ชุด ชุ กิจ กิ กรรมการเรีย รี นรู้ Predict-Observe-Explain กลุ่มลุ่ สาระการเรียรีนรู้วิรู้ทวิยาศาสตร์แร์ละเทคโนโลยี แรงเสียดทาน โครงการพัฒพันาคุณคุภาพการศึกษาและการพัฒพันาท้องถิ่น โดยมีสมีถาบันบัอุดมศึกษา เป็นป็พี่เ พี่ ลี้ยง เครือรืข่าข่ยเพื่อพื่การพัฒพันาอุดมศึกษา ประจำ ปีงปีบประมาณ พ.ศ. 2566 มหาวิทวิยาลัย ลั ราชภัฏ ภั สวนสุนัน นั ทา 2 ชุดชุกิจกิกรรมที่ Friction force
ว 2.2 เข้าใจธรรมชาติของแรงในชีวิตประจำวัน ผลของแรงที่กระทำต่อวัตถุ ลักษณะการ เคลื่อนที่แบบต่างๆ ของวัตถุ รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ ป.5/4 ระบุผลของแรงเสียดทานที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของวัตถุจากหลักฐาน เชิงประจักษ์ ป.5/5 เขียนแผนภาพแสดงแรงเสียดทานและแรงที่อยู่ในแนวเดียวกันที่กระทำต่อวัตถุ 1. สังเกตและระบุผลของแรงเสียดทานที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของวัตถุได้ (K) 2. ระบุประโยชน์ของแรงเสียดทานที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของวัตถุได้ (K) 3. ทดลองและสรุปผลเกี่ยวกับแรงเสียดทานที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ของวัตถุได้ (P) 4. ให้ความสนใจและให้ความร่วมมือในการเรียนรู้ตลอดเวลา (A) 2 แรงเสียดทาน Friction force มาตรฐานการเรียนรู้ จุดประสงค์การเรียนรู้
29 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน เราเคยรู้มาแล้วว่า แรงทำให้วัตถุ เปลี่ยนแปลงการเคลื่อนที่ เช่น แรงทำให้วัตถุ อยู่นิ่งเปลี่ยนเป็นเคลื่อนที่ หรืออาจเคลื่อนที่อยู่ แล้วเปลี่ยนเป็นเคลื่อนที่เร็วขึ้น ช้าลง หยุดนิ่ง หรือเปลี่ยนทิศทาง เคยสังเกตไหมว่า ขณะที่ ออกแรงเพื่อทำให้วัตถุบางอย่างเคลื่อนที่ เช่น การผลักตู้ให้เคลื่อนที่ แต่ตู้ยังคงอยู่นิ่ง เราอาจรู้สึกถึงแรงต้านการเคลื่อนที่ของตู้หรือแรงเสียด ทาน ซึ่งเป็นแรงที่มีทิศทางตรงข้ามกับทิศทางที่ต้องการให้ตู้เคลื่อนที่ และเกิดขึ้นระหว่างผิว ของตู้กับพื้นบริเวณที่สัมผัสกับตู้ โดยแรงเสียดทานจะมีขนาดเท่ากับแรงที่มากระทำต่อตู้ แรงเสียดทาน คือ แรงต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุ 2 ชนิด และมีทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของวัตถุ ตัวอย่างการเกิดแรงเสียดทาน เช่น กล่องไม้ที่ตั้งอยู่บนพื้น ถ้าไม่มีแรงมากระทำต่อ กล่องไม้ก็จะไม่มีแรงเสียดทานเกิดขึ้น แต่ถ้าเราพยายามออกแรงเคลื่อนย้ายกล่องไม้จึงจะเกิด แรงเสียดทานขึ้น ซึ่งมีทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางที่เราออกแรง 1 แรงเสียดทาน
30 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน ลองทำดู แรงเสียดทาน ให้นักเรียนพิจารณารูปต่อไปนี้ แล้วระบุผิวสัมผัสที่ทำให้เกิดแรงเสียดทาน การจุดไม้ขีดไฟ แรงเสียดทานเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของ ...................................... กับ ...................................... การเล่นสกี แรงเสียดทานเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของ ...................................... กับ ...................................... การว่ายน้ำ แรงเสียดทานเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของ ...................................... กับ ...................................... การล้างจาน แรงเสียดทานเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของ ...................................... กับ ...................................... การเตะบอล แรงเสียดทานเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของ ...................................... กับ ...................................... การล้างหน้า แรงเสียดทานเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของ ...................................... กับ ...................................... การดีดกีตาร์ แรงเสียดทานเกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของ ...................................... กับ ......................................
31 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน ขนาดของแรงเสียดทานจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปัจจัย ดังนี้ น้ำหนักของวัตถุ วัตถุที่มีน้ำหนักมากจะมีแรงเสียดทานมาก ชนิดของพื้นผิวสัมผัส การลากหรือดันวัตถุไปบนพื้นที่มีผิวเรียบจะออกแรงน้อยกว่าบน พื้นที่มีผิวขรุขระ พื้นผิวสัมผัสที่ทำให้แรงเสียดทานน้อย เช่น ผิวแก้ว แผ่นโลหะเรียบ ไม้เรียบขัดมัน และ พื้นหินอ่อน ส่วนพื้นผิวสัมผัสที่ทำให้แรงเลียด ทานมาก เช่น ผิวยางพาราที่ขรุขระ คอนกรีต และกระดาษทราย ปัญหา : น้ำหนักของวัตถุมีผลต่อขนาดของแรงเสียดทานอย่างไร กิจกรรมที่ 1 2 ปัจจัยที่มีผลต่อขนาดของแรงเสียดทาน แรงเสียดทานกับน้ำหนักที่ต่างกัน
32 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน ให้นักเรียนพิจารณารูปต่อไปนี้ นักเรียนคิดว่า ถ้าเพิ่มปริมาณถุงทราย เครื่องชั่งสปริงจะอ่านค่าเป็นอย่างไร เท่าเดิม ลดลง เพิ่มขึ้น อธิบาย ....................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... อุปกรณ์ 1. ถุงทราย 2 ถุง 2. เครื่องชั่งสปริงแบบแขวน 1 อัน 3. แผ่นไม้สี่เหลี่ยม 1 แผ่น 4. ตะขอ 1 อัน ขั้นตอน 1. ติดตะขอเข้ากับแผ่นไม้ด้านข้างในตำแหน่งกึ่งกลาง สำหรับเกี่ยวเครื่องชั่งสปริง 2. วางถุงทราย 1 ถุง ลงบนแผ่นไม้ 3. นำเครื่องชั่งสปริงมาเกี่ยวตะขอแล้วค่อย ๆ เพิ่มแรงดึงมากขึ้นเรื่อย ๆ บันทึกขนาดของ แรงที่ทำให้แผ่นไม้เริ่มเคลื่อนที่ โดยอ่านตัวเลขที่เครื่องชั่งสปริง 4. ดำเนินการเช่นเดียวกีบข้อ 2 – 3 แต่เพิ่มถุงทรายเป็น 2 ถุง
33 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน บันทึกผล จำนวนถุงทราย ขนาดของแรงดึง (นิวตัน) 1 ถุง 2 ถุง แผนภาพแสดงทิศทางของแรงที่เครื่องชั่งสปริงกระทำต่อถุงทราย และแรงเสียดทาน 1. ปริมาณถุงทรายที่เพิ่มขึ้นมีผลต่อแรงดึงหรือไม่ เพราะเหตุใด .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 2. แรงเสียดทานเกี่ยวข้องกับน้ำหนักของวัตถุในลักษณะใด .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... จากกิจกรรมพบว่า ขนาดของแรงเสียดทานจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับน้ำหนักของวัตถุ ถ้าวัตถุน้ำหนักมากขึ้น ขนาดของแรงเสียดทานก็จะมากขึ้น ทำให้ต้องออกแรงดึงวัตถุมากขึ้น
34 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน ปัญหา : ชนิดของพื้นผิวสัมผัสมีผลต่อขนาดของแรงเสียดทานอย่างไร ให้นักเรียนพิจารณารูปต่อไปนี้ - ถ้าออกแรงดึงถุงทรายให้เคลื่อนที่บน พื้นผิวที่แตกต่างกัน นักเรียนคิดว่า เครื่องชั่งสปริงในพื้นผิวขรุขระ (A) และถุงพลาสติก (B) จะเป็นอย่างไร ออกแรงเท่ากัน A ออกแรงมากกว่า B B ออกแรงมากกว่า A อธิบาย ....................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... อุปกรณ์ 1. แผ่นไม้สี่เหลี่ยมติดตะขอ 1 แผ่น 2. ถุงทราย 1 ถุง 3. เครื่องชั่งสปริงแบบแขวน 1 อัน 4. กระดาษทราย 2 แผ่น 5. พลาสติกใส 2 แผ่น 6. โต๊ะ 1 ตัว 7. เทปกาว 1 ม้วน กิจกรรมที่ 2 แรงเสียดทานบนพื้นผิวสัมผัสที่ต่างกัน (A) (B)
35 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน ขั้นตอน 1. วางแผ่นไม้ลงบนพื้นโต๊ะ และวางถุงทรายลงบนแผ่นไม้ 2. นำเครื่องชั่งสปริงมาเกี่ยวตะขอแล้วค่อย ๆ เพิ่มแรงดึงมากขึ้นเรื่อย ๆ บันทึกขนาดของ แรงที่ทำให้แผ่นไม้เริ่มเคลื่อนที่ โดยอ่านตัวเลขที่เครื่องชั่งสปริง 3. ติดกระดาษทรายให้ตึงกับพื้นโต๊ะ วางแผ่นไม้ลงบนกระดาษทราย และวางถุงทรายลง บนแผ่นไม้ แล้วดำเนินการเช่นเดียวกับข้อ 2 4. ติดพลาสติกใสให้ตึงกับพื้นโต๊ะ วางแผ่นไม้ลงบนพลาสติกใส และวางถุงทรายลงบน แผ่นไม้ แล้วดำเนินการเช่นเดียวกับข้อ 2 ภาพการจัดอุปกรณ์เพื่อสังเกตแรงลัพธ์ที่มีขนาดไม่เท่ากันกระทำต่อวัตถุในทิศทางตรงกันข้าม ที่มา : หนังสือเรียนรายวิชาพื้นฐานวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ชนิกานต์ นุ่มมีชัย และคณะ, 2563 : 11) บันทึกผล ลักษณะพื้นผิวสัมผัส ขนาดของแรงดึง (นิวตัน) พื้นโต๊ะ กระดาษทราย พลาสติกใส
36 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน 1. พื้นผิวสัมผัสที่ต่างกันมีผลต่อแรงดึงหรือไม่ เพราะเหตุใด .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 2. แรงเสียดทานเกี่ยวข้องกับพื้นผิวสัมผัสที่กระทำต่อแผ่นไม้ในลักษณะใด .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... จากกิจกรรมพบว่า ขนาดของแรงเสียดทานจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับชนิดของพื้น ผิวสัมผัส ถ้าลากวัตถุไปบนพื้นที่มีผิวเรียบจะออกแรงน้อยกว่าบนพื้นที่มีผิวขรุขระขนาดของ แรงเสียดทานก็จะน้อยกว่า ตรวจสอบความเข้าใจ 1. ขนาดของแรงเสียดทานจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับสิ่งใด .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 2. แรงเสียดทานเกี่ยวข้องกับพื้นผิวสัมผัสที่กระทำต่อแผ่นไม้ในลักษณะใด .................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................
37 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน ลองทำดู การเพิ่มหรือลดแรงเสียดทานในชีวิตประจำวัน กิจกรรมใดในชีวิตประจำวันของนักเรียนที่ต้องเพิ่มแรงเสียดทานให้มากขึ้น และ กิจกรรมใดที่จำเป็นต้องลดแรงเสียดทานลง เพิ่มแรงเสียดทาน ลดแรงเสียดทาน เพิ่มแรงเสียดทาน ลดแรงเสียดทาน เพิ่มแรงเสียดทาน ลดแรงเสียดทาน เพิ่มแรงเสียดทาน ลดแรงเสียดทาน เพิ่มแรงเสียดทาน ลดแรงเสียดทาน เพิ่มแรงเสียดทาน ลดแรงเสียดทาน
38 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน แรงเสียดทาน เป็นแรงที่ลดความเร็วในการเคลื่อนที่ เราสามารถลดแรงเสียดทานและ เพิ่มแรงเสียดทานได้หลายวิธี และประโยชน์ของแรงเสียดทานสามารถนำไปใช้กิจกรรมต่าง ๆ ในชีวิตประจำวันได้มากมาย คำชี้แจง : อ่านบทความต่อไปนี้แล้วตอบคำถาม การออกกำลังกายที่ง่ายและสะดวกที่สุด คือ การวิ่ง เพราะเพียงแค่มี รองเท้าสำหรับวิ่งเพียง 1 คู่ ก็สามารถวิ่งไปได้ไกลเท่าที่ต้องการ คนที่ เริ่มออกกำลังกายด้วยการวิ่งควรจะเริ่มที่ระยะใกล้ ๆ แล้วจึงเพิ่ม ระยะทางขึ้นเรื่อย ๆ แต่สำหรับคนที่วิ่งเป็นประจำอาจวิ่งโดยการเปลี่ยน เส้นทางใหม่ ๆ เพื่อไม่ให้เกิดความจำเจและต้องหมั่นตรวจสอบพื้น รองเท้าอยู่เสมอว่า ดอกยางสึกไปมากจนต้องเปลี่ยนใหม่หรือไม่ เพื่อให้ การวิ่งเป็นไปได้อย่างราบรื่น และไม่ลื่นล้มขณะวิ่ง กิจกรรมที่ 3 3 การประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวัน บทความชวนคิด : วิ่งเพื่อสุขภาพ
39 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน คำถามที่ 1 : วิธีการใดต่อไปนี้ช่วยให้เกิดความปลอดภัยในการวิ่ง จงเขียนวงกลมล้อมรอบคำว่า "ได้" หรือ "ไม่ได้" ในแต่ละข้อ วิธีการต่อไปนี้ ช่วยให้เกิดความปลอดภัยในการวิ่งได้หรือไม่ ใส่รองเท้าที่พื้นมีดอกยางชัดเจน ได้ ไม่ได้ เปลี่ยนมาใส่รองเท้าที่มีพื้นเรียบเพื่อให้น้ำฝนไม่ขังในดอกยาง ได้ ไม่ได้ คำถามที่ 2 : ผู้ที่วิ่งเป็นประจำต้องหมั่นตรวจสอบพื้นรองเท้าอยู่เสมอว่าดอกยางสึกไปมากจนต้องเปลี่ยน ใหม่หรือไม่ เพราะอะไร 1. พื้นรองเท้าช่วยให้วิ่งเร็ว 2. พื้นรองเท้าช่วยให้สุขภาพดี 3. ดอกยางช่วยในการเกาะถนน 4. ดอกยางช่วยให้กล้ามเนื้อแข็งแรง คำถามที่ 3 : การศึกษาการออกกำลังกายด้วยการวิ่งในหัวข้อใดที่ใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ตรวจสอบได้ จงเขียนวงกลมล้อมรอบคำว่า "ได้" หรือ "ไม่ได้" ในแต่ละข้อ การศึกษาการออกกำลังกายด้วยการวิ่งในหัวข้อต่อไปนี้ ใช้กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ตรวจสอบได้หรือไม่ การวิ่งทำให้สวยขึ้นหรือไม่ ได้ ไม่ได้ การวิ่งทำให้น้ำหนักลดหรือไม่ ได้ ไม่ได้ การวิ่งทำให้รูปร่างสมส่วนหรือไม่ ได้ ไม่ได้
40 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน คำถามชวนคิด 1. ในชีวิตประจำวันของนักเรียนมีกิจกรรมใดที่ต้องใช้แรงหลายแรงกระทำต่อวัตถุ เพื่อให้วัตถุเคลื่อนที่ .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 2. กิจกรรมใดในชีวิตประจำวันที่ไม่ต้องการแรงเสียดทานมาก และมีวิธีลดแรงเสียดทาน ด้วยวิธีใด .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 3. ถ้าต้องการเคลื่อนย้ายวัตถุที่มีน้ำหนักมาก นักเรียนควรใช้วิธีใดช่วยลดแรงเสียดทาน ขณะเคลื่อนย้าย .................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................
41 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน คำชี้แจง : ให้นักเรียนเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงคำตอบเดียว 1. แรงที่ต่อต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุเรียกว่าอะไร ก. แรงดึง ข. แรงลัพธ์ ค. สัมประสิทธิ์ ง. แรงเสียดทาน 2. ข้อใดหมายถึงสมบัติของแรงเสียดทาน ก. แรงเสียดทานมีค่าเป็นศูนย์ เมื่อวัตถุไม่มีแรงภายนอกมากระทำ ข. แรงเสียดทานมีทิศทางตรงกันข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ ค. แรงเสียดทานขึ้นอยู่กับน้ำหนักหรือแรงกดของวัตถุที่กดลงบนพื้น ง. ถูกทุกข้อที่กล่าวมา 3. แรงเสียดทานจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับข้อใด ก. พื้นผิวของวัตถุ ข. แรงกระทำ ค. แรงสมดุล ง. ทิศทางของแรง 4. แรงเสียดทานมีทิศทางเป็นอย่างไร ก. ทิศตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ ข. ทิศเดียวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ ค. ทิศตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ ง. ทิศทำมุม 45 องศากับการเคลื่อนที่ของวัตถุ 5. เมื่อดันกล่องใบหนึ่งลงบนโต๊ะ กล่องไม่เคลื่อนที่เลยเพราะเหตุใด ก. กล่องมีน้าหนักมาก ข. โต๊ะมีแรงเสียดทานมาก ค. กล่องมีแรงปฏิกิริยาโต้ตอบเท่ากับแรงดัน ง. ถูกทุกข้อ แบบทดสอบท้ายบท
42 2แรงในชีวิตป ระจ ำวัน : แรงเสียดทำน 6. กลิ้งลูกบอลไปบนพื้นผิวใดจะกลิ้งไปได้ไกลที่สุด ก. พื้นทราย ข. พื้นลูกรัง ค. พื้นห้อง ง. พื้นสนามหญ้า 7. เหตุใดยางรถยนต์จึงมีลวดลายและผิวขรุขระ ก. เพิ่มแรงเสียดทาน ข. ลดแรงเสียดทาน ค. ให้ความสวยงาม ง. สะดวกสบายเวลาเปลี่ยนยาง 8. ข้อใดเป็นการลดแรงเสียดทาน ก. ลวดลายของยางรถยนต์ ข. น้ำมันหล่อลื่นในเครื่องจักร ค. การทำงานของเบรกรถจักรยาน ง. การออกแบบพื้นรองเท้ากีฬาที่มีปุ่ม 9. ข้อใดต่อไปนี้เป็นการเพิ่มแรงเสียดทาน ก. ลงขี้ผึ้งบนผิวพื้นห้อง ข. ใส่น้ำมันหล่อลื่นในโซ่จักรยาน ค. ใช้รองเท้าที่มีดอกยาง ง. เทน้าลงบนพื้นซีเมนต์ 10. ข้อใดเป็นการนำแรงต้านการเคลื่อนที่ไปใช้ประโยชน์น้อยที่สุด ก. การหยิบจับสิ่งของ ข. การตอกตะปูไม้ ค. การใช้เข็มฉีดยาผู้ป่วย ง. การเหยียบเบรกรถขณะรถแล่น