KAEDAH
PENYIASATAN
PELAJARAN 5 –
Kaedah Penyiasatan saintifik adalah penting dalam
fizik untuk membuat kesimpulan yang lebih tepat tentang fenomena atau kejadian
yang diperhatikan serta teori,hukum ,hipotesis yang dinyatakan.
Beberapa perkara penting semasa menjalankan
penyiasatan saintifik ialah
·
Membuat pemerhatian
·
Membuat Inferens
·
Mengemukakan hipotesis
·
Menguji hipotesis
·
Mengenal pasti pemboleh ubah
·
Mendefinasi secara operasi bagi pemboleh ubah
·
Mengenalpasti jenis alat/radas yang sesuai dan
berfungsi supaya eksperimen berfungsi
·
Mengemukakan prosedur
·
Mengulangi prosedur
·
Mengumpul data atau maklumat
·
Mentafsir data atau maklumat
·
Merumus sama ada hipotesis diterima atau ditolak
Inferens : Membuat
kesimpulan awal berdasarkan sesuatu pemerhatian tanpa menjalankan penyiasatan
saintifik yang lebih lanjut. Inferens boleh jadi benar atau tidak.
Hipotesis : Hipotesis
merupakan suatu pernyataan berasaskan satu teori yang perlu dibuktikan.
Menyatakan hubungan awal antara dua pembolehubah
dan akan ditentusahkan kebenarannya
setelah dilakukan penyiasatan saintifik.
Hipotesis
dinyatakan sebagai jika……..maka……….
Contohnya jika
semakin lama masa pemanasan maka semakin bertambah suhu suatu bahan yang
dipanaskan.
Pemboleh ubah dimanupulasikan:
Kuantiti fizik yang telah
ditetapkan nilainya sebelum eksperimen dijalankan.
Pemboleh ubah bergerak balas (respons) :
Kuantiti
fizik yang dapat ditentukan nilainya selepas eksperimen dijalankan dan nilainya
bergantung kepada pembolehubah
dimanupulasikan.
Pemboleh ubah dimalarkan :
Kuantiti
fizik yang lain selain daripada pemboleh ubah dimanupulasikan dan pemboleh ubah
bergerak balas (respons) yang mananilainya perlu ditetapkan sama ada sebelum dan selepas eksperimen
dijalankan.
Mendefinasi
pembolehubah secara operasi :
Memberi
sesuatu pelaporan atau membuat definasi bagaimana sesuatu pemboleh ubah dapat dapat diukur.Contohnya , definasi
operasi bagi arus elektrik ialah bacaan yang dicatatkan oleh ammeter.
Merekod data :
Data
adalah adalah bacaan yang dikumpulkan
dalam eksperimen dan biasanya disusun di dalam jadual tertentu.
Jadual
boleh disusun secara lajur mengufuk atau
lajur menegak dengan susunan pemboleh ubah yang
betul.
|
Tajuk (PUM) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Tajuk(PUR) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Tajuk(PUM) |
Tajuk(PUR) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tajuk
jadual mestilah ditulis sebagai,
Nama pembolehubah,Simbol
pemboleubah / Simbol unit
atau
Nama pembolehubah,Simbol
pemboleubah
( Simbol unit)
Contohnya: Daya, F / N
atau Daya , F (N)
Bilangan
tempat perpuluhan bagi data mestilah konsisten
di bawah tajuk yang sama.Bilangan tempat perpuluhan
ini bergantung kepada alat yang digunakan.
Selain
daripada itu data mestilah disusun mengikut tertib
Contohnya:
|
Masa , t / s |
Panjang , l / cm |
|
0 |
12.8 |
|
2 |
25.6 |
|
4 |
39.4 |
|
6 |
52.2 |
|
8 |
75.0 |
Sekiranya nilai data terlalu besar
atau kecil gunakan bentuk piawai
|
Suhu , q
(o C) |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
Ketumpatan , r(kgm-3) x 104 |
9.7 |
8.5 |
7.3 |
6.6 |
5.1 |
Bilangan data yang baik alah antara 5- 10
Bagi eksperimen yang dilakukan secara
berulang,tentukan min.
|
Jarak
objek , u / cm |
Jarak imej, v / cm |
||||
|
u1 |
u2 |
umin
|
v1 |
v2 |
vmin
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Mentafsir
data atau maklumat:
Biasanya maklumat
atau data ditafsir setelah
diplotkan graf berdasarkan data
daripada jadual .
Untuk
melukis graf :
(i) Kenalpasti
pemboleh ubah dimanupulasikan
dan pemboleh ubah bergerak balas
daripada jadual.
(ii)
Penetapan paksi.
Paksi mencancang (paksi-y) bagi pembolehubah bergerak balas manakala paksi mengufuk
(paksi-x) bagi pembolehubah pemboleh ubah dimanupulasikan.
Sekiranya ada arahan menyatakan "
Lukiskan graf
A melawan B " maka
A pada paksi-y dan B pada
paksi-x
(iii)
Penetapan skala.
Skala yang sesuai ialah 1:1
, 1:2 , 1:5 ,1:10 ,1:100 dan sebagainya.
Skala tak sesuai (ganjil) 1:3
, 1:4 , 1: 6 , 1:7
, 1: 30 dan sebagainya
Skala
dipilih supaya saiz graf dilukis meliputi sekurang-kurangnya 75% daripada saiz
kertas graf.
Skala mestilah dinyatakan
pada bahagian bawah se belah kanan kertas graf.
(iv) Paksi graf mestilah dilabelkan dengan simbol kuantiti fizik serta
unitnya.Tajuk graf juga hendakalah ditulis di bahagian atas kertas graf dan
kemudian digariskan.
(v) Titik
mestilah ditanda dengan tanda
(vi) Graf yang dilukis mestilah garis lurus atau
lengkungan yang terbaik di mana mesti melalui banyak titik dan seimbang.
(vii) Graf
dilukis mestilah licin.
Menganalisis Graf
(i) Menentukan perkaitan antara pembolehubah
atau pemalar daripada graf.
(a) y
berkadar langsung dengan x
atau y a
x
atau y = kx k = pemalar
atau y = mx m = kecerunan
atau y1 = y2
x1
x2
(b) y berubah secara linear dengan x
atau y = mx + c
m = kecerunan
c = pintasan paksi-y
(c)
y berubah secara songsang dengan
x
atau y a 1
x
atau y = k
x
k = pemalar
atau y1 x1 = y2 x2
(d) y berubah secara kuadratik dengan x
atau y = ( x - h )2 + k
(ii)
menentukan kecerunan graf.
(a) Bagi graf garislurus:
Untuk
menentukan kecerunan mula-mula mesti
memilih dua titik pada garis yang
terpisah sekurang- kurangnya 3/4 panjang
garislurus. Selepas itu bina satu
segitiga sudut tegak.
Kecerunan graf ditentukan
oleh rumus
Kecerunan = y2 - y1
x2 - x1
= QR
PQ
(b) Bagi graf lengkungan
Kecerunan lengkungan
berubah mengikut titik.
Kecerunan
lengkungan pada satu titik adalah bersamaan
dengan kecerunan tangen pada titik itu.
Oleh
itu langkah pertama ialah membina tangen pada titik itu.
Seterusnya
bina segitiga pada tangen dan kemudian
guna rumus yang sama seperti mencari kecerunan garis lurus.
Kecerunan
lengkung di titik P = PQ
QR
Untuk
melukis suatu garis tangen yang baik adalah terlebih
dahulu membina satu garis yang berserenjang dengan tangen yang
disebut sebagai garis
normal.Untuk membina garis normal cermin satah
digunakan.
(iii) Mengekstrapolasi graf
Tujuan mengekstrapolasi
graf ialah untuk meanggar nilai-nilai yang terletak di luar garis graf.Semasa
mengekstrapolasi graf pastikan graf adalah licin.
TUTORIAL 5
1 Kegunaan utama sebuah graf ialah untuk
A mempastikan
eksperimen berjalan lancar
B menunjukkan
langkah-langkah eksperimen
C menentukan
langkah berjaga-jaga eksperimen
D mencari perhubungan di antara dua pemboleh ubah
2 Langkah-langkah berikut yang tidak
termasuk
dalam menjadual data
ialah
A
Simbol kuantiti fizik dan simbol unit
B
Alat pengukuran diguna
C
Nama kuantiti fizik
D Tajuk
jadual
3 Data yang manakah berikut
adalah disusun dengan kaedah terbaik?
|
A. |
Voltan,V |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
|
|
Arus,I |
0 |
1.7 |
2.5 |
3.4 |
4.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B. |
Masa,t /s |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
|
|
Ketumpatan,r
/ kgm-3 |
2000 |
5000 |
8000 |
11000 |
14000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C. |
Tempoh,T / s |
10.5 |
15.3 |
19.8 |
27.9 |
36.0 |
|
|
Jarak,d /m |
2.5 |
3.3 |
4.6 |
5.8 |
6.9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D. |
Jarak,u / cm |
5.1 |
8.7 |
11.6 |
16.5 |
18.6 |
|
|
Jarak,v / cm |
2.3 |
5 |
6.9 |
9 |
11.6 |
4 Skala yang manakah berikut adalah paling sesuai?
A 1 cm : 3 unit B 1 cm : 5 unit
C 1 cm : 6 unit D 1 cm : 8.8 unit
5 Di antara graf-graf berikut adalah
terbaik?
6 Manakah antara graf berikut menunjukkan y berubah secara
linear dengan x?
7 Hukum Hooke menyatakan daya,F yang dikenakan bagi suatu spring
berkadar langsung dengan pemanjangan,x jika had kenyal spring tidak dilebihi.Graf
yang manakah berikut adalah benar bagi Hukum
Hooke?
8 Pecutan , a , yang bagi
satu objek didapati
berubah secara songsang
dengan jisim objek,m. Graf yang manakah berikut adalah benar mengubungkan a dan m.
9 Satu eksperimen untuk
mencari hubungan antara jisim dengan
pecutan dilakukan iaitu menolak troli pada sebuah
landasan condong yang licin. Kemudian eksperimen
diulangi dengan mengubah bilangan troli. Pemboleh ubah bergerak balas ialah
A Kecondongan
landasan condong licin.
B Pecutan
C Jisim
10 Sebuah bandul pada
panjang tertentu diayunkan dan tempoh
ayunan dicatatkan. Panjang bandul merupakan
A Pemboleh
ubah manupulatif
B Pemboleh
ubah bergerak balas
C Pemboleh
ubah dimalarkan
11 Radas di atas digunakan untuk mencari
hubungan antara kekuatan elekktromagnet
dengan magnitud arus. Definasi secara seoperasi bagi kekuatan elektromagnet ialah
A Bilanagan lilitan gegelung
B Bilangan
jarum peniti terlekat
C Bacaan
ammeter
Berdasarkan graf di atas
kecerunan graf adalah
A
0.7 B
1.5
C -0.7 D - 1.5
12
Berdasarkan graf di atas
unit bagi kecerunan graf adalah
A m B
m2 s
C ms2 D ms-2
13 Seorang pelajar melukis sebuah graf bagi suatu kuantiti
fizik,Q,pada paksi-y melawan suatu kuantiti fizik ,R, pada paksi-x.
Hubungan antara Q dan R adalah diberi oleh persamaan Q - aR =
b, di mana a dan b adalah
pemalar.Kecerunan graf itu ialah
A
a B
R
B Q
C
b D
a
14 Rintangan R dan suhu T bagi suatu konduktor diberi oleh R =
r + aT di mana r ialah rintangan
pada suhu 0oC dan a adalah pemalar.Graf R lawan T adalah
seperti berikut,
Rintangan konduktor itu
pada suhu 60oC dalam unit Ohm adalah
A 35 B
47
C 86 D
93
15
Persamaan bagi graf di
atas adalah
A
P = 10Q + 5 B P
= 2Q + 10
C
P = -2Q + 10 D P
= 5Q - 10
16 Tekanan P bagi suatu gas
berubah secara langsung dengan
suhu mutlak,T.Ketika P = 100 ,
T = 50.Berapakah nilai P
ketika T = 400
A
125 B
200
C
800 D
2000
17 Hukum Charles menyatakan isipadu,V berubah secara langsung
dengan suhu mutlak T.Jadual di bawah menunjukkan nilai-nilai T dan V.
|
V |
60 |
80 |
|
T |
120 |
160 |
Jika V
= kT ,maka nilai k adalah,
A 0.5 B 2
C 4 D 8
18 Tekanan air,P berubah secara langsung dengan kedalaman h.Tekanan
air pada kedalaman 2 m adaalah 20 kPa.Berapakah tekanan air apabila
kedalamannya adalah 5 m?
A 10
Pa B
20 Pa
C 50
Pa D 100 Pa
19 Daya,F yang menggerakkan satu bungkah kayu berubah secara
langsung dengan dengan jisim bungkah,M.Satu bungkah berjisim 4 kg memerlukan daya 20 N untuk menggerakkannya.
Berapakah jisim bungkah yang boleh digerakkan dengan daya 100 N.
A 0.8
kg B 12.5
kg
C 20
kg D 40
kg
20 Seketul batu kecil dilepaskan daripada satu tempat yang tinggi
dibiarkan jatuh dengan jarak,s
meter yang dilaluinya berubah
secara langsung dengan kuasadua masa ,t saat selepas batu itu dijatuhkan.Jadual
berikut menunjukkan data bagi s dan t.
|
s/m |
20 |
X |
|
t/s |
2 |
4 |
Tentukan nilai X.
A 40
m B
80 m
C 160
m D 240 m
21 Jejari sebuah sfera berubah secara langsung dengan punca
kuasadua luas permukaannya.Jejari sebuah sfera adalah 1.6 cm apabila luasnya 40
cm2.Berapakah jejari sfera itu apabila luasnya adalah 80 cm2?
A 2.26 B 4.07
C 6.85 D 9.22
22 Satu gelembong udara berisipadu 5 cm3 pada tekanan
400 Pa.Jika tekanan gelembong menjadi
800 Pa,berapakah isipadu gelembong udaraa jika tekanan gelembong berubah secara
songsang dengan isipadunya?
A 1.0 B 2.5
C 5.0 D 20.0
23 Menurut Hukum Songsangan Kuasa Dua ,kekuatan graviti ,g berkadar songsang dengan jarak dari pusat
bumi, r. Jika kekuatan graviti di permukaan bumi adalah 10 Nkg -1,berapakah
kekuatan graviti pada jarak tiga kali ganda jejari bumi?
A 30
Nkg-1 B 10
Nkg-1
C 3.3
Nkg-1 D 1.1
Nkg-1
24 Hukum Boyle menyatakan tekanan,P bagi suatu gas berubah secara
songsang dengan isipadu,V.Jadual berikut merupakan nilai bagi P dan V.
|
P |
30 |
60 |
|
V |
40 |
x |
Nilai
bagi x ialah,
A 20 B
30
C 60 D
80
25 Panjang gelombang, l
berubah secara songsang dengan frekuensi,f. Jika l
bertambah dua kali ganda, maka f
A bertambah
dua kali ganda
B bertambah
empat kali ganda
C berkurang
dua kali ganda
D berkurang
empat kali ganda
26 Hukum kegravitian semesta menyatakan daya tarikan antara dua
jasad,F, berubah secara songsang dengan kuasa dua jarak,r antara
kedua-duanya.Apabila F =10 unit,maka r = 2 unit. Jika r= 4 unit berapakah nilai
F?
A
0.5 unit B
2.5 unit
C
5 unit D
8 unit
27 Pernyataan yang manakah adalah benar mengenai kecerunan graf
berbentuk lengkungan?
A
kecerunan adalah tetap
B
kecerunan berubah mengikut titik
C kecerunan di satu titik bersamaan
kecerunan normal di titik itu
D kecerunan
adalah sentiasa positif.
28
|
Sesaran,s / m |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
|
masa,t/s |
0.75 |
1.50 |
2.25 |
3.00 |
3.75 |
4.50 |
Jadual di atas menunjukkan data bagi suatu jasad
yang mengalami sesaran,s meter dalam masa t saat.Berdasarkan data di atas
Lukiskan graf s bertentangan dengan t
(b)
Nyatakan pertalian antara s dan t
.............................................................................
(c) Tentukan
kecerunan graf.
(d)
Jika s = 0.3 m berapakah nilai t?
(e)
Jika t = 2.50 s,tentukan nilai s?
29
|
Tinngi,h/cm |
109.5 |
96.0 |
84.1 |
67.5 |
54.7 |
|
masa,t/s |
0.47 |
0.44 |
0.41 |
0.37 |
0.33 |
Suatu jasad dijatuhkan
dari ketinggian h / cm dan jatuh ke bumi dalam masa t / s.Jadual di atas
menunjukkan beberapa nilai h dan t.
(a) Lukiskan
graf h melawan t
(b) Tentukan
nilai h ketika t = 0.40
(c) Tentukan
nilai t ketika h = 75.0 cm
(d) Tentukan kecerunan graf
(i) Ketika t = 0.38 s
(ii)
Ketika h = 65.8 m
30
|
Jisim,m(g) |
Tempoh,T(s) |
T2
(s2 ) hingga
2 T.P. |
|
50 |
3.0 |
|
|
100 |
4.2 |
|
|
150 |
5.2 |
|
|
200 |
6.0 |
|
|
250 |
6.7 |
|
|
300 |
7.3 |
|
Jadual di atas
menunjukkan data yang diperolehi dalam
suatu eksperimen bagi ayunan sebuah spring berbeban.
(a) Lukiskan
graf m lawan T2
(b) Nyatakan
hubungan antara m dan T
.............................................................................
(c) Tentukan
kecerunan graf
(d) Jika
pemalar spring diberi oleh rumus
k = 80 di mana m
adalah kecerunan
m
graf,tentukan nilai k.
(e) Jika
T= 2.0 s tentukan nilai m
(f) Jika
m = 125g ,tentukan nilai T
31 Jadual berikut menunjukkan data diperolehi dari satu eksperimen
yang dilakukan untuk mengkaji hubungan antara
sudut tuju,i dengan sudut pembiasan,r
apabila cahaya merambat dari udara
ke kaca.Nilai-nilai sudut,i dan
sudut,r adalahseperti jadual berikut;
|
Sudut
i |
Sudut
r |
Sinus
i |
Sinus
r |
|
30o |
19o |
|
|
|
40o |
25o |
|
|
|
50o |
30o |
|
|
|
60o |
35o |
|
|
|
70o |
38o |
|
|
(a) Lengkapkan
jadual di atas.
(b) Nyatakan
(i) Pemboleh ubah dimanupulasikan
......................................................................
(ii) Pemboleh ubah bergerak balas
.......................................................................
(b) Plotkan
graf sinus i lawan sinus r
(c) Nyatakan
hubungan di antara sinus i dengan sinus
r
...............................................................................
(d) Nyatakan
Hukum yang mengaitkan hubungan antara
sinus i dan sinus r ini.
............................................................................
(e) Tentukan
kecerunan graf.
32
Graf di atas mewakili
graf W / cm melawan
V / cm di mana W dan V
merupakan jarak yang diukur pada sebatang rod kayu.
(a) Nyatakan
yang manakah merupakan
(i)
Pembolehubah dimanupulasikan
......................................................................
(ii) Pembolehubah respons
.....................................................................
(b) Tentukan
kecerunan graf.
(c) Tentukan
nilai pintasan pada
(i) Paksi W
.......................................................................
(ii) Paksi V
......................................................................
(d) Nyatakan persamaan matematik yang mengaitkan W dan V.
...............................................................................
33 (a) Seorang
bayi berada di dalam sebuah buaian berspring
didapati berayun mengikut tempoh yang
tertentu. Apabila seorang bayi yang lebih besar
jisimnya berada di dalam buaian itu , apakah
yang terjadi kepada tempoh ayuanan dan berikan
sebabnya.
(b) Berdasarkan pemerhatian(a), huraikan satu rangka eksperimen makmal untuk mencari hubungan antara dua pemboleh ubah
terlibat.
Dalam
huraian anda, nyatakan dengan jelas
(i) Tujuan eksperimen
(ii) Pernyataan hipotesis
(iii) Definasi pembolehubah secara operasi
(iv) Kawalan pembolehubah
(v) Senarai radas dan bahan
(vi) Prosedur eksperimen
(vii) Bagaimana data akan dijadualkan
(viii) Bagaimana data dianalisis.