7.3 Prinsip Keabadian Tenaga
Unit ini menerangkan Prinsip Keabadian Tenaga dan menggunakannya untuk menyelesaikan masalah perubahan tenaga kinetik dan tenaga keupayaan dalam sistem tertutup.
SP 7.3.1Menerangkan dengan contoh Prinsip Keabadian Tenaga.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menerangkan
Murid perlu menerangkan Prinsip Keabadian Tenaga dengan contoh sistem ayunan seperti bandul ringkas dan spring berbeban.
- IsiPrinsip Keabadian TenagaHuraian
Tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan tetapi boleh berubah bentuk; jumlah tenaga dalam sistem tertutup kekal.
ContohStesen hidroelektrik: tenaga keupayaan graviti air → tenaga kinetik → tenaga elektrik.
- IsiAyunan bandul dan spring berbebanHuraian
Bandul: Ep maksimum di kedudukan tertinggi, Ek maksimum di kedudukan terendah. Spring berbeban: tenaga keupayaan kenyal dan tenaga kinetik bertukar ganti semasa beban berayun ke atas dan ke bawah.
ContohBeban pada spring ditarik ke bawah dan dilepaskan; ia paling laju ketika melalui kedudukan keseimbangan.
NotaPrinsip Keabadian Tenaga
Tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan tetapi boleh berubah dari satu bentuk ke bentuk lain. Dalam sistem tertutup, jumlah tenaga sentiasa tetap.
Peta alirPerubahan tenaga dalam ayunan bandul ringkas
- Kedudukan tertinggi (hujung kiri): tenaga keupayaan graviti maksimum, tenaga kinetik sifar
- Bergerak turun: tenaga keupayaan berubah kepada tenaga kinetik
- Kedudukan terendah (tengah): tenaga kinetik maksimum, tenaga keupayaan minimum
- Bergerak naik: tenaga kinetik berubah kepada tenaga keupayaan
- Kedudukan tertinggi (hujung kanan): tenaga keupayaan maksimum semula
Poin utamaContoh Prinsip Keabadian Tenaga
- Stesen hidroelektrik: tenaga keupayaan graviti air → tenaga kinetik → tenaga elektrik
- Lastik: tenaga keupayaan kenyal → tenaga kinetik batu
- Buah jatuh: tenaga keupayaan graviti → tenaga kinetik
- Kereta lereng (roller coaster): pertukaran berterusan antara tenaga keupayaan dan kinetik
SP 7.3.2Menyelesaikan masalah kualitatif dan kuantitatif yang melibatkan perubahan tenaga kinetik dan tenaga keupayaan bagi suatu sistem tertutup.
Huraian SPApa yang perlu dikuasai
Untuk guru: kata tugas Menyelesaikan
Murid perlu menyelesaikan masalah kualitatif dan kuantitatif perubahan Ek dan Ep menggunakan mgh = ½mv², ½Fx = mgh dan ½Fx = ½mv².
- IsiMasalah kualitatifHuraian
Kenal pasti kedudukan tenaga keupayaan maksimum dan tenaga kinetik maksimum dalam situasi seperti buaian, objek jatuh, roller-coaster dan mainan berspring.
ContohRoller-coaster di puncak: Ep maksimum; di lembah: Ek maksimum.
- IsiMasalah kuantitatif mgh = ½mv²Huraian
Samakan tenaga awal dengan tenaga akhir, kemudian cari kuantiti yang tidak diketahui.
ContohBola 1 kg jatuh dari 5 m: 1 × 10 × 5 = ½ × 1 × v², v² = 100, v = 10 m s⁻¹.
- IsiMasalah ½Fx = ½mv² atau ½Fx = mghHuraian
Tenaga keupayaan kenyal spring mainan berubah menjadi tenaga kinetik peluru atau tenaga keupayaan graviti.
ContohSpring pistol mainan dimampat 0.05 m oleh 40 N: ½ × 40 × 0.05 = 1 J; peluru 0.02 kg: ½ × 0.02 × v² = 1, v = 10 m s⁻¹.
Peta alirContoh: bola 0.5 kg dilepaskan dari ketinggian 20 m (g = 10 N kg⁻¹)
- Tenaga keupayaan di puncak, Ep = mgh = 0.5 kg × 10 N kg⁻¹ × 20 m = 100 J
- Sebelum menyentuh tanah, semua Ep berubah kepada Ek: Ek = 100 J
- ½mv² = 100 J → ½ × 0.5 kg × v² = 100 J
- v² = 400 m² s⁻²
- v = 20 m s⁻¹
Ingat: mnemonik & kad imbas
Mnemonik
- TCM
- Jumlah tenaga Tetap, tiada Cipta, tiada Musnah (hanya berubah bentuk)
Kad imbas
- Prinsip Keabadian Tenaga
- Tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan, hanya berubah bentuk
- Bandul di kedudukan terendah
- Tenaga kinetik maksimum
- Bandul di kedudukan tertinggi
- Tenaga keupayaan maksimum, tenaga kinetik sifar
- Sistem tertutup
- Jumlah tenaga kekal tetap
Semak kefahaman
Nyatakan Prinsip Keabadian Tenaga. (SP 7.3.1)
Lihat jawapan
Tenaga tidak boleh dicipta atau dimusnahkan tetapi boleh berubah dari satu bentuk ke bentuk lain.
Sebiji bola 0.5 kg jatuh bebas dari ketinggian 20 m. Hitung halajunya sebelum menyentuh tanah. (g = 10 N kg⁻¹) (SP 7.3.2)
Lihat jawapan
mgh = ½mv², maka v² = 2 × 10 × 20 = 400, v = 20 m s⁻¹.
12 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.
Tahap Penguasaan (TP)
| TP | Tafsiran |
|---|---|
| TP1 | Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran sains mengenai tenaga dan kuasa. |
| TP2 | Memahami tenaga dan kuasa dan dapat menjelaskan kefahaman tersebut. |
| TP3 | Mengaplikasikan pengetahuan mengenai tenaga dan kuasa dan dapat melaksanakan tugasan mudah. |
| TP4 | Menganalisis pengetahuan mengenai tenaga dan kuasa dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam. |
| TP5 | Menilai pengetahuan mengenai tenaga dan kuasa dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan. |
| TP6 | Mereka cipta dengan menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai tenaga dan kuasa dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan atau dalam melaksanakan satu tugasan dalam situasi baru secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ekonomi/budaya masyarakat. |
Untuk guru: cadangan aktiviti mencapai TP (6)
- TP1
Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran sains mengenai tenaga dan kuasa.
Aktiviti: Murid berpasangan memadankan kad gambar dan label bagi Prinsip Keabadian Tenaga dan perubahan tenaga kinetik serta keupayaan, kemudian menyebutnya semula secara lisan kepada guru dalam permainan kad 10 minit.
Evidens PBD: Ketepatan padanan kad dan jawapan lisan murid direkod dalam senarai semak.
SP disasar: 7.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat - TP2
Memahami tenaga dan kuasa dan dapat menjelaskan kefahaman tersebut.
Aktiviti: Murid menerangkan Prinsip Keabadian Tenaga dan perubahan tenaga kinetik serta keupayaan dengan perkataan sendiri kepada rakan sambil melukis lakaran ringkas pada papan mini; guru menyoal dan menyemak kefahaman, 10 minit.
Evidens PBD: Penjelasan lisan dan lakaran murid dinilai melalui soal jawab ringkas dan semakan guru.
SP disasar: 7.3.1 · Latihan sepadan: aras Memahami - TP3
Mengaplikasikan pengetahuan mengenai tenaga dan kuasa dan dapat melaksanakan tugasan mudah.
Aktiviti: Murid secara berpasangan menjalankan tugasan: memerhati bandul atau bola melantun dan merekod perubahan tenaga keupayaan dan kinetik pada setiap kedudukan, menggunakan bahan mudah dan mengikut langkah keselamatan, 15 minit.
Evidens PBD: Lembaran kerja dan pemerhatian guru ke atas ketepatan langkah dan hasil tugasan.
SP disasar: 7.3.1 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi - TP4
Menganalisis pengetahuan mengenai tenaga dan kuasa dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam.
Aktiviti: Kumpulan menganalisis situasi: sebuah roller coaster bergerak dari puncak bukit ke bawah; murid menyelesaikan masalah kualitatif dan kuantitatif tentang perubahan tenaga. Murid mengenal pasti punca atau hubungan berdasarkan data ringkas, kemudian mencadangkan penyelesaian, 20 minit.
Evidens PBD: Hasil analisis kumpulan dan justifikasi lisan dinilai dengan rubrik ringkas.
SP disasar: 7.3.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis - TP5
Menilai pengetahuan mengenai tenaga dan kuasa dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan.
Aktiviti: Murid menilai keputusan eksperimen bandul, menentukan penyebab kehilangan tenaga dan langkah menambah baik berpandukan senarai semak, memilih keputusan terbaik dan mewajarkannya dalam perbincangan kelas selama 20 minit.
Evidens PBD: Laporan penilaian kumpulan, keputusan dan justifikasi dinilai dengan rubrik.
SP disasar: 7.3.2 · Latihan sepadan: aras Menilai dan Menghayati - TP6
Mereka cipta dengan menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai tenaga dan kuasa dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan atau dalam melaksanakan satu tugasan dalam situasi baru secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ekonomi/budaya masyarakat.
Aktiviti: Murid mereka cipta model roller coaster mini atau animasi yang menunjukkan Prinsip Keabadian Tenaga secara kreatif menggunakan pengetahuan SK ini, dengan mengambil kira nilai sosial, ekonomi atau budaya masyarakat, lalu membentangkannya dalam galeri kelas.
Evidens PBD: Hasil ciptaan dan pembentangan dinilai dengan rubrik kreativiti dan ketepatan sains; disimpan dalam portfolio.
SP disasar: 7.3.2 · Latihan sepadan: aras Mencipta
Cadangan sahaja; TP rasmi ditentukan guru melalui pertimbangan profesional (PBD). Buka unit dan latihan
Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 33 unit Sains Tingkatan 3 untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.