Rencana Pelajaran Massa Jenis dan Gaya Apung, Lab Virtual
Diperbarui 2026-10-02
Rencana pelajaran massa jenis dan gaya apung ini memakai lab virtual gratis agar siswa dapat menjawab pertanyaan tertua di ruang sains, "Mengapa sebagian benda terapung?", dengan pengukuran, bukan tebakan. Mereka menghitung massa jenis dari massa dan volume, membandingkan balok dengan massa yang sama dan volume yang sama, mengidentifikasi bahan misteri, lalu menimbang air yang didorong ke samping oleh balok yang terapung. Semuanya siap dipakai: tujuan pembelajaran, persiapan, prediksi, kegiatan langkah demi langkah dengan pembacaan yang seharusnya diperoleh siswa, lima pertanyaan untuk tautan kelas, perluasan tentang gaya apung, dan ide diferensiasi. Setiap angka berasal dari model simulasi itu sendiri.
Gambaran pelajaran
- Jenjang: kelas 6–9 (usia 11–15 tahun), ilmu fisika. Perluasan gaya apung cocok untuk kelas 8–10.
- Waktu: satu jam pelajaran 55–60 menit, ditambah perluasan opsional 20 menit.
- Pengetahuan prasyarat: massa dalam kilogram, volume dalam liter, pembagian desimal.
- Format: berpasangan dengan laptop, tablet, atau ponsel, atau seluruh kelas dengan satu proyektor.
- Simulasi: Massa jenis – tenggelam atau terapung. Perluasan: Gaya apung – lab dan bentuk.
Tujuan pembelajaran
Pada akhir pelajaran, siswa dapat:
- Menghitung massa jenis dengan D = m/V dan menyatakannya dalam kg/m³.
- Memprediksi apakah sebuah balok terapung atau tenggelam dalam air dengan membandingkan massa jenisnya dengan 1.000 kg/m³.
- Menjelaskan mengapa massa saja dan volume saja tidak menentukan terapung.
- Mengidentifikasi sebuah bahan dari massa jenis yang terukur.
- Menyatakan bahwa benda terapung memindahkan air sebanyak massanya sendiri (hukum Archimedes).
Apa yang dilakukan simulasi
Simulasi massa jenis memiliki tiga layar.
- Pengantar: satu balok dalam tangki 100 L. Pilih bahan, Styrofoam (150 kg/m³), Kayu (800), Es (920), Batu bata (2.000), Aluminium (2.700), atau Besi (7.800), atau Atur sendiri. Penggeser mengatur massa (0,1–30 kg) dan volume (1–10 L). Untuk bahan pustaka, menggeser satu penggeser menggerakkan yang lain, sehingga massa jenis tetap. Tampilan menunjukkan D = m/V, "terapung" atau "tenggelam", volume di bawah air, dan tinggi air dalam tangki.
- Bandingkan: empat balok, A sampai D, dengan massa yang sama, volume yang sama, atau massa jenis yang sama. Satu penggeser mengatur nilai bersama. Ketuk sebuah balok untuk membaca m, V, dan D-nya.
- Misteri: lima balok tanpa label. Seret satu ke timbangan digital untuk membaca massanya, dan ke dalam tangki untuk membaca volumenya dari tinggi air. Siswa lalu memilih bahan dari daftar dan menekan Periksa. Tabel massa jenis acuan dapat ditampilkan atau disembunyikan.
Beberapa detail yang perlu diketahui sebelum kelas:
- Liter dan kilogram memudahkan hitungan. 1 L air bermassa 1 kg, jadi D dalam kg/m³ adalah 1.000 × (m dalam kg) ÷ (V dalam L).
- Balok terapung mengecoh tangki. Pada layar Misteri, balok yang terapung hanya menunjukkan sebagian volumenya kecuali siswa menahannya sepenuhnya di bawah air (langkah 4).
- Balok baru mengocok ulang layar Misteri. Jawaban dalam rencana ini untuk balok yang muncul saat simulasi dibuka.
Bahan dan persiapan sebelum kelas
Bahan: satu perangkat per pasangan (atau proyektor), tabel-tabel di bawah di atas kertas, dan kalkulator.
Persiapan (10 menit, sekali saja):
- Buka simulasi pada layar Pengantar dengan Kayu terpilih. Ini adalah nilai awalnya: balok 4,00 kg, 5,00 L.
- Klik Bagikan dan buat tautan untuk setiap kelas, misalnya "IPA · Jam ke-1". Biarkan Tampilkan tabel massa jenis acuan aktif untuk kebanyakan kelas.
- Opsional: di tab Pertanyaan, masukkan kumpulan pertanyaan di bawah dan lampirkan pada tautan. Kedua prediksi mengunci simulasi sampai setiap siswa menetapkan jawabannya. Lihat panduan Predict–Observe–Explain untuk rutinitasnya.
- Bagikan tautannya, atau buka dalam mode presentasi dan tampilkan kode QR.
Urutan pelajaran
1. Pemantik dan prediksi (7 menit)
Proyeksikan layar Pengantar. Seret balok kayu ke bawah air dan lepaskan: balok naik turun lalu diam dengan 80% di bawah air. Lalu minta siswa menetapkan dua prediksi, di kertas atau pada tautan:
- P1. "Sebuah balok kayu terapung dengan 80% bagiannya di bawah air. Anda memotongnya menjadi dua. Bagaimana balok setengah itu terapung?"
- P2. "Sebuah balok 4,0 kg terapung dalam air. Berapa liter air yang didorongnya ke samping?"
Banyak siswa mengira setengah yang kecil akan terapung lebih tinggi, "karena lebih ringan". Sedikit yang punya angka untuk P2. Jangan koreksi siapa pun dulu.
2. Massa jenis di layar Pengantar (12 menit)
Pasangan memilih setiap bahan, mengatur penggeser volume ke 2,0 L, dan menyalin tampilannya. Tiga kolom terakhir untuk Anda; biarkan kosong pada salinan siswa.
| Bahan | V (L) | m (kg) | D (kg/m³) | Terapung atau tenggelam | Di bawah air | Tinggi air tangki |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Styrofoam | 2,00 | 0,30 | 150 | terapung | 0,30 L (15%) | 100,3 L |
| Kayu | 2,00 | 1,60 | 800 | terapung | 1,60 L (80%) | 101,6 L |
| Es | 2,00 | 1,84 | 920 | terapung | 1,84 L (92%) | 101,8 L |
| Batu bata | 2,00 | 4,00 | 2.000 | tenggelam | 2,00 L (100%) | 102,0 L |
| Aluminium | 2,00 | 5,40 | 2.700 | tenggelam | 2,00 L (100%) | 102,0 L |
| Besi | 2,00 | 15,60 | 7.800 | tenggelam | 2,00 L (100%) | 102,0 L |
Minta pasangan menemukan dua pola. Jawaban yang baik: "Semua yang di bawah 1.000 kg/m³ terapung" dan "Untuk balok terapung, liter di bawah air sama dengan kilogramnya; untuk balok tenggelam, sama dengan volumenya."
Sekarang periksa P1. Pilih Kayu dan geser penggeser volume dari 4,0 L ke 1,0 L. Massa mengikuti (3,20 kg, lalu 0,80 kg), massa jenis tetap 800 kg/m³, dan balok terapung dengan 80% di bawah air setiap kali. Memotong balok tidak mengubah bahan penyusunnya.
3. Massa sama, volume sama, massa jenis sama (10 menit)
Beralih ke layar Bandingkan. Pertahankan Massa sama pada 1,5 kg dan ketuk setiap balok.
| Balok | m (kg) | V (L) | D (kg/m³) | Hasil |
|---|---|---|---|---|
| A | 1,50 | 5,00 | 300 | terapung |
| B | 1,50 | 1,88 | 800 | terapung |
| C | 1,50 | 0,56 | 2.700 | tenggelam |
| D | 1,50 | 0,19 | 7.800 | tenggelam |
Massa sama, namun dua terapung dan dua tenggelam. Tekan Volume sama (4,0 L): massanya menjadi 1,20, 3,20, 10,80, dan 31,20 kg, dan A serta B tetap terapung. Terakhir tekan Massa jenis sama dan atur 800 kg/m³: keempatnya terapung, besar maupun kecil. Atur 1.500 kg/m³: keempatnya tenggelam.
Kesimpulannya muncul dengan sendirinya: bukan massa dan bukan volume yang menentukan, melainkan massa jenis. Panduan utama memakai layar ini sebagai demo seluruh kelas jika Anda menginginkan versi yang lebih singkat.
4. Identifikasi balok misteri (12 menit)
Beralih ke layar Misteri. Pasangan menimbang setiap balok pada timbangan, mengukur volumenya di tangki, menghitung D, dan memilih bahannya. Kunci jawaban untuk balok yang muncul saat simulasi dibuka:
| Balok | m (kg) | V (L) | D (kg/m³) | Bahan |
|---|---|---|---|---|
| A | 7,80 | 1,00 | 7.800 | Besi |
| B | 23,40 | 3,00 | 7.800 | Besi |
| C | 10,80 | 4,00 | 2.700 | Aluminium |
| D | 4,00 | 5,00 | 800 | Kayu |
| E | 17,80 | 2,00 | 8.900 | Tembaga |
Perhatikan balok D. Dijatuhkan ke tangki, balok ini terapung dan terbaca "4,00 L (sebagian)", yang menghasilkan 1.000 kg/m³ dan tidak cocok dengan apa pun di tabel. Pasangan yang menekannya sepenuhnya ke bawah sambil memegangnya membaca "5,00 L (penuh)" dan mendapat 800 kg/m³. Itu keterampilan laboratorium yang nyata: benda terapung memerlukan pemberat atau dorongan untuk mengukur volumenya. Perhatikan juga bahwa A dan B sama-sama besi, dengan massa yang sangat berbeda.
Untuk putaran kedua, atau kunci jawaban yang berbeda per kelas, tekan Balok baru. Dua dari lima balok baru selalu berbahan sama.
5. Pemeriksaan penutup (5 menit)
Pakai pertanyaan 3–5 dari kumpulan di bawah. Lalu buka Lihat jawaban dan tampilkan kolom Prediksi dan Sesudah untuk P1 dan P2 berdampingan.
Kumpulan pertanyaan untuk pelajaran ini
Masukkan ini di tab Pertanyaan pada simulasi. Petunjuk untuk siswa yang disarankan: "Pakai layar Pengantar lebih dulu. Baca m, V, dan D dari tampilan di bawah penggeser. Tulis massa jenis dalam kg/m³."
1. Pilihan ganda · Sebelumnya, sebagai prediksi · Tanyakan lagi setelah simulasi
- Pertanyaan: "Sebuah balok kayu terapung dengan 80% bagiannya di bawah air. Anda memotongnya menjadi dua. Bagaimana balok setengah itu terapung?"
- Pilihan: Lebih tinggi, dengan kurang dari 80% di bawah / Sama, dengan 80% di bawah (benar) / Lebih rendah, dengan lebih dari 80% di bawah / Tenggelam
- Penjelasan: "Memotong balok membagi dua massa dan volumenya, sehingga massa jenis tetap 800 kg/m³. Fraksi di bawah air adalah massa jenis balok dibagi massa jenis air: 800 ÷ 1.000 = 80%. Pada layar Pengantar, balok kayu 4 L dan 1 L sama-sama terapung dengan 80% di bawah air."
2. Angka · Sebelumnya, sebagai prediksi · Tanyakan lagi setelah simulasi
- Pertanyaan: "Sebuah balok 4,0 kg terapung dalam air. Berapa liter air yang didorongnya ke samping?"
- Jawaban: 4,0, toleransi ± 0,1, satuan L
- Penjelasan: "Balok yang terapung tenggelam sampai air yang didorongnya ke samping seberat balok itu. 4,0 kg air bervolume 4,0 L. Tidak masalah seberapa besar balok itu, selama terapung: balok kayu 5 L pada layar Pengantar memiliki 4,00 L di bawah air."
3. Angka · Setelah simulasi
- Pertanyaan: "Sebuah balok bermassa 17,80 kg dan bervolume 2,00 L. Berapa massa jenisnya?"
- Jawaban: 8900, toleransi ± 100, satuan kg/m³
- Penjelasan: "D = m/V = 17,80 kg ÷ 2,00 L = 8,9 kg per liter. Satu liter adalah 0,001 m³, jadi D = 8.900 kg/m³. Tabel acuan pada layar Misteri mencocokkannya dengan tembaga, dan balok itu tenggelam karena 8.900 lebih besar daripada 1.000."
4. Pilihan ganda · Setelah simulasi
- Pertanyaan: "Pada layar Bandingkan dengan Massa sama, balok A dan B terapung sedangkan balok C dan D tenggelam. Mengapa?"
- Pilihan: A dan B lebih besar, jadi lebih ringan / A dan B memiliki massa jenis di bawah 1.000 kg/m³ (benar) / C dan D lebih berat / Air lebih dalam di bawah C dan D
- Penjelasan: "Keempat balok memiliki massa yang sama, 1,5 kg, jadi massa bukan penyebabnya. A (300 kg/m³) dan B (800 kg/m³) kurang rapat daripada air dan terapung. C (2.700) dan D (7.800) lebih rapat daripada air dan tenggelam."
5. Jawaban singkat · Setelah simulasi
- Pertanyaan: "Pada layar Misteri, sebuah balok yang terapung menghasilkan massa jenis 1.000 kg/m³. Apa yang salah, dan bagaimana memperbaikinya?"
- Jawaban yang diterima (opsional): *bawah*
- Contoh jawaban: "Balok itu terapung, jadi hanya sebagian yang berada di bawah air dan tangki menunjukkan volume yang terlalu kecil. Itu membuat massa jenis tampak lebih besar daripada seharusnya. Tekan balok sepenuhnya ke bawah sambil memegangnya dan baca volume penuhnya: 5,00 L alih-alih 4,00 L menghasilkan 800 kg/m³, kayu."
Pertanyaan 1 dan 2 adalah prediksi, yang ditanyakan lagi setelah simulasi agar siswa dapat membandingkan. Panduan asesmen formatif menjelaskan cara membaca hasil lintas kelas.
Perluasan: hukum Archimedes di lab gaya apung
Lab gaya apung menambahkan gaya. Pada layar Lab-nya, penggeser mengatur massa jenis zat cair (300–3.000 kg/m³), gravitasi (dengan tombol Bulan, Bumi, dan Jupiter), serta massa dan volume balok. Sebuah gelas kimia di samping tangki menampung tepat volume zat cair yang dipindahkan balok, dan tampilan menunjukkan gaya apung F_A dan berat P dalam newton.
Balok awalnya 5 kg dan 5 L, tepat serapat air, sehingga tampilan berbunyi "melayang". Minta pasangan mengerjakan urutan ini, membiarkan balok diam setiap kali:
| Pengaturan | Keadaan | Gelas kimia | F_A (N) | P (N) |
|---|---|---|---|---|
| m = 4,0 kg, V = 5,0 L, air, Bumi | terapung | 4,00 L | 39,20 | 39,20 |
| balok yang sama, Bulan | terapung | 4,00 L | 6,40 | 6,40 |
| balok yang sama, Jupiter | terapung | 4,00 L | 99,20 | 99,20 |
| balok yang sama, zat cair 1.600 kg/m³, Bumi | terapung | 2,50 L | 39,20 | 39,20 |
| m = 10,0 kg, V = 5,0 L, air, Bumi | tenggelam | 5,00 L | 49,00 | 98,00 |
Pertanyaan untuk diajukan:
- "Mengapa F_A dan P sama untuk setiap balok yang terapung?" Terapung berarti gaya-gayanya seimbang, jadi gaya apung sama dengan berat.
- "Mengapa balok tidak terapung lebih tinggi di Bulan?" Gravitasi memperkecil berat dan gaya apung dengan faktor yang sama, jadi 4,00 L air yang sama tetap menyeimbangkan balok.
- "Balok yang tenggelam bertumpu pada timbangan di dasar tangki. Berapa yang terbaca?" 49,0 N: berat dikurangi gaya apung, 98,00 − 49,00. Tanyakan apa yang dirasakan penyelam ketika mengangkat batu di bawah air.
Untuk laporan lab lengkap, lihat cara membuat kegiatan laboratorium virtual.
Diferensiasi
Dukungan:
- Pakai hanya Styrofoam, Kayu, Batu bata, dan Besi pada langkah 2, dan berikan tabel dengan bahan yang sudah terisi.
- Pada layar Misteri, biarkan tabel acuan aktif dan kerjakan hanya balok A, C, dan E.
- Berikan awal kalimat: "Balok terapung karena massa jenisnya…" dan "Massa saja tidak menentukan karena…"
- Pasangkan siswa agar satu menyeret balok dan yang lain mencatat, lalu bertukar.
Tantangan:
- Gunakan Atur sendiri pada layar Pengantar untuk membuat balok yang terapung tepat setengah di bawah air (misalnya 2,5 kg dan 5,0 L, 500 kg/m³), lalu jelaskan aturannya.
- Prediksikan massa "Volume sama" pada langkah 3 sebelum menekan tombolnya.
- Di lab gaya apung, temukan zat cair teringan pada penggeser yang masih membuat balok 4,0 kg, 5,0 L terapung (810 kg/m³; pada 800 kg/m³ balok melayang), dan jelaskan mengapa balok tenggelam pada 700 kg/m³.
Pembelajar bahasa Inggris: simulasi tersedia dalam enam bahasa. Buat tautan kedua dalam bahasa siswa agar labelnya akrab sementara diskusi tetap berlangsung dalam bahasa Inggris.
Keselarasan dengan standar
Pelajaran ini sesuai dengan unit massa jenis pada ilmu fisika sekolah menengah pertama dan topik massa jenis serta gaya apung pada GCSE Physics (kualifikasi Inggris). NGSS (standar sains Amerika Serikat) tidak memiliki ekspektasi kinerja yang khusus untuk massa jenis atau gaya apung, jadi kami tidak mengklaim satu pun. Pelajaran ini melatih tiga praktik NGSS: Merencanakan dan Melaksanakan Penyelidikan, Menganalisis dan Menafsirkan Data, serta Menggunakan Matematika dan Pemikiran Komputasional.
Untuk ide fisika lainnya, lihat ide pelajaran fisika interaktif. Guru kimia yang memakai massa jenis untuk mengidentifikasi zat akan menemukan kegiatan terkait di ide pelajaran kimia interaktif.
Pertanyaan umum
Mengapa simulasi memakai liter dan bukan sentimeter kubik?
Liter menjaga angka tetap sederhana dan terhubung langsung dengan kilogram air. Konversikan untuk siswa yang membutuhkan cm³: 1 L = 1.000 cm³, dan 1.000 kg/m³ = 1 g/cm³.
Mengapa balok dengan massa jenis tepat 1.000 kg/m³ berperilaku aneh?
Balok yang tepat serapat air tidak punya alasan untuk naik atau turun, jadi hasilnya bergantung pada tempat Anda melepaskannya. Hindari kasus itu dalam pelajaran utama. Lab gaya apung memberinya label "melayang".
Bisakah siswa mengerjakan pelajaran ini di ponsel?
Bisa. Siswa membuka tautan tanpa akun. Penggeser bekerja dengan baik pada layar sentuh; menyeret pada layar Misteri lebih mudah di tablet atau laptop.