Pearson Edexcel International GCSE · Fisika: catatan pengajaran

Versi: 4PH1 kualifikasi linear; Edisi 4 (2024); ujian pertama 2019

Catatan ini mencakup topik terpilih dari kurikulum; ini bukan keseluruhan spesifikasi.

Penilaian dan batas kurikulum

• Linear 4PH1; pertahankan tujuan Fisika terpisah yang berakhiran P dan jangan perkenalkan tingkatan.

• Kertas 1P: 110 skor, 2 jam, 61.1%; Kertas 2P: 70 skor, 1 jam 15 menit, 38.9%.

• Catat penyediaan rumus dalam kertas sebenarnya; pertahankan keterampilan praktik dan grafik sepanjang proses.

Grafik Gerak dan Percepatan

Fokus unit resmi: 1 Gaya dan gerak

Speedometer memberikan pembacaan pada satu momen tertentu. Rata-rata perjalanan dapat menyembunyikan berhenti dan perubahan kecepatan yang cepat.

Pergeseran mencakup arah; jarak menghitung panjang lintasan total. Kecepatan adalah perubahan pergeseran per waktu. Percepatan adalah perubahan kecepatan per waktu.

Gradien grafik posisi-waktu adalah kecepatan. Luas di bawah grafik kecepatan-waktu memberikan perpindahan. Rumus percepatan konstan hanya berlaku jika asumsinya dibenarkan.

Pilih arah positif dan nyatakan. Gunakan gerbang cahaya atau video dengan skala dan interval bingkai yang diketahui untuk pengukuran gerakan yang dapat diulang. Hindari mengasumsikan penentuan waktu manual akurat pada interval yang sangat pendek.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: kecepatan meningkat seragam dari 2 hingga 10 meter per detik dalam 4 s. a = (v-u)/t. a = (10-2)/4 = 2 meter per detik kuadrat. Perpindahan adalah luas trapesium: s = (u+v)t/2 = (2+10)×4/2 = 24 m.

Ralat biasa

Kecepatan negatif menunjukkan arah di bawah konvensi tanda yang dipilih; hal itu tidak selalu berarti melambat.

Gaya, momentum, dan pengereman aman

Fokus unit resmi: 1 Gaya dan gerak

Penumpang terus bergerak ketika kendaraan mengerem. Sabuk pengaman menyediakan gaya yang diperlukan untuk mengubah momentum penumpang.

Gaya resultan menyebabkan percepatan, bukan gerakan itu sendiri. Momentum adalah massa dikalikan dengan kecepatan. Untuk sistem terisolasi, total momentum kekal meskipun energi kinetik tidak kekal.

Impuls sama dengan perubahan momentum. Meningkatkan waktu pengereman untuk perubahan momentum yang sama mengurangi gaya rata-rata. Identifikasi gaya eksternal sebelum menerapkan kekekalan momentum.

Gambar diagram benda bebas yang hanya memuat gaya-gaya pada objek yang dipilih. Untuk pengukuran pegas, tambahkan beban secara bertahap dalam batas elastis dan ukur perpanjangan dari posisi tanpa beban.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: penumpang 60 kg melambat dari 10 hingga 0 meter per detik dalam 0.50 s. Δp = m(v-u) = 60(0-10) = -600 kg meter per detik. F rata-rata = Δp/Δt = -600/0.50 = -1,200 N. Tanda menunjukkan gaya berlawanan dengan arah gerak awal.

Ralat biasa

Gaya seimbang tidak mengharuskan benda berada dalam keadaan diam. Massa dan berat memiliki satuan serta makna yang berbeda.

Arus, beda potensial, dan hambatan

Fokus unit resmi: 2 Listrik

Sebuah lampu menjadi redup ketika lampu lain ditambahkan secara seri. Arus dan perpindahan energi bergantung pada seluruh rangkaian, bukan hanya satu lampu.

Arus adalah muatan yang melewati per satuan waktu. Beda potensial adalah energi yang ditransfer per satuan muatan. Hambatan adalah beda potensial dibagi arus untuk titik operasi tertentu.

Arus sama di setiap komponen yang dirangkai seri. Beda potensial menjumlahkan sepanjang jalur seri. Dalam rangkaian paralel, cabang-cabangnya berbagi beda potensial yang sama, sementara arus cabang menjumlahkan pada sebuah simpul.

Pasang amperemeter secara seri dan voltmeter secara paralel. Untuk penyelidikan I-V, ubah tegangan secara bertahap, balik polaritas jika perlu, dan batasi arus untuk mengurangi pemanasan.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: sebuah resistor memiliki 6.0 V di ujung-ujungnya dan dialiri 0.30 A. Gunakan R = V/I. R = 6.0/0.30 = 20 ohm. Daya = VI. Daya = 6.0×0.30 = 1.8 W. Besaran-besaran ini mendeskripsikan titik operasi yang sama.

Ralat biasa

Arus tidak habis digunakan oleh sebuah lampu. Filamen memanas, sehingga hambatannya tidak harus tetap konstan seiring perubahan tegangan.

Gelombang, Pengukuran, dan Pembiasan

Fokus unit resmi: 3 Gelombang

Gelombang dapat membawa energi melintasi air sementara penanda terapung terutama berosilasi. Transfer energi dan transfer materi massal adalah berbeda.

Frekuensi adalah osilasi per waktu; panjang gelombang adalah jarak antara titik-titik berturut-turut dalam fase. Kecepatan gelombang sama dengan frekuensi dikalikan panjang gelombang. Osilasi transversal tegak lurus terhadap perambatan.

Pada batas, frekuensi tetap ditentukan oleh sumber. Perubahan kecepatan mengubah panjang gelombang. Pembiasan mengikuti perbedaan kecepatan; sudut diukur dari garis normal.

Ukur beberapa panjang gelombang dan bagi untuk mengurangi ketidakpastian bacaan fraksional. Gunakan kotak sinar dengan garis normal yang digambar pada batas. Jauhkan berkas dari mata dan catat sudut datang serta sudut bias dengan jelas.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: frekuensi 5 Hz dan panjang gelombang 0.40 m. Gunakan v = fλ. v = 5×0.40 = 2.0 meter per detik. Jika kecepatan turun menjadi 1.5 meter per detik pada frekuensi yang sama, panjang gelombang = v/f = 1.5/5 = 0.30 m.

Ralat biasa

Frekuensi gelombang tidak berubah hanya karena medium berubah. Gelombang longitudinal memiliki osilasi sejajar dengan arah rambat.

Penyimpan energi, usaha, dan efisiensi

Fokus unit resmi: 4 Sumber energi dan perpindahan energi

Motor dapat mentransfer sebagian energi input untuk mengangkat dan sisanya untuk pemanasan. Output berguna adalah bagian dari total transfer energi.

Usaha oleh gaya konstan sejajar dengan perpindahan adalah gaya dikali jarak. Energi kinetik bergantung pada kuadrat kecepatan. Energi kekal ketika semua transfer dan penyimpanan termasuk di dalamnya.

Tentukan sistem dan output berguna sebelum menghitung efisiensi. Menggandakan kecepatan menggandakan empat kali energi kinetik pada massa konstan. Daya menggambarkan transfer per waktu, bukan total energi.

Ukur tinggi angkat dan beban, hitung waktu angkat, dan catat input listrik dengan instrumen yang sesuai. Ulangi percobaan dan pertimbangkan pemanasan atau gesekan sebagai transfer, bukan energi hilang.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: sebuah perangkat menerima 600 J dan mentransfer 420 J secara bermanfaat. Efisiensi = output berguna / input total. Efisiensi = 420/600 = 0.70 = 70%. Selama 3 detik, daya berguna = energi berguna/waktu = 420/3 = 140 W.

Ralat biasa

Efisiensi tidak boleh melebihi 100% untuk neraca energi yang didefinisikan dengan benar. Energi yang terdisipasi melalui pemanasan tetap kekal.

Pengukuran termal dan model partikel

Fokus unit resmi: 4 Sumber energi dan perpindahan energi; 5 Padat, cair, dan gas

Dua massa yang sama menerima energi yang sama namun menunjukkan kenaikan suhu yang berbeda. Sifat material menentukan bagaimana perpindahan energi mengubah suhu.

Kapasitas panas spesifik adalah energi yang diperlukan untuk menaikkan suhu satuan massa sebesar satu derajat. Kalor laten spesifik menghubungkan energi dengan perubahan wujud tanpa perubahan suhu untuk proses idealisasi.

Suhu berkaitan dengan gerak partikel dalam suatu model; energi internal mencakup kontribusi kinetik dan potensial. Selama perubahan wujud, energi dapat mengubah susunan partikel alih-alih suhu.

Ukur massa, input listrik, dan perubahan suhu pada balok terisolasi. Pastikan sensor suhu memiliki kontak yang baik, berikan waktu untuk ekuilibrasi, dan pertimbangkan energi yang ditransfer ke lingkungan sekitar.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: balok 0.50 kg menyerap 2,000 J dan suhunya naik 10 °C. Gunakan E = mcΔT. Mengatur ulang persamaan menjadi c = E/(mΔT). c = 2,000/(0.50×10) = 400 J per kilogram per derajat. Kehilangan panas akan membuat nilai yang disimpulkan dari input listrik terlalu besar.

Ralat biasa

Bagian datar pada kurva pemanasan dapat menunjukkan perubahan fase, bukan ketiadaan perpindahan energi. Jangan mensubstitusikan suhu untuk selisih suhu dalam E = mcΔT.

Model gas dan suhu mutlak

Fokus unit resmi: 5 Padat, cair, dan gas

Wadah gas tertutup mengalami perubahan tekanan saat dipanaskan. Rasio Celcius tidak dapat memprediksi perubahan tekanan karena model gas menggunakan suhu absolut.

Partikel gas bergerak secara acak dan menabrak dinding wadah. Tekanan bergantung pada tabrakan dengan dinding. Pada suhu tetap, kompresi mengurangi volume dan meningkatkan tekanan untuk jumlah gas yang tetap.

Nyatakan besaran mana yang tetap konstan. Hubungan tekanan-volume memerlukan satuan yang konsisten dan suhu yang tetap. Rasio suhu berbasis Kelvin adalah perluasan hanya jika kursus secara eksplisit menyatakannya.

Gunakan alat yang disetujui dengan rentang suhu dan batas tekanan yang ditetapkan oleh guru. Biarkan tercapainya kesetimbangan termal dan catat tekanan terhadap suhu Kelvin. Jangan pernah memanaskan wadah kedap udara improvisasi.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: tekanan gas adalah 100 kPa pada volume 60 sentimeter kubik, pada suhu tetap. p1V1=p2V2. Pada volume 30 sentimeter kubik, p2=p1V1/V2=100×60/30=200 kPa.

Ralat biasa

Gas ideal adalah model dengan kondisi keabsahan. Nol Celcius bukan nol gerakan molekuler, dan energi dalam tidak ditentukan hanya oleh tekanan.

Medan, motor, dan induksi

Fokus unit resmi: 6 Magnetisme dan elektromagnetisme

Sebuah magnet di samping kawat tidak selalu menghasilkan arus. GGL (gaya gerak listrik) terinduksi bergantung pada perubahan fluks magnetik yang dikaitkan.

Medan mendeskripsikan efek gaya pada posisi dalam ruang. Konduktor yang dialiri arus dalam medan magnet dapat mengalami gaya. Induksi elektromagnetik terjadi ketika fluks magnetik yang dikaitkan berubah.

Perubahan kekuatan medan, luas kumparan, orientasi, atau gerakan relatif dapat mengubah fluks yang dikaitkan. Hukum Lenz menggambarkan efek terinduksi yang berlawanan terhadap perubahan yang menghasilkannya, konsisten dengan kekekalan energi.

Gunakan kumparan dan meter sensitif untuk membandingkan gerakan magnet dalam setiap arah. Catat bahwa susunan diam tidak memberikan sinyal terinduksi. Gunakan sumber tegangan rendah yang disetujui untuk demonstrasi motor.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: sebuah transformator memiliki 200 lilitan primer, 50 lilitan sekunder, dan 12 V tegangan primer. Untuk transformator ideal, Vs/Vp = Ns/Np. Vs = Vp Ns/Np = 12×50/200 = 3.0 V. Transformator nyata juga menghamburkan energi.

Ralat biasa

Transformator memerlukan fluks magnetik yang berubah; input DC yang stabil tidak menyediakan aksi transformator yang berkelanjutan. Arah medan magnet bukan secara otomatis merupakan arah gaya.

Perubahan nuklir dan bukti radiasi

Fokus unit resmi: 7 Radioaktivitas dan partikel

Detektor mencatat hitungan bahkan ketika sumber kelas dihilangkan. Latar belakang harus dipertimbangkan sebelum mengaitkan setiap hitungan dengan sumber.

Peluruhan radioaktif bersifat spontan dan acak untuk inti tunggal. Waktu paruh menggambarkan waktu bagi setengah inti yang belum meluruh dalam populasi besar untuk meluruh, atau aktivitas yang telah dikoreksi latar belakang untuk menjadi setengahnya.

Kurangi hitungan latar belakang yang diukur selama interval waktu yang sama. Bedakan iradiasi dari kontaminasi. Perisai, jarak, dan pengurangan waktu paparan dapat mengurangi risiko di bawah prosedur terkendali sekolah.

Gunakan sumber yang dikelola guru dan aturan radiasi sekolah. Catat durasi hitungan dan ulangi pengukuran latar belakang. Jangan ekstrapolasikan waktu paruh dari satu inti atau dari pembacaan yang tidak dikoreksi.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: laju hitung terukur turun dari 100 menjadi 55 hitungan per menit; latar belakang adalah 10. Laju sumber adalah 90 dan 45, sehingga satu waktu paruh telah berlalu. Tanpa pengurangan, 55/100 akan menutupi waktu paruh yang tepat dalam contoh ini.

Ralat biasa

Benda yang terirradiasi tidak otomatis radioaktif. Waktu paruh tidak memprediksi waktu peluruhan yang tepat dari satu inti.

Evolusi bintang: massa awal mengubah jalur

Fokus unit resmi: 8 Astrofisika

Matahari dan bintang yang sangat masif tidak memiliki sisa akhir yang sama. Diagram siklus hidup harus bercabang sesuai dengan massa awal.

Bintang terbentuk dari awan gas dan debu yang runtuh. Bintang sekuens utama yang stabil memancarkan energi melalui fusi nuklir, sementara gravitasi dan tekanan ke luar mempertahankan strukturnya. Bintang bermassa rendah dapat melewati tahap raksasa merah menuju katai putih; bintang yang cukup masif dapat mengalami supernova dan meninggalkan bintang neutron atau lubang hitam.

Baca diagram siklus hidup sebagai model tahapan dan kondisi, bukan film berdurasi dari satu bintang. Matahari diperkirakan akan mengikuti jalur bermassa rendah. Fusi menggabungkan inti ringan; ini berbeda dengan fisih inti berat.

Bandingkan observasi bintang yang dikaitkan dengan sifat prediksi setiap tahapnya. Jaga perbedaan antara bintang, planet, galaksi, dan alam semesta. Benda orbit dapat memiliki kecepatan konstan sementara kecepatannya berubah arah.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: dalam sampel ilustratif, 8 dari 40 bintang yang diamati berada pada tahapan terpilih. Persentase sampel = 8/40 × 100 = 20%. Pecahan deskriptif ini tidak secara langsung mengukur durasi tahapan karena efek observasi dan seleksi berperan.

Ralat biasa

Matahari tidak diperkirakan menjadi supernova. Diagram tidak menetapkan bahwa setiap bintang masif menghasilkan sisa yang sama, maupun bahwa semua tahapan berlangsung selama waktu yang sama.