Pearson Edexcel International A-Level · Fisika: catatan pengajaran

Versi: YPH11; Issue 3 (2021); pengajaran pertama 2018

Paket fokus asli ini bersifat parsial. Paket ini tidak menjamin cakupan spesifikasi penuh atau bank interaktif yang telah ditinjau.

Penilaian dan batas kurikulum

• Enam unit yang dinilai secara berasingan; IAS menggunakan Unit 1–3, IAL menggunakan Unit 1–6.

• Unit 3 dan 6 adalah peperiksaan kemahiran praktikal berdasarkan pengalaman eksperimen; ia bukanlah kertas amali tangan langsung Cambridge.

• Kekalkan penomoran amali teras daripada spesifikasi yang diperolehi. Berat unit, markah dan masa terdapat dalam manifest bukti penilaian.

• Paket ini menggunakan spesifikasi 2018, berlaku untuk penilaian saat ini. Pearson mengumumkan pengajaran pertama kurikulum yang dikembangkan ulang mulai September 2027; jangan campurkan konten masa depannya ke dalam rute Unit 1–6 saat ini.

Grafik Gerak dan Percepatan

Fokus unit resmi: 1 Mekanika dan Material

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 Mekanika dan Material; 4 Mekanika Lanjutan, Medan dan Partikel

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.

Penyimpan energi, usaha, dan efisiensi

Fokus unit resmi: 1 Mekanika dan Material

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.

Gelombang, Pengukuran, dan Pembiasan

Fokus unit resmi: 2 Gelombang dan Listrik

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.

Arus, beda potensial, dan hambatan

Fokus unit resmi: 2 Gelombang dan 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.

Foton dan efek fotolistrik

Fokus unit resmi: 2 Gelombang dan Listrik

Cahaya frekuensi rendah yang terang mungkin gagal memancarkan elektron sementara cahaya frekuensi lebih tinggi yang redup berhasil. Energi foton bergantung pada frekuensi, bukan hanya intensitas.

Sebuah foton memiliki energi sebanding dengan frekuensi. Fungsi kerja adalah energi minimum yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron dari permukaan. Di atas ambang batas, kelebihan energi foton dapat berubah menjadi energi kinetik elektron.

Gunakan energi foton = konstanta Planck × frekuensi. Energi kinetik maksimum = energi foton - fungsi kerja. Meningkatkan intensitas pada frekuensi tetap meningkatkan laju kedatangan foton, bukan energi foton individu.

Baca sumbu dengan cermat pada grafik potensial penghentian atau energi kinetik. Identifikasi frekuensi ambang dari perpotongan nol-energi. Sebutkan logam dan kondisi eksperimen karena fungsi kerja bersifat spesifik material.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: energi foton adalah 5.0 elektronvolt dan fungsi kerja adalah 2.0 elektronvolt. Energi kinetik maksimum = energi foton - fungsi kerja = 5.0 - 2.0 = 3.0 elektronvolt. Foton 1.5 elektronvolt tidak dapat menyebabkan emisi dari permukaan tersebut dalam model ini.

Ralat biasa

Elektron tidak mengumpulkan banyak foton di bawah ambang batas dalam model foton tunggal dasar. Jangan mencampuradukkan jumlah foton dengan energi foton.

Ketidakpastian, gradien, dan pengujian model

Fokus unit resmi: 3 Keterampilan Praktis dalam Fisika I; 6 Keterampilan Praktis dalam Fisika II

Garis yang melewati setiap titik data berguna, namun gradiennya masih bisa belum pasti. Grafik merupakan bukti untuk sebuah model dalam rentang pengukuran.

Variasi acak membuat pembacaan berulang berbeda. Kesalahan sistematis menggeser hasil secara konsisten. Ketidakpastian absolut memiliki satuan terukur; ketidakpastian relatif atau persentase membandingkan ketidakpastian dengan nilai terukur.

Untuk perkalian atau pembagian, menjumlahkan ketidakpastian pecahan adalah pendekatan maksimum-ketidakpastian yang umum. Untuk selisih, jumlahkan ketidakpastian absolut. Intersep tak nol dapat mengungkapkan offset atau model yang tidak lengkap.

Tampilkan satuan pada sumbu dan pilih skala yang masuk akal. Plot batang ketidakpastian di mana dibenarkan, gambar garis kemiringan terbaik alih-alih menghubungkan setiap titik, dan perkirakan gradien paling curam dan landai yang masuk akal ketika metode kursus mensyaratkannya.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: panjang = 50.0 mm dengan ketidakpastian 1.0 mm. Ketidakpastian peratusan = ketidakpastian mutlak / nilai × 100 = 1.0/50.0×100 = 2.0%. Untuk hasil bahagi dua kuantiti yang diukur secara bebas dengan ketidakpastian peratusan maksimum 2% dan 3%, anggaran maksimum yang dijumlahkan ialah 5%.

Ralat biasa

Pengulangan pembacaan mengurangi ketidakpastian acak dalam rata-rata tetapi tidak secara otomatis menghilangkan kesalahan nol. Jangan menyertakan lebih banyak angka desimal daripada yang dapat didukung oleh pengukuran Anda.

Medan, motor, dan induksi

Fokus unit resmi: 4 Mekanika Lanjutan, Medan dan Partikel

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.

Medan gravitasi dan gerak orbit

Fokus unit resmi: 4 Mekanika Lanjutan, Medan dan Partikel

Satelit yang mengorbit terus-menerus jatuh sambil bergerak menyamping. Berada dalam orbit tidak memerlukan hilangnya gaya gravitasi.

Kekuatan medan gravitasi adalah gaya per satuan massa. Gaya gravitasi dapat menyediakan gaya sentripetal untuk orbit melingkar. Medan dan potensial menggambarkan besaran yang berbeda.

Untuk massa titik atau di luar massa berbentuk bola, kekuatan medan mengikuti ketergantungan kuadrat terbalik terhadap jarak. Gunakan jarak dari pusat, bukan hanya ketinggian di atas permukaan.

Nyatakan pendekatan orbit melingkar dan abaikan hambatan atmosfer hanya jika dibenarkan. Gambarlah gaya menuju benda pusat dan kecepatan menyinggung orbit. Jangan tambahkan gaya ke luar semata-mata karena lintasannya melingkar.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: kekuatan medan adalah 8 satuan pada jarak r dari sumber bola. Pada 2r, g2/g1=(r/2r)²=1/4. g2=8/4=2 satuan. Gaya gravitasi pada massa uji tetap berkurang dalam rasio yang sama.

Ralat biasa

Ketidakberbobotan di pesawat ruang angkasa yang mengorbit berarti berat semu kecil dalam jatuh bebas, bukan karena tidak ada medan gravitasi.

Pengukuran termal dan model partikel

Fokus unit resmi: 5 Termodinamika, Radiasi, Osilasi dan Kosmologi

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 Termodinamika, Radiasi, Osilasi dan Kosmologi

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

Dalam model gas, partikel bergerak secara acak dan tekanan dihasilkan dari perpindahan momentum di dinding. Persamaan gas ideal menghubungkan tekanan, volume, jumlah zat, dan suhu absolut.

Pada jumlah dan volume tetap, tekanan berbanding lurus dengan suhu kelvin. Pada suhu dan jumlah tetap, tekanan berbanding terbalik dengan volume. Nyatakan bes mana yang tetap sebelum memilih hubungan.

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 adalah 100 kPa pada 300 K, dengan volume dan jumlah tetap. Pada 330 K, p2/p1=T2/T1. p2=p1 T2/T1=100×330/300=110 kPa. Kenaikan 30 °C setara dengan perubahan 30 K, namun rasio suhu harus menggunakan kelvin.

Ralat biasa

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

Perubahan nuklir dan bukti radiasi

Fokus unit resmi: 5 Termodinamika, Radiasi, Osilasi dan Kosmologi

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.

Osilasi, resonansi dan fasa

Fokus unit resmi: 5 Termodinamika, Radiasi, Osilasi dan Kosmologi

Ayunan mendapatkan amplitudo besar ketika dorongan tiba dengan waktu yang tepat. Frekuensi pemaksa dan peredaman membantu menentukan respons.

Gerak harmonik sederhana memiliki percepatan berbanding lurus dengan simpangan dan mengarah ke kesetimbangan. Periode adalah waktu per siklus; frekuensi adalah resiprokalnya. Peredaman mentransfer energi menjauhi sistem bergetar.

Kecepatan terbesar dekat kesetimbangan untuk SHM ideal, sedangkan besar percepatan terbesar pada simpangan ekstrem. Resonansi dapat terjadi dekat frekuensi alami di bawah penggerak periodik, dengan amplitudo terbatas oleh peredaman.

Ukur waktu untuk beberapa osilasi lengkap dan bagi hasilnya. Tentukan satu siklus secara konsisten dan gunakan simpangan kecil ketika model membutuhkannya. Jaga lintasan bandul tetap bersih dan catat efek peredaman daripada menganggap gerakan sempurna.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: 20 siklus memakan waktu 32 s. T=total waktu/siklus=32/20=1.6 s. Frekuensi=1/T=1/1.6=0.625 Hz. Interval waktu total yang lebih pendek akan membuat kesalahan waktu reaksi menjadi fraksi pengukuran yang lebih besar.

Ralat biasa

Tidak semua gerakan berulang adalah GSB. Gaya yang sebanding dengan simpangan tetapi berarah menjauhi kesetimbangan tidak menghasilkan GSB.

Bintang, radiasi, dan skala

Fokus unit resmi: 5 Termodinamika, Radiasi, Osilasi dan Kosmologi

Dua bintang dapat memiliki kecerahan semu yang sama meskipun memiliki luminositas berbeda. Jarak mengubah fluks yang sampai ke pengamat.

Luminositas adalah total daya yang dipancarkan; fluks adalah daya yang diterima per satuan luas. Spektrum bintang membawa informasi tentang suhu permukaan dan komposisi. Fusi mentransfer energi saat inti ringan bergabung.

Untuk emisi isotropik tanpa penyerapan, fluks mengikuti hubungan kuadrat terbalik dengan jarak. Oleh karena itu, kecerahan yang diamati saja tidak dapat menetapkan luminositas.

Jaga agar satuan jarak konsisten, identifikasi besaran mana yang melekat pada bintang, dan bedakan bukti observasi dari model evolusi bintang. Jangan mencampuradukkan tahap raksasa merah dengan setiap kemungkinan sisa akhir.

Kes contoh yang disemak

Diketahui: jarak berlipat ganda sementara luminositas tetap. Gunakan F sebanding dengan 1/d². Rasio fluks = 1/2² = 1/4. Fluks 12 satuan menjadi 3 satuan. Ini mengasumsikan tidak ada perubahan pada penyerapan atau output sumber.

Ralat biasa

Matahari tidak diharapkan akan menjadi supernova. Pergeseran merah dapat mendukung ekspansi kosmologis; hal ini tidak berarti setiap objek tetangga harus menjauhi setiap pengamat.