Set ini merangkumi lima kemahiran daripada penyiasatan dan penerangan Fizik: menamakan pemboleh ubah, memilih paksi graf, membaca kecerunan berserta unit, mengasingkan had rawak dan sistematik, serta menulis penerangan ringkas. Semua data direka untuk latihan. Jawab di atas kertas dahulu, kemudian buka pengiraan.
Soalan disusun daripada yang lebih mudah kepada yang lebih sukar. Unit ialah sebahagian daripada setiap jawapan berangka.
Soalan
S1 (mudah). Seorang pelajar menyiasat bagaimana ketinggian landasan condong mempengaruhi laju troli di bahagian bawah. Namakan pemboleh ubah bebas, pemboleh ubah bersandar dan dua pemboleh ubah dimalarkan.
Lihat jawapan
Bebas: ketinggian landasan (dalam cm). Bersandar: laju troli di bahagian bawah (dalam m/s, diperoleh daripada jarak dan masa, atau daripada get cahaya). Dimalarkan: troli dan jisim yang sama, permukaan dan panjang landasan yang sama, titik mula yang sama pada landasan.
S2 (mudah). Seorang pelajar menguji sama ada jisim ladung bandul mengubah tempohnya, tetapi menggunakan tali yang lebih panjang bagi setiap ladung yang lebih berat. Terangkan mengapa keputusan tidak dapat menjawab soalan itu.
Lihat jawapan
Dua pemboleh ubah berubah serentak: jisim dan panjang. Perubahan tempoh boleh disebabkan oleh mana-mana satu. Hanya jisim yang patut diubah, dengan panjang tali dikekalkan sama dalam setiap percubaan.
S3 (mudah). Jisim gas tetap pada suhu malar mempunyai p = 200 kPa apabila V = 10 cm³. (a) Cari p apabila V = 40 cm³. (b) Kuantiti mana patut diplot untuk mendapat garis lurus, dan apakah nilai kecerunan?
Lihat jawapan
(a) p × V ialah malar: 200 × 10 = 2000 kPa cm³. Jadi p = 2000 ÷ 40 = 50 kPa. Semak: 50 × 40 = 2000.
(b) Oleh kerana p = 2000 × (1/V), plot p pada paksi-y melawan 1/V pada paksi-x. Kecerunan sama dengan p × V = 2000 kPa cm³, dan garis melalui asalan.
S4 (sederhana). Data rekaan. Sebiji bola kecil dijatuhkan dari rehat dan masa jatuh diukur.
| Jarak jatuh h / m | 0.49 | 0.98 | 1.47 | 1.96 |
|---|---|---|---|---|
| t² / s² | 0.10 | 0.20 | 0.30 | 0.40 |
Modelnya ialah h = ½ g t². Plot h melawan t². Cari kecerunan dan gunakannya untuk mencari g.
Lihat jawapan
Bandingkan h = (g/2) × t² dengan y = mx: y = h, x = t², jadi kecerunan ialah g/2. Menggunakan titik terakhir (0.40, 1.96), kecerunan = 1.96 ÷ 0.40 = 4.9 m/s². Semak dengan titik pertama: 0.49 ÷ 0.10 = 4.9 m/s². Maka g = 2 × 4.9 = 9.8 m/s².
S5 (sederhana). Graf jarak-masa ialah garis lurus melalui (2 s, 4 m) dan (10 s, 28 m). Cari kecerunan berserta unit dan nyatakan apa yang diwakilinya.
Lihat jawapan
Kecerunan = (28 − 4) m ÷ (10 − 2) s = 24 ÷ 8 = 3.0 m/s. Ia mewakili laju malar.
S6 (sederhana). Graf arus-voltan bagi sebuah perintang mempunyai I (A) pada paksi-y dan V (V) pada paksi-x. Garis melalui asalan dan (6.0 V, 0.15 A). Cari kecerunan dan kemudian rintangan.
Lihat jawapan
Kecerunan = 0.15 A ÷ 6.0 V = 0.025 A/V. Kecerunan ini ialah 1/R, jadi R = 1 ÷ 0.025 = 40 Ω. Semak: 0.15 A × 40 Ω = 6.0 V.
S7 (sederhana). Pada graf daya-pemanjangan bagi sebuah spring, F dalam N pada paksi-y dan x dalam mm pada paksi-x. Garis melalui asalan dan (30 mm, 6.0 N). Cari pemalar spring dalam N/m.
Lihat jawapan
Kecerunan = 6.0 N ÷ 30 mm = 0.20 N/mm. Tukar: 1 mm = 0.001 m, jadi 0.20 N ÷ 0.001 m = 200 N/m. Semak: 6.0 N ÷ 200 N/m = 0.030 m = 30 mm.
S8 (sederhana). Kelaskan setiap had sebagai rawak atau sistematik. (a) sebuah penimbang membaca 0.3 g tanpa apa-apa di atasnya. (b) ukuran masa berulang bagi peristiwa yang sama berbeza sehingga 0.2 s ke kedua-dua arah. (c) sebatang pembaris meter yang haus mempunyai hujung sifar yang patah. Jadi setiap panjang terbaca 0.5 cm terlalu pendek.
Lihat jawapan
(a) Sistematik: ralat sifar menganjakkan setiap bacaan ke arah yang sama. (b) Rawak: taburan ke kedua-dua arah, mungkin masa tindak balas. (c) Sistematik: anjakan malar 0.5 cm pada setiap bacaan.
S9 (lebih sukar). Data rekaan. Empat ukuran masa berulang bagi larian troli ialah 12.1 s, 12.4 s, 11.9 s dan 12.2 s. Cari min dan separuh julat. Nyatakan jenis had yang dicadangkan oleh taburan itu dan cara mengurangkannya.
Lihat jawapan
Jumlah = 12.1 + 12.4 + 11.9 + 12.2 = 48.6 s. Min = 48.6 ÷ 4 = 12.15 s. Julat = 12.4 − 11.9 = 0.5 s, jadi separuh julat = 0.25 s. Bacaan bertaburan di atas dan di bawah min, jadi had itu rawak, mungkin masa tindak balas. Kurangkan dengan mengukur masa pada jarak yang lebih panjang, menggunakan get cahaya, atau mengambil lebih banyak ulangan dan purata.
S10 (lebih sukar). Data rekaan. Dua tin yang serupa mengandungi 100 g air pada 80 °C. Selepas sepuluh minit dalam bilik yang sama, tin hitam telah sejuk sebanyak 24 °C dan tin berkilat sebanyak 15 °C. Tulis jawapan tuntutan, bukti dan penaakulan.
Lihat jawapan
Tuntutan: Tin hitam kehilangan tenaga haba lebih cepat daripada tin berkilat. Bukti: Selepas sepuluh minit suhu tin hitam turun 24 °C dan tin berkilat turun 15 °C, beza 9 °C, jadi tin hitam turun 1.6 kali lebih banyak (24 ÷ 15 = 1.6). Penaakulan: Permukaan hitam ialah pemancar sinaran inframerah yang lebih baik daripada permukaan berkilat, jadi lebih banyak tenaga dipancarkan setiap saat. Keputusan ini bergantung pada satu percubaan, jadi mengulangnya akan menunjukkan sama ada beza itu boleh dipercayai.
Jika anda tersilap
| Jika kesilapan anda ialah | Ulang kaji |
|---|---|
| Mencampur adukkan pemboleh ubah, atau terlepas satu pemalar (S1, S2) | Kenal pasti pemboleh ubah bebas, bersandar dan dimalarkan |
| Memplot lengkung dan bukan garis, atau salah makna kecerunan (S3, S4) | Memilih paksi graf daripada sesuatu model |
| Unit salah, penukaran tertinggal atau segi tiga kecil (S5, S6, S7) | Mentafsir kecerunan berserta unit |
| Menamakan setiap ralat “ralat manusia” atau mengelirukan rawak dengan sistematik (S8, S9) | Menerangkan had sistematik dan rawak |
| Jawapan yang menyatakan kesimpulan tanpa nombor atau sebab (S10) | Membina jawapan tuntutan-bukti-penaakulan yang ringkas |
Simpan rekod jenis kesilapan yang anda temui menggunakan log kesilapan dan baris gilir ujian semula. Penerang had dan pembundaran dan papan penaakulan berguna untuk menyemak nilai yang dibundarkan dan hubungan. Jika beberapa soalan masih salah, seorang guru dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu boleh menyemak pengiraan anda langkah demi langkah.