Nota Sains Tingkatan 1

Sains ialah ilmu yang mengkaji fenomena alam melalui pemerhatian dan penyiasatan yang sistematik. Bidangnya luas: zoologi (haiwan), botani (tumbuhan), mikrobiologi, astronomi, geologi, fisiologi, farmakologi, oseanografi, forensik dan kejuruteraan.

Makmal sains

Radas biasa termasuk bikar, kelalang kon, tabung uji, silinder penyukat, corong turas, penunu Bunsen dan tungku kaki tiga. Bahan berbahaya dilabel dengan simbol seperti mudah terbakar, toksik, mengakis, merengsa, mudah meletup dan radioaktif.

Amalan biasa di makmal: masuk hanya dengan kebenaran guru, pakai kot makmal dan cermin mata keselamatan apabila perlu, jangan makan atau minum, dan laporkan kemalangan serta-merta.

Kuantiti fizik dan unit S.I.

Lima ini yang ditekankan dalam DSKP. Sistem S.I. sebenarnya ada tujuh unit asas; dua lagi ialah mol dan kandela (BIPM).

Contoh pertukaran: 2.5 kg = 2 500 g, 150 cm = 1.5 m, 5 mm = 0.005 m, 1 jam = 3 600 s.

Mengukur dengan betul

• Kejituan: sejauh mana bacaan menghampiri nilai sebenar. Ambil beberapa bacaan dan kira puratanya.
• Kepersisan: sejauh mana bacaan berulang memberi nilai yang hampir sama.
• Kepekaan: keupayaan alat mengesan perubahan yang kecil. Angkup vernier lebih peka daripada pembaris; tolok skru mikrometer lebih peka daripada angkup vernier.

Ralat sistematik, contohnya ralat sifar, berlaku sama setiap kali dan diperbetulkan dengan melaraskan bacaan. Ralat rawak, contohnya ralat paralaks, dikurangkan dengan meletakkan mata berserenjang dengan skala dan mengambil bacaan berulang kali.

Ketumpatan

Ketumpatan (g/cm³) = jisim (g) ÷ isi padu (cm³)

Ketumpatan air tulen kira-kira 1 g/cm³. Bahan yang kurang tumpat daripada air terapung; bahan yang lebih tumpat tenggelam. Isi padu objek yang bentuknya tidak sekata diukur dengan kaedah sesaran air: rendam objek dalam silinder penyukat dan baca kenaikan paras air.

Contoh: blok 54 g dengan isi padu 20 cm³ mempunyai ketumpatan 54 ÷ 20 = 2.7 g/cm³, jadi ia tenggelam dalam air.

Langkah penyiasatan saintifik

1. Kenal pasti masalah yang boleh diuji.
2. Bina hipotesis.
3. Rancang cara memanipulasi pemboleh ubah dan mengumpul data.
4. Jalankan penyiasatan.
5. Kumpul dan bentangkan data.
6. Tafsir data dan buat kesimpulan.
7. Tulis laporan.

Sikap saintifik yang diharapkan: jujur merekod data, berhati-hati, bekerjasama dan sentiasa ingin tahu.

Semua benda hidup dibina daripada sel. Sel membahagi untuk tumbesaran dan menggantikan sel yang rosak. Sel kanser ialah sel yang membahagi tanpa kawalan.

Organisma unisel terdiri daripada satu sel sahaja, contohnya ameba, paramesium dan yis. Organisma multisel terdiri daripada banyak sel, seperti manusia dan pokok bunga raya.

Sel khusus pada manusia: sel saraf, sel epitelium, sel otot, sel darah dan sel pembiakan. Pada tumbuhan: sel palisad daun, sel pengawal, sel epidermis dan sel rerambut akar.

Sel → tisu → organ → sistem → organisma

Respirasi sel dan fotosintesis

Respirasi sel: glukosa + oksigen → tenaga + karbon dioksida + air

Fotosintesis: karbon dioksida + air → glukosa + oksigenmemerlukan tenaga cahaya dan klorofil

Dua proses ini saling melengkapi. Hasil fotosintesis (glukosa dan oksigen) ialah bahan mentah respirasi, dan hasil respirasi (karbon dioksida dan air) ialah bahan mentah fotosintesis.

Homeostasis ialah proses mengekalkan keadaan dalam badan supaya stabil walaupun keadaan luar berubah. Contohnya suhu badan dan kandungan air badan.

Haiwan lain juga ada caranya sendiri. Anjing tidak berpeluh banyak, jadi ia termengah-mengah untuk membebaskan haba.

Tumbuhan mengawal kandungan airnya melalui transpirasi. Air hilang sebagai wap melalui stomata, dan bukaan stoma mengawal berapa banyak air yang hilang. Tanpa homeostasis, sel tidak dapat berfungsi dengan baik.

Pembiakan membolehkan setiap spesies terus wujud. Ada dua jenis.

Persenyawaan dalam berlaku di dalam badan betina (mamalia, burung, reptilia). Persenyawaan luar berlaku di luar badan, biasanya dalam air (kebanyakan ikan dan katak).

• Belahan dedua: ameba dan bakteria membahagi kepada dua.
• Pertunasan: yis dan hidra membentuk tunas.
• Pembentukan spora: kulat roti dan paku pakis.
• Pembiakan vegetatif: ubi kentang, halia dan daun setawar menghasilkan tumbuhan baharu.
• Penjanaan semula: planaria dan bintang laut membentuk individu baharu daripada bahagian badan.
• Kultur tisu: tisu tumbuhan seperti pisang dan orkid dibiakkan di makmal.

Sistem pembiakan manusia

Sistem pembiakan lelaki menghasilkan gamet jantan, iaitu sperma. Sistem pembiakan perempuan menghasilkan gamet betina, iaitu ovum, dan mempunyai uterus tempat fetus berkembang.

Akil baligh ialah peringkat apabila badan mula matang. Antara perubahannya: tumbesaran pesat, suara lelaki menjadi lebih garau, dan haid bermula bagi perempuan. Masa setiap orang berbeza, dan itu normal.

Dalam kitar haid, dinding uterus menebal sebagai persediaan. Jika tiada persenyawaan, lapisan itu luruh dan keluar sebagai haid. Menjaga kebersihan diri semasa haid membantu mengelakkan jangkitan.

Persenyawaan dan kehamilan

Persenyawaan → zigot → embrio menempel pada dinding uterus → fetus → kelahiran

Plasenta dan tali pusat membolehkan nutrien dan oksigen dari darah ibu sampai kepada fetus, dan bahan kumuh fetus dibawa keluar. Darah ibu dan darah fetus tidak bercampur.

Pemakanan ibu yang berkhasiat penting untuk fetus. Merokok, dadah dan alkohol boleh memudaratkan fetus. Susu ibu mengandungi antibodi yang melindungi bayi.

SK 4.6 menyentuh kemandulan (keadaan pasangan sukar mendapat anak) dan cara mengatasinya seperti rawatan hormon, pembedahan dan kaedah in vitro. SK 4.6 juga merangkumi kaedah pencegahan kehamilan; rujuk buku teks Sains Tingkatan 1, Bab 4 untuk bahagian ini.

Pembiakan tumbuhan

Pendebungaan ialah pemindahan debunga dari anter ke stigma. Pendebungaan sendiri berlaku dalam bunga yang sama; pendebungaan kacuk berlaku antara dua pokok, dengan bantuan serangga, angin atau haiwan. Dalam pertanian, kacukan digunakan untuk mendapatkan baka yang lebih baik.

Selepas persenyawaan, ovul menjadi biji benih dan ovari menjadi buah. Biji benih bercambah apabila ada air, oksigen dan suhu yang sesuai. Radikel tumbuh menjadi akar, plumul menjadi pucuk, dan kotiledon membekalkan makanan sehingga daun pertama boleh berfotosintesis.

Jirim ialah apa sahaja yang mempunyai jisim dan memenuhi ruang. Hampir semua benda di alam ialah jirim, sama ada benda hidup atau bukan hidup.

Sifat fizik dapat diperhatikan tanpa menghasilkan bahan baharu: takat lebur, takat didih, keterlarutan dan kekonduksian haba. Sifat kimia pula melibatkan bahan baharu, contohnya pengaratan dan kebolehbakaran.

Menurut teori kinetik, jirim terdiri daripada zarah kecil yang diskrit dan sentiasa bergerak.

Kadar resapan paling cepat dalam gas dan paling perlahan dalam pepejal, kerana zarah gas bergerak paling bebas.

Perubahan keadaan jirim

• Peleburan: pepejal → cecair (menyerap haba). Contoh: ais batu cair.
• Pembekuan: cecair → pepejal (membebaskan haba).
• Pendidihan dan penyejatan: cecair → gas (menyerap haba). Contoh: kain basah menjadi kering.
• Kondensasi: gas → cecair (membebaskan haba). Contoh: titisan air di luar gelas sejuk.
• Pemejalwapan: pepejal → gas terus, atau sebaliknya. Contoh: kapur barus semakin mengecil.

Suhu kekal semasa peleburan, pembekuan dan pendidihan kerana haba digunakan untuk mengubah susunan zarah. Air tulen membeku pada 0 °C dan mendidih pada 100 °C pada tekanan atmosfera standard. Jisim pula kekal sama dalam semua perubahan fizik.

Semua jirim terdiri daripada atom. Atom mempunyai zarah subatom: proton dan neutron di dalam nukleus, dan elektron yang bergerak di sekelilingnya.

• Unsur: bahan yang terdiri daripada satu jenis atom sahaja, contohnya besi, oksigen dan karbon.
• Sebatian: bahan yang terdiri daripada dua atau lebih unsur yang bergabung secara kimia, contohnya air dan garam biasa.
• Molekul: dua atau lebih atom yang bergabung, contohnya molekul oksigen dan molekul air.

Dalam jadual berkala, logam terletak di sebelah kiri dan tengah, bukan logam di sebelah kanan, dan gas nadir di lajur paling kanan.

Campuran

Campuran ialah dua atau lebih bahan yang bercampur tanpa bergabung secara kimia, jadi ia boleh diasingkan dengan kaedah fizikal.

Sebatian

Apabila serbuk besi dan sulfur dipanaskan bersama, terbentuk ferum sulfida. Bahan baharu ini tidak lagi ditarik oleh magnet dan hanya boleh diasingkan melalui kaedah kimia. Jumlah jisim kekal sama sebelum dan selepas tindak balas kimia.

Udara ialah campuran gas. Udara kering mengandungi kira-kira 78% nitrogen, 21% oksigen, 0.93% argon dan kira-kira 0.04% karbon dioksida (NOAA). Wap air boleh mencapai kira-kira 4% isi padu udara. Buku lama menulis 0.03% karbon dioksida; bacaan sekarang lebih tinggi.

Bacaan purata bulanan karbon dioksida di Mauna Loa, Hawaii, bagi September 2026 ialah 426.07 bahagian per juta (data awal NOAA).

Kitar oksigen dan kitar karbon mengekalkan kandungan gas dalam udara. Fotosintesis menggunakan karbon dioksida dan membebaskan oksigen; respirasi, pembakaran dan penguraian melakukan sebaliknya. Pembakaran bahan api fosil dan penebangan hutan menambah karbon dioksida dalam udara.

Pembakaran

Pembakaran memerlukan tiga perkara: oksigen, haba dan bahan api. Buang satu daripadanya dan api akan padam. Inilah prinsip alat pemadam api.

• Air menyejukkan bahan yang terbakar, sesuai untuk kertas dan kayu. Jangan guna air untuk kebakaran elektrik atau minyak.
• Gas karbon dioksida dan serbuk kering menyekat oksigen, sesuai untuk kebakaran elektrik.
• Buih dan selimut api menutup permukaan dan memutuskan bekalan oksigen, sesuai untuk minyak.

Pencemaran udara

Pencemaran udara berlaku apabila bahan berbahaya memasuki udara. Bahan pencemar termasuk asap kenderaan dan kilang, jerebu dari pembakaran terbuka, karbon monoksida, sulfur dioksida, nitrogen dioksida dan habuk. Kesannya: penyakit pernafasan, hujan asid dan jarak penglihatan yang berkurang.

Langkah mengawal: mengurangkan pembakaran terbuka, menggunakan pengangkutan awam, menyelenggara enjin kenderaan dan memasang penapis di cerobong kilang.

Imej sahih boleh ditangkap pada skrin. Imej maya tidak boleh, kerana sinar cahaya hanya kelihatan seolah-olah datang dari tempat imej itu.

Cahaya bergerak dalam garis lurus, sebab itu bayang-bayang terbentuk. Lajunya dalam vakum ialah 299 792 458 m/s, lebih kurang 3 × 10⁸ m/s (BIPM). Cahaya jauh lebih laju daripada bunyi, sebab itu kilat kelihatan sebelum guruh kedengaran.

Hukum pantulan

Sudut tuju sama dengan sudut pantulan, dan sinar tuju, sinar pantulan serta normal terletak pada satah yang sama. Kedua-dua sudut diukur dari normal, iaitu garis yang berserenjang dengan cermin.

Pantulan cahaya digunakan dalam papan tanda dan jaket keselamatan berjalur pemantul supaya mudah dilihat pada waktu malam.

Pembiasan, penyebaran dan penyerakan

Pembiasan ialah pembengkokan cahaya apabila ia melalui medium yang berbeza ketumpatan. Dari medium kurang tumpat ke lebih tumpat (udara ke kaca), cahaya terbias mendekati normal. Dari lebih tumpat ke kurang tumpat, ia terbias menjauhi normal. Itulah sebab dasar kolam kelihatan lebih cetek dan penyedut minuman kelihatan bengkok dalam air.

Penyebaran ialah penguraian cahaya putih kepada spektrum warna oleh prisma atau titisan air. Pelangi terbentuk dengan cara ini.

Penyerakan ialah cahaya yang dipantul ke pelbagai arah oleh zarah dalam udara. Cahaya biru paling banyak diserakkan, jadi langit kelihatan biru. Ketika matahari terbenam cahaya melalui lebih banyak udara, jadi langit kelihatan kemerahan.

Penambahan dan penolakan cahaya

Penolakan cahaya berlaku apabila penapis atau objek menyerap sebahagian warna. Penapis merah hanya membenarkan cahaya merah melaluinya. Baju biru kelihatan biru kerana ia memantulkan cahaya biru dan menyerap warna lain.

Sistem Bumi terdiri daripada empat komponen: atmosfera (udara), hidrosfera (air: lautan, sungai, glasier, awan dan air bawah tanah), biosfera (hidupan) dan geosfera (batuan dan tanah).

Atmosfera berlapis-lapis: troposfera (tempat cuaca berlaku), stratosfera (mengandungi lapisan ozon yang menyerap sinaran ultraungu), mesosfera dan termosfera. Suhu dan tekanan berubah dengan altitud.

Kerak ialah lapisan pepejal paling nipis tempat kita tinggal. Mantel ialah lapisan paling tebal, terdiri daripada batuan panas yang boleh mengalir perlahan. Teras luar ialah logam lebur (cecair), dan teras dalam ialah logam pepejal kerana tekanannya sangat tinggi.

Batuan

Proses Bumi dan geobencana

Proses eksogen berlaku di permukaan: luluhawa, hakisan, susutan jisim, angkutan dan pemendapan. Proses endogen berlaku di dalam Bumi: olakan mantel, aktiviti magma dan pergerakan plat tektonik.

Geobencana termasuk gempa bumi, letusan gunung berapi, tanah runtuh, tsunami, tanah jerlus dan lubang benam. Sains dan teknologi membantu melalui sistem amaran awal, pemantauan cerun dan reka bentuk bangunan tahan gempa.

Usia Bumi dan fosil

Usia Bumi kira-kira 4.54 bilion tahun, dan Sistem Suria terbentuk 4.53 hingga 4.58 bilion tahun dahulu (USGS). Usia ini ditentukan melalui pentarikhan radiometrik batuan dan meteorit. Skala masa geologi membahagikan sejarah Bumi kepada eon, era dan zaman.

Fosil ialah tinggalan atau kesan organisma purba yang terpelihara dalam batuan, biasanya batuan sedimen. Fosil membantu ahli sains mengetahui hidupan dan keadaan Bumi pada masa lalu.

Sumber Bumi

Air permukaan ialah air sungai, tasik dan empangan. Air bawah tanah tersimpan dalam akuifer, iaitu lapisan batuan berliang. Kedua-duanya boleh tercemar jika sisa tidak diurus dengan baik.

Mineral ekonomi terdiri daripada mineral logam, mineral bukan logam dan mineral nadir bumi. Petroleum dan arang batu terbentuk daripada tinggalan organisma purba yang tertimbus, lalu dikenakan haba dan tekanan selama jutaan tahun. Hidroterma seperti kolam air panas boleh dimajukan untuk ekopelancongan.