205 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ทักษะ เรื่องที่ 1 2 ท้ายบท ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ การสังเกต การวัด • การจำแนกประเภท การหาความสัมพันธ์ระหว่างสเปซกับสเปซ และสเปซกับเวลา การใช้จำนวน • การจัดกระทำและสื่อความหมายข้อมูล • การลงความเห็นจากข้อมูล • การพยากรณ์ การตั้งสมมติฐาน การกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ การกำหนดและควบคุมตัวแปร การทดลอง การตีความหมายข้อมูลและลงข้อสรุป • การสร้างแบบจำลอง ทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 ด้านการคิดอย่างมีวิจารณญาณและการแก้ปัญหา ด้านการสื่อสาร สารสนเทศและการรู้เท่าทันสื่อ • ด้านความร่วมมือ การทำงานเป็นทีม และภาวะผู้นำ • ด้านการสร้างสรรค์และนวัตกรรม ด้านคอมพิวเตอร์ และเทคโนโลยีสารสนเทศ และการสื่อสาร • ด้านการทำงาน การเรียนรู้ และการพึ่งตนเอง • ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์และทักษะแห่งศตวรรษที่ 21 ที่ควรจะได้จากบทเรียน
206 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 1. กระตุ้นความสนใจของนักเรียน เพื่อนำเข้าสู่ หน่วยที่ 4 การเคลื่อนที่และแรง โดยให้ นักเรียน สังเกตภาพนำหน่วยเกี่ยวกับการวิ่ง แข่งขัน พร้อมทั้งอ่านเนื้อหานำหน่วยและ ร่วมกันอภิปรายโดยอาจใช้คำถามดังต่อไปนี้ • ยูเซน โบลต์วิ่งได้ระยะทางประมาณกี่เมตรใน 1 วินาที (10.44 เมตร) • ยูเซน โบลต์วิ่งแต่ละก้าวได้ระยะทางประมาณกี่เมตร (2.44 เมตร) • แรงที่ทำให้ยูเซน โบลต์วิ่งไปได้มีทิศทางใด (ทิศทางไปทางด้านหน้า) • การที่ยูเซน โบลต์วิ่งเร็วกว่านักวิ่งคนอื่นเป็นเพราะเหตุใด (เพราะแรงที่พื้นกระทำต่อเท้ามีค่ามากกว่านักวิ่งคนอื่น) • ยูเซน โบลต์มีการเคลื่อนที่หรือไม่ ทราบได้อย่างไร (มีการเคลื่อนที่เพราะมีการเปลี่ยนตำแหน่ง) • ช่วงที่ยูเซน โบลต์วิ่งมีแรงกระทำต่อตัวเขาหรือไม่ ถ้ามีนักเรียนคิดว่ามีแรงอะไรบ้าง (มี คือ แรงดึงดูดของโลก แรงที่พื้นกระทำต่อเท้าของเขาและแรงต้านอากาศ) ความรู้เพิ่มเติมสำหรับครู ภาพนำหน่วย คือ ภาพการแข่งขันวิ่งของนักวิ่งชาวจาไมกา เจ้าของฉายา “เจ้าสายฟ้าแลบ” (The Lighting Boft) ทำสถิติวิ่ง ระยะทาง 100 เมตร ด้วยเวลา 9.69 วินาที ในปีพ.ศ.2551 ณ ประเทศจีน และวิ่งทำลายสถิติเดิมที่เคยวิ่งไว้ ด้วยเวลา 9.58 วินาที ในปีพ.ศ. 2552 ณ ประเทศเยอรมัน การนำเข้าสู่หน่วยการเรียนรู้ ครูดำเนินการดังนี้
207 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2. ให้นักเรียนอ่านคำถามนำหน่วยและองค์ประกอบของหน่วย จากนั้นร่วมกันอภิปรายว่า ในหน่วยนี้นักเรียนจะได้ เรียนรู้เกี่ยวกับเรื่องอะไร 3. เชื่อมโยงเข้าสู่บทที่ 1 การเคลื่อนที่ โดยให้นักเรียนสังเกต ภาพนำบท และร่วมกันอภิปรายโดยอาจใช้คำถามดังนี้ • ภาพนี้แสดงข้อมูลอะไรบ้าง (ระยะทางและเวลาที่ใช้ ในการเดินทางโดยรถยนต์ส่วนตัวและเครื่องบิน โดยสารจากสนามบินดอนเมือง กรุงเทพมหานครไปยัง สนามบินเชียงใหม่) • การเดินทางจากกรุงเทพมหานครไปยังจังหวัด เชียงใหม่ เส้นทางใดใช้เวลาน้อยที่สุด เพราะเหตุใด (การเดินทางโดยเครื่องบินโดยสาร เพราะระยะทางน้อยกว่าและเครื่องบินบินเร็วกว่า) 4. ให้นักเรียนอ่านคำถามนำบท จุดประสงค์ของบทเรียน และอภิปรายร่วมกัน เพื่อให้ทราบขอบเขตเนื้อหาในบทเรียน รวมทั้งเป้าหมายการเรียนรู้ในบทเรียน (นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับวิธีบอกตำแหน่งของวัตถุ ความหมาย และวิธี การคำนวณหาปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ ได้แก่ ระยะทาง การกระจัด อัตราเร็ว ความเร็ว รวมทั้ง ความหมายของปริมาณเวกเตอร์และปริมาณสเกลาร์)
208 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 6. แนวการจัดการเรียนรู้ครูดำเนินการดังนี้ 1. ให้นักเรียนสังเกตภาพนำเรื่อง อ่านเนื้อหานำเรื่อง และคำสำคัญ และทำกิจกรรมทบทวนความรู้ก่อนเรียน เพื่อประเมินความรู้พื้นฐานของนักเรียนเกี่ยวกับ การเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุ แล้วร่วมกันอภิปราย เพื่อให้ได้คำตอบที่ถูกต้อง หากพบว่านักเรียนยังมี ความรู้พื้นฐานไม่ถูกต้อง ครูควรทบทวนหรือแก้ไข ความเข้าใจผิดของนักเรียน เพื่อให้นักเรียนมีความรู้ พื้นฐานที่ถูกต้องและเพียงพอที่จะเรียนเรื่องตำแหน่ง ระยะทาง และการกระจัดต่อไป ความรู้เพิ่มเติมสำหรับครู ภาพ 4.1 เป็นภาพแผนที่เส้นทางการเดินเรือรอบโลกของเฟอร์ดินาน แมคแจนแลน ซึ่งแสดงเส้นทางการเดินเรือจากประเทศสเปน รอบโลก และกลับมาสิ้นสุดที่ประเทศสเปน เรื่องที่ 1 ตำแหน่ง ระยะทาง และการกระจัด
209 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เฉลยทบทวนความรู้ก่อนเรียน เขียนเครื่องหมาย ✓ หน้าเหตุการณ์ที่แสดงว่าวัตถุมีการเปลี่ยนตำแหน่ง 1. คนยืนย่ำเท้าอยู่กับที่ (ไม่มีการเปลี่ยนตำแหน่ง เพราะตำแหน่งเริ่มต้นและตำแหน่งสุดท้ายเป็นตำแหน่งเดียวกัน) ✓2. คนเดินจากตำแหน่ง A ไป B (มีการเปลี่ยนตำแหน่ง เพราะตำแหน่งเริ่มต้นและตำแหน่งสุดท้ายเป็นคนละตำแหน่ง) 3. คนเดินรอบสนามแล้วกลับมายังตำแหน่งเดิม (คนมีการเคลื่อนที่แต่ไม่มีการเปลี่ยนตำแหน่ง เพราะตำแหน่งเริ่มต้นและตำแหน่งสุดท้ายเป็นตำแหน่งเดียวกัน) 2. ตรวจสอบความรู้เดิมของนักเรียนเกี่ยวกับตำแหน่ง ระยะทางและการกระจัด โดยทำกิจกรรมรู้อะไรบ้างก่อนเรียน นักเรียนสามารถเขียนหรือวาดภาพได้ตามความเข้าใจของตนเอง โดยครูไม่เฉลยคำตอบ ครูควรรวบรวม แนวคิดคลาดเคลื่อนที่พบเพื่อนำไปใช้ในการวางแผนการจัดการเรียนรู้และแก้ไขแนวคิดเหล่านั้นให้ถูกต้อง 3. ให้นักเรียนอ่านเนื้อหาเกี่ยวกับการเก็บทรัพย์สินเงินทองของคนในสมัยก่อนที่นำทรัพย์สินใส่ภาชนะแล้วนำไปฝังดิน พร้อมทั้งมีการทำสัญลักษณ์หรือเขียนลายแทงเพื่อระบุตำแหน่งที่ฝังทรัพย์สินนั้น ๆ จากนั้นร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับ วิธีการระบุตำแหน่งของทรัพย์สินนั้นว่าทำได้อย่างไร เพื่อนำเข้าสู่กิจกรรมที่ 4.1 ระบุตำแหน่งของวัตถุในห้องเรียน ได้อย่างไร ตัวอย่างแนวคิดคลาดเคลื่อนที่อาจพบในเรื่องนี้ • ระยะทางและการกระจัด เป็นปริมาณอย่างเดียวกัน • การกระจัดไม่มีทิศทาง
210 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แนวการจัดการเรียนรู้ครูดำเนินการดังนี้ 1. ให้นักเรียนอ่านชื่อกิจกรรม จุดประสงค์ และวิธีดำเนินกิจกรรม และตรวจสอบความเข้าใจการอ่าน โดยใช้คำถาม ดังต่อไปนี้ • กิจกรรมนี้เกี่ยวกับเรื่องอะไร (วิธีการระบุตำแหน่งของวัตถุ) • กิจกรรมนี้มีจุดประสงค์อะไร (อธิบายวิธีการระบุตำแหน่งของวัตถุ) • วิธีดำเนินกิจกรรมมีขั้นตอนโดยสรุปอย่างไร (นักเรียนในกลุ่มเลือกวัตถุที่อยู่ในห้องเรียน 1 ชิ้น จากนั้นนักเรียน แต่ละคนในกลุ่มระบุตำแหน่งของวัตถุนั้น แล้วร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับวิธีการระบุตำแหน่งของวัตถุที่แม่นยำและ เข้าใจตรงกัน) ครูควรบันทึกขั้นตอนการทำกิจกรรมโดยสรุปบนกระดาน • นักเรียนต้องสังเกตหรือรวบรวมอะไรบ้าง (ตำแหน่งอ้างอิง ระยะที่วัตถุนั้นอยู่ห่างจากตำแหน่งอ้างอิง และทิศทาง ของวัตถุเมื่อเปรียบเทียบกับตำแหน่งอ้างอิง) 2. ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มลงมือทำกิจกรรม โดยครูควรเดินสังเกตการทำกิจกรรมของนักเรียนแต่ละกลุ่ม เพื่อให้คำแนะนำ ถ้านักเรียนมีข้อสงสัย และครูควรรวบรวมข้อมูลเหล่านั้นเพื่อใช้ประกอบการอภิปรายหลังการทำกิจกรรม 3. ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มนำเสนอวิธีการระบุตำแหน่งที่แม่นยำและเข้าใจตรงกัน ตอบคำถามท้ายกิจกรรม และร่วมกัน อภิปรายผลของกิจกรรมโดยอาจใช้คำถามท้ายกิจกรรมเป็นแนวทาง เพื่อให้ได้ข้อสรุปจากกิจกรรมว่า การระบุ ตำแหน่งวัตถุหนึ่ง ๆ ให้แม่นยำและเข้าใจตรงกัน ต้องมีการกำหนดตำแหน่งอ้างอิง ระยะห่าง และทิศทางจาก ตำแหน่งอ้างอิงถึงวัตถุนั้น ๆ 4. ให้นักเรียนเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการระบุตำแหน่งของสิ่งของต่าง ๆ โดยอ่านเนื้อหาในหนังสือเรียนหน้า 131-133 ร่วมกันวิเคราะห์และเปรียบเทียบระหว่างการกำหนดตำแหน่งอ้างอิงที่เคลื่อนที่ได้ และตำแหน่งอ้างอิงที่เคลื่อนที่ไม่ได้ รวมทั้งเปรียบเทียบวิธีการบอกทิศทางจากตำแหน่งอ้างอิง ระหว่างการบอกทิศทางขวามือซ้ายมือและการบอกทิศทาง ตามทิศภูมิศาสตร์ จากนั้นให้นักเรียนตอบคำถามระหว่างเรียนและร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับการกำหนดตำแหน่ง อ้างอิง เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า ตำแหน่งอ้างอิงควรเป็นตำแหน่งที่สังเกตง่ายและไม่เคลื่อนที่ ส่วนการกำหนดทิศทางควร กำหนดทิศทางตามภูมิศาสตร์จะมีความแม่นยำในการระบุตำแหน่งมากกว่าการกำหนดทิศทางขวามือและซ้ายมือ กิจกรรมที่ 4.1 ระบุตำแหน่งของวัตถุในห้องเรียนได้อย่างไร ก่อนการทำกิจกรรม (10 นาที) ระหว่างการทำกิจกรรม (15 นาที) หลังการทำกิจกรรม (10 นาที)
211 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 5. ให้นักเรียนยกตัวอย่างการระบุตำแหน่งวัตถุ โดยกำหนดตำแหน่งอ้างอิง ระยะห่างและทิศทางจากตำแหน่งอ้างอิง เพื่อตรวจสอบความเข้าใจของนักเรียนเกี่ยวกับการระบุตำแหน่งของวัตถุ และเชื่อมโยงการบอกตำแหน่งที่เกี่ยวข้อง กับนักเรียน โดยการยกตัวอย่างการระบุตำแหน่งวัตถุที่ใช้ในชีวิตประจำวัน (การ Share Location ในโปรแกรม แอปพลิเคชันสนทนาต่าง ๆ หรือสื่อสังคมออนไลน์ เพื่อให้ผู้อื่นรู้ตำแหน่งที่อยู่ของผู้ส่ง การบอกตำแหน่งโดยใช้ GPS จากนั้นให้นักเรียนอ่านเกร็ดน่ารู้เกี่ยวกับการระบุตำแหน่งโดยใช้ GPS เฉลยคำถามระหว่างเรียน • นักเรียนจะระบุตำแหน่งประตูหน้าของโรงเรียนเทียบกับเสาธงได้อย่างไร แนวคำตอบ เราสามารถระบุตำแหน่งประตูหน้าของโรงเรียนเทียบกับเสาธงได้โดยพิจารณาให้เสาธงเป็น ตำแหน่งอ้างอิง ระบุระยะห่างจากเสาธงไปถึงประตูหน้าของโรงเรียน และทิศทางเทียบกับทิศทางภูมิศาสตร์ ความรู้เพิ่มเติมสำหรับครู GPS (Global Positioning System) คือ ระบบการระบุตำแหน่งบนพื้นโลกจากดาวเทียมที่โคจรรอบโลก โดยคำนวณพิกัดจากค่า พิกัดละติจูด (Latitude) และพิกัดลองติจูด (Longitude) ที่ได้จากเครื่องรับสัญญาณ GPS เช่น อนุสาวรีย์ประชาธิปไตย กรุงเทพมหานคร ตั้งอยู่ละติจูด 13.7567o เหนือและลองติจูด 100.5019o ตะวันออก เราสามารถนำ GPS ไปประยุกต์ใช้งานได้อย่างหลากหลาย โดยปัจจุบันนิยมใช้งาน GPS ใน 2 ระบบ คือ GPS Navigator และ GPS Tracking
212 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 6. ให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับการระบุตำแหน่งของวัตถุอีกครั้ง เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า การระบุตำแหน่งของวัตถุ หนึ่งให้เข้าใจตรงกันและแม่นยำ ต้องระบุตำแหน่งอ้างอิงซึ่งเป็นตำแหน่งที่สังเกตได้ง่ายและไม่เคลื่อนที่ โดยบอกว่า วัตถุนั้น ๆ ห่างจากตำแหน่งอ้างอิงเป็นระยะเท่าใด และอยู่ทางทิศทางใดตามภูมิศาสตร์ของตำแหน่งอ้างอิง 7. นำเข้าสู่การทำกิจกรรมที่ 4.2 ระยะทางและระยะห่างระหว่างสองตำแหน่งแตกต่างกันอย่างไร โดยอาจใช้คำถาม ให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายว่า เมื่อวัตถุมีการเปลี่ยนตำแหน่ง นักเรียนคิดว่าจะสามารถอธิบายการเปลี่ยนตำแหน่งของ วัตถุนั้นได้อย่างไร และการบอกว่าตำแหน่งใหม่อยู่ห่างจากตำแหน่งเดิมเท่าใด ควรจะวัดระยะห่างระหว่างสอง ตำแหน่งนั้นในแนวตรง หรือวัดระยะทางที่เคลื่อนที่ได้จริง โดยนักเรียนตอบตามความเข้าใจของตนเอง
213 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แนวการจัดการเรียนรู้ครูดำเนินการดังนี้ 1. ให้นักเรียนอ่านชื่อกิจกรรม จุดประสงค์ และวิธีดำเนินกิจกรรม และตรวจสอบความเข้าใจการอ่าน โดยใช้คำถาม ดังต่อไปนี้ • กิจกรรมนี้เกี่ยวกับเรื่องอะไร (ความแตกต่างระหว่างระยะทางและระยะห่างระหว่างสองตำแหน่ง) • กิจกรรมนี้มีจุดประสงค์อะไร (สังเกตและอธิบายความแตกต่างของระยะทางของการเคลื่อนที่และระยะห่าง ระหว่างสองตำแหน่ง วัดและคำนวณระยะทางและระยะห่างระหว่างสองตำแหน่ง และเขียนลูกศรแสดงระยะห่าง และทิศทางระหว่างสองตำแหน่ง) • วิธีดำเนินกิจกรรมมีขั้นตอนโดยสรุปอย่างไร (อ่านสถานการณ์ต่าง ๆ ที่กำหนดให้ และตอบคำถามเกี่ยวกับ ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ตามแนวทางการเคลื่อนที่ ระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้นไปตำแหน่งสุดท้าย และทิศทางของ ตำแหน่งสุดท้ายเทียบกับตำแหน่งเริ่มต้น) ครูควรบันทึกขั้นตอนการทำกิจกรรมโดยสรุปบนกระดาน • นักเรียนต้องสังเกตหรือรวบรวมข้อมูลอะไรบ้าง (ระยะทาง ระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้นถึงตำแหน่งสุดท้าย รวมทั้งทิศทางของตำแหน่งสุดท้ายเทียบกับตำแหน่งเริ่มต้น) 2. ให้นักเรียนสังเกตภาพภายในกิจกรรม และร่วมกันอภิปรายถึงตำแหน่ง A B C D และ E ในภาพคือตำแหน่งอะไร รวมทั้งการกำหนดความยาวของช่องสเกลและการกำหนดทิศทางของเข็มทิศ 3. ให้นักเรียนทำกิจกรรม โดยครูเดินสังเกตการทำกิจกรรมของนักเรียนแต่ละกลุ่ม และให้คำแนะนำถ้านักเรียนมี ข้อสงสัยในการหาระยะทางและระยะห่างระหว่างสองตำแหน่ง ครูควรรวบรวมข้อมูลเหล่านั้นเพื่อใช้ประกอบ การอภิปรายหลังจากทำกิจกรรม ซึ่งการหาระยะทางและระยะห่างระหว่างสองตำแหน่งทำได้ดังนี้ • การหาระยะทางตามแนวการเคลื่อนที่ทำได้ด้วยการนับจำนวนช่องสเกล โดย 1 ช่องสเกลมีค่าเท่ากับ 1 เซนติเมตร แล้วคูณด้วย 10 เมตร • การหาระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้าย ทำได้โดยใช้ไม้บรรทัดวัดความยาวระหว่างสองตำแหน่ง จากนั้นคูณระยะที่วัดได้ด้วย 10 เมตร กิจกรรมที่ 4.2 ระยะทางและระยะห่างระหว่างสองตำแหน่งแตกต่างกันอย่างไร ก่อนการทำกิจกรรม (10 นาที) ระหว่างการทำกิจกรรม (10 นาที)
214 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 4. สุ่มนักเรียนนำเสนอผลการทำกิจกรรม ตอบคำถามท้ายกิจกรรม และร่วมกันอภิปรายสรุปผลของกิจกรรมโดยใช้ คำถามท้ายกิจกรรมเป็นแนวทาง เพื่อให้ได้ข้อสรุปจากกิจกรรมว่า ระยะทางเป็นความยาวตามแนวทางเคลื่อนที่ ส่วนการกระจัดเป็นระยะห่างที่วัดในแนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้าย โดยมีทิศทางจากตำแหน่ง เริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้าย ระยะทางอาจมีค่าเท่ากับขนาดของการกระจัดเมื่อวัตถุเคลื่อนที่เป็นแนวตรงจาก ตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้าย โดยไม่เปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนที่ 5. ให้นักเรียนเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ โดยอ่านเนื้อหาในหนังสือเรียนหน้า 135-137 และร่วมกัน อภิปรายเกี่ยวกับความหมาย สัญลักษณ์และหน่วยของระยะทางและการกระจัด เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า ระยะทางและ การกระจัดมีหน่วยเดียวกัน โดยมีหน่วยเป็นเมตรในระบบหน่วย SI และมีสัญลักษณ์เดียวกัน คือ แต่การกระจัดจะ มีเครื่องหมายลูกศรเหนือตัวอักษร ⃑ เพื่อระบุว่าการกระจัดเป็นปริมาณที่ต้องบอกทิศทาง จากนั้นให้นักเรียนอ่าน เนื้อหาในหนังสือเรียนหน้า 137 และเกร็ดน่ารู้เกี่ยวกับหน่วยของความยาว ตลอดจนร่วมกันอภิปรายถึงหน่วยวัด ความยาวต่าง ๆ ที่นักเรียนคุ้นเคย เช่น มิลลิเมตร เซนติเมตร กิโลเมตร เป็นต้น โดยครูอาจอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับ ความเหมาะสมในการใช้หน่วยวัดความยาว เช่น การวัดความยาวของดินสอควรใช้หน่วย เซนติเมตร ซึ่งจะเหมาะสม กว่าการใช้หน่วยวัดเป็นมิลลิเมตรหรือเมตร 6. ให้นักเรียนศึกษาการหาระยะทางและการกระจัดจากตัวอย่างโจทย์ ตอบคำถามระหว่างเรียน คำถามชวนคิด และ ร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับคำตอบของนักเรียน เฉลยคำถามระหว่างเรียน • ระยะทางมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับขนาดของการกระจัดเสมอ จริงหรือไม่ เพราะเหตุใด แนวคำตอบ จริง เพราะระยะทางเป็นความยาวที่วัดได้ตามแนวการเคลื่อนที่ของวัตถุ ซึ่งเป็นความยาวที่วัตถุ เคลื่อนที่ได้จริงจะมีค่ามากกว่าการกระจัด ซึ่งเป็นระยะห่างที่วัดในแนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้นไปตำแหน่ง สุดท้าย แต่ระยะทางอาจเท่ากับขนาดของการกระจัดได้ในกรณีที่วัตถุเคลื่อนที่เป็นแนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้น ไปยังตำแหน่งสุดท้ายโดยไม่เปลี่ยนทิศทางของการเคลื่อนที่ หลังการทำกิจกรรม (10 นาที)
215 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เฉลยคำถามชวนคิด นักเรียนคนหนึ่งเดินเล่นรอบสนามกีฬารูปวงกลม รัศมี 140 เมตร ดังภาพ กำหนดให้ 1 เซนติเมตรมีค่าเท่ากับความยาว 50 เมตร ระยะทาง การกระจัด และเขียนลูกศรแสดงการกระจัดของการเคลื่อนที่ในแต่ละสถานการณ์เป็นอย่างไร สถานการณ์ 1 นักเรียนเดินจากจุดศูนย์กลางวงกลมที่ตำแหน่ง A ไปยังตำแหน่ง B แนวคำตอบ • ระยะทางจาก A ไป B = 2.8 cm = 2.8 × 50 m = 140 m • การกระจัดจาก A ไป B = 2.8 cm = 2.8 × 50 m = 140 m ทิศไปทางตะวันออกของ A • ลูกศรแทนการกระจัดจาก A ไป B เป็นดังนี้ A 140 m → B A B 2.8 cm 1 cm 1 cm
216 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เฉลยคำถามชวนคิด สถานการณ์ 2 นักเรียนเดินจากจุดศูนย์กลางวงกลมที่ตำแหน่ง A ไปยังตำแหน่ง B แล้วเดินต่อไปตาม เส้นรอบวงไปยังตำแหน่ง C แนวคำตอบ วิธีที่ 1 เดินจาก A ไป B แล้วเดินในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาไปยังตำแหน่ง C วัดระยะ A B + ระยะ B C ตามแนวการเคลื่อนที่ • ระยะทางจาก A ไป B ไป C = 2.8 + 4.4 cm = 7.2 cm = 7.2 × 50 m = 360 m หมายเหตุ ในการวัดระยะทางจาก B ไป C ตามแนวทางการเคลื่อนที่ที่เป็นส่วนโค้งของวงกลม อาจใช้เชือกเส้น เล็ก ๆ ทาบไปตามความโค้ง จากนั้นวัดความยาวของเส้นเชือก ซึ่งอาจคลาดเคลื่อนจากค่านี้ได้ หรืออาจคำนวณ โดยส่วนโค้ง BC เป็น 1 4 ของเส้นรอบวง ดังนั้น ความยาวของส่วนโค้ง BC = 1 4 (2πr) ≈ 1 4 (2 x 22 7 x 2.8) ≈ 4.4 cm วิธีที่ 2 เดินจาก A ไป B แล้วเดินในทิศทางตามเข็มนาฬิกาไปยังตำแหน่ง C • ระยะทางจาก A ไป B ไป C = 2.8 + 13.2 cm = 16 cm = 16 × 50 m = 800 m • การกระจัดจาก A ไป C ตำแหน่งเริ่มต้นที่ A ตำแหน่งสุดท้ายที่ C ∴ การกระจัดจาก A ไป C = 2.8 cm = 2.8 × 50 m = 140 m ทิศไปทางทิศเหนือของ A • ลูกศรแสดงการกระจัดจาก A ไป C เป็นดังนี้ C 140 m A A 2.8 cm A B 2.8 cm C 4.4 cm A B 2.8 cm C 13.2 cm
217 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เฉลยคำถามชวนคิด สถานการณ์ 3 นักเรียนเดินจากจุดศูนย์กลางวงกลมที่ตำแหน่ง A ไปยังตำแหน่ง B แล้วเดินต่อไปตาม เส้นรอบวงไปยังตำแหน่ง C แล้วเดินกลับมาตำแหน่งเริ่มต้น แนวคำตอบ วิธีที่ 1 เดินจาก A ไป B แล้วเดินในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาไปถึงตำแหน่ง C จากนั้นกลับมาที่ A • ระยะทางจาก A ไป B ไป C แล้วกลับมาที่ A = 2.8 + 4.4 + 2.8 cm = 10 cm = 10 × 50 m = 500 m วิธีที่ 2 เดินจาก A ไป B แล้วเดินในทิศทางตามเข็มนาฬิกาไปยังตำแหน่ง C จากนั้นกลับมาที่ตำแหน่ง A • ระยะทางจาก A ไป B ไป C แล้วกลับมาที่ A = 2.8 + 13.2 + 2.8 cm = 18.8 cm = 18.8 × 50 m = 940 m • การกระจัดจาก A ไป B ไป C แล้วกลับมาที่ A = 0 เพราะ ตำแหน่งสุดท้ายและตำแหน่งเริ่มต้นอยู่ที่เดียวกัน • ลูกศรแทนการกระจัด ไม่มี เพราะการกระจัดเป็นศูนย์ A B 2.8 cm C 4.4 cm 2.8 cm A B 2.8 cm C 15.2 cm 2.8 cm
218 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความรู้เพิ่มเติมสำหรับครู 1. ทฤษฎีบทพีทาโกรัส ในการหาการกระจัดของวัตถุนอกจากจะหาได้จากการวัดแล้ว ยังหาได้จากการคำนวณโดยใช้ทฤษฎีบทของพีทาโกรัส กรณีที่สามารถเขียนเป็นสามเหลี่ยมมุมฉากได้ เช่น เดินจาก ก ไปทางทิศตะวันออกถึง ข เป็นระยะทาง 4 เมตร จากนั้นเดินไปทาง ทิศเหนือถึง ค เป็นระยะทาง 3 เมตร ดังภาพ ภาพ แผนภาพแสดงแนวการเคลื่อนที่จาก ก ไป ค ขนาดของการกระจัดของการเคลื่อนที่ คือ ความยาวของด้าน กค หาได้ 2 วิธี คือ 1.การวัดความยาวด้าน กค เท่ากับ 5 เมตร 2.คำนวณโดยใช้ทฤษฎีบทพีทาโกรัส ส่วนการหาทิศทางของการกระจัดสำหรับนักเรียนระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 สามารถหาได้จากการวัดมุมจากภาพ การกระจัดทำมุมประมาณ 37 องศากับทิศตะวันออกไปทางทิศเหนือ ก ค 3 m 4 m ข 37o
219 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความรู้เพิ่มเติมสำหรับครู ทฤษฎีบทพีทาโกรัสกล่าวว่า “ผลรวมของพื้นที่รูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสบนด้านประกอบมุมฉากทั้งสองจะเท่ากับพื้นที่ของรูปสี่เหลี่ยม จัตุรัสบนด้านตรงข้ามมุมฉาก” ภาพ รูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสบนด้านของรูปสามเหลี่ยมมุมฉาก พื้นที่สี่เหลี่ยม = กว้าง × ยาว ดังนั้น พื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มี a เป็นความยาวของด้าน = a × a = a 2 พื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มี b เป็นความยาวของด้าน = b × b = b2 พื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มี c เป็นความยาวของด้าน = c × c = c 2 จะได้ว่า c 2 = a 2 + b 2 ดังนั้น คำนวณความยาวของด้าน กค ได้จาก (กค̅) 2 = (กข̅) 2 + (ขค̅) 2 (กค̅) 2 = 42 + 32 (กค̅) 2 = 16 + 9 กค̅ = √25 = 5 m b a c
220 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความรู้เพิ่มเติมสำหรับครู 2. วงกลม ในการหาระยะทางของการเคลื่อนที่ในกรณีที่เคลื่อนที่ไปตามเส้นรอบวง นอกจากจะหาได้โดยวิธีวัดความยาวตามเส้นรอบวง แล้วยังหาได้จากการคำนวณซึ่งได้ว่า ความยาวของเส้นรอบวงกลมมีค่า = 2πr (เมื่อr คือรัศมีของวงกลม ค่า π เป็นค่าคงที่ ≈ 22 7 ) ตัวอย่าง การหาระยะทางเมื่อนักเรียนเดินจาก B ไป C ตามเส้นรอบวงโดยวงกลมมีรัศมี 140 เมตร ถ้านักเรียนเดินทางจาก B ไป C ในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา ระยะ BC = 1 4 ของความยาวเส้นรอบวง ≈ 1 4 × 2 × 22 7 × 140 ≈ 220 m ถ้านักเรียนเดินทางจาก B ไป C ในทิศทางตามเข็มนาฬิกา ระยะ BC = 3 4 ของความยาวเส้นรอบวง ≈ 3 4 × 2 × 22 7 × 140 ≈ 660 m ดังนั้น ระยะทางที่นักเรียนเคลื่อนที่จาก B ไป C เป็น 220 เมตรหรือ 660 เมตร 3. การกำหนดทิศและสัญลักษณ์ กำหนดให้ขอบฟ้าด้านที่เห็นดวงอาทิตย์ปรากฏขึ้นในเวลาเช้าเป็นทิศตะวันออกโดยประมาณ เมื่อหันด้านขวามือไปทาง ตะวันออก (E) ทาง ด้านหน้าจะเป็นทิศเหนือ (N) ทางด้านหลังจะเป็นทิศใต้ (S) โดยทางซ้ายมือจะเป็นทิศตะวันตก (W) การเขียน สัญลักษณ์แสดงทิศจะเขียนแทนด้วยลูกศร โดยลูกศรชี้ทิศเหนือ และมีเส้นตรงตัดตั้งฉากกับลูกศร ภาพ เครื่องหมายแสดงทิศ N E S W A B 2.8 cm C 4.4 cm A B 2.8 cm C 15.2 cm
221 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 7. ให้นักเรียนร่วมกันอภิปราย เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า ระยะทางเป็นความยาวที่วัดได้ตามแนวทางการเคลื่อนที่ของวัตถุ ซึ่งเป็นระยะวัตถุเคลื่อนที่ได้จริง มีหน่วยเป็นเมตร ใช้สัญลักษณ์ ส่วนการกระจัดเป็นระยะห่างที่วัดในแนวตรงจาก ตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้าย มีทิศทางชี้จากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้าย มีหน่วยเป็นเมตร ใช้สัญลักษณ์ ⃑ โดยระยะทางจะมีค่ามากกว่าหรือเท่ากับการกระจัด 8. ถ้าพบว่านักเรียนมีแนวคิดคลาดเคลื่อนเกี่ยวกับเรื่องนี้จากการตอบคำถามก่อนเรียน ระหว่างเรียน หรืออาจตรวจสอบ โดยใช้กลวิธีอื่น ๆ ให้ครูแก้ไขแนวคิดคลาดเคลื่อนนั้นให้ถูกต้อง เช่น แนวคิดคลาดเคลื่อน แนวคิดที่ถูกต้อง ระยะทางและการกระจัดเป็นปริมาณอย่าง เดียวกัน (Motlhabane, 2016) ระยะทางและการกระจัดเป็นปริมาณที่แตกต่างกัน โดยระยะทางเป็นความยาวที่วัดตามแนวการเคลื่อนที่จริง ส่วนการกระจัดเป็นระยะห่างในแนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้น ไปยังตำแหน่งสุดท้ายโดยมีทิศชี้ไปยังตำแหน่งสุดท้าย ระยะทางจะมีค่ามากกว่าหรือ เท่ากับการกระจัดก็ได้ การกระจัดไม่มีทิศทาง (Motlhabane, 2016) การกระจัดมีทิศทางเพราะเป็นปริมาณเวกเตอร์ 9. ให้นักเรียนร่วมกันยกตัวอย่างปริมาณ เมื่อบอกเฉพาะตัวเลขหรือขนาดแล้วทุกคนเข้าใจตรงกัน (เวลา อุณหภูมิ ปริมาตร ความหนาแน่น ระยะทาง) และตัวอย่างปริมาณ เมื่อบอกทั้งขนาดและทิศทางแล้ว ทุกคนจะเข้าใจตรงกัน (แรง การกระจัด) เพื่อเชื่อมโยงเข้าสู่ปริมาณเวกเตอร์และปริมาณสเกลาร์ 10. ให้นักเรียนเรียนรู้เพิ่มเติม โดยอ่านเนื้อหาในหนังสือเรียนหน้า 142-143 ตอบคำถามระหว่างเรียน และร่วมกัน อภิปรายเกี่ยวกับคำตอบของนักเรียน จากนั้นให้นักเรียนร่วมกันอภิปราย เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า ปริมาณทางวิทยาศาสตร์ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ ปริมาณสเกลาร์ ซึ่งเป็นปริมาณที่บอกเฉพาะขนาดแล้วทุกคนเข้าใจตรงกัน และ ปริมาณเวกเตอร์ซึ่งเป็นปริมาณที่ต้องบอกทั้งขนาดและทิศทางเพื่อให้ทุกคนเข้าใจตรงกัน เฉลยคำถามระหว่างเรียน • ปริมาณเวกเตอร์และปริมาณสเกลาร์แตกต่างกันอย่างไร แนวคำตอบ ปริมาณเวกเตอร์และปริมาณสเกลาร์แตกต่างกันคือ ปริมาณเวกเตอร์เป็นปริมาณที่ต้องบอกทั้ง ขนาดและทิศทางเพื่อให้ทุกคนเข้าใจตรงกัน ส่วนปริมาณสเกลาร์เป็นปริมาณที่บอกเฉพาะขนาดก็เข้าใจตรงกัน • น้ำหนักเป็นปริมาณเวกเตอร์หรือปริมาณสเกลาร์ เพราะเหตุใด แนวคำตอบ น้ำหนักเป็นปริมาณเวกเตอร์ เพราะเป็นปริมาณที่มีทั้งขนาดและทิศทาง โดยน้ำหนักจะมีทิศทาง ลงสู่พื้นโลกเสมอ เนื่องจากน้ำหนักของวัตถุเป็นแรงที่โลกดึงดูดวัตถุนั้น ๆ
222 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 11. เชื่อมโยงเข้าสู่เรื่องอัตราเร็วและความเร็ว โดยอาจใช้คำถามใดคำถามหนึ่งให้นักเรียนร่วมกันอภิปราย ซึ่งนักเรียน สามารถตอบคำถามตามความคิดของตนเอง ดังนี้ • การบอกว่ารถยนต์หรือจักรยานยนต์กำลังเคลื่อนที่เร็วหรือช้า สามารถบอกได้อย่างไร • การบอกว่าวัตถุใดเคลื่อนที่เร็วหรือช้ากว่ากัน มีปริมาณใดบ้างที่เกี่ยวข้อง • ถ้านาย ก และนาย ข เดินทางจากกรุงเทพมหานครไปจังหวัดพิษณุโลก นาย ก เดินทางโดยรถยนต์ และนาย ข เดินทางโดยเครื่องบิน สองคนนี้มีความเร็วเท่ากันหรือไม่ เพราะเหตุใด • ถ้านาย ก และนาย ข เดินทางโดยรถยนต์จากกรุงเทพมหานครไปจังหวัดขอนแก่น ทั้งนาย ก และนาย ข ใช้เวลาเดินทาง เท่ากัน แต่นาย ก ใช้เส้นทางเลี่ยงเมือง ส่วนนาย ข ใช้เส้นปกติ สองคนนี้มีอัตราเร็วเท่ากันหรือไม่ เพราะเหตุใด • อัตราเร็วและความเร็ว เหมือนกันหรือแตกต่างกันอย่างไร เฉลยคำถามระหว่างเรียน • เวลาเป็นปริมาณเวกเตอร์หรือปริมาณสเกลาร์ เพราะเหตุใด แนวคำตอบ เวลาเป็นปริมาณสเกลาร์ เพราะเป็นปริมาณที่ไม่มีทิศทาง มีเฉพาะขนาด
223 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แนวการจัดการเรียนรู้ครูดำเนินการดังนี้ 1. ให้นักเรียนสังเกตภาพนำเรื่อง อ่านเนื้อหา นำเรื่อง และคำสำคัญ และทำกิจกรรมทบทวน ความรู้ก่อนเรียนเกี่ยวกับการเคลื่อนที่เร็วหรือ ช้าของวัตถุ โดยวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่าง ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้กับเวลาที่ใช้ แล้วร่วมกัน อภิปรายเพื่อให้ได้คำตอบที่ถูกต้อง ถ้าครูพบว่า นักเรียนยังทำกิจกรรมทบทวนความรู้ก่อนเรียน ไม่ถูกต้อง ครูควรทบทวนและแก้ไขความเข้าใจ ผิดของนักเรียน เพื่อให้นักเรียนมีความรู้พื้นฐาน ที่ถูกต้องและเพียงพอที่จะเรียนเรื่องอัตราเร็ว และความเร็วต่อไป เรื่องที่ 2 อัตราเร็วและความเร็ว
224 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เฉลยทบทวนความรู้ก่อนเรียน จากเหตุการณ์ต่อไปนี้ ใครเคลื่อนที่เร็วกว่ากัน ทราบได้อย่างไร 1. A และ B เริ่มวิ่งจากจุดเริ่มต้นเดียวกันในเวลาเดียวกัน เมื่อเวลาผ่านไป 20 วินาที A และ B มีตำแหน่ง ดังภาพ แนวคำตอบ B วิ่งเร็วกว่า เพราะวิ่งได้ระยะทางมากกว่าในเวลาที่เท่ากัน 2. C และ D วิ่งได้ระยะทาง 100 เมตรเท่ากัน แต่ C ใช้เวลาในการวิ่งมากกว่า D แนวคำตอบ D วิ่งเร็วกว่า เพราะใช้เวลาน้อยกว่าในระยะทางที่เท่ากัน 2. ตรวจสอบความรู้เดิมเกี่ยวกับอัตราเร็วและความเร็วของนักเรียน โดยอภิปรายเกี่ยวกับคำถามในกิจกรรม รู้อะไรบ้าง ก่อนเรียนว่า มาตรวัดของรถยนต์และจักรยานยนต์ใช้บอกปริมาณใดระหว่างอัตราเร็วหรือความเร็วของรถ ซึ่งนักเรียนสามารถตอบได้ตามความเข้าใจของตนเอง โดยที่ครูไม่เฉลยคำตอบ ครูควรรวบรวมแนวคิดคลาดเคลื่อนที่ พบเพื่อนำไปใช้ในการวางแผนการจัดการเรียนรู้และแก้ไขแนวคิดเหล่านั้นให้ถูกต้อง 3. นำเข้าสู่การทำกิจกรรมที่ 4.3 อัตราเร็วและความเร็วแตกต่างกันอย่างไร โดยกำหนดคำถามให้นักเรียนร่วมกัน อภิปรายเกี่ยวกับอัตราเร็วและความเร็วของการเคลื่อนที่ว่ามีความหมายเหมือนกันหรือแตกต่างกันอย่างไร โดยครูยัง ไม่เฉลยคำตอบ ตัวอย่างแนวคิดคลาดเคลื่อนที่อาจพบในเรื่องนี้ • อัตราเร็วและความเร็วเป็นปริมาณเดียวกัน • มาตรวัดที่ติดในรถยนต์หรือรถจักรยานยนต์ เพื่อบอกให้รู้ว่ารถวิ่งเร็วเท่าใดเป็นมาตรวัดความเร็ว • อัตราเร็วเฉลี่ยและอัตราเร็วขณะหนึ่งเป็นค่าเดียวกัน • ความเร็วไม่มีทิศทาง
225 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี แนวการจัดการเรียนรู้ครูดำเนินการดังนี้ 1. ให้นักเรียนอ่านชื่อกิจกรรม จุดประสงค์ และวิธีดำเนินกิจกรรม และตรวจสอบความเข้าใจการอ่าน โดยใช้คำถาม ดังต่อไปนี้ • กิจกรรมนี้เกี่ยวกับเรื่องอะไร (ความแตกต่างระหว่างอัตราเร็วและความเร็ว) • กิจกรรมนี้มีจุดประสงค์อะไร (วิเคราะห์สถานการณ์ อธิบายและคำนวณอัตราเร็วและความเร็วของวัตถุและ เขียนแผนภาพแสดงขนาดและทิศทางของความเร็ว) • วิธีดำเนินกิจกรรมมีขั้นตอนโดยสรุปอย่างไร (อ่านสถานการณ์เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ตามแผนภาพ คำนวณ อัตราเร็วจากอัตราส่วนระหว่างระยะทางกับเวลาและคำนวณความเร็วจากอัตราส่วนระหว่างขนาดของ การกระจัดกับเวลา แล้วเขียนแผนภาพแสดงทิศทางของความเร็วของการเคลื่อนที่) ครูควรบันทึกขั้นตอนการทำ กิจกรรมโดยสรุปบนกระดาน • นักเรียนต้องสังเกตหรือรวบรวมข้อมูลอะไรบ้าง (ระยะทาง ระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้นถึงตำแหน่งสุดท้าย ทิศทาง เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ รวมทั้งทิศทางของการเคลื่อนที่) 2. ให้นักเรียนแต่ละคนสังเกตภาพในกิจกรรม และร่วมกันอภิปรายถึงตำแหน่ง A B C D และ E ในภาพว่าคืออะไร รวมทั้งการกำหนดความยาวของช่องสเกลและการกำหนดทิศทางของเข็มทิศ จากนั้นให้นักเรียนทำกิจกรรมโดยครู เดินสังเกตการทำกิจกรรมของนักเรียน ครูควรแนะนำนักเรียนให้ใช้ข้อมูลจากกิจกรรมที่ 4.2 ระยะทางและระยะห่าง ระหว่างสองตำแหน่งแตกต่างกันอย่างไร มาใช้ในการคำนวณอัตราเร็วและความเร็ว และควรให้คำแนะนำหาก นักเรียนมีข้อสงสัยเกี่ยวกับการคำนวณอัตราเร็วและความเร็ว - 3. สุ่มนักเรียนนำเสนอผลการทำกิจกรรม ตอบคำถามท้ายกิจกรรม และร่วมกันสรุปผลของกิจกรรมโดยใช้คำถามท้าย กิจกรรมเป็นแนวทาง เพื่อให้ได้ข้อสรุปจากกิจกรรมว่า การเคลื่อนที่หนึ่ง ๆ อัตราส่วนระหว่างระยะทางกับเวลา และอัตราส่วนระหว่างการกระจัดกับเวลาเป็นปริมาณที่แตกต่างกัน แต่อาจมีค่าเท่ากันได้ กิจกรรมที่ 4.3 อัตราเร็วและความเร็วแตกต่างกันอย่างไร ก่อนการทำกิจกรรม (10 นาที) ระหว่างการทำกิจกรรม (20 นาที) หลังการทำกิจกรรม (15 นาที)
226 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 4. ให้นักเรียนเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับอัตราเร็ว ความเร็ว อัตราเร็วเฉลี่ย ความเร็วเฉลี่ย โดยอ่านเนื้อหาในหนังสือเรียน หน้า 147-148 ตอบคำถามระหว่างเรียน และร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับความหมาย สัญลักษณ์ และหน่วยของ อัตราเร็วและความเร็ว เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า อัตราส่วนระหว่างระยะทางกับเวลา คือ อัตราเร็ว เป็นปริมาณสเกลาร์ และอัตราส่วนระหว่างการกระจัดกับเวลา คือ ความเร็ว เป็นปริมาณเวกเตอร์มีทิศทางเดียวกับทิศทางของการกระจัด ปริมาณทั้งสองเป็นปริมาณที่แตกต่างกัน แต่อาจมีค่าเท่ากันได้ มีหน่วยในระบบหน่วย SI เป็น เมตรต่อวินาที เหมือนกัน 5. ให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับอัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ย เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า อัตราเร็วเฉลี่ยเป็น ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา ซึ่งเป็นค่าเฉลี่ยของอัตราเร็วตลอดการเคลื่อนที่ในช่วงเวลานั้น ๆ ครูอาจยกตัวอย่าง เช่น ขับรถยนต์จากกรุงเทพมหานครไปจังหวัดเชียงใหม่ ได้ระยะทาง 730 กิโลเมตร ใช้เวลา 9.5 ชั่วโมง จะมีอัตราเร็วเฉลี่ย 730 9.5 = 76.84 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นค่าอัตราเร็วเฉลี่ยตลอดการเคลื่อนที่ แต่ใน การเคลื่อนที่จริงอาจมีช่วงเวลาที่มีอัตราเร็วมากกว่า หรือน้อยกว่าค่าอัตราเร็วเฉลี่ยนี้ อัตราเร็วเฉลี่ยมีสัญลักษณ์เป็น เฉลี่ย ส่วนความเร็วเฉลี่ยเป็นการเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุในหน่วยเวลา ซึ่งก็เป็นค่าเฉลี่ยของความเร็วตลอด การเคลื่อนที่ในช่วงเวลานั้น ๆ เช่นกัน ความเร็วเฉลี่ยมีสัญลักษณ์ ⃑เฉลี่ย โดยมีลูกศรอยู่เหนืออักษร เพื่อเป็น การระบุว่า ความเร็วเฉลี่ยเป็นปริมาณเวกเตอร์มีทิศทางเดียวกันกับทิศทางของการกระจัด 6. ร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับอัตราเร็วเฉลี่ยและอัตราเร็วขณะหนึ่งจากเนื้อหาที่อ่านนำเรื่อง โดยอาจใช้คำถามดังนี้ • จากเรื่องที่อ่านเป็นข้อมูลของการเดินทางจากบ้านไปโรงเรียน และเกิดอุบัติเหตุบนท้องถนน ทำให้ต้องใช้เวลา เดินทางนานขึ้นจาก 1 ชั่วโมงเป็น 2 ชั่วโมง จากสถานการณ์นี้นักเรียนคิดว่าอัตราเร็วเฉลี่ยของรถควรมากกว่า หรือน้อยกว่าในวันปกติ นักเรียนทราบได้อย่างไร (อัตราเร็วเฉลี่ยของรถควรน้อยกว่าในวันปกติ เพราะใช้เวลา มากขึ้นในระยะทางเท่าเดิม) • ทำไมกล้องตรวจจับความเร็วจึงระบุว่ารถที่นักเรียนโดยสารมาขับเร็วเกินกว่าที่กฎหมายกำหนด (การที่กล้อง ตรวจจับความเร็วระบุว่า รถที่โดยสารมาขับเร็วเกินกว่าที่กฎหมายกำหนดเพราะกล้องตรวจจับความเร็วจะ ตรวจวัดอัตราเร็วขณะหนึ่ง ซึ่งในขณะนั้นรถมีอัตราเร็วกว่าที่กฎหมายกำหนด หมายเหตุกล้องตรวจจับความเร็วที่ถูกต้องควรเรียกว่ากล้องตรวจจับอัตราเร็ว เพราะตรวจจับขนาดของความเร็ว ไม่ได้ตรวจจับทิศทางของการเคลื่อนที่) 7. ให้นักเรียนเรียนรู้อ่านเกร็ดน่ารู้เกี่ยวกับอัตราเร็วขณะหนึ่งและความเร็วขณะหนึ่ง ในหนังสือเรียนหน้า 149จากนั้นให้ นักเรียนศึกษาการคำนวณหาอัตราเร็วและความเร็วเฉลี่ยจากตัวอย่างโจทก์ ตอบคำถามระหว่างเรียน และคำถาม ชวนคิด ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายคำตอบ
227 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เฉลยคำถามระหว่างเรียน • อัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ยคืออะไร แตกต่างกันอย่างไร แนวคำตอบ อัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ยเป็นปริมาณที่บอกถึงการเคลื่อนที่ช้าเร็วของวัตถุ ปริมาณทั้งสอง แตกต่างกันคือ อัตราเร็วเฉลี่ยเป็นค่าที่บอกระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา เป็นปริมาณสเกลาร์ ส่วนความเร็วเฉลี่ย เป็นค่าที่บอกการเปลี่ยนตำแหน่งในหนึ่งหน่วยเวลา เป็นปริมาณเวกเตอร์ • ในสถานการณ์ใดที่ขนาดของความเร็วเฉลี่ยจะมีค่าเท่ากับอัตราเร็วเฉลี่ย แนวคำตอบ ขนาดของความเร็วเฉลี่ยจะมีค่าเท่ากับอัตราเร็วเฉลี่ย เมื่อการเคลื่อนที่เป็นแนวตรงจากตำแหน่ง เริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้าย โดยไม่เปลี่ยนทิศทาง • จากนิทานเรื่องกระต่ายกับเต่าให้นักเรียนเปรียบเทียบอัตราเร็วเฉลี่ยและอัตราเร็วขณะหนึ่งของกระต่ายกับเต่า แนวคำตอบ จากเรื่องกระต่ายกับเต่าในนิทานอีสป เป็นการแข่งขันการวิ่งในระยะทางที่เท่ากัน ผู้ใดถึงเส้นชัย ก่อนจะเป็นผู้ชนะ แสดงว่าวิ่งเร็วเพราะใช้เวลาน้อยกว่า เต่าค่อย ๆ คลานไป ในขณะที่กระต่ายวิ่งเร็วแล้วนำหน้า ไปก่อน แต่กระต่ายชะล่าใจหยุดพักผ่อนระหว่างทางแล้วหลับไป ในที่สุดเต่าถึงเส้นชัยก่อน ในการเคลื่อนที่นี้ กระต่ายมีอัตราเร็วเฉลี่ยน้อยกว่าเต่า เพราะใช้เวลามากกว่า ทำให้ดูเหมือนว่ากระต่ายวิ่งช้า ซึ่งความจริงแล้ว กระต่ายวิ่งเร็วโดยมีอัตราเร็วขณะหนึ่งมากกว่าเต่า
228 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เฉลยคำถามชวนคิด นายอาทิวราห์ คงมาลัย หรือ ตูน บอดี้สแลม และทีมงานโครงการ “ก้าวคนละก้าวเพื่อ 11 โรงพยาบาล ทั่วประเทศ” วิ่งจาก อ.เบตง จ.ยะลา ไปสิ้นสุดที่ อ.แม่สาย จ. เชียงราย เป็นระยะทาง 2,215 กิโลเมตร ใช้เวลาทั้งหมด 386 ชั่วโมง จงหาอัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ยในการวิ่งของตูน บอดี้สแลม ในหน่วย กิโลเมตรต่อชั่วโมง หมายเหตุ : นักเรียนสามารถหาการกระจัดของตูน บอดี้สแลมได้จาก Google map หาอัตราเร็วเฉลี่ยในการวิ่ง อัตราเร็วเฉลี่ย = ระยะทางทั้งหมด เวลาที่ใช้ทั้งหมด = 2,215 386 km h = 5.74 km/h ดังนั้น ตูน บอดี้สแลมมีอัตราเร็วเฉลี่ยในการวิ่งเท่ากับ 5.74 กิโลเมตรต่อชั่วโมง หาความเร็วเฉลี่ยในการวิ่ง ความเร็วเฉลี่ย = การกระจัดทั้งหมด เวลาที่ใช้ทั้งหมด = 1,637.84 386 km h = 4.24 km/h ทิศทางของความเร็วเฉลี่ยจะมีทิศทางเดียวกับทิศทางของการกระจัด คือ ทำมุม เท่ากับ 87 องศา เมื่อเทียบกับทิศตะวันตกไปทางทิศเหนือ ดังนั้น ตูน บอดี้สแลมมีความเร็วเฉลี่ยในการวิ่ง เท่ากับ 4.24 กิโลเมตรต่อชั่วโมง โดยทำมุม 87 องศากับทิศตะวันตกไปทางทิศเหนือ อำเภอเบตง จังหวัดยะลา อำเภอแม่สาย จังหวัดเชียงราย
229 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 9. ให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายสรุปสิ่งที่ได้เรียนรู้ เพื่อให้ได้ข้อสรุปว่า ในการบรรยายการเคลื่อนที่ว่าเคลื่อนที่เร็ว หรือช้า สามารถบรรยายเป็นอัตราเร็วซึ่งคือระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา เป็นปริมาณสเกลาร์มีสัญลักษณ์ หาค่าได้จากอัตราส่วนระหว่างระยะทางที่เคลื่อนที่ได้กับเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ หรืออาจบรรยายเป็นความเร็ว ซึ่งคือการเปลี่ยนตำแหน่งในหนึ่งหน่วยเวลา เป็นปริมาณเวกเตอร์ มีทิศทางตามทิศของการกระจัด มีสัญลักษณ์ ⃑ หาค่าได้จากอัตราส่วนระหว่างการกระจัดที่ได้กับเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ 10. ถ้าพบว่านักเรียนมีแนวคิดคลาดเคลื่อนเกี่ยวกับเรื่องนี้ จากการตอบคำถามก่อนเรียน ระหว่างเรียน หรืออาจ ตรวจสอบโดยใช้กลวิธีอื่น ๆ ให้ครูแก้ไขแนวคิดคลาดเคลื่อนนั้นให้ถูกต้อง เช่น แนวคิดคลาดเคลื่อน แนวคิดที่ถูกต้อง อัตราเร็วและความเร็วเป็นปริมาณเดียวกัน (Motlhabane, 2016) อัตราเร็วและความเร็วเป็นคนละปริมาณ โดยอัตราเร็วเป็น ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา เป็นปริมาณสเกลาร์ ส่วนความเร็วเป็นการเปลี่ยนตำแหน่งในหนึ่งหน่วยเวลา เป็นปริมาณเวกเตอร์ มาตรวัดที่ติดในรถยนต์หรือรถจักรยานยนต์ เพื่อบอกให้รู้ว่ารถวิ่งเร็วเท่าใดเป็นมาตรวัด ความเร็ว (Southwest High School, n.d.) มาตรวัดที่ติดในรถยนต์หรือรถจักรยานยนต์ เพื่อบอกให้รู้ว่า รถวิ่งเร็วเท่าใดเป็นมาตรวัดอัตราเร็วที่เรียกว่า Speed meter เนื่องจากหน้าปัดของเครื่องวัดจะบอกค่าตัวเลขเท่านั้น ไม่ได้ บอกทิศทาง อัตราเร็วเฉลี่ยและอัตราเร็วขณะหนึ่งเป็น ค่าเดียวกัน (Motlhabane, 2016) อัตราเร็วเฉลี่ยและอัตราเร็วขณะหนึ่งไม่ใช่คำเดียวกัน โดยอัตราเร็วเฉลี่ยจะเป็นค่าเฉลี่ยของอัตราเร็วตลอด การเคลื่อนที่ ซึ่งถือว่าตลอดการเคลื่อนที่นั้น วัตถุมีอัตราเร็ว ที่คงตัว ส่วนอัตราเร็วขณะหนึ่งจะเป็นค่าอัตราเร็วที่เวลา ขณะนั้น ๆ ซึ่งมีค่ามากกว่า น้อยกว่า หรือเท่ากับอัตราเร็วเฉลี่ย ความเร็วไม่มีทิศทาง (Motlhabane, 2016) ความเร็วเป็นปริมาณเวกเตอร์ที่ต้องบอกทิศทางเสมอ
230 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 11. ร่วมกันสรุปหัวข้อเรื่องการเคลื่อนที่ จากนั้นให้นักเรียนทำกิจกรรมตรวจสอบตนเองเพื่อสรุปความรู้ที่ได้เรียนรู้จาก บทเรียน โดยการเขียนบรรยาย วาดภาพ หรือเขียนผังมโนทัศน์สิ่งที่ได้เรียนรู้จากบทเรียนเรื่องการเคลื่อนที่ 12. สุ่มนักเรียนนำเสนอผังมโนทัศน์สรุปความรู้ที่ได้จากบทเรียน โดยอาจออกแบบให้นักเรียนนำเสนอเป็นกลุ่มย่อย และอภิปรายภายในกลุ่ม จากนั้นอภิปรายร่วมกันในชั้นเรียน หรือจัดแสดงผลงานเพื่อร่วมพิจารณาให้ความเห็น และร่วมกันอภิปรายสรุปความรู้ที่ได้จากบทเรียน ตัวอย่างผังมโนทัศน์ในบทเรียนการเคลื่อนที่ การเคลื่อนที่ ปริมาณ การเคลื่อนที่ช้า หรือเร็วของวัตถุ การเปลี่ยนตำแหน่ง เกี่ยวข้องกับ อัตราเร็ว ความเร็ว บอกด้วย อัตราส่วนระหว่างระยะทาง กับเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ เวกเตอร์ สเกลาร์ แบ่งเป็น มีหน่วย เมตรต่อวินาที มีหน่วย อัตราส่วนระหว่างการกระจัด กับเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ ทิศทางเดียวกับการกระจัด พิจารณาจาก มี พิจารณาจาก ระยะทาง การกระจัด บอกด้วย การบอกตำแหน่ง จุดอ้างอิง/ตำแหน่งอ้างอิง ทิศทาง บอก เทียบกับ ระบุ ความยาวตามแนวการเคลื่อนที่ ระยะห่างในแนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้น ไปยังตำแหน่งสุดท้าย เมตร มีหน่วย มีหน่วย เป็น เป็น เป็นปริมาณ เป็นปริมาณ เป็นปริมาณ เป็นปริมาณ ระยะห่าง
231 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 13. ให้นักเรียนทำกิจกรรมท้ายบท เดินทางมาโรงเรียนได้เร็วหรือช้า และตอบคำถามท้ายกิจกรรม จากนั้นใช้คำถาม สำคัญของบทเรียนเพื่อให้นักเรียน ร่วมกันอภิปราย โดยนักเรียนควรตอบคำถามสำคัญดังกล่าวได้ ดังตัวอย่าง 14. ให้นักเรียนอ่านสรุปท้ายบทและทำแบบฝึกหัด ท้ายบท จากนั้นเชื่อมโยงไปสู่บทที่ 2 แรงใน ชีวิตประจำวัน โดยอาจคำถามเพื่อให้นักเรียน ร่วมกันอภิปรายว่าเมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุ วัตถุจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรได้บ้าง เฉลยคำถามสำคัญของบท • การเคลื่อนที่ของวัตถุเกี่ยวข้องกับปริมาณใดบ้าง แนวคำตอบ การเคลื่อนที่ของวัตถุเกี่ยวข้องกับระยะทาง การกระจัด เวลา อัตราเร็ว อัตราเร็วเฉลี่ย ความเร็ว และความเร็วเฉลี่ย • ระยะทางและการกระจัดเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร แนวคำตอบ ระยะทางและการกระจัดแตกต่างกัน คือ ระยะทางเป็นความยาวที่วัดได้ตามแนวทาง การเคลื่อนที่ของวัตถุ เป็นปริมาณสเกลาร์ส่วนการกระจัดเป็นระยะห่างที่วัดในแนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้นไป ยังตำแหน่งสุดท้าย เป็นปริมาณเวกเตอร์ มีทิศชี้จากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้าย • ปริมาณสเกลาร์และปริมาณเวกเตอร์เหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร แนวคำตอบ ปริมาณสเกลาร์และปริมาณเวกเตอร์แตกต่างกัน โดยปริมาณสเกลาร์เป็นปริมาณที่มีแต่ขนาด ซึ่งเมื่อบอกเฉพาะขนาดทุกคนจะเข้าใจตรงกัน ส่วนปริมาณเวกเตอร์เป็นปริมาณที่มีทั้งขนาดและทิศทาง ในการที่จะทำให้ทุกคนเข้าใจตรงกันต้องบอกทั้งขนาดและทิศทาง • อัตราเร็วและความเร็วเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร แนวคำตอบ อัตราเร็วและความเร็วแตกต่างกัน โดยอัตราเร็วเป็นระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา เป็นปริมาณสเกลาร์ ส่วนความเร็วเป็นการเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุในหนึ่งหน่วยเวลา เป็นปริมาณเวกเตอร์ ความรู้เพิ่มเติมสำหรับครู วัตถุจะเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่เมื่อมีแรงมากระทำ โดยแรงจะ ทำให้วัตถุที่เคยอยู่นิ่งเปลี่ยนแปลงเป็นเคลื่อนที่ หรือทำให้วัตถุที่ เคลื่อนที่เปลี่ยนแปลงเป็นเคลื่อนที่เร็วขึ้น ช้าลง หยุดนิ่ง หรือ เปลี่ยนทิศทาง นอกจากนี้แรงยังทำให้วัตถุเปลี่ยนแปลงรูปร่าง อีกด้วย
232 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เฉลยกิจกรรมและแบบฝึกหัดของบทที่ 1
233 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับวิธีการระบุตำแหน่งของวัตถุ อธิบายวิธีการระบุตำแหน่งของวัตถุ 1 ชั่วโมง วัสดุที่ใช้ต่อกลุ่ม รายการ ปริมาณ/กลุ่ม 1. ไม้เมตร 1 อัน ครูอาจเตรียมวัตถุไปวางไว้ที่ตำแหน่งต่างๆ ในห้องเรียน เพื่อให้นักเรียนระบุถึงตำแหน่งของวัตถุนั้น ๆ - ไม่มี – • หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับมัธยมศึกษาปีที่ 2 เล่ม 1 สสวท. • วัตถุต่าง ๆ ที่เตรียมมา หรือวัตถุต่าง ๆ ที่มีในห้องเรียน เวลาที่ใช้ใน การทำกิจกรรม วัสดุและอุปกรณ์ ข้อเสนอแนะ ในการทำกิจกรรม สื่อการเรียนรู้/ แหล่งเรียนรู้ จุดประสงค์ การเตรียมตัว ล่วงหน้าสำหรับครู กิจกรรมที่ 4.1 ระบุตำแหน่งของวัตถุในห้องเรียนได้อย่างไร
234 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เฉลยคำถามท้ายกิจกรรม 1. การระบุตำแหน่งของวัตถุหนึ่ง ๆ ให้แม่นยำและเข้าใจตรงกันทำได้อย่างไร แนวคำตอบ การระบุตำแหน่งของวัตถุหนึ่ง ๆ ให้แม่นยำและเข้าใจตรงกันต้องมีการกำหนดตำแหน่งอ้างอิง ระบุระยะห่างและทิศทางจากตำแหน่งอ้างอิง 2. จากกิจกรรม สรุปได้ว่าอย่างไร แนวคำตอบ วิธีการระบุตำแหน่งของวัตถุต้องระบุให้แม่นยำและเข้าใจตรงกัน โดยต้องกำหนดตำแหน่ง อ้างอิง ระบุระยะห่าง และทิศทางจากตำแหน่งอ้างอิง ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม หากเลือกระบุตำแหน่งของถังขยะ อาจสามารถระบุตำแหน่ง ได้ดังนี้ โดยการระบุตำแหน่งจะต้องระบุ 3 อย่าง ได้แก่ 1) ตำแหน่งอ้างอิง 2) ระยะห่างจากตำแหน่งอ้างอิง และ 3) ทิศทางเมื่อเทียบกับตำแหน่งอ้างอิง กรณี 1 ระบุตำแหน่งที่ทำให้เข้าใจไม่ตรงกัน เช่น ถังขยะ อยู่มุมห้อง ใกล้ประตู ซึ่งการระบุตำแหน่งยังขาดการระบุ 1) ตำแหน่งอ้างอิง 2) ระยะห่างจากตำแหน่งอ้างอิง 3) ทิศทางเมื่อเทียบกับตำแหน่งอ้างอิง กรณี 2 ระบุตำแหน่งที่เข้าใจตรงกัน มีความแม่นยำ เช่น ถังขยะอยู่ห่างจากประตูหลังห้อง 50 เซนติเมตรไปทางขวามือ ซึ่งการ ระบุตำแหน่งมีการระบุระยะห่างจากตำแหน่งอ้างอิง และทิศทาง กรณี 3 ระบุตำแหน่งที่เข้าใจตรงกัน มีความแม่นยำมากขึ้น เช่น ถังขยะอยู่ห่างจากประตูหลังห้อง 50 เซนติเมตรไปทาง ทิศตะวันออกเฉียงใต้ ซึ่งการบอกตำแหน่งมีการระบุระยะห่าง จากตำแหน่งอ้างอิงและทิศทางเทียบกับทิศทางภูมิศาสตร์ กระดาน โต๊ะครู โต๊ะนักเรียน ประตูหน้า ประตูหลัง ถังขยะ
235 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับความหมายของระยะทางและการกระจัดผ่านการวิเคราะห์จากสถานการณ์การเคลื่อนที่ ที่กำหนดให้ ตลอดจนหาระยะทางและขนาดของการกระจัดของการเคลื่อนที่นั้น ๆ 1. สังเกตและอธิบายความแตกต่างของระยะทางของการเคลื่อนที่และระยะห่างระหว่าง สองตำแหน่ง 2. หาระยะทางของการเคลื่อนที่และระยะห่างระหว่างสองตำแหน่ง 1 ชั่วโมง วัสดุที่ใช้ต่อกลุ่ม รายการ ปริมาณ/กลุ่ม 1. ไม้บรรทัด 1 อัน 2. ไม้บรรทัดวัดมุม 1 อัน -ไม่มี- -ไม่มี- • หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ระดับมัธยมศึกษาปีที่ 2 เล่ม 1 สสวท. เวลาที่ใช้ใน การทำกิจกรรม วัสดุและอุปกรณ์ ข้อเสนอแนะ ในการทำกิจกรรม สื่อการเรียนรู้/ แหล่งเรียนรู้ จุดประสงค์ การเตรียมตัว ล่วงหน้าสำหรับครู กิจกรรมที่ 4.2 ระยะทางและระยะห่างระหว่างสองตำแหน่งแตกต่างกันอย่างไร
236 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม สถานการณ์ กิตติเดินไปยังตำแหน่งต่าง ๆ ทั้ง 5 สถานการณ์ที่แตกต่างกัน ดังนี้ 2.1 กิตติเดินไปบนถนนจากตำแหน่ง A ไปยังตู้ไปรษณีย์ที่ตำแหน่ง B 1) ระยะทางที่กิตติเคลื่อนที่ได้ตามแนวเส้นทางการเคลื่อนที่จาก A ไป B คือระยะ AB เป็น 2 เซนติเมตร และ 1 เซนติเมตร = 10 เมตร ดังนั้นระยะทางที่กิตติเคลื่อนที่ได้เป็น 20 เมตร 2) ระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้น (A) ไปยังตำแหน่งสุดท้าย (B) คือระยะ AB เป็น 2 เซนติเมตร ดังนั้น ระยะห่างจากตำแหน่ง A ไปตำแหน่ง B เป็น 20 เมตร 3) ลูกศรที่ลากจาก A ไป B คือ ความยาว 20 เมตร ในทิศตะวันออก A B A B 1 cm 1 cm
237 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม 2.2 กิตติเดินไปบนถนนจากตำแหน่ง A ไปยังท้ายรถโรงเรียนที่ตำแหน่ง C แล้วเดินย้อนกลับมายังตู้ไปรษณีย์ที่ ตำแหน่ง B 1) ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ตามแนวเส้นทางการเคลื่อนที่จาก A ไป C ไป B เป็น 5 + 3 = 8 เซนติเมตร ดังนั้น ระยะทางที่กิตติเคลื่อนที่ได้เป็น 80 เมตร 2) ระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้น (A) ไปยังตำแหน่งสุดท้าย (B) คือระยะ AB เป็น 2 เซนติเมตร ดังนั้น ระยะห่างจากตำแหน่ง A ไป B เป็น 20 เมตร 3) ลูกศรที่ลากจาก A ไป B มีความยาว 20 เมตร ในทิศตะวันออก A B A B C A B C
238 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 000 ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม 2.3 กิตติเดินตามถนนจากตำแหน่ง A ไปยังท้ายรถโรงเรียน C แล้วเดินต่อไปยังโรงเรียนที่ตำแหน่ง D 1) ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ตามแนวเส้นทางการเคลื่อนที่จาก A ไป C ไป D เป็น 5+5 = 10 เซนติเมตร ดังนั้น ระยะทางที่กิตติเคลื่อนที่ได้เป็น 100 เมตร 2) ระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้น (A) ไปยังตำแหน่งสุดท้าย (D) คือระยะ AD = 7.1 เซนติเมตร ดังนั้น ระยะห่างจาก A ไป D เป็น 71 เมตร 3) ลูกศรที่ลากจาก A ไป D มีความยาว 71 เมตร ในทิศตะวันออกเฉียงเหนือ A D C A D C D A
239 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 000 ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม 2.4 กิตติเดินลัดสนามหญ้าจากตำแหน่ง A ไปยังโรงเรียนที่ตำแหน่ง D 1) ระยะทางที่เคลื่อนที่ตามแนวการเคลื่อนที่จาก A ไป D คือระยะ AD เป็น 7.1 เซนติเมตร (ได้จากการใช้ ไม้บรรทัดวัด) ดังนั้น ระยะทางที่กิตติเคลื่อนที่ได้71 เมตร 2) ระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้น (A) ไปตำแหน่งสุดท้าย (D) คือระยะ AD เป็น 7.1 เซนติเมตร (ได้จากการใช้ไม้บรรทัดวัด) ดังนั้น จากตำแหน่ง A ไป D เป็น 71 เมตร 3) ลูกศรที่ลากจาก A ไป D มีความยาว 71 เมตร ในทิศตะวันออกเฉียงเหนือ 2.5 กิตติเดินไปบนถนนตำแหน่ง A ผ่านตำแหน่ง B C D และ E แล้วเดินทางกลับมายังตำแหน่งเริ่มต้น 1) ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ตามแนวเส้นทางการเคลื่อนที่เป็น 2 + 3 + 5 + 5 + 5 = 20 เซนติเมตร ดังนั้น ระยะทางที่กิตติเคลื่อนที่ได้เป็น 200 เมตร D A 45o D A B C E D A
240 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 000 ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม 2) ระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้น (A) ไปยังตำแหน่งสุดท้าย (A) = 0 เพราะกลับมาที่เดิม 3) ไม่สามารถเขียนลูกศรได้ เพราะตำแหน่งสุดท้ายและตำแหน่งเริ่มต้นอยู่ที่ตำแหน่งเดียวกัน เฉลยคำถามท้ายกิจกรรม 1. สถานการณ์ใดที่ระยะทางที่กิตติเคลื่อนที่และระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้ายของ กิตติมีค่าเท่ากัน เพราะเหตุใด แนวคำตอบ สถานการณ์ที่ 2.1 และ 2.4 ระยะทางที่กิตติเคลื่อนที่และระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้นไป ตำแหน่งสุดท้ายมีค่าเท่ากัน เพราะแนวทางการเคลื่อนที่ของกิตติเป็นแนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้นไปตำแหน่ง สุดท้ายโดยไม่เปลี่ยนทิศทาง 2. สถานการณ์ใดที่ระยะทางที่กิตติเคลื่อนที่และระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้ายของกิตติมี ค่าไม่เท่ากัน เพราะเหตุใด แนวคำตอบ สถานการณ์ที่ 2.2 2.3 และ 2.5 ระยะทางที่กิตติเคลื่อนที่และระยะห่างจากตำแหน่งเริ่มต้นไป ตำแหน่งสุดท้ายมีค่าไม่เท่ากัน เพราะกิตติไม่ได้เคลื่อนที่เป็นแนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้นไปตำแหน่งสุดท้าย 3. ระยะทางของการเคลื่อนที่และระยะห่างระหว่างสองตำแหน่งแตกต่างกันอย่างไร แนวคำตอบ ระยะทางเป็นความยาวตามแนวทางการเคลื่อนที่ ส่วนระยะห่างระหว่างสองตำแหน่งเป็นระยะที่ วัดในแนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้นไปตำแหน่งสุดท้าย เรียกว่า การกระจัด 4. จากกิจกรรม สรุปได้ว่าอย่างไร แนวคำตอบ ระยะทางเป็นความยาวตามแนวทางการเคลื่อนที่ ส่วนการกระจัดเป็นระยะห่างในแนวตรงจาก ตำแหน่งเริ่มต้นไปตำแหน่งสุดท้าย โดยระยะทางจะมีค่าเท่ากับขนาดของการกระจัด เมื่อแนวทางการเคลื่อนที่ เป็นแนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้าย โดยไม่เปลี่ยนทิศทาง A
241 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 1ๅ1 นักเรียนจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับความหมายของอัตราเร็วและความเร็ว ตลอดจนการคำนวณหาอัตราเร็วและ ความเร็ว 1. วิเคราะห์สถานการณ์ อธิบายและคำนวณอัตราเร็วและความเร็วของวัตถุ 2. เขียนแผนภาพแสดงขนาดและทิศทางของความเร็ว 1 ชั่วโมง วัสดุที่ใช้ต่อกลุ่ม รายการ ปริมาณ/กลุ่ม 1. ไม้บรรทัด 1 อัน 2. ไม้บรรทัดวัดมุม 1 อัน -ไม่มี- • ครูอาจแนะนำให้นักเรียนนำข้อมูลของระยะทางและการกระจัดจากสถานการณ์ การเคลื่อนที่ในกิจกรรมที่ 4.2 ระยะทางและระยะห่างระหว่างสองตำแหน่งแตกต่างกัน อย่างไร มาใช้ในการคำนวณหาอัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ยได้ • การนำเสนอผลการทำกิจกรรม ครูสุ่มเลือกนักเรียนบางคนนำเสนอ • หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ระดับมัธยมศึกษาปีที่ 2 เล่ม 1 สสวท. เวลาที่ใช้ใน การทำกิจกรรม วัสดุและอุปกรณ์ ข้อเสนอแนะ ในการทำกิจกรรม สื่อการเรียนรู้/ แหล่งเรียนรู้ จุดประสงค์ การเตรียมตัว ล่วงหน้าสำหรับครู กิจกรรมที่ 4.3 อัตราเร็วและความเร็วแตกต่างกันอย่างไร
242 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี . ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม สถานการณ์ (หมายเหตุสามารถใช้ข้อมูลระยะทางและการกระจัดของการเคลื่อนที่ในแต่ละสถานการณ์จาก กิจกรรมที่ 4.2) 2.1 กิตติเดินไปบนถนนจากตำแหน่ง A ไปยังตู้ไปรษณีย์ที่ตำแหน่ง B ใช้เวลา 20 วินาที • อัตราเร็ว = ระยะทาง เวลา = 20 20 m s = 1 m/s • ความเร็ว = การกระจัด เวลา = 20 20 m s = 1 m/s • ทิศทางของความเร็ว มีทิศไปทางทิศตะวันออก 2.2 กิตติเดินไปบนถนนจากตำแหน่ง A ไปยังท้ายรถโรงเรียนตำแหน่ง C แล้วเดินย้อนกลับมายังตู้ไปรษณีย์ ตำแหน่ง B ใช้เวลา 80 วินาที • อัตราเร็ว = ระยะทาง เวลา = 80 80 m s = 1 m/s • ความเร็ว = การกระจัด เวลา = 20 80 m s = 0.25 m/s • ทิศทางของความเร็ว มีทิศไปทางทิศตะวันออก A B A B A B A B C
243 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม 2.3 กิตติเดินไปบนถนนจากตำแหน่ง A ไปยังท้ายรถโรงเรียนที่ตำแหน่ง C แล้วเดินต่อไปยังโรงเรียนที่ตำแหน่ง D ใช้เวลา 120 วินาที • อัตราเร็ว = ระยะทาง เวลา = 100 120 m s = 0.83 m/s • ความเร็ว = การกระจัด เวลา = 71 120 m s = 0.59 m/s • ทิศทางของความเร็ว มีทิศไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ 2.4 กิตติเดินลัดสนามหญ้าจากตำแหน่ง A ไปยังโรงเรียนที่ตำแหน่ง D ใช้เวลา 120 วินาที • อัตราเร็ว = ระยะทาง เวลา = 71 120 m s = 0.59 m/s • ความเร็ว = การกระจัด เวลา = 71 120 m s = 0.59 m/s • ทิศทางของความเร็ว มีทิศทางทำมุม 45 องศา ไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ A D C D A D A
244 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม 2.5 กิตติเดินไปบนถนนจากตำแหน่ง A ผ่านตำแหน่ง B C D และ E แล้วเดินกลับมายังตำแหน่งเริ่มต้น ใช้เวลา 200 วินาที • อัตราเร็ว = ระยะทาง เวลา = 200 200 m s = 1 m/s • ความเร็ว = การกระจัด เวลา = 0 200 m s = 0 m/s • ไม่มีทิศทางของความเร็ว เฉลยคำถามท้ายกิจกรรม 1. สถานการณ์ใดบ้างที่อัตราเร็วและความเร็วของการเคลื่อนที่ของกิตติมีค่าเท่ากัน เพราะเหตุใด แนวคำตอบ สถานการณ์ที่ 2.1 และ 2.4 อัตราเร็วและความเร็วมีค่าเท่ากัน เพราะระยะทางเท่ากับขนาด การกระจัด เนื่องจากเป็นการเคลื่อนที่แนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้นไปตำแหน่งสุดท้ายโดยไม่เปลี่ยนทิศทาง 2. สถานการณ์ใดบ้างที่อัตราเร็วและความเร็วของการเคลื่อนที่ของกิตติมีค่าไม่เท่ากัน เพราะเหตุใด แนวคำตอบ สถานการณ์ที่ 2.2 2.3 และ 2.5 อัตราเร็วและความเร็วมีค่าไม่เท่ากัน เพราะระยะทางไม่เท่ากับ ขนาดของการกระจัด เนื่องจากไม่ได้เคลื่อนที่เป็นแนวตรง 3. อัตราเร็วและความเร็วแตกต่างกันอย่างไร แนวคำตอบ อัตราเร็วเป็นอัตราส่วนระหว่างระยะทางกับเวลา เป็นปริมาณสเกลาร์ ส่วนความเร็วเป็น อัตราส่วนระหว่างการกระจัดกับเวลา เป็นปริมาณเวกเตอร์ 4. จากกิจกรรม สรุปได้ว่าอย่างไร แนวคำตอบ ในการเคลื่อนที่หนึ่ง ๆ อัตราเร็วและความเร็วเป็นปริมาณที่แตกต่างกัน อัตราเร็วเป็นอัตราส่วน ระหว่างระยะทางกับเวลา ส่วนความเร็วเป็นอัตราส่วนระหว่างการกระจัดกับเวลา อัตราเร็วและความเร็วอาจมี ค่าเท่ากัน ถ้าการเคลื่อนที่เป็นแนวตรงจากตำแหน่งเริ่มต้นไปตำแหน่งสุดท้ายโดยไม่เปลี่ยนทิศทาง D A B C E
245 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี นักเรียนจะได้นำความรู้เกี่ยวกับการเคลื่อนที่มาใช้ในการระบุตำแหน่งของวัตถุ และคำนวณหาอัตราเร็วเฉลี่ยและ ความเร็วเฉลี่ยในการเคลื่อนที่ 1. เขียนแผนที่แสดงตำแหน่งบ้านและโรงเรียนของตนเอง 2. คำนวณอัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ยของการเดินทางจากบ้านมาโรงเรียน 1 ชั่วโมง 3 วัสดุที่ใช้ต่อกลุ่ม รายการ ปริมาณ/กลุ่ม 1. โปรแกรมแสดงแผนที่ เช่น Google map 1 โปรแกรม 2. นาฬิกาจับเวลา 1 เรือน ครูควรเตรียมโปรแกรมแสดงแผนที่ เช่น Google map ไมล์บนหน้าปัดรถยนต์ สำหรับให้ นักเรียนทำกิจกรรม กรณีที่ไม่สามารถใช้งานโปรแกรมบนอินเทอร์เน็ตหรือแหล่งเรียนรู้อื่น ๆ ครูอาจเปลี่ยนแปลง สถานการณ์เป็นการเขียนแผนที่แสดงตำแหน่งภายในโรงเรียนของตนเอง และคำนวณอัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ยของการเดินทางภายในโรงเรียนแทน ครูอาจจัดกิจกรรมให้นักเรียนทำงานเป็นกลุ่ม และจัดกิจกรรมการนำเสนอผลงานด้วยกิจกรรม Gallery walk เพื่อให้นักเรียนทุกคนมีส่วนร่วมในการแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับการเขียนแผนที่ แสดงตำแหน่งและการคำนวณอัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ยของการเดินทาง • หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีระดับมัธยมศึกษาปีที่ 2 เล่ม 1สสวท. • โปรแกรมแสดงแผนที่ เช่น Google map กิจกรรมท้ายบท เดินทางมาโรงเรียนได้เร็วหรือช้า เวลาที่ใช้ใน การทำกิจกรรม วัสดุและอุปกรณ์ สื่อการเรียนรู้/ แหล่งเรียนรู้ จุดประสงค์ การเตรียมตัว ล่วงหน้าสำหรับครู ข้อเสนอแนะ ในการทำกิจกรรม
246 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม ตัวอย่างการเดินทางจากสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไปยังโรงเรียนวัดธาตุทอง โดย ใช้เวลาเดินทางทั้งสิ้น 9 นาที(540 วินาที) สามารถหาระยะทางและการกระจัดโดยใช้โปรแกรม Google map การหาระยะทางได้ดังนี้ 1. เลือก Direction ของ Google map 2. พิมพ์จุดเริ่มต้น คือ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และจุดหมายปลายทาง คือ โรงเรียนวัดธาตุทอง ซึ่งจะได้ระยะทาง 700 เมตร
247 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม การหาการกระจัดได้ดังนี้ 1. พิมพ์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ที่ช่องค้นคว้า ซึ่งจะปรากฏหมุดแดงแสดง ตำแหน่งที่แผนที่ 2. คลิกขวาที่หมุดแดง จะปรากฏคำสั่งต่าง ๆ จากนั้นเลือกคำสั่ง Measure distance 3. พิมพ์ โรงเรียนวัดธาตุทอง ที่ช่องค้นคว้า ซึ่งจะปรากฏหมุดแดงแสดงตำแหน่งที่แผนที่
248 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตัวอย่างผลการทำกิจกรรม 4. คลิกที่หมุดแดงของตำแหน่ง โรงเรียนวัดธาตุทอง จะปรากฏเส้นแสดงระยะห่างในแนวตรงระหว่าง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีกับโรงเรียนวัดธาตุทอง ซึ่งจะได้การกระจัด 409.09 เมตร ดังนั้น การเดินทางจากสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไปยังโรงเรียนวัดธาตุทอง มีอัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ย คือ • อัตราเร็วเฉลี่ย = ระยะทางทั้งหมด เวลาที่ใช้ทั้งหมด = 700 540 m s = 1.30 m/s • ความเร็วเฉลี่ย = การกระจัดทั้งหมด เวลาที่ใช้ทั้งหมด = 409.09 540 m s = 0.76 m/s
249 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เฉลยคำถามท้ายกิจกรรม 1. นักเรียนมีวิธีระบุตำแหน่งบ้านและโรงเรียนของตนเองให้ชัดเจนได้อย่างไร แนวคำตอบ การระบุตำแหน่งของบ้านและโรงเรียนให้เข้าใจตรงกันและแม่นยำต้องระบุตำแหน่งอ้างอิงที่ สังเกตง่ายและไม่เคลื่อนที่ โดยบอกว่าบ้านและโรงเรียนห่างจากตำแหน่งอ้างอิงเป็นระยะเท่าใด และอยู่ทาง ทิศทางใดตามภูมิศาสตร์ของตำแหน่งอ้างอิง 2. อัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ยของการเดินทางจากบ้านมาโรงเรียนเท่ากันหรือไม่ อย่างไร แนวคำตอบ อัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ยของการเดินทางอาจเท่าหรือไม่เท่ากันก็ได้ ขึ้นอยู่กับเส้นทางใน การเดินทาง โดยจะเท่ากันถ้าเดินทางเป็นแนวตรงที่ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้มีค่าเท่ากับขนาดของการกระจัด แต่ถ้าไม่ได้เคลื่อนที่เป็นแนวตรง ระยะทางจะมีค่ามากกว่าการกระจัดเสมอ ทำให้อัตราเร็วมีค่ามากกว่าขนาด ของความเร็ว 3. ถ้านักเรียนปั่นจักรยานจากบ้านมาโรงเรียนด้วยอัตราเร็วเฉลี่ย 1 เมตรต่อวินาที นักเรียนจะต้องเริ่มออก เดินทางจากบ้านเวลาใด เพื่อให้มาถึงโรงเรียนเวลา 8.00 น. พอดี แนวคำตอบ การคำนวณหาเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ต้องรู้ระยะทางจากบ้านถึงโรงเรียนและอัตราเร็วเฉลี่ย ที่ใช้ในการเคลื่อนที่ เช่น ในกรณีที่เดินทางจากสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไปโรงเรียน วัดธาตุทอง ซึ่งมีระยะทาง 700 เมตรและเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเฉลี่ย 1 เมตรต่อวินาที หาเวลาที่ใช้ใน การเคลื่อนที่ เนื่องจาก อัตราเร็ว = ระยะทาง เวลาที่ใช้ในการเดินทาง นั่นคือ เวลาที่ใช้ในการเดิน = ระยะทาง อัตราเร็ว = 700 1 m m/s เวลาที่ใช้ในการเดิน เท่ากับ 700 วินาที หรือ 11 นาที40 วินาที หรือประมาณ 12 นาที ดังนั้น ควรออกเดินทางไปโรงเรียนวัดธาตุทองเวลา 7.48 น. เพื่อให้ถึงโรงเรียนเวลา 8.00 น.
250 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 1. นักเรียนสามารถเดินทางจากบ้านไปโรงเรียนได้ 3 เส้นทาง ดังภาพ ข้อมูลการเดินทางของนักเรียนแสดงดังตาราง เส้นทาง วิธีการเดินทาง ระยะทาง (กิโลเมตร) เวลา (นาที) A เดินเท้า 0.30 5 B จักรยานยนต์ 0.55 5 C รถยนต์ 2.40 8 1.1 ระยะทางและการกระจัดในหน่วย เมตร ของแต่ละเส้นทางที่นักเรียนใช้เป็นอย่างไร * ระยะทางคือความยาวตามแนวทางการเคลื่อนที่ ส่วนการกระจัดคือระยะห่างในแนวตรงจากตำแหน่ง เริ่มต้นไป ตำแหน่งสุดท้าย และความยาว 1 กิโลเมตร มีค่าเท่ากับ 1,000 เมตร แนวคำตอบ เส้นทาง A ระยะทางเป็น 0.30 × 1,000 = 300 m การกระจัดเป็น 300 เมตร ทิศตะวันออกเฉียงเหนือ เส้นทาง B ระยะทางเป็น 0.55 × 1,000 = 550 m การกระจัดเป็น 300 เมตร ทิศตะวันออกเฉียงเหนือ เส้นทาง C ระยะทางเป็น 2.40 × 1,000 = 2,400 m การกระจัดเป็น 300 เมตร ทิศตะวันออกเฉียงเหนือ เฉลยแบบฝึกหัดท้ายบทที่ 1
251 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 1.2 อัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ยในหน่วย เมตรต่อนาทีของแต่ละเส้นทางที่นักเรียนเดินทางเป็นอย่างไร * แนวคำตอบ อัตราเร็วเฉลี่ย = ระยะทางทั้งหมด เวลาที่ใช้ทั้งหมด ความเร็วเฉลี่ย = การกระจัดทั้งหมด เวลาที่ใช้ทั้งหมด เส้นทาง A อัตราเร็วเฉลี่ย = 300 5 เมตร นาที = 60 เมตร/นาที ความเร็วเฉลี่ย = 300 5 เมตร นาที = 60 เมตร/นาทีทิศตะวันออกเฉียงเหนือ เส้นทาง B อัตราเร็วเฉลี่ย = 550 5 เมตร นาที = 110 เมตร/นาที ความเร็วเฉลี่ย = 300 5 เมตร นาที = 60 เมตร/นาทีทิศตะวันออกเฉียงเหนือ เส้นทาง C อัตราเร็วเฉลี่ย = 2400 8 เมตร นาที = 300 เมตร/นาที ความเร็วเฉลี่ย = 300 8 เมตร นาที = 37.5 m/s ทิศตะวันออกเฉียงเหนือ
252 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2. ครอบครัวหนึ่งออกเดินทางล่องเรือท่องเที่ยวไปตามเส้นทางดังภาพ กำหนดให้ 1 เซนติเมตร มีระยะทาง 0.5 กิโลเมตร จงระบุระยะทางและการกระจัดในหน่วยกิโลเมตร และอัตราเร็วเฉลี่ยและความเร็วเฉลี่ยในหน่วยกิโลเมตรต่อ ชั่วโมงของการเดินทางของครอบครัวนี้ เมื่อ 2.1 ครอบครัวเดินทางจากจุดเริ่มต้น A เป็นแนวตรงไปยังจุด B แล้วเดินทางกลับมายังจุดเริ่มต้น ใช้เวลา ทั้งหมด 1 ชั่วโมง * แนวคำตอบ • ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ = AB + BA = 4.2 + 4.2 cm (จากการวัด) = 8.4 × 0.5 = 4.2 km • การกระจัด = 0 • อัตราเร็วเฉลี่ย = ระยะทางทั้งหมด เวลาทั้งหมดที่ใช้= 4.2 1 km h = 4.2 km/h • ความเร็วเฉลี่ย = การกระจัดทั้งหมด เวลาทั้งหมดที่ใช้ = 0 คำตอบ ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้เท่ากับ 4.2 กิโลเมตร การกระจัดเท่ากับ 0 อัตราเร็วเฉลี่ยเท่ากับ 4.2 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็วเฉลี่ยเท่ากับ 0 1 cm 1 cm
253 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2.2 ครอบครัวเดินทางจากจุดเริ่มต้น A เป็นแนวตรงเพื่อไปยังเกาะ C ใช้เวลา 1.5 ชั่วโมง จากนั้นเดินทางไป เกาะ D ใช้เวลาอีก 30 นาที* แนวคำตอบ • ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้ = AC + CD = 7 + 5 = 12 cm = 12 × 0.5 km = 6 km • การกระจัด = AD = 5 cm = 5 × 0.5 = 2.5 km เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่จาก A ไป C และผ่านไปเกาะ D ใช้เวลา 1.5 + 0.5 ชั่วโมง = 2 h • อัตราเร็วเฉลี่ย = ระยะทางทั้งหมด เวลาทั้งหมดที่ใช้ = 6 2 km h = 3 km/h • ความเร็วเฉลี่ย = การกระจัดทั้งหมด เวลาทั้งหมดที่ใช้ = 2.5 2 km h = 1.25 km/h คำตอบ ระยะทางที่เคลื่อนที่ได้เท่ากับ 6 กิโลเมตร การกระจัดเท่ากับ 2.5 กิโลเมตร ไปทางทิศเหนือ อัตราเร็วเฉลี่ยเท่ากับ 3 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็วเฉลี่ยเท่ากับ 1.25 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ไปทางทิศเหนือ
254 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หน่วยที่ 4 | การเคลื่อนที่และแรง คู่มือครูรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 3. รถจักรยานคันหนึ่งเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงออกจากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้าย ใช้เวลาทั้งหมด 10 วินาที ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางของการเคลื่อนที่กับเวลาแสดงดังกราฟ 3.1 เมื่อเวลาผ่านไป 6 วินาที รถจักรยานคันนี้เคลื่อนที่ได้ระยะทางเท่าใด * แนวคำตอบ จากกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางของการเคลื่อนที่กับเวลาพบว่า เมื่อเวลาผ่านไป 6 วินาที จักรยานคันนี้เคลื่อนที่ได้ระยะทาง 30 เมตร 3.2 อัตราเร็วเฉลี่ยจากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้ายของรถจักรยานคันนี้เท่าใด * แนวคำตอบ จากอัตราเร็วเฉลี่ย = ระยะทางทั้งหมด เวลาทั้งหมดที่ใช้= 50 10 m s = 5 m/s