MECHANICAL ENERGY นวัต วั กรรมการเรีย รี นรู้ฟิรู้ ฟิสิกส์ด้ว ด้ ย AR โดยใช้วิธีวิธี การสอนแบบ Predict-Observe-Explain (POE) ชัญ ชั ญานุช นุ แย้ม ย้ ไสว พลังลังานกล สำ หรับ รั นักเรีย รี น ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4
นวัตกรรมการสอนความเป็นจริงเสริม (AR) เรื่องพลังงานกล สำ หรับนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ฉบับนี้ เป็นการนำ เอาสื่อและนวัตกรรมใหม่รูปแบบความจริงเสริม ซึ่งมีลักษณะเป็นคู่มือร่วมกับความจริง เสริมเข้ามาเชื่อมโยงกันและเปิดชมผ่านอุปกรณ์ SMARTPHONE หรือ TABLET ที่มีกล้องถ่ายภาพและ APP VIDINOTI ตัวสร้าง ตัวอ่านอยู่ภายในโดยสิ่งที่ปรากฎให้เห็นจะเเสดงผลบนหน้าจอเป็นภาพ เคลื่อนไหวมีเสียงบรรยายประกอบโดยจะนำ เสนอเนื้อหาจัดการเรียนการสอนเรื่องพลังงานกลของนักเรียน ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 ซึ่งผู้วิจัยได้รวบรวมและจัดทำ ขึ้นเกี่ยวกับหน่วยการเรียนรู้เรื่องพลังงานกล ซึ่งได้แก่ พลังงานจลน์ พลังงานศักย์โน้มถ่วง พลังงานศักย์หยืดหยุ่น การอนุรักษ์พลังงานกล และเครื่องกล ทั้งนี้ ผู้วิจัยคาดหวังว่าเนวันตกรรมนี้ นักเรียนจะเกิดประสบการณ์ใหม่ในการเรียนด้วยสื่อนวัตกรรมความจริง เสริมนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และมีคุณภาพยิ่งขึ้นต่อไป ขอกราบขอบพระคุณ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.มูนีเร๊าะ ผดุง และ อาจารย์ ดร.รูฮัยซา ดือราแม ที่ช่วยเหลือและแก้ไขปรับปรุงให้แนวทางในการจัดทำ นัวตกรรมฉบับนี้ให้ลุล่วงด้วยดี ชัญญานุช แย้มไสว คำ นำ
สารบัญ การอนุรั นุ ก รั ษ์พ ษ์ ลัง ลั งานกล พลัง ลั งานจลน์ พลัง ลั งานศัก ศั ย์ห ย์ ยืด ยื หยุ่นยุ่ พลัง ลั งานศัก ศั ย์โย์ น้ม น้ ถ่ว ถ่ ง เครื่อ รื่ งกล แนะนำ การใช้ง ช้ าน จุด จุ ประสงค์ก ค์ ารเรีย รี นรูู้ พร้อ ร้ มตะลุย ลุ บรรณานุก นุ รม ทบทวนความรู้ ก่อ ก่ นเรีย รี น หน้า
โทรศัพ ศั ท์มื ท์ อ มื ถือ ถื หรือ รื แท็บ ท็ เล็ต ล็ นวัตกรรมการเรียนรู้ฟิสิกส์ด้วยความเป็นจริงเสริม (AR) โดยใช้วิธีการสอน แบบทํานาย – สังเกต - อธิบาย (POE) แนะนำ การใช้งาน หนัง นั สือ สื อุปกรณ์ที่จำ เป็นต้องใช้ ในการใช้งาน AR Book เล่มนี้ นวัตกรรม การเรียนรู้ฟิสิกส์ อุปกรณ์สำ หรับใช้สแกน AR Code ในหนังสือ ก่อนการใช้งาน เราต้อง Download Application V-Player กันก่อน รองรับระบบปฎิบัติการ Android และ IOS
Downloaก และติดตั้ง Application V-Player แอปพลิเคชั่นนี้รองรับ ระบบปฎิบัติการ Android และ IOS Download และติดตั้ง Application V-Player เพียงสแกน QR Code ด้านล่างนี้ หรือค้นหา V-Player ผ่านทาง Playstore หรือ Appstor เปิดใช้งาน Application V-Player เมื่อติดตั้งเสร็จสมบูรณ์ กด I Agree เพื่อเข้าใช้งาน Application V-Player สามารถใช้ Application V-Player ในการส่อง AR Code ภายใน นวัตกรรมการเรียนรู้ฟิสิกส์ด้วยความเป็นจริงเสริม โดยใช้วิธีการสอน แบบทํานาย – สังเกต - อธิบาย เล่มนี้ได้ Appstor Playstore ยืนยันตัวตนเรื่องที่ 1-2 ยืนยันตัวตนเรื่องที่ 3-4 วิธีติดตั้ง Application V-Player ยืนยันตัวตนเรื่องที่ 5
เมื่อพบสัญลักษณ์ดังกล่าว ให้นักเรียนใช้อุปกรณ์ สมาร์ทโฟนหรือแท็บเล็ตที่ลง Application V-Player ไว้ให้เปิดใช้งา แล้วส่อง ไปยังภาพ ที่มีสัญลักษณ์ บุ๊คมาร์ค ให้นักเรียนหาสัญลักษณ์บุ๊คมาร์ค ที่อยู่ในหนังสือเล่มนี้ ส่องตรงไหน ??? ถึงจะเจอ QR Cord น๊า
1. นักนัเรียรีนสามารถวิเวิคราะห์ปห์ระเภทปริมริาณของพลังลังานจลน์แน์ละคำ นวณพลังลังานจลน์ 2. นักนัเรียรีนหาความสัมสัพันพัธ์รธ์ะหว่าว่งงานของแรงลัพลัธ์กัธ์บกัพลังลังานจลน์ 3. นักนัเรียรีนสามารถอธิบธิายและประยุกยุต์ใต์ช้ทช้ฤษฎีบฎีทงานและพลังลังานจลน์ใน์นการแก้ปัก้ญปัหา 4. นักนัเรียรีนสามารถวิเวิคราะห์ปห์ระเภทปริมริาณและคำ นวณพลังลังานศักศัย์โย์น้มน้ถ่วถ่ง 5. นักนัเรียรีนสามารถหาความสัมสัพันพัธ์รธ์ะหว่าว่งงานกับกัพลังลังานศักศัย์โย์น้มน้ถ่วถ่ง 6. นักนัเรียรีนสามารถสามารถวิเวิคราะห์ปห์ระเภทปริมริาณและคำ นวณพลังลังานศักศัย์ยืย์ดยืหยุ่นยุ่ 7. นักนัเรียรีนสามารถหาความสัมสัพันพัธ์รธ์ะหว่าว่งขนาดของแรงที่ใที่ ช้ดึช้งดึสปริงริกับกัระยะที่ สปริงริยืดยืออกและ ความสัมสัพันพัธ์รธ์ะหว่าว่งงานกับกัพลังลังานศักศัย์ยืย์ดยืหยุ่นยุ่ 8. นักนัเรียรีนสามารถระบุแบุละให้คห้วามหมายของแรงอนุรันุกรัษ์ 9. นักนัเรียรีนสามารถจำ แนกแรงอนุรันุกรัษ์กัษ์บกัแรงไม่อม่นุรันุกรัษ์ 10. นักนัเรียรีนสามารถวิเวิคราะห์แห์ละอภิปภิรายเพื่อ พื่ สรุปรุเกี่ย กี่ วกับกักฎการอนุรันุกรัษ์พษ์ลังลังานกล 11 นักนัเรียรีนสามารถจำ แนกสถานการณ์ที่ณ์มี ที่ กมีารอนุรันุกรัษ์พษ์ลังลังานกลกับกัสถานการณ์ที่ณ์ ไที่ ม่มีม่กมีาร อนุรันุกรัษ์พษ์ลังลังานกล 12. นักนัเรียรีนสามารถสามารถประยุกยุต์ใต์ช้คช้วามรู้เรู้รื่อ รื่ งแรงอนุรันุกรัษ์แษ์ละกฎการอนุรันุกรัษ์พษ์ลังลังานกล ในแก้ปัก้ญปัหาในชีวิชีตวิประจำ วันวั 13. นักนัเรียรีนสามารถคำ นวณประสิทสิธิภธิาพของเครื่อ รื่ งกลอย่าย่งง่าง่ย 14. นักนัเรียรีนสามารถอธิบธิายการทำ งานของเครื่อ รื่ งกลอย่าย่งง่าง่ยโดยใช้คช้วามรู้เรู้รื่อ รื่ งงานและสมดุลดุ กล 15. นักนัเรียรีนสามารถสามารถประยุกยุต์ใต์ช้คช้วามรู้เรู้พื่อ พื่ คำ นวณการได้เด้ปรียรีบเชิงชิกลของเครื่อ รื่ งกล อย่าย่งง่าง่ย จุดประสงค์การเรียนรู้
พร้อ ร้ ม!! ....ตะลุย ลุ พลังงานกล
พลังงานกล พลังงานไม่สามารถมองเห็นหรือจับต้องได้ แต่เราสามารถรับรู้จากผลของมันได้ เช่น พลังงานจากแสงอาทิตย์ ทำ ให้เรารู้สึกร้อนเมื่อยืนอยู่กลางแจ้ง พลังงานเสียงที่มากเกินไปทำ ให้รู้สึกปวดหัวหรือพลังงานไฟฟ้าทำ ให้หลอดไฟสว่าง ในวิชาฟิสิกส์ ความหมายของ พลังงาน (Energy) คือ ปริมาณที่บอกถึงามสามารในการทำ งาน ส่งผลให้มีการ เปลี่ยนแปลงเกิดขึ้น เช่น เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนเป็นพลังงานอื่น เปลี่ยนสถานะ เป็นต้นงงานมีหลายชนิด เช่น พลังงานแสง พลังงานเสียง พลังงานไฟฟ้า พลังงานเคมี แนิวเคลียร์ โดยพลังงานในด้านกลศาสตร์จะเกี่ยวข้องกับ พลังงาน 2 ชนิด ได้แก่ พลังงานจลน์ (Kinctic energy) และ พลังงานศักย์ (Potential energy) โดย พลังงานจลน์ เป็นพลังงานของวัตฤที่กำ ลังเคลื่อนที่หรือมีความเร็ว ส่วนพลังงานศักย์เป็นพลังงานที่เกี่ยวข้องกับตำ แหน่งหรือรูปร่าง ของวัตถุ เช่น พลังงานของวัตถุเมื่ออยู่ที่สูง พลังงานในสปริงที่ยืดออกหรือหดสั้นกว่าปกติ ผลรวมของพลังงานจลน์และ พลังงานศักย์ เรียกว่า พลังงานกล (Mechanical energy)
ในคริสตัศตวรรษที่ 1 8 - 19 เป็นช่วงของการปฏิวัติอุตสาหกรรมที่มีการเปลี่ยนแปลง อย่างมาก ทางด้านเศรษฐกิจ สังคม และเทคโนโลยี ทั้งในประเทศอังกฤษและทวีปยุโรป โดยมี จุดเริ่มต้นจากเทคโนโลยีทางด้านเครื่องจักรไอน้ำ โดย เจมสั วัตต์ James Watt: ค.ศ.1736 -1819] วิศวกรและนักประดิษฐ์ชาวสกอตแลนด์เป็นบุคคลสำ คัญที่พัฒนาเครื่องจักรไอน้ำ จนนำ สห ราช อาณาจักรเป็นเจ้าอาณานิคมในขณะนั้น และยังได้บัญญัติศัพท์คำ ว่า "แรงม้า" ขึ้น ชื่อของเขา จึงถูกใช้เป็นหน่วยวัดของ"กำ ลังไฟฟ้า"จากนั้นก็ได้มีการพัฒนาแบบจำ ลองเชิงกลศาสตร์ที่ใช้อธิบาย การไหลของความร้อนขึ้นโดยต่อยอดจากผลงานของเจมส์ วัตต์ไม่ว่าจะเป็นเอนโทรบี,เทอรโมไดนา มิกส์, กลศาสตร์สถิติ ฯลฯ ซึ่งพวกนี้เป็นความรู้พื้นฐานในการศึกษากลศาสตร์ควอนตัมในอีก ศตวรรษต่อมา เจมส์ เพรสคอตต์ จูล [James Prescott Joule: ค.ศ.1818 - 18 89] นักฟิสิกส์ ชาวอังกฤษเป็นบุคคลที่แสดงให้เห็นว่า"ปริมาณความร้อนสามารถนำ มาเทียบเป็นปริมาณที่แน่นอนของ งานกลได้" จากข้อความดังกล่าว "หากปริมาณความร้อนสามารถเปลี่ยนไปเป็นงานกลได้จริง" แสดงว่า ปริมาณความร้อนต้องอยู่ในรูปของพลังงานเพราะพลังงานคือ"สิ่งที่ทำ งานได้"หรือแสดงให้เห็นถึง "ความ สามารถในการทำ งาน" นี่จึงเป็นที่มาของกฎที่เรากว่า "กฎอนุรักษ์พลังงาน" เพราะ "เมื่อใดที่พลังงาน จำ นวนหนึ่งได้หายไปในที่แห่งหนึ่ง จะต้องมีสิ่งที่กันปรากฎขึ้นในอีกแห่งหนึ่งของระบบเดียวกัน" ความ หมายคือ พลังงานตัวหนึ่งจะเปลี่ยนไปเป็นพลังงานอีกตัวหนึ่งก็ได้ หรือจะเปลี่ยนไปเป็นงานก็ได้ หรือจะ เปลี่ยนไปเป็นสิ่งอื่นก็ได้ กฎอนุรักษ์พลังงานจึงถูกนำ เสนอในหลายรูปแบบ - ซึ่งในเรื่องความร้อน น้องก็จะเจอกฎอนุรักษ์พลังงานที่อยู่ในรูปแบบของ "กฎข้อที่ 1 ของเทอร์โมไดนามิกส์"ที่นำ มาใช้อธิบาย"การทำ งานของแก๊สที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงขอพลังงาน ความร้อนและพลังงานภายใน" - ส่วนในบทนี้ก็เป็นอีกรูปแบบหนึ่งที่เราจะนำ กฎอนุรักษ์พลังงานมาอธิบายการเคลื่อนที่ ของวัตถุ โดยใช้ความสัมพันธ์ของงานและพลังงาน ซึ่งมีสูตรดังนี้ ทบทวนความรู้… รู้ กันหน่อ น่ ย และ คือ ผลรวมของพลังงานทั้งหมด ณ ตำ แหน่งที่ 1 และตำ แหน่งที่ 2 คือ งาน เเต่เป็นงานของเเรงภายนอก
ถ้า F กับ S มีทิศเดียวกัน งานเป็น " + " เพราะแรงที่มากระทำ เป็นแรงที่ช่วยในการเคลื่อนที่ของ วัตถุทำ ให้มี "ความเร็วเพิ่มขึ้น" อย่างนี้ถือว่า "ได้งาน" → +w เมื่อพูดถึงการทำ งานนักเรียนคงจะเดาได้นะค่ะ ว่าจะต้องประกอบไปด้วยอะไรบ้าง? อย่างแรก คือเราจะต้องออกแรง แต่ถ้าออกแรงแล้ววัตถุไม่เคลื่อนที่ก็ไร้ประโยชน์ นิยามของงานมา จากการสังเกตสิ่งเหล่านี้ งานจึงเป็นการคูณกันของ 2 ปริมาณ คือ แรง ( ) กับ การกระจัด ( ) แต่งานที่เกิดขึ้นจะมีทั้งงานที่เกิดจากแรงช่วยการเคลื่อนที่และงานที่เกิดจากแรงต้านการเคลื่อนที่ ของวัตถุ การที่เราจะรู้ว่ามันเป็นงานช่วยหรืองานต้านเราจะต้องนำ มันมาคูณกันแบบสเกลาร์ (ผล คูณสเกลาร์) มีหน่วยเป็นจูล (J) ดังนี้ งาน(Work) ถ้า F กับ S ตั้งจากกัน งานเป็น " 0 " เพราะแรงที่มากระทำ ถือว่าไม่ได้ช่วยอะไรในการเคลื่อนที่ เลยวัตถุยังคงมี "ความเร็วเท่าเดิม" อย่างนี้ถือว่า "ไม่ได้งาน หรือ ไม่เกิดงาน" ถ้า F กับ s มีทิศตรงข้ามกัน งานเป็น " - " เพราะแรงที่มากระทำ เป็นแรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของ วัตถุทำถุทำให้มี "ความเร็วลดลง" อย่างนี้ถือว่า "เสียงาน" → -W
ถ้า F กับ S ทำ มุม ใดๆ กัน งานจะเกิดขึ้นเฉพาะในแนว Fcos เท่านั้น เพราะแรงในแนวนี้ มีผลต่อการเคลื่อนที่เพียงแนวเดียว ส่วนแรงในแนวตั้งจาก Fsin ไม่มีผลต่อการเคลื่อนที่ - เมื่อได้งานของแรงแต่ละแรงออกมาแล้ว ถ้าโจทย์ถามหา "งานสุทธิ หรือ งานลัพธ์" นำ งานทั้งหมดมารวมกันได้เลยโดยไม่ต้องคำ นึงถึงทิศทาง เพราะงานเป็นปริมาณสเกลาร์ ดังนี้ ในการพูดถึงงานเราต้องบอกด้วยว่าเป็นงานของแรงอะไร เพื่อจะได้หางานออกมาได้ถูก เช่น การยกวัตถุขึ้นในแนวดิ่งงานของแรงยกเป็นบวกเพราะเราออกแรงในทิศขึ้นพร้อมการกระจัดใน ทิศขึ้น แต่งานของน้ำ หนักของวัตถุจะติดลบ ขอยกตัวอย่างการหางานของแรงแต่ละแรงให้น้องดู เป็นตัวอย่างกันสักหน่อยนะครับ จากรูปเราหางานที่เกิดขึ้นของแรงแต่ละแรงได้ ดังนี้
พลังง ลั านจลน์ Kinetic energy เรื่อ รื่ งที่
พลังงานจลน์....คืออะไรน๊า กิจกรรมที่ 1.1 ขั้นขั้ตอนการทำ นาย (Predict: P) คำ ชี้แจง 1. "พลังงานจลน์ หมายถึงอะไร"ให้นักเรียนทำ นายว่าภาพที่กำ หนดให้ภาพใดป็นเหตุการณ์ที่ทำ ให้เกิดพลังงานจลน์ 2. นักเรียนแต่ละคนเขียนสิ่งที่ทำ นายลงสมุดจดหรือกระดาษ ตามเวลาที่กำ หนดไว้ 10 นาที 3. ให้จับคู่กับเพื่อน เพื่อแลกเปลี่ยนสิ่งที่แต่ละคนคิดและเขียนสรุปประเด็นที่คิดเหมือน หรือต่างกันในตารางบันทึกผล สุดท้ายให้แต่ละคู่เลือกประเด็นความคิดหลักที่สนใจเพื่อแลกเปลี่ยนกับกลุ่มย่อย หรือทั้งชั้น ภาพที่ 3 รถกำ ลังเคลื่อนที่ ภาพที่ 1 คนกำ ลังเตะฟุตบอล ภาพที่ 2 ลูกมะพร้าวบนต้น ภาพที่ 5 น้ำ หนือเขื่อน ภาพที่ 4 เครื่องบินกำ ลังเคลื่อนที่ กิจกรรมการเรียนรู้ฟิสิกส์โดยใช้วิธีการสอนแบบ POE
พลังงานจลน์....คืออะไรน๊า บันทึกผลกิจกรรม
ขั้นขั้ตอนการสังเกต (Observe: O) คำ ชี้เเจง ให้นักเรียนสังเกตสถานการณ์ที่กำ หนดโดยการส่องบุ๊คมาร์คแล้วร่วมอภิปรายสิ่งที่สังเกต พลังงานจลน์ กิจกรรมที่ 1.2 สถานการณ์ที่ 1 m=1200kg v=120 m/s m=600kg v=120 m/s ผลการสังเกต
สถานการณ์ที่ 2 m=400kg m=400kg v=120 m/s v=200 m/s ผลการสังเกต
สรป ขั้นตอนการอธิบาย (Explain: E)
เมื่อมีแรงกระทำ ต่อวัตถุแล้ววัตถุเกิดการเคลื่อนที่ วัตถุที่เคลื่อนที่นั้นจะมีพลังงานแฝงอยู่ เรียกว่า พลังงานจลน์ (kinetic energy; E) โดยพลังงานจลน์ของวัตถุใด ๆ มีค่าขึ้นกับมวล และ อัตราเร็วของวัตถุ ขนาดของพลังงานจลน์ภายในวัตถุสามารถหาได้จากงานลัพธ์ที่ใช้ในการทำ ให้ วัตถุมวล m ที่มีความเร็ว v หยุดนิ่ง Ek คือ พลังงานจลน์ มีหน่วย จูล (J) m คือ มวลของวัตถุ มีหน่วย กิโลกรัม (kg) v คือ ความเร็วของวัตถุ มีหน่วย เมตรต่อวินาที (m/s) เราสามารถคำ นวณหาพลังงานจลน์ได้จากสูตร พลังงานจลน์ ตัวอย่าง รถยนต์คันหนึ่งมวล 1,500 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 72 กิโลเมตรต่อชั่วโมง จงหาพลังงานจลน์ ของรถยนต์ วิธีทำ โจทย์ถาม พลังงานจลน์ของรถยนต์ โจทย์บอก รถยนต์ มวล 1,500 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 72 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เทียบได้คือ 20 เมตร/วินาที จากสูตร ความรู้เพิ่มเติม
1.ลูกบอลมวล 3 กิโลกรัม กลิ้งด้วยความเร็ว 4 เมตรต่อวินาที ลูกบอลมีพลังงานจลน์เท่าใด 2.นักกีฬาเทนนิส ตีลูกเทนนิสมวล 0.6 กิโลกรัม ข้ามตาข่ายด้วยความเร็ว 30 เมตร/วินาทีขณะที่ลูกเทนนิส เคลื่อนที่ มีพลังงานจลน์เท่าใด แบบฝึกหัด เรื่อง พลังงานจลน์
3. เด็กชายโดโด้ ปั่นจักรยานด้วยความเร็ว 5 เมตรต่อวินาที ถ้ามวลของเด็กชายโดโด้รวมกับมวลของรถ จักรยาน เท่ากับ 60 กิโลกรัม ขณะปั่นจักรยานเด็กชายโดโด้ มีพลังงานจลน์ เท่าใด 4.รถยนต์ มวล 600 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 108 กิโลเมตรต่อชั่วโมง รถยนต์ มีพลังงานจลน์ เท่าใด
Gravitation potential energy พลังง ลั านศัก ศั ย์ โน้มถ่วง เรื่อ รื่ งที่
พลังงานศักย์โน้มถ่วง....คืออะไรน๊า กิจกรรมที่ 2.1 ทหารโดดร่มจากเครื่องบิน กิจกรรมการเรียนรู้ฟิสิกส์โดยใช้วิธีการสอนแบบ POE ขั้นขั้ตอนการทำ นาย (Predict: P) คำ ชี้แจง 1. "พลังงานศักย์โน้มถ่วง หมายถึงอะไร"ให้นักเรียนทำ นายว่าภาพที่กำ หนดให้ภาพใดป็นเหตุการณ์ที่ทำ ให้เกิดพลังงานศักย์ โน้มถ่วง 2. นักเรียนแต่ละคนเขียนสิ่งที่ทำ นายลงสมุดจดหรือกระดาษ ตามเวลาที่กำ หนดไว้ 10 นาที 3. ให้จับคู่กับเพื่อน เพื่อแลกเปลี่ยนสิ่งที่แต่ละคนคิดและเขียนสรุปประเด็นที่คิดเหมือน หรือต่างกันในตารางบันทึกผล สุดท้ายให้แต่ละคู่เลือกประเด็นความคิดหลักที่สนใจเพื่อแลกเปลี่ยนกับกลุ่มย่อย หรือทั้งชั้น
พลังงานศักย์โน้มถ่วง....คืออะไรน๊า ตารางบันทึกผล
พลังงานศักย์โน้มถ่วง กิจกรรมที่ 2.2 สถานการณ์ที่ 1 h=1000 m ขั้นขั้ตอนการสังเกต (Observe: O) คำ ชี้เเจง ให้นักเรียนสังเกตสถานการณ์ที่กำ หนดโดยการส่องบุ๊คมาร์คแล้วร่วมอภิปรายสิ่งที่สังเกต
สถานการณ์ที่ 2 h= 1 m h= 5 m
บันทึกกันหน่อยน๊ะ ผลการสังเกต สถานการณ์ที่ 1 ผลการสังเกต สถานการณ์ที่ 2
ขั้นตอนการอธิบาย (Explain: E) สรป
Ep คือ พลังงานจลน์ มีหน่วย จูล (J) m คือ มวลของวัตถุ มีหน่วย กิโลกรัม (kg) g คือ ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง มีหน่วย เมตรต่อวินาที (m/s) h คือ ความสูงในแนวดิ่ง ในหน่วยเมตร (m) พลังงานศักย์โน้มถ่วง(Gravitational Potential Energy) เป็นพลังงานศักย์ที่สะสมในวัตถุ เมื่ออยู่บน ที่สูง พลังงานศักย์โน้มถ่วงจะมีค่ามาก หรือ ค่าน้อย ขึ้นอยู่กับระดับความสูงจากพื้นโลก สามารถหาค่าได้จากงานที่ทำ หรือการเปลี่ยนตำ แหน่งของวัตถุในแนวดิ่ง เช่น การตกของลูกมะพร้าว จากต้น การปล่อยตุ้มตอกเสาเข็ม สามารถหาค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วง จากงานเนื่องจากแรงดึงดูดของ โลกที่กระทำ ต่อวัตถุ เมื่ออยู่บนที่สูง พลังงานศักย์โน้มถ่วง ตัวอย่าง ลิฟท์ขนสินค้าตัวหนึ่งบรรทุกสินค้ามีน้ำ หนักรวม 1,500 กิโลกรัม เคลื่อนที่จากชั้นล่างขึ้นไป ชั้นที่ 7 ซึ่ง สูงจากพื้น 28 เมตร จะมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงเท่าใด ความรู้เพิ่มเติม
1. นักเรียนปล่อยวัตถุมวล 5 กิโลกรัม จากที่สูง 18 เมตร วัตถุมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงเท่าไร ( กำ หนดให้ g = 10 m/s) 2. ลังสินค้ามวล 98 กิโลกรัม ถูกยกขึ้นวางบนที่สูงจากพื้นดิน 12 เมตร พลังงานศักย์โน้มถ่วงของลังสินค้า มีค่าเท่าใด เมื่อเทียบกับพื้นดิน ( กำ หนดให้ g = 10 m/s) แบบฝึกหัด เรื่อง พลังงานศักย์โน้มถ่วง
3. นักกายกรรมมวล 65 กิโลกรัม ไต่เชือกที่แขวนอยู่ในแนวดิ่งขึ้นไปสูง จากพื้นดิน จงหาพลังงานศักย์โน้ม ถ่วง เมื่อเขาอยู่ที่จุดสูง 17 เมตรจากพื้นดิน (กำ หนดให้ g = 10 m/s) 4.วัตถุหนึ่งมีมวล 85 กิโลกรัม ตั้งอยู่บนที่สูง 50 เมตร อยากทราบว่าวัตถุมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงเท่าใด (กำ หนดให้ g = 10 m/s
Elastic potential energy พลังง ลั านศัก ศั ย์ ยืด ยื หยุ่น ยุ่ เรื่อ รื่ งที่
พลังงานศักย์ยืดหยุ่น....คืออะไรน๊า กิจกรรมที่ 3.1 ขั้นขั้ตอนการทำ นาย (Predict: P) คำ ชี้แจง 1. "พลังงานศักย์ยืดหยุ่น หมายถึงอะไร"ให้นักเรียนทำ นายว่าภาพที่กำ หนดให้ภาพใดป็นเหตุการณ์ที่ทำ ให้เกิดพลังงาน ศักย์ยืดหยุ่น 2. นักเรียนแต่ละคนเขียนสิ่งที่ทำ นายลงสมุดจดหรือกระดาษ ตามเวลาที่กำ หนดไว้ 10 นาที 3. ให้จับคู่กับเพื่อน เพื่อแลกเปลี่ยนสิ่งที่แต่ละคนคิดและเขียนสรุปประเด็นที่คิดเหมือน หรือต่างกันในตารางบันทึกผล สุดท้ายให้แต่ละคู่เลือกประเด็นความคิดหลักที่สนใจเพื่อแลกเปลี่ยนกับกลุ่มย่อย หรือทั้งชั้น ภาพที่ 1 คนยิงธนู ภาพที่ 2 คนยิงหนังสติ๊ก ภาพที่ 3 ฟองน้ำ ภาพที่ 4 สปริงริ กิจกรรมการเรียนรู้ฟิสิกส์โดยใช้วิธีการสอนแบบ POE
พลังงานศักย์ยืดหยุ่น....คืออะไรน๊า ตารางบันทึกผล
พลังงานศักย์ยืดหยุ่น กิจกรรมที่ 3.2 สถานการณ์ที่ 1 ขั้นขั้ตอนการสังเกต (Observe: O) คำ ชี้เเจง ให้นักเรียนสังเกตสถานการณ์ที่กำ หนดโดยการส่องบุ๊คมาร์คแล้วร่วมอภิปรายสิ่งที่สังเกต ผลการสังเกต
สถานการณ์ที่ 2 พลังงานศักย์หยืดหยุ่นมีผลต่อระบบป้องกันการสั่นสะเทือนของรถยนต์ หรือไม่ ผลการสังเกต
ขั้นตอนการอธิบาย (Explain: E) สรป
พลังงานศักย์ยืดหยุ่น (Elastic Potential Energy) เป็นพลังงานศักย์ที่สะสมในวัตถุที่ติดกับ สปริงที่ถูกทำ ให้ยืดออก หรือ หดเข้า จากตำ แหน่งสมดุล แรงที่กระทำ ต่อสปริงมีค่าไม่คงที่ แต่จะมีค่า เพิ่มขึ้นจากศูนย์ แรงที่นำ ไปใช้จึงเป็นค่าเฉลี่ย ดังนั้น งานหาได้จาก เราสามารถคำ นวณหาพลังงานจลน์ได้จากสูตร พลังงานศักย์ยืดหยุ่น คำ สั่ง ให้นักเรียนเติมคำ ในช่องว่างให้สมบูรณ์ 1.พลังงานศักย์ยืดหยุ่น หมายถึง................................................................................................................. 2.สูตรการหาพลังงานศักย์ยืดหยุ่น คือ........................................................................................................ 3.พลังงานศักย์ยืดหยุ่นมีหน่วย คือ................................................................................................................ 4.สปริงตัวเดียวกันมีค่าคงตัวเท่ากันหรือไม่................................................................................................... 5.พื้นที่ใต้กราฟระหว่างแรงกับระยะยืดหรือหดของสปริง หมายถึง.................................................................. ความรู้เพิ่มเติม Ep หมายถึง พลังงานศักย์ มีหน่วยเป็น จูล (J) หรือ นิวตันเมตร (N.m) k หมายถึง ค่านิจสปริง เป็นค่าบอกสภาพความยืดหยุ่นของวัตถุ มีหน่วยเป็น นิวตันต่อเมตร (N/m) s หมายถึง ระยะยืดของวัตถุ เมื่อวัดจากจุดสมดุล
1.แรงดึงขนาด 100 นิวตัน ดึงสปริงให้ยืดออก 30 เซนติเมตร จงคำ นวณหาค่าพลังงานศักย์ยืดหยุ่นของสปริง 2.สปริงอันหนึ่ง มีค่าคงตัวสปริงเท่ากับ 150 นิวตันต่อเมตร จงหา ก. แรงที่ใช้ดึงสปริงขณะสปริงยืดออกจากเดิม 0.25 เมตร ข. พลังงานศักย์ยืดหยุ่นเมื่อสปริงยืดออกจากเดิม 0.25 เมตร แบบฝึกหัด เรื่อง พลังงานศักย์ยืดหยุ่น
3. ตถุชิ้นหนึ่งมีมวล 2 กิโลกรัม ถูกแขวนห้อยด้วยสปริงขดหนึ่ง ปรากฎว่าสปริงยืดออก5 เซนติเมตร จงหาค่านิจสปริง 4.ออกแรงดึงสปริงอันหนึ่ง ขณะที่สปริงยืดออกจากตำ แหน่งสมดุล 0.1 เมตร ใช้แรงดึง10 นิวตัน ถ้าเพิ่ม แรงดึงเป็น 40 นิวตัน ขณะนั้นสปริงมีพลังงานศักย์ยืดหยุ่นเท่าไร
Conservation of mechanical energy การอนุรัก รั ษ์ พลังง ลั านกล เรื่อ รื่ งที่
การอนุรักษ์พลังงานกล....คืออะไรน๊า กิจกรรมที่ 4.1 ขั้นขั้ตอนการทำ นาย (Predict: P) คำ ชี้แจง 1. "การอนุรักษ์พลังงานกล หมายถึงอะไร"ให้นักเรียนทำ นายว่าภาพที่กำ หนดให้ภาพใดป็นเหตุการณ์ที่ทำ ให้เกิด"การอนุรักษ์ พลังงานกล 2. นักเรียนแต่ละคนเขียนสิ่งที่ทำ นายลงสมุดจดหรือกระดาษ ตามเวลาที่กำ หนดไว้ 10 นาที 3. ให้จับคู่กับเพื่อน เพื่อแลกเปลี่ยนสิ่งที่แต่ละคนคิดและเขียนสรุปประเด็นที่คิดเหมือน หรือต่างกันในตารางบันทึกผล สุดท้ายให้แต่ละคู่เลือกประเด็นความคิดหลักที่สนใจเพื่อแลกเปลี่ยนกับกลุ่มย่อย หรือทั้งชั้น กิจกรรมการเรียนรู้ฟิสิกส์โดยใช้วิธีการสอนแบบ POE ภาพที่ 1 ผลไม้ตกจากต้น ภาพที่ 2 ประหยัดไฟ ภาพที่ 3 บ้านประหยัดพลังงาน
การอนุรักษ์พลังงานกล....คืออะไรน๊า ตารางบันทึกผล
การอนุรักษ์พลังงานกล กิจกรรมที่ 4.2 สถานการณ์ที่ 1 ขั้นขั้ตอนการสังเกต (Observe: O) คำ ชี้เเจง ให้นักเรียนสังเกตสถานการณ์ที่กำ หนดโดยการส่องบุ๊คมาร์คแล้วร่วมอภิปรายสิ่งที่สังเกต ผลการสังเกต
สถานการณ์ที่ 2 ผลการสังเกต
สถานการณ์ที่ 3 ผลการสังเกต
ขั้นตอนการอธิบาย (Explain: E) สรป
กฎการอนุรักษ์พลังงาน (law of conservation of energy) กล่าวว่า พลังงานไม่ สามารถสร้างขึ้นใหม่ และไม่สามารถทำ ให้สูญหายได้ แต่สามารถเปลี่ยนรูปได้ เช่น พลังงานศักย์ เปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์ เมื่อวัตถุตกจากที่สูงลงสู่พื้นโลก พลังงานจลน์เปลี่ยนเป็นพลังงานศักย์ เมื่อวัตถุเคลื่อนที่จากพื้นขึ้นไปในอากาศ เมื่อวัตถุตกจากที่สูงลงสู่พื้นดิน วัตถุจะอยู่สูงจากพื้นดิน น้อยลง จึงมีพลังงานศักย์ลดลง แต่ขณะที่วัตถุตกลงสู่พื้นโลก วัตถุมีความเร็วเพิ่มขึ้น วัตถุจึงมี พลังงานจลน์เพิ่มขึ้น พลังงานศักย์ที่ลดลงจะเท่ากับพลังงานจลน์ที่เพิ่มขึ้น นั่นคือ พลังงานศักย์ เปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานจลน์ เมื่อโยนวัตถุขึ้นไปในแนวดิ่ง วัตถุจะมีความเร็วลดลง พลังงานจลน์ของวัตถุจึงลดลง แต่วัตถุอยู่สูงจากพื้น โลกมากขึ้น วัตถุจะมีพลังงานศักย์มากขึ้น พลังงานจลน์ที่ลดลงจะเท่ากับพลังงานศักย์ที่เพิ่มขึ้น นั่นคือ พลังงานจลน์เปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานศักย์ จากกฎการอนุรักษ์พลังงาน จึงสรุปได้ว่า - พลังงานกลทั้งหมดของวัตถุหนึ่งจะมีค่าคงที่เสมอ - Ek+Ep= ค่าคงที่ หรือพลังงานทั้งหมดของวัตถุหนึ่งจะเท่าเดิมเสมอ - การเปลี่ยนแปลงของพลังงานกลของวัตถุหนึ่งทั้งหมดจะเป็นศูนย์เสมอ ตามสมการ ∆Ek+∆Ep=0 การอนุรักษ์พลังงานกล ความรู้เพิ่มเติม
1.ลูกเหล็กใหญ่วางอยู่บนทางโค้งที่มีผิวสัมผัสลื่นรัศมี 2 เมตร ที่จุด A เมื่อปล่อยวัตถุตกลงมาตามทางโค้ง ลูกเหล็ก เข้าชนสปริง ดังภาพ จงหาว่าก่อนการชนลูกเหล็กมีความเร็วเท่าใด 2.กล่องใบหนึ่งไถลลงมาตามพื้นเอียงที่ไม่มีความฝืด เมื่อถึงปลายล่างของพื้นเอียงกล่องใบนี้จะมีอัตราเร็ว เท่ากับ 2v ถ้าต้องการให้อัตราเร็วเป็น 4v ต้องยกปลายพื้นเอียงให้สูงขึ้นเป็นกี่เท่าของความสูงเดิม แบบฝึกหัด เรื่อง การอนุรักษ์พลังงานกล
3.ก้อนหินก้อนหนึ่งมวล 75 กิโลกรัม ตกแบบอิสระจากหน้าผาที่สูงจากพื้นดิน 200 เมตร จงหาพลังงาน ศักย์และพลังงานจลน์ของก้อนหิน เมื่อเวลาผ่านไป 2 วินาที