n₂/v = (n₂ − n₁)/r untuk menentukan kedudukan imej yang dibentuk oleh satu permukaan melengkung.
Rumus permukaan sfera tunggal
Bagi sinar paraksial dari objek dalam medium berindeks biasan n₁ yang dibiaskan pada permukaan sfera berjejari r ke dalam medium berindeks n₂: n₁/u + n₂/v = (n₂ − n₁)/r. Konvensyen nyata positif: u positif bagi objek nyata (di sebelah cahaya datang), v positif bagi imej nyata (di sebelah cahaya keluar), r positif jika pusat kelengkungan C berada di sebelah cahaya keluar (permukaan cembung kepada objek) dan negatif jika C di sebelah objek (permukaan cekung kepada objek).
Standard Pembelajaran (4)
- 23.3.1Derive the thin lens formula 1/u + 1/v = 1/f and lensmaker’s equation 1/f_m = (n_l/n_m − 1)(1/r_1 − 1/r_2) using the formula n_1/u + n_2/v = (n_2 − n_1)/r;
- 23.3.2Solve problems using thin lens formula and lensmaker’s equation;
- 23.3.3Use the formula for power of lens, P = 1/f;
- 23.3.4Solve problems relating to combination of a thin lense and a spherical mirror or combination of two thin lenses.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis formula kuasa kanta P = 1/f dengan unit dioptri dan konvensyen tanda f bagi kanta cembung dan cekung dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak unit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan formula kanta nipis dan persamaan pembuat kanta daripada formula pembiasan sfera dengan dua permukaan.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis berpandu; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira jarak fokus kanta daripada n, r₁ dan r₂ serta kedudukan imej bagi objek di hadapan kanta.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.3.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis gabungan dua kanta dan gabungan kanta dengan cermin cekung, mengira imej akhir dengan imej pertama sebagai objek kedua.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dua peringkat dan lakaran; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.3.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pilihan kanta untuk cermin mata rabun dekat dan rabun jauh dengan mengira kuasa dan menjustifikasi pilihan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan kuasa dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 23.3.2, 23.3.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerbitkan rumus kanta nipis (thin lens formula) dan persamaan pembuat kanta (lensmaker's equation), menggunakan kuasa kanta P = 1/f, serta menyelesaikan masalah gabungan kanta dengan cermin sfera atau dua kanta nipis.
Tahukah anda?
Kuasa dua kanta nipis yang bersentuhan boleh dijumlahkan: P = P₁ + P₂. Sebab itu pakar optik menulis preskripsi dalam dioptre, bukan dalam panjang fokus.
Semester 3Wave Optics
Standard Pembelajaran (2)
- 24.1.1State the Huygens’s principle;
- 24.1.2Apply the Huygens’s principle to explain reflection, refraction, interference and diffraction of waves with the aid of diagrams.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis pernyataan prinsip Huygens (setiap titik muka gelombang ialah sumber gelombang sekunder) dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Pernyataan betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.1.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid melukis muka gelombang sekunder bagi gelombang satah yang melalui celah sempit dan menerangkan pembelauan.
Bukti hasil kerja: Lukisan berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.1.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menggunakan prinsip Huygens untuk melukis muka gelombang bagi pantulan pada cermin satah dan pembiasan pada sempadan dua medium.
Bukti hasil kerja: Lukisan muka gelombang dan sudut betul.
SP disasar: 24.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis pembentukan interferens daripada dua sumber sekunder dengan lukisan dan membandingkan dengan corak tangki riak.
Bukti hasil kerja: Lukisan dan jadual perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.1.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menyatakan prinsip Huygens (Huygens's principle) dan menggunakannya untuk menerangkan pantulan, pembiasan, interferens dan pembelauan gelombang dengan bantuan rajah.
Pernyataan prinsip Huygens
Prinsip Huygens (Huygens's principle): setiap titik pada suatu muka gelombang (wavefront) bertindak sebagai sumber gelombang kecil sekunder (secondary wavelets) yang merambat ke hadapan dengan laju dan frekuensi yang sama dengan gelombang asal. Muka gelombang yang baharu selepas suatu masa ialah sampul (envelope) atau tangen sepunya kepada semua gelombang kecil sekunder itu.
Standard Pembelajaran (4)
- 24.2.1Explain coherence;
- 24.2.2Explain optical path difference;
- 24.2.3State the conditions for constructive and destructive interferences involving optical path difference;
- 24.2.4Solve problems relating to interference.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif koheren, beza lintasan optik dan syarat interferens membina dan memusnah dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.2.1, 24.2.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan perbezaan beza lintasan optik dan beza lintasan geometri apabila cahaya melalui medium berindeks pembiasan n.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan contoh; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.2.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira beza lintasan optik dan menentukan sama ada interferens membina atau memusnah bagi dua sumber koheren yang diberi.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.2.3, 24.2.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis sebab dua mentol berasingan tidak menghasilkan corak interferens yang nyata dan syarat sumber koheren.
Bukti hasil kerja: Penjelasan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.2.1, 24.2.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan kekoherenan (coherence) dan beza lintasan optik (optical path difference), syarat interferens konstruktif dan destruktif, serta penyelesaian masalah interferens.
Kekoherenan
Dua sumber adalah koheren (coherent) jika mempunyai frekuensi (dan panjang gelombang) yang sama serta beza fasa yang malar sepanjang masa. Hanya sumber koheren menghasilkan corak interferens yang pegun. Dua lampu berasingan tidak koheren kerana atom memancarkan cahaya secara rawak dengan fasa yang berubah-ubah. Sumber koheren cahaya diperoleh dengan membahagi satu muka gelombang (contoh dwicelah Young) atau membahagi amplitud (contoh filem nipis), atau menggunakan laser. Untuk kontras yang baik, amplitud juga perlu hampir sama.
Lintasan optik dan beza lintasan optik
Lintasan optik (optical path) bagi cahaya yang bergerak sejauh L dalam medium berindeks biasan n ialah nL; ia bersamaan dengan jarak yang dilalui cahaya dalam vakum dalam masa yang sama. Beza lintasan optik (optical path difference), δ = n₂L₂ − n₁L₁. Beza fasa yang sepadan ialah Δφ = (2π/λ)δ, dengan λ panjang gelombang dalam vakum. Contoh: kepingan kaca setebal t berindeks n diletakkan pada satu lintasan menambah beza lintasan optik sebanyak (n − 1)t.
Standard Pembelajaran (3)
- 24.3.1Explain the formation of Young’s two-slit interference pattern;
- 24.3.2Derive and use the formula for the fringe separation, x = λD/a.
- 24.3.3Solve problems relating to Young’s two-slit interference.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid melabel rajah susunan dua celah Young (D, a, x) dan menyatakan mengapa corak jalur terang dan gelap terbentuk dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Rajah berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan x = λD/a daripada geometri beza lintasan secara berpandu.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.3.1, 24.3.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira jarak jalur λ = 600 nm, a = 0.50 mm dan D = 2.0 m, serta λ daripada pengukuran x tertentu.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data x melawan D atau 1/a daripada eksperimen laser dan menentukan λ daripada kecerunan graf.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan nilai λ; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.3.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kesan menukar warna cahaya dan jarak celah terhadap corak, serta menjustifikasi sebab cahaya putih menghasilkan jalur berwarna.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.3.2, 24.3.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan pembentukan corak interferens dwicelah Young (Young's two-slit interference), menerbitkan rumus pemisahan pinggir x = λD/a dan menyelesaikan masalah berkaitan.
Istilah
- Pinggir (fringe)
- Jalur cerah atau gelap pada skrin
- Pemisahan pinggir (fringe separation), x
- Jarak antara dua pinggir cerah (atau gelap) bersebelahan
- Pemisahan celah (slit separation), a
- Jarak antara pusat dua celah
- Cahaya monokromatik (monochromatic light)
- Cahaya satu panjang gelombang
Standard Pembelajaran (2)
- 24.4.1Explain the phenomenon of thin film interference for nearly normal incident light;
- 24.4.2Solve problems relating to thin film interference.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis syarat interferens membina dan memusnah dalam filem nipis pada tuju hampir normal, termasuk perubahan fasa π semasa pantulan dalam 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan dengan syarat betul; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.4.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan warna gelembung sabun dan titisan minyak di jalan menggunakan lakaran sinar daripada permukaan atas dan bawah.
Bukti hasil kerja: Lakaran sinar dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.4.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira ketebalan minimum filem untuk interferens membina atau memusnah pada λ tertentu dengan indeks n diberi.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.4.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis salutan antipantulan pada kanta dan menentukan ketebalan salutan dan indeks yang sesuai.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.4.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan fenomena interferens filem nipis (thin film interference) bagi cahaya tuju hampir normal dan menyelesaikan masalah berkaitan, termasuk kesan perubahan fasa semasa pantulan.
Fenomena interferens filem nipis
Apabila cahaya tuju hampir normal pada filem nipis berketebalan t dan berindeks n, sebahagian cahaya dipantulkan di permukaan atas dan sebahagian lagi dibiaskan, dipantulkan di permukaan bawah lalu keluar semula. Dua sinar pantulan ini koheren (pembahagian amplitud). Beza lintasan optik antara keduanya ialah 2nt. Pantulan dari medium berindeks rendah ke permukaan medium berindeks lebih tinggi mengalami perubahan fasa π (setara dengan beza lintasan λ/2); pantulan pada medium berindeks lebih rendah tiada perubahan fasa. Warna pada buih sabun dan lapisan minyak terhasil kerana panjang gelombang berbeza memenuhi syarat konstruktif pada ketebalan berbeza.
Standard Pembelajaran (4)
- 24.5.1Explain the diffraction pattern for a single slit;
- 24.5.2Derive and use the formula sin θ = λ/a for the first minimum;
- 24.5.3Explain the resolving power of an aperture, θ = λ/a;
- 24.5.4Use the formula θ = λ/a.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid melukis dan melabel corak pembelauan celah tunggal (maksimum pusat lebar, minimum pertama, maksimum sekunder lemah) dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Lukisan corak berlabel; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.5.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerbitkan sin θ = λ/a bagi minimum pertama menggunakan pembahagian celah kepada dua separuh secara berpandu.
Bukti hasil kerja: Terbitan bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.5.2 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira lebar sudut dan lebar maksimum pusat pada skrin untuk celah 0.10 mm dengan λ = 650 nm dan D tertentu.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.5.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis keupayaan peleraian apertur θ = λ/a dan menentukan jarak minimum dua objek yang masih dapat dibezakan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.5.3, 24.5.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pilihan saiz apertur teleskop atau kamera untuk menyelesaikan dua bintang berdekatan dan menjustifikasi dengan pengiraan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.5.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan corak pembelauan celah tunggal (single slit diffraction), menerbitkan rumus minimum pertama sin θ = λ/a, dan menerangkan kuasa leraian (resolving power) bukaan menggunakan θ = λ/a.
Corak pembelauan celah tunggal
Apabila cahaya monokromatik melalui celah tunggal berlebar a, corak pada skrin terdiri daripada maksimum pusat (central maximum) yang terang dan lebar, diapit oleh minimum gelap dan maksimum sekunder yang jauh lebih malap. Lebar maksimum pusat ialah dua kali lebar maksimum sekunder. Corak terhasil kerana gelombang kecil Huygens dari bahagian berlainan celah berinterferens. Celah lebih sempit atau λ lebih panjang menghasilkan corak yang lebih lebar.
Kuasa leraian bukaan
Kuasa leraian (resolving power) ialah keupayaan alat optik untuk menghasilkan imej berasingan bagi dua objek yang berdekatan. Setiap objek titik menghasilkan corak pembelauan oleh bukaan. Mengikut kriteria Rayleigh (Rayleigh criterion), dua objek baru boleh dileraikan apabila maksimum pusat satu corak jatuh pada minimum pertama corak yang lain. Sudut leraian minimum θ = λ/a (bagi celah, θ dalam radian). θ lebih kecil bermaksud kuasa leraian lebih tinggi; maka bukaan lebih besar atau λ lebih pendek meningkatkan kuasa leraian.
Standard Pembelajaran (4)
- 24.6.1Explain the diffraction pattern for a diffraction grating;
- 24.6.2Derive and use the formula for a diffraction grating, d sin θ = m λ;
- 24.6.3Describe the use of a diffraction grating to form the spectrum of white light;
- 24.6.4Describe the use of a diffraction grating to determine the wavelength of monochromatic light.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis formula pembelauan parutan d sin θ = mλ dan takrif d sebagai jarak antara celah dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak simbol; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.6.1, 24.6.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan corak parutan dan spektrum cahaya putih pada setiap peringkat dengan lakaran dan susunan warna.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.6.1, 24.6.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira sudut peringkat pertama dan kedua, serta λ monokrom daripada sudut diukur pada parutan 600 garisan per mm.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.6.2, 24.6.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data sin θ melawan m untuk menentukan λ dan peringkat maksimum yang mungkin diperoleh.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan kiraan peringkat; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.6.2, 24.6.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kelebihan parutan berbanding prisma untuk analisis spektrum dan mencadangkan bilangan garisan per mm yang sesuai.
Bukti hasil kerja: Perbandingan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.6.3 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan corak pembelauan oleh parutan pembelauan (diffraction grating), menerbitkan dan menggunakan d sin θ = mλ, serta menghuraikan penggunaan parutan untuk membentuk spektrum cahaya putih dan menentukan panjang gelombang cahaya monokromatik.
Corak parutan pembelauan
Parutan pembelauan (diffraction grating) mengandungi banyak celah selari yang sama jarak, d = 1/N dengan N bilangan garis per meter. Cahaya monokromatik yang melaluinya menghasilkan maksimum yang sangat tajam dan terang pada sudut tertentu, dipisahkan oleh kawasan gelap yang luas. Semakin banyak celah, semakin tajam dan terang maksimum. Maksimum pusat (m = 0) berada pada θ = 0; tertib (order) lebih tinggi berada di kedua-dua belah secara simetri.
Standard Pembelajaran (6)
- 24.7.1Explain polarised light;
- 24.7.2Explain the polarisation of light obtained by using a polariser;
- 24.7.3State Malus’s law;
- 24.7.4Use the formula I = I0 cos^2θ;
- 24.7.5Explain the polarisation of light obtained by reflection;
- 24.7.6Derive and use Brewster’s law, tan θ_B = n_2/n_1.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif cahaya terkutub dan hukum Malus dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak pernyataan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.7.1, 24.7.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan pengutuban cahaya oleh polarisan dan oleh pantulan menggunakan lakaran getaran.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.7.2, 24.7.5 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira keamatan selepas dua polarisan pada sudut 30°, 45° dan 60°, dan sudut Brewster bagi air dan kaca.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.7.4, 24.7.6 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menerbitkan tan θB = n₂/n₁ daripada syarat sinar pantul dan biasan berserenjang dan menyemaknya dengan data.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan jadual semakan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.7.6 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai penggunaan cermin mata polarisasi untuk mengurangkan silau daripada permukaan air atau jalan, dan menjustifikasi orientasi paksi.
Bukti hasil kerja: Justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.7.5 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan cahaya terkutub (polarised light), pengutuban melalui pengutub (polariser) dan pantulan, hukum Malus (Malus's law) serta hukum Brewster (Brewster's law).
Cahaya terkutub
Cahaya ialah gelombang melintang (transverse wave): medan elektrik E berayun berserenjang dengan arah perambatan. Cahaya tak terkutub (unpolarised light), cth daripada mentol atau Matahari, mempunyai ayunan E dalam semua satah yang berserenjang dengan arah perambatan. Cahaya terkutub satah (plane-polarised light) mempunyai ayunan E dalam satu satah sahaja. Hanya gelombang melintang boleh dikutubkan; gelombang membujur seperti bunyi tidak boleh.
Pernyataan hukum Malus
Hukum Malus (Malus's law): keamatan cahaya terkutub satah yang dihantar melalui penganalisis adalah berkadar terus dengan kuasa dua kosinus sudut θ antara satah pengutuban cahaya tuju dan paksi penghantaran penganalisis, I = I₀ cos²θ, dengan I₀ keamatan cahaya terkutub yang tiba.
Pengutuban melalui pantulan
Apabila cahaya tak terkutub dipantulkan oleh permukaan dielektrik (kaca, air), cahaya terpantul (reflected light) terkutub separa, dengan ayunan E lebih banyak selari dengan permukaan. Pada satu sudut tuju khas, sudut Brewster θ_B, cahaya terpantul terkutub satah sepenuhnya (ayunan selari permukaan, berserenjang dengan satah tuju) manakala cahaya terbias terkutub separa. Pada sudut ini sinar terpantul dan sinar terbias berserenjang antara satu sama lain. Kanta mata hitam Polaroid dengan paksi penghantaran menegak menyekat silau pantulan mendatar.
Standard Pembelajaran (2)
- 24.8.1Explain the basic principles of fibre optics as optical waveguides;
- 24.8.2State the applications of fibre optics.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis prinsip gentian optik (pantulan dalam penuh) dan bahagian teras dan sarung dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.8.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan syarat sudut tuju melebihi sudut genting dengan lakaran sinar dalam gentian.
Bukti hasil kerja: Lakaran sinar dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.8.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menyenaraikan aplikasi gentian optik dalam komunikasi dan perubatan dan mengira sudut genting bagi pasangan indeks n teras dan sarung.
Bukti hasil kerja: Senarai aplikasi dan pengiraan sudut; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.8.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kelebihan gentian optik berbanding kabel kuprum dan kesan lenturan melampau pada isyarat.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 24.8.1, 24.8.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan prinsip asas gentian optik (fibre optics) sebagai pandu gelombang optik (optical waveguide) dan aplikasinya.
Pandu gelombang optik
Gentian optik terdiri daripada teras (core) kaca berindeks biasan tinggi n₁ yang dibalut lapisan pelapis (cladding) berindeks lebih rendah n₂ dan jaket pelindung. Cahaya yang masuk dipandu sepanjang teras melalui pantulan dalam penuh (total internal reflection) berulang di sempadan teras-pelapis, walaupun gentian dibengkokkan sedikit.
Fungsi pelapis
- Menyediakan sempadan n₁ > n₂ untuk pantulan dalam penuh
- Melindungi permukaan teras daripada calar dan kotoran
- Mengelakkan cahaya bocor ke gentian bersebelahan dalam satu berkas
Semester 3Quantum Physics
Standard Pembelajaran (9)
- 25.1.1State Planck quantum theory of radiation;
- 25.1.2Use equation E = hf;
- 25.1.3Describe the important observations in photoelectric experiments;
- 25.1.4Explain stopping potential;
- 25.1.5Use the formula eV_s = (1/2)mv_max^2;
- 25.1.6Explain the features of the photoelectric effect that cannot be explained by wave theory;
- 25.1.7Explain work function and threshold frequency;
- 25.1.8Use Einstein’s equation for the photoelectric effect, hf = W + (1/2)mv_max^2;
- 25.1.9Explain photovoltaic effect in a solar cell.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan teori kuantum Planck dan menulis E = hf dengan nilai h dan unit dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan; semak nilai h; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.1.1, 25.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan pemerhatian utama eksperimen fotoelektrik, keupayaan henti dan ciri yang tidak dapat diterangkan oleh teori gelombang.
Bukti hasil kerja: Jadual pemerhatian dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.1.3, 25.1.4, 25.1.6 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira tenaga foton, fungsi kerja, frekuensi ambang dan tenaga kinetik maksimum fotoelektron menggunakan hf = W + ½mv²max.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.1.5, 25.1.7, 25.1.8 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis graf V_s melawan f daripada data fotoelektrik, menentukan h, W dan f₀ daripada kecerunan dan pintasan.
Bukti hasil kerja: Graf, kecerunan dan nilai h; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.1.4, 25.1.8 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kecekapan sel suria berdasarkan tenaga foton dan fungsi kerja serta menjustifikasi mengapa jenis bahan memberi kecekapan berbeza.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.1.6, 25.1.9 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini membincangkan teori kuantum Planck (Planck quantum theory), foton, kesan fotoelektrik (photoelectric effect), keupayaan penghenti (stopping potential), persamaan Einstein dan kesan fotovolta (photovoltaic effect) dalam sel suria. Pemalar: h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s, c = 3.00 × 10⁸ m s⁻¹, e = 1.60 × 10⁻¹⁹ C, mₑ = 9.11 × 10⁻³¹ kg.
Teori kuantum Planck
Teori kuantum Planck (Planck quantum theory of radiation): sinaran elektromagnet dipancarkan atau diserap dalam paket tenaga diskret yang dipanggil kuantum (quantum) atau foton (photon). Tenaga satu foton E = hf = hc/λ, dengan h pemalar Planck 6.63 × 10⁻³⁴ J s dan f frekuensi. Tenaga sinaran berkeamatan tinggi bermaksud lebih banyak foton, bukan foton bertenaga lebih tinggi. 1 eV = 1.60 × 10⁻¹⁹ J.
Pemerhatian penting eksperimen fotoelektrik
- Fotoelektron dipancarkan hanya jika frekuensi cahaya ≥ frekuensi ambang f₀, walau keamatan rendah
- Tenaga kinetik maksimum fotoelektron bertambah secara linear dengan frekuensi, tidak bergantung pada keamatan
- Arus fotoelektrik (bilangan fotoelektron sesaat) berkadar terus dengan keamatan cahaya
- Pancaran berlaku serta-merta (kurang 10⁻⁹ s) tanpa sela masa
Keupayaan penghenti
Dalam litar fotosel, apabila anod dibuat negatif berbanding katod, beza keupayaan menentang gerakan fotoelektron. Keupayaan penghenti (stopping potential) V_s ialah beza keupayaan songsang minimum yang menjadikan arus fotoelektrik sifar; ia menghentikan fotoelektron paling laju. Kerja dilakukan oleh medan = tenaga kinetik maksimum: eV_s = ½mv_max². V_s bertambah dengan frekuensi tetapi tidak bergantung pada keamatan.
Fungsi kerja dan frekuensi ambang
- Fungsi kerja (work function) W
- Tenaga minimum untuk membebaskan elektron dari permukaan logam
- Frekuensi ambang (threshold frequency) f₀
- Frekuensi minimum cahaya yang memancarkan fotoelektron; W = hf₀
- Panjang gelombang ambang λ₀
- Panjang gelombang maksimum; λ₀ = hc/W
Graf K_max lawan f
Daripada hf = W + K_max, graf K_max lawan f ialah garis lurus dengan kecerunan h, pintasan-f = f₀ dan pintasan-K (ekstrapolasi) = −W. Graf eV_s lawan f mempunyai bentuk sama. Semua logam memberi garis selari (kecerunan h sama) tetapi f₀ berbeza.
Standard Pembelajaran (4)
- 25.2.1State de Broglie’s hypothesis;
- 25.2.2Use de Broglie’s wavelength, λ = h/p;
- 25.2.3Interpret the electron diffraction pattern as evidence of the wave nature of electrons;
- 25.2.4Explain the advantage of an electron microscope as compared to an optical microscope in terms of resolving power only.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis hipotesis de Broglie dan formula λ = h/p dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.2.1, 25.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan corak pembelauan elektron sebagai bukti sifat gelombang elektron dan membandingkan dengan pembelauan cahaya.
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan lakaran corak; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.2.3 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira panjang gelombang de Broglie bagi elektron yang dipecut oleh 100 V dan bagi bola kriket, lalu membandingkan magnitud.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kelebihan mikroskop elektron berbanding mikroskop optik dari segi keupayaan peleraian dengan membanding λ.
Bukti hasil kerja: Jadual λ dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.2.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai voltan pecutan yang diperlukan untuk elektron mencapai panjang gelombang 0.1 nm dan menjustifikasi kesesuaian untuk melihat atom.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.2.2, 25.2.4 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan dualiti gelombang-zarah (wave-particle duality): hipotesis de Broglie, panjang gelombang de Broglie, pembelauan elektron dan kelebihan mikroskop elektron. Pemalar: h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s, mₑ = 9.11 × 10⁻³¹ kg, e = 1.60 × 10⁻¹⁹ C.
Hipotesis de Broglie
Hipotesis de Broglie (de Broglie's hypothesis): semua zarah yang bergerak mempunyai sifat gelombang dengan panjang gelombang λ = h/p = h/mv, dengan p momentum zarah. Jika cahaya (gelombang) boleh bersifat zarah (foton), maka zarah seperti elektron boleh bersifat gelombang. Bagi elektron dipecut melalui beza keupayaan V: ½mv² = eV, p = √(2meV), maka λ = h/√(2meV).
Tahukah anda
Bola 0.15 kg bergerak 40 m s⁻¹ mempunyai λ = 6.63 × 10⁻³⁴ / 6.0 = 1.1 × 10⁻³⁴ m, terlalu kecil untuk dikesan. Itulah sebabnya sifat gelombang hanya ketara bagi zarah berjisim sangat kecil.
Standard Pembelajaran (5)
- 25.3.1State Bohr’s postulates for a hydrogen atom;
- 25.3.2Derive and use an expression for the radii of the orbits, r = n^2 h^2 ε_0/(πme^2) in Bohr’s model;
- 25.3.3Derive and use the formula E_n = −e^4 m/(8ε_0^2 h^2 n^2) for Bohr’s model of hydrogen atom;
- 25.3.4Explain the production of emission and absorption line spectra with reference to the transitions between energy levels;
- 25.3.5Explain excitation energy and ionisation energy.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis postulat Bohr bagi atom hidrogen (orbit stabil, momentum sudut terkuantum, pancaran foton semasa peralihan) dalam 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan spektrum garis pancaran dan serapan menggunakan rajah aras tenaga dan menyatakan tenaga pengujaan dan pengionan.
Bukti hasil kerja: Rajah aras tenaga dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.3.4, 25.3.5 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira aras tenaga E_n dan tenaga foton bagi peralihan n = 3 ke n = 2 dan panjang gelombang yang terpancar.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menerbitkan r = n²h²ε₀/(πme²) dan E_n, lalu menganalisis siri Lyman dan Balmer dalam spektrum hidrogen.
Bukti hasil kerja: Terbitan dan jadual siri; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.3.2, 25.3.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kejayaan dan had model Bohr dengan membandingkan ramalan panjang gelombang dengan data spektrum hidrogen dan atom lain.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan dan ulasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.3.4, 25.3.5 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini membincangkan postulat Bohr bagi atom hidrogen, jejari orbit dan aras tenaga, spektrum garis pancaran dan serapan, serta tenaga pengujaan dan pengionan. Pemalar: h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s, e = 1.60 × 10⁻¹⁹ C, mₑ = 9.11 × 10⁻³¹ kg, ε₀ = 8.85 × 10⁻¹² F m⁻¹.
Postulat Bohr bagi atom hidrogen
- Elektron bergerak dalam orbit bulat mengelilingi nukleus; daya memusat dibekalkan oleh daya tarikan elektrostatik Coulomb
- Elektron hanya boleh berada dalam orbit pegun (stationary orbits) tertentu yang momentum sudutnya dikuantumkan: mvr = nh/2π, n = 1, 2, 3, ...
- Dalam orbit pegun elektron tidak memancarkan sinaran elektromagnet walaupun memecut
- Sinaran dipancar atau diserap hanya apabila elektron beralih antara orbit: hf = E_awal − E_akhir
Tenaga pengujaan dan pengionan
- Tenaga pengujaan (excitation energy)
- Tenaga diperlukan untuk menaikkan elektron dari keadaan dasar ke aras tenaga lebih tinggi; cth n = 1 → 2: 10.2 eV
- Tenaga pengionan (ionisation energy)
- Tenaga minimum untuk mengeluarkan elektron dari keadaan dasar ke n = ∞ (E = 0); hidrogen: 13.6 eV
- Keupayaan pengujaan / pengionan
- Tenaga berkenaan dibahagi e, dalam volt (cth 10.2 V, 13.6 V)
Standard Pembelajaran (6)
- 25.4.1Describe the production of X-rays in X-ray tube;
- 25.4.2Explain the continuous spectrum and characteristic line spectrum;
- 25.4.3Derive and use the equation λ_min = hc/eV;
- 25.4.4Explain X-ray diffraction by two parallel adjacent atomic planes;
- 25.4.5Derive and use Bragg’s law, 2d sin θ = mλ;
- 25.4.6State the applications of X-rays.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid melabel bahagian tiub sinar-X dan menyatakan asal spektrum selanjar dan spektrum garis cirian dalam kad semakan selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Rajah berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.4.1, 25.4.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan pembelauan sinar-X oleh dua satah atom selari dan menyenaraikan aplikasi sinar-X dalam perubatan dan industri.
Bukti hasil kerja: Lakaran dan senarai aplikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.4.4, 25.4.6 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira λmin = hc/eV pada voltan 30 kV dan sudut Bragg pertama bagi jarak satah atom d dan λ yang diberi.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.4.3, 25.4.5 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis spektrum sinar-X pada dua voltan berbeza dan menjelaskan perubahan λmin serta kedudukan garis cirian.
Bukti hasil kerja: Graf berlabel dan penjelasan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.4.2, 25.4.3 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai penggunaan pembelauan sinar-X untuk menentukan struktur hablur dengan menentukan d daripada sudut Bragg dan menjustifikasi ketepatan.
Bukti hasil kerja: Pengiraan dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.4.4, 25.4.5 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini membincangkan penghasilan sinar-X (X-rays) dalam tiub sinar-X, spektrum selanjar dan spektrum garis cirian, λ_min = hc/eV, pembelauan sinar-X dan hukum Bragg (Bragg's law) serta aplikasinya. Pemalar: h = 6.63 × 10⁻³⁴ J s, c = 3.00 × 10⁸ m s⁻¹, e = 1.60 × 10⁻¹⁹ C.
Pembelauan sinar-X oleh dua satah atom
Hablur ialah susunan atom dalam satah selari berjarak d (~10⁻¹⁰ m), setanding panjang gelombang sinar-X. Sinar-X yang mengenai dua satah atom bersebelahan pada sudut kerlingan (glancing angle) θ dipantulkan (diserakkan) oleh kedua-dua satah. Sinar dari satah bawah melalui lintasan tambahan. Jika beza lintasan ialah gandaan integer λ, berlaku interferens membina dan alur terbelau berkeamatan maksimum.
Standard Pembelajaran (2)
- 25.5.1Explain nanoscience;
- 25.5.2State the applications of nanoscience in electronics devices.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (4)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis takrif sains nano dan julat saiz 1 hingga 100 nm serta memberi dua contoh bahan nano dalam 8 minit.
Bukti hasil kerja: Takrif dan contoh; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.5.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan mengapa sifat bahan berubah pada skala nano (nisbah luas permukaan kepada isi padu, kesan kuantum).
Bukti hasil kerja: Penerangan lisan dan contoh; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.5.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid menyenaraikan aplikasi sains nano dalam peranti elektronik (transistor, paparan, sensor) dan menerangkan fungsi nano dalam setiap satu.
Bukti hasil kerja: Jadual aplikasi dan fungsi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.5.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis kelebihan dan cabaran peranti nano dalam elektronik dan menyediakan perbandingan ringkas.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 25.5.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan sains nano (nanoscience), iaitu kajian bahan pada skala nanometer, dan aplikasinya dalam peranti elektronik (electronic devices).
Apakah sains nano (nanoscience)?
Sains nano ialah kajian dan manipulasi bahan pada skala 1 nm hingga 100 nm (1 nm = 1 × 10⁻⁹ m). Pada skala ini sifat bahan berbeza daripada bahan pukal (bulk material) kerana dua sebab utama: nisbah luas permukaan kepada isi padu (surface area to volume ratio) menjadi sangat besar, dan kesan kuantum (quantum effects) seperti pengkuantuman aras tenaga mula ketara. Akibatnya warna, kekonduksian, kekuatan dan kereaktifan bahan boleh berubah mengikut saiz zarah.
Istilah penting
- Nanometer (nm)
- 1 × 10⁻⁹ m
- Titik kuantum (quantum dot)
- Hablur semikonduktor bersaiz nano yang warna pancarannya ditentukan oleh saiznya
- Grafin (graphene)
- Satu lapisan atom karbon tersusun heksagon; sangat kuat dan konduktor baik
- Tiub nano karbon (carbon nanotube)
- Grafin yang digulung menjadi silinder berdiameter beberapa nm
Tahukah anda?
Zarah emas bersaiz kira-kira 20 nm kelihatan merah, bukan kuning keemasan, kerana interaksi cahaya dengan elektron pada permukaan zarah nano.
Semester 3Nuclear Physics
Standard Pembelajaran (5)
- 26.1.1Describe the discovery of protons and neutrons;
- 26.1.2Explain mass defect and binding energy;
- 26.1.3Use the formula for mass-energy equivalence, E = Δmc^2;
- 26.1.4Relate and use unified atomic mass unit u, and unit eV;
- 26.1.5Sketch and interpret a graph of binding energy per nucleon against nucleon number.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menulis ringkasan penemuan proton dan neutron serta takrif cacat jisim dan tenaga ikatan dalam kad semakan selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.1.1, 26.1.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan hubungan u dengan eV dan melakar graf tenaga ikatan per nukleon melawan nombor nukleon, menandakan puncak pada besi.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf berlabel dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.1.4, 26.1.5 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira cacat jisim dan tenaga ikatan nukleus helium-4 menggunakan E = Δmc² dengan jisim dalam u dan hasilnya dalam MeV.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.1.3, 26.1.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis tenaga ikatan per nukleon bagi beberapa nuklid dan menentukan nuklid paling stabil serta menerangkan corak pada graf.
Bukti hasil kerja: Jadual nilai dan kesimpulan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.1.2, 26.1.5 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kestabilan dua nuklid berbeza berdasarkan tenaga ikatan per nukleon dan menjustifikasi mana lebih sukar diceraikan.
Bukti hasil kerja: Justifikasi bertulis; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.1.2, 26.1.5 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan penemuan proton dan neutron, cacat jisim (mass defect), tenaga ikatan (binding energy), kesetaraan jisim-tenaga E = Δmc², unit u dan eV, serta graf tenaga ikatan per nukleon.
Cacat jisim (mass defect) dan tenaga ikatan (binding energy)
Jisim nukleus sentiasa kurang daripada jumlah jisim proton dan neutron bebas yang membentuknya. Perbezaan ini ialah cacat jisim: Δm = [Zmₚ + (A − Z)mₙ] − m_nukleus. Tenaga ikatan ialah tenaga yang diperlukan untuk memisahkan nukleus kepada nukleon-nukleon bebasnya (atau tenaga yang dibebaskan apabila nukleus terbentuk). Mengikut kesetaraan jisim-tenaga Einstein, E = Δmc², dengan c = 3.00 × 10⁸ m s⁻¹, Δm dalam kg dan E dalam J.
Graf tenaga ikatan per nukleon melawan nombor nukleon A
- Lakaran: naik mendadak bagi A kecil (²H ≈ 1.1 MeV), puncak ⁴He tersendiri (≈ 7.1 MeV), maksimum ≈ 8.8 MeV di sekitar ⁵⁶Fe, kemudian menurun perlahan hingga ≈ 7.6 MeV bagi ²³⁸U.
- Tenaga ikatan per nukleon yang lebih tinggi bermaksud nukleus lebih stabil; ⁵⁶Fe antara nukleus paling stabil.
- Nukleus ringan (A kecil) boleh menjadi lebih stabil melalui pelakuran (fusion); nukleus berat melalui pembelahan (fission).
- Dalam kedua-dua proses, hasil bergerak ke arah puncak graf dan tenaga dibebaskan.
Standard Pembelajaran (8)
- 26.2.1Explain radioactive decay as a spontaneous and random processes;
- 26.2.2Define radioactive d N activity, A = d; t
- 26.2.3State radioactive decay law;
- 26.2.4Use the formula dN/dt = −λN;
- 26.2.5define decay constant, λ;
- 26.2.6Derive and use the formula N = N_0 e^(−λt);
- 26.2.7Derive and use the relation λ = ln 2/t_1/2;
- 26.2.8Solve problems involving applications of radioisotopes including as tracers in medical physics, agriculture and industry.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan sifat reput radioaktif (spontan dan rawak), hukum reput dan takrif pemalar reput λ dalam kad semakan selama 10 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.2.1, 26.2.3, 26.2.5 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan aktiviti A = dN/dt dan dN/dt = −λN, serta mengapa graf N melawan t berbentuk eksponen menurun.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf dan penerangan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.2.2, 26.2.4 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid mengira baki bilangan nukleus selepas masa tertentu dan λ daripada separuh hayat menggunakan N = N₀e^(−λt) dan λ = ln 2/t_1/2.
Bukti hasil kerja: Lembaran pengiraan berunit; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.2.6, 26.2.7 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis data aktiviti melawan masa, memplot ln A melawan t dan menentukan λ dan separuh hayat daripada kecerunan.
Bukti hasil kerja: Graf ln A-t dan nilai λ.
SP disasar: 26.2.6, 26.2.7 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai pemilihan radioisotop sebagai penyurih dalam perubatan, pertanian atau industri berdasarkan separuh hayat dan jenis sinaran, dan menjustifikasi.
Bukti hasil kerja: Jadual penilaian dan justifikasi; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.2.8 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan pereputan radioaktif (radioactive decay) sebagai proses spontan dan rawak, aktiviti, hukum pereputan, pemalar pereputan, N = N₀e^(−λt), separuh hayat dan aplikasi radioisotop.
Pereputan spontan dan rawak
Pereputan radioaktif adalah spontan (spontaneous): ia berlaku tanpa rangsangan luar dan tidak dipengaruhi oleh suhu, tekanan atau keadaan kimia. Ia juga rawak (random): mustahil meramal bila sesuatu nukleus tertentu akan mereput; hanya kebarangkalian pereputan per unit masa yang tetap. Bukti kerawakan ialah bacaan kadar bilangan pembilang Geiger-Muller yang turun naik di sekitar suatu nilai purata.
Standard Pembelajaran (9)
- 26.3.1State the conservation of nucleon number and charge in nuclear reactions;
- 26.3.2Apply the conservation of nucleon number and charge in nuclear reactions;
- 26.3.3State the principle of mass-energy conservation to solve related problems in nuclear reactions;
- 26.3.4Apply the principle of mass-energy conservation in nuclear reactions;
- 26.3.5Explain the occurrence of fission and fusion using the graph of binding energy per nucleon against nucleon number;
- 26.3.6Explain the chain reaction in nuclear fission;
- 26.3.7Explain a controlled fission process in a reactor;
- 26.3.8Explain a nuclear fusion process in the Sun;
- 26.3.9State ways for proper nuclear waste disposal.
Untuk guru: cadangan aktiviti ikut aras kognitif (5)
- Mengingat
Aktiviti: Murid menyatakan pengabadian nombor nukleon, cas dan tenaga jisim dalam tindak balas nuklear dalam kad semakan selama 8 minit.
Bukti hasil kerja: Kad semakan lengkap; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.3.1, 26.3.3 · Latihan sepadan: aras Mengingat - Memahami
Aktiviti: Dalam pasangan, murid menerangkan pembelahan dan pelakuran menggunakan graf tenaga ikatan per nukleon dan tindak balas berantai dengan rajah.
Bukti hasil kerja: Lakaran graf dan rajah tindak balas berantai.
SP disasar: 26.3.5, 26.3.6 · Latihan sepadan: aras Memahami - Mengaplikasi
Aktiviti: Murid melengkapkan persamaan tindak balas nuklear dan mengira tenaga dibebaskan (nilai Q) bagi pembelahan uranium-235 dan pelakuran deuterium-tritium.
Bukti hasil kerja: Persamaan lengkap dan pengiraan Q; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.3.2, 26.3.4 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - Menganalisis
Aktiviti: Dalam kumpulan, murid menganalisis perbezaan reaktor nuklear terkawal (moderator, rod kawalan, penyejuk) dengan pelakuran di Matahari melalui jadual perbandingan.
Bukti hasil kerja: Jadual perbandingan; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.3.7, 26.3.8 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - Menilai
Aktiviti: Murid menilai kaedah pelupusan sisa nuklear yang selamat dan mencadangkan penyelesaian jangka panjang dengan justifikasi keselamatan dan alam sekitar.
Bukti hasil kerja: Laporan penilaian ringkas; semak ketepatan dan kelengkapan oleh guru.
SP disasar: 26.3.9 · Latihan sepadan: aras Menilai
Cadangan ini mengikut aras kognitif hasil pembelajaran (bukan TP DSKP kerana STPM tiada TP). Buka unit dan latihan
Ringkasan nota
Unit ini menerangkan keabadian nombor nukleon dan cas, keabadian jisim-tenaga dalam tindak balas nuklear, pembelahan dan pelakuran, tindak balas berantai, reaktor, pelakuran dalam Matahari dan pelupusan sisa nuklear.
Keabadian dalam tindak balas nuklear
Dalam setiap tindak balas nuklear, jumlah nombor nukleon A (nucleon number) diabadikan dan jumlah cas atau nombor proton Z (charge) diabadikan. Bagi ᴬ_Z X, jumlah A di kiri = jumlah A di kanan, dan jumlah Z di kiri = jumlah Z di kanan. Contoh: ²³⁵₉₂U + ¹₀n → ¹⁴¹₅₆Ba + ⁹²₃₆Kr + 3¹₀n; A: 235 + 1 = 141 + 92 + 3 = 236; Z: 92 + 0 = 56 + 36 + 0 = 92.
Keabadian jisim-tenaga (mass-energy conservation)
Jumlah jisim dan tenaga sebelum tindak balas sama dengan jumlah jisim dan tenaga selepasnya. Jika jumlah jisim rehat hasil kurang daripada bahan, perbezaan jisim Δm muncul sebagai tenaga Q = Δmc² (tenaga kinetik hasil dan sinaran gama). Q = [Σm(bahan) − Σm(hasil)]c²; Q positif bermaksud tenaga dibebaskan.
Pelupusan sisa nuklear yang betul
- Simpan rod bahan api terpakai dalam kolam air penyejuk beberapa tahun supaya aktiviti dan haba berkurang.
- Sisa aras tinggi divitrifikasi (dijadikan kaca) dan dimeterai dalam bekas keluli tahan karat.
- Bekas ditanam dalam repositori geologi dalam yang stabil, jauh dari air bawah tanah.
- Sisa aras rendah dipadatkan, dibungkus dalam konkrit dan ditanam cetek di tapak berlesen.
- Pemantauan jangka panjang; tidak dibuang ke laut atau sungai.
Sijil Penghargaan SistemGuru.My
Siapkan semua 109 unit untuk menerima Sijil Penghargaan dengan kod pengesahan.