Perlukah makmal untuk berlatih?

Tidak, kemahiran graf dan analisis Kertas 3 boleh dilatih dari rumah dengan data contoh.

Mengapa pemasa elektronik digunakan dan bukan jam randik?

Masa hanya beberapa persepuluh saat, dan jam randik yang dikendalikan tangan membawa ralat masa tindak balas kira-kira 0.2 s, setanding dengan bacaan itu sendiri. Pemasa elektromagnet dan pintu perangkap bermula dan berhenti secara automatik, jadi ia menyukat masa seperti 0.286 s hingga milisaat dan mengekalkan ralat rawak kecil.

Mengapa plot h melawan t² dan bukan h melawan t?

Kerana h = ½gt², graf h melawan t ialah lengkung. Memplot h melawan t² meluruskannya menjadi garis melalui asalan dengan kecerunan ½g, yang mudah digunakan untuk mencari g.

Mengapa ukur ketinggian ke bahagian bawah bebola?

Bebola mula jatuh dari titik terendahnya dan pemasa berhenti apabila titik itu mencapai pintu perangkap. Mengukur ke bahagian bawah sepadan dengan jarak sebenar yang dijatuhi; mengukur ke pusat atau atas menambah panjang tetap tambahan yang muncul sebagai pintasan dan menjadikan g tidak tepat.

Eksperimen: Menentukan pecutan graviti g melalui jatuh bebas

Tujuan

Menentukan nilai pecutan graviti g dengan mengukur masa bebola keluli jatuh bebas melalui ketinggian yang diukur.

Pemboleh ubah

Dimanipulasi: Ketinggian jatuh, h
Bergerak balas: Masa jatuh, t
Dimalarkan: Bebola keluli dan mekanisme pelepasan yang sama

Radas & bahan

Bebola keluli
Elektromagnet
Jangka masa elektronik
Pintu perangkap (suis pemasa)
Pembaris meter
Kaki retort
Bekalan kuasa voltan rendah
Wayar penyambung

Prosedur

Pasang elektromagnet di bahagian atas kaki retort supaya ia memegang bebola keluli, dengan suis pintu perangkap tepat di bawahnya.
Laraskan ketinggian jatuh kepada h = 0.400 m, diukur dengan pembaris meter dari bahagian bawah bebola ke pintu perangkap.
Matikan elektromagnet untuk melepaskan bebola; ini memulakan pemasa, dan bebola menghentikannya apabila mengenai pintu perangkap.
Rekod masa jatuh t; ulang tiga kali dan ambil purata.
Ulang untuk h = 0.500, 0.600, 0.700 dan 0.800 m.
Rekod h, t dan kira t² bagi setiap ketinggian.

Menjadualkan keputusan

Rekod ketinggian h dalam m, tiga bacaan masa dan puratanya t dalam s, serta nilai terbitan t² dalam s². Beri setiap lajur tajuk kuantiti dan unit.

Graf

Plot h (paksi-y) melawan t² (paksi-x). Garis lurus melalui asalan menunjukkan h berkadar terus dengan t².

Analisis

Bagi jatuh bebas dari rehat, h = ½gt², maka kecerunan graf h–t² bersamaan ½g. Oleh itu g = 2 × kecerunan.

Langkah berjaga-jaga

Ukur h dengan tepat dari bahagian bawah bebola ke pintu perangkap.
Pastikan bebola dilepaskan dengan lancar dan jatuh terus ke pintu perangkap.
Ulang setiap bacaan masa dan ambil purata untuk mengurangkan ralat rawak.

Daya dan Gerakan I · Kemahiran graf

Bacaan contoh dan maksudnya

Ini ialah bacaan contoh, bukan skema pemarkahan. Bagi ketinggian h = 0.400, 0.500, 0.600, 0.700, 0.800 m, masa jatuh t meningkat daripada kira-kira 0.286 s kepada 0.404 s, memberikan t² kira-kira 0.082, 0.102, 0.122, 0.143 dan 0.163 s².

Masa jatuh adalah singkat, jadi pemasa elektronik penting: jam randik tangan tidak dapat menyukat 0.286 s dengan boleh dipercayai. Perhatikan t tidak meningkat berkadar dengan h, menambah h daripada 0.400 m kepada 0.800 m hanya menaikkan t daripada kira-kira 0.29 s kepada 0.40 s, bukan dua kali ganda, kerana h bergantung pada t². t² yang berkadar dengan h: t² hampir tepat dua kali ganda daripada 0.082 s² kepada 0.163 s² apabila h berganda.

Ulang setiap jatuhan tiga kali dan ambil purata, kerana bacaan tersasar akibat pelepasan lewat atau bebola mengena pintu perangkap akan menganjakkan titik daripada garis.

Membaca graf dan mencari jawapan

Plot h / m pada paksi-y melawan t² / s² pada paksi-x. Titik-titik sepatutnya terletak pada garis lurus melalui asalan, menunjukkan h berkadar dengan t².

Ambil kecerunan daripada segi tiga besar pada garis penyuaian terbaik. Menggunakan (0.082 s², 0.400 m) dan (0.163 s², 0.800 m): kecerunan = (0.800 − 0.400) m ÷ (0.163 − 0.082) s² = 0.400 m ÷ 0.081 s² = 4.94 m s⁻².

Bagi jatuh bebas dari rehat h = ½gt², maka kecerunan bersamaan ½g dan oleh itu g = 2 × kecerunan = 2 × 4.94 m s⁻² = 9.88 m s⁻², hampir dengan 9.81 m s⁻². Jika garis mempunyai pintasan positif kecil pada paksi-h, syaki bebola mula bergerak sedikit sebelum pemasa bermula.

Markah yang dicari pemeriksa

Nyatakan pemboleh ubah: dimanipulasikan h / m, bergerak balas t / s, dengan bebola keluli dan mekanisme pelepasan yang sama dikekalkan malar. Mengukur h dari bahagian bawah bebola ke pintu perangkap ialah markah yang paling kerap hilang, mengukur ke pusat atau ke atas memperkenalkan ralat sistematik.

Jadualkan h / m, tiga bacaan masa t₁, t₂, t₃ / s, purata t / s dan t² / s², dengan unit dalam tajuk dan tempat perpuluhan yang konsisten. Mengulang setiap pemasaan dan mempuratakannya ialah langkah ujian adil yang memperoleh markah, kerana ia mengurangkan ralat rawak dalam masa yang sangat singkat.

Pada graf, plot t² pada paksi-x dan lukis satu garis penyuaian terbaik; garis yang dipaksa melalui asalan sedangkan titik menunjukkan sebaliknya akan hilang markah pemplotan. Akhiri dengan g dinyatakan berserta unit dan angka bererti yang munasabah, dan kesimpulan yang menghubungkan garis lurus dengan h ∝ t².

Jangan anggap rintangan udara ketara bagi bebola keluli tumpat pada ketinggian kecil ini.

Sumber: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)

Ditulis oleh sidang editorial spmphysics.com.my.· Dikemas kini 5 Sep 2026