Level 1 ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์

Level 1

ธรรมชาตแิ ละ
พัฒนาการทางฟิสิ กส์

Thidarat Dechpala

Level 1

OBJECTIVES OF LEVEL 1

หลังจากนักเรยี นเรยี นจบ Level 1 จะมผี ลการเรยี นรูท้ ค่ี าดหวัง ดังนี้

1. สืบคน้ และอธบิ ายการคน้ หาความรูท้ างฟิสิกส์ ประวตั คิ วามเป็นมา รวมทงั้
พัฒนาการของหลักการและแนวคดิ ทางฟิสิกส์ทม่ี ีผลต่อการแสวงหาความรู้
ใหม่และการพัฒนาเทคโนโลยไี ด้

2. วดั และรายงานผลการวดั ปรมิ าณทางฟิสิกส์ได้ถกู ต้องเหมาะสม โดยนาความ
คลาดเคลือ่ นในการวดั มาพิจารณาในการนาเสนอผล รวมทงั้ แสดงผลการ
ทดลองในรูปของกราฟ วิเคราะห์และแปลความหมายจากกราฟเส้นตรงได้

MISSIONS OF LEVEL 1 Level 1

01 ธรรมชาติทางฟิสิ กส์ 05 เลขนั ยสาคัญ
02
03 ฟิสิกส์เรยี นเกี่ยวกบั อะไรบ้าง และ เลขนั ยสาคัญคืออะไร มกี ารนั บ
04 อะไรทีพ่ ัฒนามาจากฐานความรูท้ าง จานวนอย่างไร และสามารถนามา
ฟิสิ กส์ คานวณโดยคานึ งส่ิงใดบ้าง

ปรมิ าณทางฟิสิกส์ 06 การทดลองทางฟิสิ กส์
07
ปรมิ าณในการสังเกตและวดั ในทาง รูจ้ กั การทาการทดลองอยา่ งงา่ ย
ฟิสิกส์มกี ี่ประเภท อะไรบา้ ง และ การวเิ คราะห์ผลการทดลอง
แตกตา่ งกันอยา่ งไร ออกมาในรูปแบบกราฟ และ
สามารถหาขอ้ มูลตา่ งๆ จากกราฟ
หน่ วยทางฟิสิกส์ ได้อยา่ งไรบ้าง

ระบบหน่ วยระหว่างชาติ พัฒนาการทางฟิสิ กส์
ประกอบดว้ ยอะไรบา้ ง คาอปุ สรรค
คืออะไร การแปลงหน่ วยไดอ้ ยา่ งไร พัฒนาการของหลักการและ
แนวคิดทางฟิสิกส์ทมี่ ีผลต่อ
การวัดและการบันทกึ ผลการวดั การแสวงหาความรูใ้ หมแ่ ละ
การพัฒนาเทคโนโลยใี นดา้ น
เครอ่ื งมือวัดมีกป่ี ระเภท อะไรบ้าง ใดบา้ ง
หลกั การวดั และการเขยี นรายงานผล
การวัดทาอย่างไร

Level 1

01

MISSION

ธรรมชาตทิ างฟิสิกส์

Level 1

ธรรมชาติ
ทางฟิสิ กส์

ความหมายของฟิสิ กส์

สาขาความรูท้ างฟิสิกส์

วทิ ยาศาสตร์ (Science) หากจาแนกตามธรรมชาตขิ องวชิ า แบ่งได้ 3 สาขา

ชีววิทยา เคมี ฟิสิ กส์ โลก ดารา
(Biology) (Chemistry) (Physics) ศาสตร์ และ

ศึกษาส่ิงมชี วี ิต ศึกษาส่ิงไม่มชี วี ิต ศึกษาส่ิงไมม่ ีชวี ิต อวกาศ
เชน่ พืช สัตว์ เป็น เชน่ สารต่างๆ เชน่ ปรากฎการณ์ (Astronomy)
ตน้ โมเลกลุ อะตอม เป็น ธรรมชาติ
ตน้ เหตกุ ารณ์และส่ิง ศึกษาส่ิงไมม่ ีชวี ติ
ศึกษาพฤติกรรม ทเ่ี กดิ ข้ึนใน เชน่ หิน ดิน แร่
มนษุ ย์และสังคม เชน่ ธรรมชาติ เป็นตน้ นา้ อากาศ อวกาศ
สังคมศาสตร์ มนษุ ย์ เป็นต้น
ศาสตร์ เป็นต้น
Level 1

ความหมายของฟิสิ กส์ Level

มาจากภาษากรกี : φυσικός 1
[phusikos] แปลว่า “เป็นธรรมชาต”ิ
ภาษาอังกฤษ : Physics
และอกี ความหมายในภาษากรกี : φύσις
[phusis] แปลว่า “ธรรมชาต”ิ เป็นวชิ าทศี่ ึกษาเกยี่ วกับธรรมชาติท่ี
เกิดข้ึน โดยพยายามหาสาเหตุของการ
เกิดปรากฎการณ์ และเหตุการณ์ต่างๆ ใน
ชวี ติ ประจาวนั

สาขาความรูท้ างฟิสิกส์ ก Level 1

วิชาการทางฟิสิกส์ไดก้ อ่ รา่ งสรา้ งตวั เกิดในตน้ ศตวรรษท่ี 20 เมือ่ ได้
ก่อนศตวรรษท่ี 20 มาจากผลการวัด ค้นพบทฤษฎสี ัมพัทธภาพของ
ระบบทฤษฎที างฟิสิกส์ของนิ วตัน ไอน์ สไตน์ และทฤษฎีควอนตัมซง่ึ
สามารถนามาวิเคราะห์และอธบิ าย
เรอ่ื งของอะตอม

ฟิสิ กส์ ยคุ เก่า ฟิสิ กส์ ยคุ ใหม่

ศตวรรษท่ี 20

ศึกษาวตั ถุขนาดใหญ่ หรอื วัตถุท่ี ศึกษาวัตถขุ นาดเล็ก หรอื วตั ถทุ ี่
เคลอ่ื นที่ดว้ ยความเรว็ ตา่ เชน่ เคลอ่ื นทีด่ ้วยความเรว็ สูงได้ เชน่
กลศาสตร์ ความรอ้ น แม่เหลก็ ไฟฟ้า ควอนตัม ฟิสิกส์นิ วเคลยี ร์ เป็นต้น
แสง และเสียง เป็นต้น

Level 1

02

MISSION

ปรมิ าณทางฟิสิ กส์

Level 1

ปรมิ าณทางฟิสิกส์

ปรมิ าณสเกลาร์
ปรมิ าณเวกเตอร์

ปริมาณทางฟิสิ กส์ ปรมิ าณเวกเตอร์
เป็นปรมิ าณท่ีบอก
แบง่ ได้ 2 หมวดหมู่ ไดแ้ ก่ ขนาดและทศิ ทางของส่ิงนั้ นด้วยเสมอ
ปรมิ าณสเกลาร์ (ฟิสิกส์มักใชเ้ ครอื่ งหมาย + , - เป็นตวั
เป็นปรมิ าณทีบ่ อกขนาด(ตวั เลขที่ บอกทิศทาง) เชน่ ความเรว็ (v)
ความเรง่ (a) แรง(F) เป็นตน้
เกดิ จากการวดั )ของส่ิงน้ั น โดยไมส่ นใจ
ทิศทาง เชน่ มวล(m) เวลา(t) การคานวณปรมิ าณเวกเตอร์ :
อุณหภูม(ิ T) เป็นตน้ ให้คานึ งถึงทิศทางส่ิงน้ั นดว้ ยเสมอ
- ทิศเดียวกัน บวกกันได้เลย
การคานวณปรมิ าณสเกลาร์ : ให้นา - ทิศสวนทางกนั ลบกนั ไดเ้ ลย
ตวั เลขมาบวกลบคูณหารตามปกติ - ตัง้ ฉากกนั ใชท้ ฤษฎปี ีทากอรสั มาชว่ ย
- ถ้าทามมุ อืน่ ๆทีไ่ ม่ใชม่ มุ ฉาก ให้แตก
เวกเตอรก์ อ่ นแล้วค่อยนามาคานวณต่อ

Level 1

ตัวอย่าง (การคานวณปริมาณสเกลาร์) Level 1

จากการทดลองเรอ่ื งเปรยี บเทียบการตา้ นทานความรอ้ นของผนั งอฐิ บล็อก
และผนั งอฐิ มวลเบา ได้ผลการทดลอง ดงั ตาราง

เวลา อณุ หภมู ผิ นั งอิฐ อุณหภูมิผนั งอฐิ มวลเบา
(วินาที) บล็อก (เคลวนิ )
(เคลวนิ )

10 307.75 307.55

20 307.95 307.55

30 308.15 307.55

40 308.15 307.65

ในชว่ งเวลา 30 วินาที ผนั งอิฐแบบใดมีการตา้ นทานความรอ้ นมากกว่า
และมอี ุณหภูมนิ ้ อยกว่าเท่าใด

ตัวอย่าง (การคานวณปริมาณเวกเตอร์) Level 1

การแข่งขันชกั กะเย่อในงานกฬี าสีแห่งหน่ึ ง ทีม A และทมี B มสี มาชกิ ที

มละ 3 คนดงั ภาพ ทีมใดเป็นฝ่ายชนะ และทมี ที่ชนะมีแรงมากกวา่ อีกทมี ก่ี

นิ วตัน 3N 2N 3N 4N 2N 3N

ทมี A ทมี B

ตัวอย่าง (การคานวณปริมาณเวกเตอร์) Level 1

รถยนต์ A เคล่ือนทีด่ ว้ ยความเรว็ คงตัว 8 เมตรต่อวินาทไี ปทางทิศเหนื อ
รถยนต์ B เคลื่อนท่ีดว้ ยความเรว็ คงตัว 6 เมตรต่อวนิ าทไี ปทางทศิ
ตะวันออก เมอ่ื ทงั้ สองคนั ชนกันท่สี ่ีแยก ภายหลงั การชนรถยนต์ทัง้ สอง
ตดิ กันไป จงหาว่ารถทงั้ สองจะมีความเรว็ หลงั ชนเท่าใด และเอียงทามมุ กี่
องศากับทิศตะวันออก

B

A

ตัวอย่าง (การคานวณปริมาณเวกเตอร์) Level 1

เล่นเกมส์ดึงเชอื กยกกระป๋องดังภาพ จงหาแรงลัพธท์ ่ีกระทาตอ่ กระป๋อง
และมที ิศทางไปด้านใด

2N
30o

4N กระ 3N
ป๋อง

3N

Level 1

03

MISSION

หน่ วยทางฟิสิ กส์

Level 1

หน่ วย
ทางฟิสิ กส์

หน่ วยฐาน
หน่ วยอนพุ ันธ์
หน่ วยเสรมิ

คาอุปสรรค

การแปลงหน่ วย

Level 1

สรุปฟิสิกส์ต้องใช้หน่วยแบบไหนกันแน่ ?

169.00 cm 6.496 ”

65.8 kg 262 lbs

Level 1

หน่ วยทางฟิสิ กส์ แบ่งออกเป็น 4 เรอ่ื ง .....

หน่ วยฐาน หน่ วยอนพุ ัทธ์ หน่ วยเสรมิ คาอุปสรรค

ปรมิ าณสาร (โมล) มวล (กโิ ลกรมั )
ความเขม้ ของการส่องสวา่ ง (แคนเดลา)
ระยะทาง/ความสูง/ความยาว
อณุ หภูมิ (เคลวิน) (เมตร)
กระแสไฟฟ้า (แอมแปร)์
เวลา (วนิ าท)ี

Level 1

หน่ วยทางฟิสิ กส์ แบ่งออกเป็น 4 เรอื่ ง .....

หน่ วยฐาน หน่ วยอนพุ ัทธ์ หน่ วยเสริม คาอปุ สรรค

อัตราเร็ว (m/s) ความยาว/
ความเร่ง (m/s2) ระยะทาง

ฯลฯ (เมตร)

เวลา (วนิ าท)ี

ตัวอย่าง (PAT2 ตุลาคม 2552) Level 1

กาหนดให้ T เป็นแรงตงึ ในเส้นเชอื ก มีหน่ วยเป็นนิ วตนั หรอื กิโลกรมั เมตร

ต่อวินาทียกกาลงั สอง และ μ เป็นมวลของเชอื กตอ่ หน่ วยความยาว มีหน่ วย

เป็นกโิ ลกรมั ต่อเมตร ปรมิ าณ T มหี น่ วยเดยี วกับปรมิ าณใด

1. ความเรว็ μ

2. พลงั งาน

3. ความเรง่

4. รากทส่ี องของความเรง่

Level 1

หน่ วยทางฟิสิ กส์ แบ่งออกเป็น 4 เรอ่ื ง .....

หน่ วยฐาน หน่ วยอนพุ ัทธ์ หน่ วยเสริม คาอุปสรรค

การเปลยี่ นค่ามุม องศา เป็น เรเดียน เรเดยี น (rad)
สเตอเรเดียน (sr)
เรเดียน
องศา

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

90o

180o 0o 0π

270o

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

90o

180o 30o 0o π
6

0π

270o

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

180o 90o π
3

π
6

60o
0o 0π

270o

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

π
90o π 2

3

π
6

180o 0o 0π

270o

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

π
90o π 2

3 2π
3

π
6

120o

180o 0o 0π

270o

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

π
90o π 2

3 2π
3

π 5π
66

150o

180o 0o 0π

270o

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

π
90o π 2

3 2π
3

π 5π
66

180o 0o 0π π

270o

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

π
90o π 2

3 2π
3

π 5π
66

210o π

180o 0o 0π

7π
6

270o

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

π
90o π 2

3 2π
3

π 5π
66

180o 240o 0o 0π π

7π
6

4π
3

270o

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

π
90o π 2

3 2π
3

π 5π
66

180o 0o 0π π

7π
6

4π
3

270o 3π
2

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

π
90o π 2

3 2π
3

π 5π
66

180o 0o 0π π

300o

7π 5π
6 3

4π
3

270o 3π
2

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

π
90o π 2

3 2π
3

π 5π
66

180o 0o 0π π

330o

7π 11π
6 6

4π 5π
3 3

270o 3π
2

การเปล่ียนองศาเป็นเรเดียน

π
90o π 2

3 2π
3

180o 360o π 5π
6 6

0π (ครบ 1 รอบ)
π 2π

7π 11π
6 6

4π 5π
3 3

270o 3π
2

Level 1

หน่ วยทางฟิสิ กส์ แบ่งออกเป็น 4 เรอ่ื ง .....

หน่ วยฐาน หน่ วยอนพุ ัทธ์ หน่ วยเสรมิ คาอปุ สรรค

หมายถงึ คาทใี่ ชเ้ ติม
ขา้ งหน้าคาอน่ื ให้มี
ความหมายเปลย่ี นไปจาก
เดิม เชน่
มลิ ลกิ รมั (mg)
จกิ ะไบต์ (GB)
กิโลเมตร (km) เป็นต้น

** ฟิสิกส์มักจะเอามาใช้
นาหน้ าหน่ วยการวัด

คาอุปสรรค (Prefixes) . Level 1

Level 1

การแปลงหน่วย

โจทย์ หน่ วยท่ี
ต้องการ

แปลง

หน่ วย
เดยี วกับ

โจทย์

Level 1

การแปลงหน่วย

โจทย์ หน่ วยท่ี
ตอ้ งการ

แปลง

หน่ วย
เดียวกับ

โจทย์

Level 1

การแปลงหน่วย

โจทย์ หน่ วยท่ี
ตอ้ งการ

แปลง

หน่ วย
เดียวกับ

โจทย์

Level 1

การแปลงหน่วย

โจทย์ หน่ วยท่ี
ตอ้ งการ

แปลง

หน่ วย
เดียวกับ

โจทย์

04 Level 1

MISSION

การวดั
และการบนั ทกึ ผลการวดั

Level 1

การวดั และ
การบันทกึ ผล

การวัด

ประเภทเครอ่ื งมือวัด

หลักการวัดและการบันทึก
ผลการวัด

ความไม่แน่ นอน
ในการวัด

Level 1

เครอื่ งมอื วดั ต่อไปนี้ คอื เครอ่ื งมือวัดปรมิ าณใด และมีความเหมอื นหรอื แตกตา่ งกนั อยา่ งไร ??

3
1

24

ประเภทเคร่อื งมอื วัด Level 1

เครอ่ื งมอื วดั แบบดจิ ิตอล เครอื่ งมอื วัดแบบอนาล็อก

3

1

24

Level 1

เครอื่ งมือวดั ตอ่ ไปน้ี คอื เครอ่ื งมือวัดปรมิ าณใด และมคี วามเหมือนหรอื แตกตา่ งกันอยา่ งไร ??

1 01 2 3 4 5 6 7 8 9 แล้วเราจะจดบนั ทกึ
2 0 1 2 3 4 5 6 7 89 ผลการวัดอยา่ งไร ??

3

12 3

หลกั การวัดและการบนั ทึกผลการวดั

01 2 3 4 5 6 7 8 9

0 1 2 3 4 5 6 7 89

ความไม่แน่นอนในการวัด

มาจากสาเหตตุ ่างๆ เชน่
- ความไม่ชานาญของผ้วู ดั
- ค่าสายตาของผู้วัด
- การวางตาแหน่ งสายตาไมต่ ง้ั ฉากกับเครอื่ งมือวดั
- เครอื่ งมอื วดั ไมเ่ ท่ยี งตรง
ฯลฯ

จากปัญหาดังกล่าว ทาให้นั กฟิสิกส์มีการเขียนค่าความคลาดเคล่ือน
กากบั มากบั ผลการวัดด้วย เชน่ วดั ความยาวของเหล็กได้ 3.05 + 0.02 m

ผลการวัด
ค่าความคลาดเคลือ่ น

กิจกรรม การฝึกเขียนค่าความคลาดเคลื่อน Level 1

วสั ดุ/อุปกรณ์ ● เวอรเ์ นี ยร์ แคลปิ เปอร์
● เหรยี ญ 0.25 บาท, 0.5 บาท, 1 บาท,

2 บาท, 5 บาท และ 10 บาท

ขั้นตอนการทากจิ กรรม

1) ให้นั กเรยี นแต่ละกลมุ่ เลอื กประเภทเหรยี ญมา
จานวน 1 เหรยี ญ

1) ทาการวดั เส้นผา่ นศูนยก์ ลางของเหรยี ญดว้ ย
เครอื่ งมือวัดเวอรเ์ นี ยร์ แคลิปเปอร์

1) ทาการวดั ซาเ้ ป็นจานวนทัง้ หมด 10 ครง้ั
2) บันทกึ ผลการวัดลงในตารางบนั ทกึ ผล
3) หาค่าเฉลย่ี ของผลการวดั ทงั้ 10 ครง้ั จาก

x = x1+ x2+...+ xN
N

1) หาค่าเบยี่ งเบนมาตรฐานจาก
S.D. = (x1 - x)2 + (x2 - x)2 +…+ (xN - x)2
N-1

1) นาค่าท่ไี ดจ้ ากขอ้ 5 และข้อ 6 มาเขียนผลการวัดและค่าความคลาดเคลอ่ื น

05 Level 1

MISSION

เลขนั ยสาคัญ