25 สาระสำคัญ เวลา (ชั่วโมง) น้ำหนัก คะแนน ๆ ตลอดเวลา แต่มีปริมาณไม่มาก จึงไม่ทำให้เกิดอันตราย ถ้า ทราบว่าอยู่ใกล้บริเวณที่มีแหล่งกำเนิดรังสีหรือจำเป็นต้อง ทำงานเกี่ยวกับรังสีควรป้องกันอันตรายที่อาจเกิดจากรังสีโดย มีหลักการสำคัญคือการพยายามอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดรังสี ให้มากที่สุด การพยายามใช้เวลาที่อยู่ใกล้แหล่งกำเนิดรังสีให้ น้อยที่สุด และมีการใช้วัสดุกำบังรังสีในกรณีที่ต้องทำงาน เกี่ยวกับรังสี 1 2 ชน์ กส์ - ในการศึกษาองค์ประกอบพื้นฐานของสสาร นอกจาก โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน นักฟิสิกส์ ยังได้มีการ ค้นพบอนุภาคอื่น ๆ อีกเป็นจำนวนมาก โดยอาศัยเครื่องมือ ที่สำคัญ 2 ชนิด คือ เครื่องเร่งอนุภาค (particle accelerator) และ เครื่องตรวจวัดอนุภาค (particle detector) เช่น การใช้เครื่องตรวจวัดอนุภาคห้องหมอก (cloud chamber) ค้นพบโพซิตรอน (positron) ซึ่ง เป็นปฏิยานุภาค (antiparticle) ของอิเล็กตรอน หรือ การ ใช้เครื่องเร่งอนุภาคแนวตรงที่ยาวกว่า 3.2 กิโลเมตร ค้นพบค วาร์ก (quark) - อนุภาคที่นักฟิสิกส์ค้นพบมีทั้งอนุภาคที่ไม่มีองค์ประกอบ ภายใน เรียกว่า อนุภาคมูลฐาน(elementary particle) และ อนุภาคที่มีองค์ประกอบภายในซึ่งสาขาทางฟิสิกส์ที่ ศึกษาเกี่ยวกับธรรมชาติของอนุภาคต่าง ๆ 2 2 25 25
ลำดับ ที่ ชื่อ หน่วยการเรียนรู้ แผนการจัดการเรียนรู้ ผลการเรียนรู้ แผนที่ 31 เรื่อง แบบจำลอง มาตรฐาน 11. อธิบายการค้นคว้าวิจัยด้านฟิสิกส์อนุภาค แบบจำลอง มาตรฐานและการใช้ประโยชจากการค้นคว้าวิจัยด้านฟิสิกอนุภาคในด้านต่างๆ 3 หน่วยที่ 20 ฟิสิกส์นิวเคลียร์และฟิสิกส์อนุภาค (ต่อ)
26 สาระสำคัญ เวลา (ชั่วโมง) น้ำหนัก คะแนน ชน์ กส์ - แนวคิดและทฤษฎีต่าง ๆ ที่ใช้อธิบายพฤติกรรมและ อันตรกิริยาระหว่างอนุภาคต่าง ๆ ได้รวบรวมไว้ใน แบบจำลอง ที่เรียกว่า แบบจำลองมาตรฐาน (the Standard Model) ซึ่งได้แบ่งอนุภาคมูลฐานออกเป็น 3 กลุ่ม ได้แก่อนุภาคสสาร (matter particle) อนุภาคสื่อแรง (force-carrier particle) และ อนุภาคฮิกซ์โบซอน (Higgs boson) - ในแบบจำลองมาตรฐาน ภายในโปรตอนและนิวตรอน ประกอบด้วยควาร์ก (quark) ที่มีการแลกเปลี่ยนกลูออน (gluon) ระหว่างกัน ทำให้เกิดแรงเข้ม (strong force) ที่ ยึดเหนี่ยวให้ควาร์กอยู่รวมกัน โดยผลข้างเคียงของแรงเข้ม ระหว่างควาร์กทำให้มีแรงนิวเคลียร์ที่ยึดเหนี่ยวนิวคลีออ นให้อยู่รวมกันในนิวเคลียส ส่วนการสลายให้บีตาเป็น กระบวน การที่ควาร์กในนิวคลีออนมีการเปลี่ยนชนิด โดยมีแรงอ่อน (weak force) มาเกี่ยวข้อง ทั้งนี้แรงอ่อนมีดับเบิลยูโบซอน (W-boson) และซีโบซอน (Z-boson) เป็นอนุภาคสื่อแรง 2 2 25 25
ลำดับ ที่ ชื่อ หน่วยการเรียนรู้ แผนการจัดการเรียนรู้ ผลการเรียนรู้ แผนที่ 32 เรื่อง ประโยชน์จากการ ค้นคว้าวิจัยด้านฟิสิกส์ อนุภาค 11. อธิบายการค้นคว้าวิจัยด้านฟิสิกส์อนุภาค แบบจำลอง มาตรฐานและการใช้ประโยชจากการค้นคว้าวิจัยด้านฟิสิกอนุภาคในด้านต่างๆ รวม สอบกลางสอบปลายคะแนนร-หมายเหตุ สอบกลางภาคและปลายภาค 2 ชั่วโมง
27 สาระสำคัญ เวลา (ชั่วโมง) น้ำหนัก คะแนน ชน์ กส์ - การค้นคว้าวิจัยด้านฟิสิกส์อนุภาค ได้นำไปสู่การ ประยุกต์ใช้ ในด้าน ๆ ต่าง เช่น ด้านการแพทย์ ด้านอุตสาหกรรม ด้าน ความปลอดภัย และ ด้านเทคโนโลยีสารสนเทศ 2 2 58 60 งภาค 20 ยภาค 20 รวม 100
28 กำหนดการสอน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี รหัสวิชา ว33206 ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 6 ภาคเรียนที่ 2 ครูผู้สอน นางสาวชนากานต์ พลพะนาน เวลา 60 ซม. จำนวน 20 สัปดาห์ สัปดาห์ที่ เนื้อหาที่สอน จำนวน ชั่วโมง หมายเหตุ 1 บทที่ 18 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 18.1 การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 3 2 18.1 การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (ต่อ) 1 18.2 สเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 18.2.1 คลื่นวิทยุ 18.2.2 คลื่นไมโครเวฟ 18.2.3 รังสีใต้แดงหรือรังสีอินฟาเรด 18.2.4 แสง 18.2.5 รังสีเหนือม่วงหรือรังสีอัลตราไวโอเลต 18.2.6 รังสีเอ็กซ์ 18.2.7 รังสีแกมมา 2 3 18.2.6 รังสีเอ็กซ์ 18.2.7 รังสีแกมมา 1 18.3 โพลาไรเซซันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 2 4 18.3 โพลาไรเซซันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (ต่อ) 1 18.4 การประยุกต์ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 1
29 สัปดาห์ที่ เนื้อหาที่สอน จำนวน ชั่วโมง หมายเหตุ 18.5 การสื่อสารโดยอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 18.5.1 การสื่อสารโดยอาศัยคลื่นวิทยุ 1 5 18.5.2 การสื่อสารโดยอาศัยไมโครเวฟ 18.5.2 การสื่อสารโดยอาศัยแสง 18.5.2 สัญญาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจิทอล 2 บทที่ 19 ฟิสิกส์อะตอม 19.1 สมมติฐานของพลังค์และทฤษฎีอะตอมของโบว์ 19.1.1 การแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของวัตถุดำ 1 6 19.1.1 การแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของวัตถุดำ (ต่อ) 19.1.2 ทฤษฎีอะตอมของโบว์ 3 7 19.1.2 ทฤษฎีอะตอมของโบว์(ต่อ) 3 8 19.1.2 ทฤษฎีอะตอมของโบว์ (ต่อ) 1 19.2 ปรากฎการณ์โฟโตอิเล็กทริก 19.2.1 ควอนตัมของแสงและโฟตอน 2 9 19.2.1 ควอนตัมของแสงและโฟตอน (ต่อ) 3 10 19.2.2 ฟังก์ชันงานและพลังงานจลน์สูงสุดของ โตอิเล็กตรอน 3 11 19.3 ทวิภาวะของคลื่นและอนุภาค 19.3.1 สมมติฐานของเดอบรอยด์ 2 - สอบกลางภาคเรียนที่ 2 ปีกการศึกษา 2566 1 12 19.3.2 กลศาสตร์ควอนตัมและการนำไป ประยุกต์ใช้ประโยชน์ 2
30 สัปดาห์ที่ เนื้อหาที่สอน จำนวน ชั่วโมง หมายเหตุ บทที่ 20 ฟิสิกส์นิวเคลียร์และฟิสิกส์อนุภาค 20.1 เสถียรภาพของนิวเคลียร์ 20.1.1 แรงนิวเคลียร์ 1 13 20.1.1 แรงนิวเคลียร์(ต่อ) 20.1.2 พลังงานยึดเหนี่ยว 3 14 20.2 กัมมันตภาพรังสี 20.2.1 การค้นพบกัมมันตภาพรังสี 20.2.2 รังสีจากธาตุและไอโซโทป กัมมันตภาพรังสี 3 15 20.2.2 รังสีจากธาตุและไอโซโทป กัมมันตภาพรังสี(ต่อ) 20.2.3 การสลายและสมการสลาย 3 16 20.2.4 กัมมันตภาพ 20.2.5 ครึ่งชีวิต 3 17 20.2.5 ครึ่งชีวิต (ต่อ) 1 20.3 ปฏิกิริยานิวเคลียร์และพลังงานนิวเคลียร์ 20.3.1 ฟิชชัน 2 18 20.3.2 ฟิวชัน 2 20.4 ประโยชน์และการป้องกันอันตรายจากรังสี 20.4.1 การนำรังสีไปใช้ประโยชน์ 1 19 20.4.2 รังสีในธรรมชาติและการป้องกัน อันตรายจากรังสี 1 20.5 ฟิสิกส์อนุภาค 20.5.1 อนุภาคมูลฐาน 2
31 สัปดาห์ที่ เนื้อหาที่สอน จำนวน ชั่วโมง หมายเหตุ 20 20.5.2 แบบจำลองมาตรฐาน 20.5.3 ประโยชน์จากการค้นคว้าวิจัยด้าน ฟิสิกส์อนุภาค 2 - สอบปลายภาคเรียนที่ 1 ปีการศึกษา 2562 1 รวม เวลา 60 ซม.
32 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 1 รายวิชาวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม (ว32206) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 หน่วยการเรียนรู้ที่ 18 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เวลา 15 ชั่วโมง เรื่องที่ การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เวลา 2 ชั่วโมง ภาคเรียนที่ 2 ครูผู้สอน นางสาวชนากานต์ พลพะนาน 1. สาระฟิสิกส์ 3. เข้าใจแรงไฟฟ้าและกฎของคูลอมบ์สนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้า ความจุไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และกฎของโอห์ม วงจรไฟฟ้ากระแสตรง พลังงาน ไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้า การเปลี่ยนพลังงานทดแทน เป็นพลังงานไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กที่กระทำกับประจุไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า การ เหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎของฟาราเดย์ ไฟฟ้ากระแสสลับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและการสื่อสาร รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 2. ผลการเรียนรู้ 1. อธิบายการเกิดและลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสงไม่โพลาไรส์ แสงโพลาไรส์เชิง เส้น และแผ่นโพลารอยด์ รวมทั้งอธิบายการนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ต่างๆ ไปประยุกต์ใช้ และหลักการทำงานของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ เมื่อจบกิจกรรมการเรียนรู้ นักเรียนสามารถ จุดประสงคการ เรียนรู้ รายละเอียด 1. ด้านความรู้ (K: Knowledge) 1) นักเรียนอธิบายการเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ 2. ด้านทักษะ กระบวนการ (P: Process) 1) นักเรียนสามารถจัดกระทำและสื่อความหมายของข้อมูลที่ศึกษาค้นคว้าได้ 3. ด้านคุณ ลักษณะ ที่พึงประสงค์ (A: Attitude) 1) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน
33 4. สาระสำคัญ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดจากการเหนี่ยวนำอย่างต่อเนื่องระหว่างสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า กล่าว คือ สนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาทำให้เกิดสนามแม่เหล็กในขณะเดียวกันสนามแม่เหล็กที่ เปลี่ยนแปลงตามเวลาก็ทำให้เกิดสนามไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงประกอบด้วย สนามแม่เหล็กและ สนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา โดยทั้งสองสนามมีทิศทางตั้งฉากกันและตั้งฉากกับทิศทางของ ความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวางที่ไม่อาศัยตัวกลางสามารถแผ่ออกไปได้ในสุญญากาศด้วย อัตราเร็วเท่ากับอัตราเร็วแสงหรือประมาณ 3 × 108 เมตรต่อวินาทีและมีอัตราเร็วน้อยลงเมื่อ เคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง โดยจะมีอัตราเร็ว ไม่เท่ากันในตัวกลางต่าง ๆ ขึ้นกับตัวกลางและชนิดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเข้ากับสายอากาศที่ประกอบด้วยท่อนโลหะที่อยู่ใน แนวดิ่ง อิเล็กตรอนในสายอากาศจะเคลื่อนที่กลับไปมาด้วยความเร่งในแนวดิ่งทำให้เกิดคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกรอบสายอากาศทุกทิศทาง ยกเว้นทิศทางที่อยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกับ สายอากาศ 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียนและคุณลักษณะอันพึงประสงค์ สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 1) ทักษะการสังเกต 2) ทักษะการสื่อสาร 3) ทักษะการวิเคราะห์ 4) ทักษะการทำงานร่วมกัน 5) ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลง ข้อสรุป 3. ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต 1. มีวินัย รับผิดชอบ 2. ใฝ่เรียนรู้ 3. ซื่อสัตย์ สุจริต 4. มุ่งมั่นในการทำงาน
34 6. กิจกรรมการเรียนรู้ ขั้นที่ 1 ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ครูนำเข้าสู่บทเรียนที่ 18 โดยนำภาพให้นักเรียนสังเกต แล้วตั้งคำถามว่าในภาพ เป็นอุปกรณ์อะไรและมีประโยชน์อย่างไร ครูนำอภิปรายจนสรุปได้ว่าอุปกรณ์ เหล่านี้มีความสำคัญกับชีวิตประจำวัน? 1.2 จากนั้นครูตั้งคำถามเพื่อให้นักเรียนร่วมกันอภิปราย ดังนี้ 1) การสื่อสารโดยใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่มีหลักการทำงานอย่างไร 2) นักเรียนคิดว่าเครื่องมือสื่อสารข้างต้น อาศัยสิ่งใดในการนำสัญญาณ ข้อมูลและข่าวสารไปยังผู้รับ? (ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวัง คำตอบที่ถูกต้อง) 1.3 จากนั้นครูนำอภิปรายจนสรุปได้ว่า การสื่อสารโดยใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่และการ กระจายสัญญาณเสียงของสถานีวิทยุอาศัยคลื่นวิทยุซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในการส่ง สารสนเทศจากผู้ส่งไปยังผู้รับ 1.4 ครูนำเข้าสู่หัวข้อที่ 18.1 โดยใช้คำถามเพื่อทบทวนการเกิดคลื่นกลและการ ส่งผ่านพลังงานของคลื่นกล จากนั้นตั้งคำถามให้นักเรียนตอบ เพื่อนำเข้าสู่กิจกรรม ดังนี้ 1) คลื่นเกิดขึ้นได้อย่างไร (คลื่นเกิดจากการรบกวนสิ่งหนึ่งสิ่งใด) 2) คลื่นเป็นปรากฏการณ์เกี่ยวกับอะไร (เป็นปรากฏการณ์ถ่ายโอนหรือแผ่ พลังงานจากการรบกวนออกไปจากตำแหน่งที่มีการรบกวน) 3) คลื่นแบ่งตามตัวกลางออกเป็นกี่แบบ อะไรบ้าง (คลื่นกล กับคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า) 4) คลื่นกล กับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความแตกต่างกันอย่างไร (คลื่นกล อาศัยตัวกลาง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ไม่อาศัยตัวกลาง) 5) การค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีที่มาอย่างไร? (ครูเปิดโอกาสให้นักเรียน แสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำตอบที่ถูกต้อง)
35 ขั้นที่ 2 ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 ให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม กลุ่มละ 6-7 คน 2.2 นักเรียนแต่ละกลุ่มศึกษาค้นคว้า เรื่อง การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากการ ทดลองของเฮิร์ตจากคิวอาร์โค้ด 2.2 ครูให้นักเรียนสรุปองค์ความรู้ที่ได้จากการศึกษาค้นคว้า เรื่อง การเกิดคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า ลงในกระดาษ จากการทดลองของเฮิร์ต ขั้นที่ 3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 ครูสุ่มนักเรียน 1 กลุ่มออกมานำเสนอผลงานของตนเองหน้าชั้นเรียน 3.2 ครูนำนักเรียนอภิปรายเพื่อนำไปสู่การสรุปโดยใช้คำถามต่อไปนี้ 1) ถ้ามีการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันระหว่างสนามแม่เหล็กกับสนามไฟฟ้า อย่างต่อเนื่อง เกี่ยวข้องกับการเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างไร (แนวการตอบ สนามไฟฟ้าที่ เปลี่ยนแปลงตามเวลาทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาทำ ให้เกิดสนามไฟฟ้า การเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันนี้ทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกไปด้วย อัตราเร็ว 3 × 108 เมตรต่อวินาที) 3.3 นักเรียนและครูอภิปรายตัวอย่างการเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากสายอากาศ จน สรุปได้ว่า มีอิเล็กตรอนในสายอากาศเคลื่อนที่กลับไปมาด้วยความเร่งในแนวดิ่ง ทำให้เกิด สนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ซึ่งเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตาม เวลาด้วย เกิดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออก รอบสายอากาศทุกทิศทางในแนวรัศมียกเว้น ในแนวดิ่งซึ่งเป็นแนวเส้นตรงเดียวกับสายอากาศ ขั้นที่ 4 ขั้นขยายความรู้ 4.1 ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดลองพิสูจน์หาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามคำ ทำนายของแมกซ์เวลล์ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน หน้า 4-6 ขั้นที่ 5 ขั้นประเมินผล 5.1 ครูตรวจ Mind mapping เรื่อง การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 5.2 ครูตรวจสมุดนักเรียนในการตอบคำถามตรวจสอบความเข้าใจ 8.1 ข้อ 1
36 7. สื่อการเรียนรู้/แหล่งเรียนรู้ 7.1 หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(ฟิสิกส์) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 เล่ม 6 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ.2560) 7.2 ใบความรู้ เรื่อง การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 7.3 อินเทอร์เน็ต 7.4 ห้องสมุด 8. การวัดและประเมินผล จุดประสงค์การเรียนรู้ วิธีการวัด เครื่องมือ เกณฑ์การประเมิน ด้านความรู้ (K) 1) นักเรียนอธิบายการเกิดคลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้าได้ 1) ตรวจสมุดในการตอบ คำถามตรวจสอบ ความเข้าใจ 18.1 ข้อ 1 1การตอบคำถาม ตรวจสอบ 1) นักเรียนสามารถ ตอบคำถามได้ระดับ ดี ผ่านเกณฑ์ ด้านกระบวนการ (P) 1) นักเรียนสามารถจัดกระทำและสื่อ ความหมายของข้อมูลที่ศึกษาค้นคว้าได้ 1) ตรวจ Mind mapping เรื่อง การ เกิดคลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้า 1) Mind mapping เรื่อง การเกิดคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า 1) นักเรียนสามารถ สรุปเนื้อหาที่ได้ จากการศึกษาค้นคว้า ได้ระดับดี ผ่านเกณฑ์ ด้านคุณลักษณะ (A) 1) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน 1) ตรวจสมุดในการตอบ คำถามตรวจสอบความ เข้าใจ 18.1 ข้อ 1 2) ตรวจ Mind mapping เรื่อง การเกิด คลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้า 1) Mind mapping เรื่อง การเกิดคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า 1) นักเรียนทำภาระ งานที่ได้รับมอบหมาย ได้ระดับดี ผ่านเกณฑ์
37 ใบความรู้ เรื่อง การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
38
39 ความคิดเห็นครูพี่เลี้ยง ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ................................... ลงชื่อ (นายชาญชัย เวียนเตียง) ครูพี่เลี้ยงกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความคิดเห็นของหัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้ ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ลงชื่อ ผู้ตรวจสอบ (นางวราภรณ์ เบ้าหล่อเพชร) หัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความคิดเห็นของผู้บริหารสถานศึกษาหรือผู้ที่ได้รับมอบหมาย ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ลงชื่อ (นางสิริ ภัคร โคตรเพชร) ตำแหน่ง ผู้ช่วยผู้อำนวยการกลุ่มบริหารวิชาการ
40 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 2 รายวิชาวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม (ว32206) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 หน่วยการเรียนรู้ที่ 18 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เวลา 15 ชั่วโมง เรื่องที่ ลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เวลา 2 ชั่วโมง ภาคเรียนที่ 2 ครูผู้สอน นางสาวชนากานต์ พลพะนาน 1. สาระฟิสิกส์ 3. เข้าใจแรงไฟฟ้าและกฎของคูลอมบ์สนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้า ความจุไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และกฎของโอห์ม วงจรไฟฟ้ากระแสตรง พลังงาน ไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้า การเปลี่ยนพลังงานทดแทน เป็นพลังงานไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กที่กระทำกับประจุไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า การ เหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎของฟาราเดย์ ไฟฟ้ากระแสสลับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและการสื่อสาร รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 2. ผลการเรียนรู้ 1. อธิบายการเกิดและลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสงไม่โพลาไรส์ แสงโพลาไรส์เชิง เส้น และแผ่นโพลารอยด์รวมทั้งอธิบายการนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ต่างๆ ไปประยุกต์ใช้ และหลักการทำงานของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ เมื่อจบกิจกรรมการเรียนรู้ นักเรียนสามารถ จุดประสงคการ เรียนรู้ รายละเอียด 1. ด้านความรู้ (K: Knowledge) 1) นักเรียนอธิบายลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ 2. ด้านทักษะ กระบวนการ (P: Process) 1) นักเรียนระบุได้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวางได้ 3. ด้านคุณ ลักษณะ ที่พึงประสงค์ (A: Attitude) 1) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน
41 4. สาระสำคัญ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดจากการเหนี่ยวนำอย่างต่อเนื่องระหว่างสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า กล่าว คือ สนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาทำให้เกิดสนามแม่เหล็กในขณะเดียวกันสนามแม่เหล็กที่ เปลี่ยนแปลงตามเวลาก็ทำให้เกิดสนามไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงประกอบด้วย สนามแม่เหล็กและ สนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา โดยทั้งสองสนามมีทิศทางตั้งฉากกันและตั้งฉากกับทิศทางของ ความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวางที่ไม่อาศัย ตัวกลางสามารถแผ่ออกไปได้ในสุญญากาศด้วยอัตราเร็วเท่ากับอัตราเร็วแสงหรือประมาณ 3 × 108 เมตรต่อวินาทีและมีอัตราเร็วน้อยลงเมื่อเคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง โดยจะมีอัตราเร็ว ไม่เท่ากันในตัวกลางต่าง ๆ ขึ้นกับตัวกลางและชนิดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเข้ากับสายอากาศที่ประกอบด้วยท่อนโลหะที่อยู่ใน แนวดิ่ง อิเล็กตรอนในสายอากาศจะเคลื่อนที่กลับไปมาด้วยความเร่งในแนวดิ่ง ทำให้เกิดคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกรอบสายอากาศทุกทิศทาง ยกเว้นทิศทางที่อยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกับ สายอากาศ 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียนและคุณลักษณะอันพึงประสงค์ สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 1) ทักษะการสังเกต 2) ทักษะการสื่อสาร 3) ทักษะการวิเคราะห์ 4) ทักษะการทำงานร่วมกัน 5) ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลง ข้อสรุป 3. ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต 1. มีวินัย รับผิดชอบ 2. ใฝ่เรียนรู้ 3. ซื่อสัตย์ สุจริต 4. มุ่งมั่นในการทำงาน 6. กิจกรรมการเรียนรู้ ขั้นที่ 1 ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ครูทบทวนเนื้อหา เรื่อง การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 1.2 จากนั้นครูตั้งคำถามให้นักเรียนตอบ เพื่อนำเข้าสู่กิจกรรม ดังนี้ 1) ทิศทางและความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นอย่างไร
42 2) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจัดเป็นคลื่นชนิดใด (ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำตอบที่ ถูกต้อง) ขั้นที่ 2 ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 นักเรียนทุกคนศึกษาค้นคว้า เรื่อง ลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ใน หนังสือเรียน หน้า 9 - 11 2.2 นักเรียนทำใบงาน เรื่อง ลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ขั้นที่ 3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 ครูสุ่มนักเรียน 2 คน ออกมานำเสนอผลงานของตนเองหน้าชั้นเรียน 3.2 ครูนำนักเรียนอภิปรายเพื่อนำไปสู่การสรุปโดยใช้คำถามต่อไปนี้ 1) จากรูป 18.3 ก. เวลาที่เริ่มพิจารณา t = 0 ความต่างศักย์ระหว่างแท่ง โลหะทั้งสองมีค่าอย่างไร และกระแสไฟฟ้าที่ผ่านสายอากาศมีค่าอย่างไร (แนวการตอบ หาก พิจารณาตำแหน่งใกล้สายอากาศ (จุด P) โดยเวลาที่เริ่มพิจารณา t = 0 ความต่างศักย์ ระหว่างแท่งโลหะทั้งสองเป็นศูนย์ กระแสไฟฟ้าที่ผ่านสายอากาศจะเป็นศูนย์ ณ ขณะนี้ สนามแม่เหล็กที่จุด P จะมีค่าเป็นศูนย์เช่นเดียวกับสนามแม่ไฟฟ้า) 2) เมื่อเวลาผ่านไป ตำแหน่ง P มีการเหนี่ยวนำอย่างต่อเนื่อง ให้เกิด สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงค่าอย่างไร (แนวการตอบ เมื่อเวลาผ่านไป ตำแหน่ง P มีการ เหนียวนำอย่างต่อเนื่อง ให้เกิดสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงค่า และจะมีค่าเพิ่มขึ้น) 3) ทิศทางของสนามแม่เหล็กจากสายอากาศ หาได้โดยวิธีใด (แนวการตอบ ทิศทางของสนามแม่เหล็กจากสายอากาศ หาได้โดยใช้มือขวา นิ้วหัวแม่มือขวาชี้ตามทิศทาง ของกระแสไฟฟ้าที่ผ่านสายอากาศ ทิศทางการวนของนิ้วทั้งสี่จะแสดงทิศทางของ สนามแม่เหล็ก) 4) ทิศทางของสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงบนแกน x ที่ตำแหน่ง P จะมี ทิศทางอย่างไร (แนวการตอบ ทิศทางของสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงบนแกน x ที่ตำแหน่ง P จะมีทิศทางชี้ออกไปทาง +z และมีค่ามากที่สุด ซึ่งขณะนี้การเหนี่ยวนำต่อเนื่อง ทำให้เกิด สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงแผ่ไปถึงจุด Q ด้วยอัตราเร็วแสง c พร้อม ๆ กับสนามไฟฟ้า) 5) เมื่อเวลาผ่านไป ตำแหน่ง P จะมีค่าสนามแม่เหล็กลดลงและการ เหนี่ยวนำอย่างต่อเนื่อง เกิดสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงแผ่ออกไป โดยขณะที่ t = 2 ความ ต่างศักย์ระหว่างแท่งโลหะทั้งสองมีค่าอย่างไร (แนวการตอบ ความต่างศักย์ระหว่างแท่งโลหะ ทั้งสองเป็นศูนย์)
43 6) เมื่อเวลาผ่านไปสนามแม่เหล็กที่ตำแหน่ง P จะกลับทิศ สนามแม่เหล็กมี ขนาดอย่างไร (แนวการตอบ เมื่อเวลาผ่านไปสนามแม่เหล็กที่ตำแหน่ง P จะกลับทิศ มีขนาด เพิ่มขึ้น) 7) จากข้อ 6) โดยขณะที่ t = 3 4 ความต่างศักย์ระหว่างแท่งโลหะทั้งสองมี ค่าสูงสุด เสมือนมีกระแสไฟฟ้าในทิศทางชี้ขึ้นมีค่าสูงสุดอีกครั้ง สนามแม่เหล็กที่จุด P จึงมีค่า มากที่สุด และจะมีทิศทางอย่างไร (แนวการตอบ มีทิศทางชี้เข้าไปทาง –z โดยการเหนี่ยวนำ อย่างต่อเนื่อง เกิดสนามแม่เหล็กพร้อมทั้งสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงแผ่ออกไปจาก สายอากาศ) 8) เมื่อเวลา t = T ประจุเคลื่อนที่กลับไปครบรอบ ความต่างศักย์ระหว่าง แท่งโลหะทั้งสองมีค่าเท่าใด (แนวการตอบ เมื่อเวลา t = T ประจุเคลื่อนที่กลับไปครบรอบ ความต่างศักย์ระหว่างแท่งโลหะทั้งสองเป็นศูนย์) 9) การต่อสายอากาศกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ทำให้เกิดการ เหนี่ยวนำต่อเนื่องระหว่างสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า เกิดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออก จากสายอากาศ การเปลี่ยนแปลงสนามทั้งสองมีเฟสตรงกัน กล่าวคือมีค่าเป็นศูนย์พร้อมกัน และมีค่าสูงสุดพร้อมกัน อยากทราบว่าทิศทางของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเป็นอย่างไร (แนวการตอบ ทิศทางสนามทั้งสองตั้งฉากกัน) 10) ทิศทางความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า หาได้โดยวิธีใด (แนวการตอบ หาได้โดยใช้มือขวาชี้นิ้วทั้งสี่ไปตามทิศทางของสนามไฟฟ้า จากนั้นวนนิ้วทั้งสี่ ไปหาทิศทางของสนามแม่เหล็ก นิ้วหัวแม่มือจะชี้ทิศทางของความเร็ว ⃑) 11) ทิศทางของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าตั้งฉากกับทิศทางของ ความเร็วในการเคลื่อนที่ ดังนั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจัดเป็นคลื่นใด (แนวการตอบ คลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวาง) 3.3 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายและสรุปการศึกษาค้นคว้าจนสรุปได้ ดังนี้ ทิศทางของความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหาได้โดยใช้มือ ขวา ชี้นิ้วทั้งสี่ไปตามทิศทางของสนามไฟฟ้า จากนั้นวนนิ้วทั้งสี่ไปหาทิศทางของ สนามแม่เหล็ก นิ้วหัวแม่มือจะชี้ทิศทางของความเร็วดังนั้นทิศทางสนามไฟฟ้าและทิศทาง สนามแม่เหล็กตั้งฉากกับทิศทางความเร็ว คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจึงเป็นคลื่นตามขวาง
44 ขั้นที่ 4 ขั้นขยายความรู้ 4.1 ครูให้ความรู้เพิ่มเติม ดังนี้ การพิจารณากระแสไฟฟ้าในสายอากาศและสนามไฟฟ้าที่แผ่ออกจาก สายอากาศเมื่อต่อสาย อากาศกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ทิศทางกระแสไฟฟ้าในตัวนำ มีทิศทางเดียวกับสนามไฟฟ้าในตัวนำ แต่จาก รูป ก. และ รูป ข. จะสังเกตเห็นว่าทิศทางของกระแสไฟฟ้า I มีทิศทางตรงข้ามกับสนามไฟฟ้า E ที่แผ่ออกจากตัวนำ ที่ตำแหน่ง P ทั้งนี้เนื่องจากกระแสไฟฟ้าในสายอากาศ เกิดจาก แหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งจากรูป 18.3 ก. กระแสไฟฟ้า I มีทิศทางลง ทำ ให้โลหะ ท่อนล่างมีประจุบวก ขณะที่โลหะท่อนบนมีประจุลบ ที่ตำแหน่ง P ใกล้สายอากาศจึงเกิด สนามไฟฟ้า E แผ่ออกภายนอกสายอากาศมีทิศทางขึ้น จากรูป ข. พิจารณาได้ในทำนอง เดียวกัน กระแสไฟฟ้า I มีทิศทางขึ้น สนามไฟฟ้า E ที่ตำแหน่ง P มีทิศทางลง เนื่องจาก แหล่งกำเนิดเป็นแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับจึงทำให้การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนใน สายอากาศมีลักษณะเป็นการเคลื่อนที่แบบสั่นกลับไปกลับมา 4.2 ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับนักวิทยาศาสตร์ ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน หน้า 11 ขั้นที่ 5 ขั้นประเมินผล 5.1 ครูตรวจใบงาน เรื่อง ลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 7. สื่อการเรียนรู้/แหล่งเรียนรู้ 7.1 หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(ฟิสิกส์) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 เล่ม 6 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ.2560) 7.2 ใบความรู้ เรื่อง ลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 7.3 ใบงาน เรื่อง ลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 7.4 อินเทอร์เน็ต 7.5 ห้องสมุด
45 8. การวัดและประเมินผล จุดประสงค์การเรียนรู้ วิธีการวัด เครื่องมือ เกณฑ์การประเมิน ด้านความรู้ (K) 1) นักเรียนอธิบายลักษณะเฉพาะของคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าได้ 1) ตรวจใบงาน เรื่อง ลักษณะเฉพาะของ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 1) ใบงาน เรื่อง ลักษณะเฉพาะของ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 1) นักเรียนสามารถ ตอบคำถามได้ระดับ ดี ผ่านเกณฑ์ ด้านกระบวนการ (P) 1) นักเรียนระบุได้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็น คลื่นตามขวางได้ 1) ตรวจใบงาน เรื่อง ลักษณะเฉพาะของคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า 1) ใบงาน เรื่อง ลักษณะเฉพาะของ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 1) นักเรียนสามารถ ตอบคำถามได้ระดับ ดี ผ่านเกณฑ์ ด้านคุณลักษณะ (A) 1) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน 1) ตรวจใบงาน เรื่อง ลักษณะเฉพาะของคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า 1) ใบงาน เรื่อง ลักษณะเฉพาะของ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 1) นักเรียนทำภาระ งานที่ได้รับมอบหมาย ได้ระดับดี ผ่านเกณฑ์
46 ใบความรู้ใบงาน และเฉลยใบงาน เรื่อง การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
47
48 ความคิดเห็นครูพี่เลี้ยง ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ ............................................................................................................................. ................................... ลงชื่อ (นายชาญชัย เวียนเตียง) ครูพี่เลี้ยงกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความคิดเห็นของหัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้ ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ลงชื่อ ผู้ตรวจสอบ (นางวราภรณ์ เบ้าหล่อเพชร) หัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความคิดเห็นของผู้บริหารสถานศึกษาหรือผู้ที่ได้รับมอบหมาย ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ลงชื่อ (นางสิริ ภัคร โคตรเพชร) ตำแหน่ง ผู้ช่วยผู้อำนวยการกลุ่มบริหารวิชาการ
49 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3 รายวิชาวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม (ว33206) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 หน่วยการเรียนรู้ที่ 18 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เวลา 15 ชั่วโมง เรื่องที่ สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เวลา 3 ชั่วโมง ภาคเรียนที่ 2 ครูผู้สอน นางสาวชนากานต์ พลพะนาน 1. สาระฟิสิกส์ 3. เข้าใจแรงไฟฟ้าและกฎของคูลอมบ์สนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้า ความจุไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และกฎของโอห์ม วงจรไฟฟ้ากระแสตรง พลังงาน ไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้า การเปลี่ยนพลังงานทดแทน เป็นพลังงานไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กที่กระทำกับประจุไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า การ เหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎของฟาราเดย์ ไฟฟ้ากระแสสลับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและการสื่อสาร รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 2. ผลการเรียนรู้ 1. อธิบายการเกิดและลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสงไม่โพลาไรส์ แสงโพลาไรส์เชิง เส้น และแผ่นโพลารอยด์รวมทั้งอธิบายการนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ต่างๆ ไปประยุกต์ใช้ และหลักการทำงานของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ เมื่อจบกิจกรรมการเรียนรู้ นักเรียนสามารถ จุดประสงคการ เรียนรู้ รายละเอียด 1. ด้านความรู้ (K: Knowledge) 1) นักเรียนบอกความหมายของสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ 2) นักเรียนอธิบายการนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ต่างๆ ไป ประยุกต์ใช้ได้ 2. ด้านทักษะ กระบวนการ (P: Process) 1) นักเรียนออกแบบและนำเสนอข้อมูลจากการสืบค้นได้ 3. ด้านคุณ ลักษณะ ที่พึงประสงค์ (A: Attitude) 1) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน
50 4. สาระสำคัญ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความถี่ต่าง ๆ มากมายต่อเนื่องกันเป็นช่วงกว้าง เรียกรวมกันว่า สเปกตรัม คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วย คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ รังสี อินฟราเรด แสง รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์และรังสีแกมมา ในปัจจุบันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแต่ละ ชนิดถูกนำไปประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียนและคุณลักษณะอันพึงประสงค์ สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 1) ทักษะการสังเกต 2) ทักษะการสื่อสาร 3) ทักษะการวิเคราะห์ 4) ทักษะการทำงานร่วมกัน 5) ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลง ข้อสรุป 3. ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต 1. มีวินัย รับผิดชอบ 2. ใฝ่เรียนรู้ 3. ซื่อสัตย์ สุจริต 4. มุ่งมั่นในการทำงาน 6. กิจกรรมการเรียนรู้ แนวคิด/รูปแบบการสอน/วิธีสอน/เทคนิค : การจัดการเรียนรู้แบบทำนาย สังเกต อธิบาย (POE) ขั้นที่1 การแนะนำและสร้างแรงกระตุ้น (orientation and motivation) 1. ครูทบทวนความรู้เดิมของนักเรียนเกี่ยวกับการเกิดและการแผ่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อ นำมาเชื่อมโยงในการอธิบายเกี่ยวกับสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จากนั้นครูแจ้ง จุดประสงค์การเรียนรู้ให้นักเรียนทราบ 2. ครูสนทนากับนักเรียนเกี่ยวกับสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยครูนำตัวอย่างภาพต่าง ๆ มาให้นักเรียนพิจารณาว่า ใช้ประโยชน์จากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดใด จากนั้นครูถามคำถาม เพื่อให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระโดยไม่มีการเฉลยว่าถูกหรือผิด
51 รีโมทคอนโทรล การวัดอุณหภูมิแบบไม่สัมผัส การตรวจกระเป๋าเดินทางหาสิ่งผิดกฎหมายของสนามบิน 5. ครูถามคำถาม Key Question ว่า มนุษย์ใช้ประโยชน์จากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างไรบ้าง (แนวตอบ : คำตอบขึ้นอยู่กับดุลยพินิจของครูผู้สอน) ขั้นที่ 2 นำเข้าสู่กิจกรรม (Introducing the experiment) 1. นักเรียนแบ่งกลุ่มออกเป็น 7 กลุ่ม กลุ่มละเท่า ๆ กัน ตามความสมัครใจ จากนั้นให้นักเรียน แต่ละกลุ่มส่งตัวแทนออกมาจับสลากเรื่องที่ศึกษา โดยครูเตรียมสลากหมายเลขไว้หน้าชั้น เรียน ซึ่งหมายเลขจะระบุเรื่องที่ให้นักเรียนศึกษา ดังนี้ • หมายเลข 1 ศึกษาคลื่นวิทยุ • หมายเลข 2 ศึกษาคลื่นไมโครเวฟ • หมายเลข 3 ศึกษารังสีอินฟราเรด • หมายเลข 4 ศึกษาแสงที่มองเห็นได้ • หมายเลข 5 ศึกษารังสีอัลตราไวโอเลต • หมายเลข 6 ศึกษารังสีเอกซ์ • หมายเลข 7 ศึกษารังสีแกมมา
52 2. นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันศึกษาค้นคว้าข้อมูลเรื่องที่กลุ่มตนเองจับสลากได้ จากหนังสือ เรียน หรือแหล่งการเรียนรู้ต่าง ๆ เช่น อินเทอร์เน็ต ห้องสมุด จากนั้นร่วมกันสรุปความรู้ที่ ได้จากการศึกษาค้นคว้าลงในกระดาษฟลิปชาร์ทที่ครูแจกให้แต่ละกลุ่ม ขั้นที่ 3 การทำนาย (Prediction: the elicitation of students’ ideas ) ครูตั้งคำถามเกี่ยวกับสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าดังนี้ 1) คลื่นแต่ละความถี่นำไปใช้ประโยชน์อย่างไร 2) คลื่นวิทยุสามารถใช้ส่งสารสนเทศที่เป็นเสียงหรือเป็นภาพได้อย่างไร 3) ไมโครเวฟนอกจากใช้ทำให้อาหารมีอุณหภูมิสูงขึ้นแล้วยังสามารถนำไปใช้ประโยชน์ อะไรได้ อีก 4) สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นชนิดใดมีช่วงความถี่สูงที่สุด มีสมบัติอย่างไร และอันตราย อย่างไร ขั้นที่ 4 อภิปรายผลการทำนาย (discussing their prediction) นักเรียนแต่ละกลุ่มออกมานำเสนอผลจากการศึกษาหน้าชั้นเรียน ในระหว่างที่นักเรียน นำเสนอ ครูคอยให้ข้อเสนอแนะเพิ่มเติม เพื่อให้นักเรียนมีความเข้าใจถูกต้อง ขั้นที่ 5 สังเกตการณ์ (observation) 5.1 ครูนำรูปสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าให้นักเรียนสังเกตและศึกษา จากนั้นครูสรุปได้ว่า “คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความถี่ต่อเนื่องเป็นช่วงกว้าง ประกอบด้วย แต่ละช่วงความถี่ที่มีชื่อเรียกแตกต่าง เรียกรวมกันว่า สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยพลังงานของ คลื่นจะขึ้นอยู่กับความถี่ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงจะมีพลังงานสูง”
53 ขั้นที่ 6 อธิบาย (Explanation) ครูอธิบายว่า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความถี่ต่อเนื่องกันเป็นช่วงกว้าง (104 เฮิรตซ์ ถึง 1023 เฮิรตซ์) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทุกย่านความถี่ (หรือความยาวคลื่น) รวมกัน เรียกว่า สเปกตรัมคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีหลายรูปแบบและมีชื่อเรียกต่างๆ กัน ได้แก่ คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ รังสีอินฟราเรด แสง รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา ซึ่ง เรียงลำดับจากความถี่ต่ำไปสูงหรือเรียงลำดับจากความยาวคลื่นยาวไปสั้น แต่ไม่มีเส้นแบ่งที่ชัดเจน ระหว่างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่างรูปแบบที่อยู่ถัดกันในสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า กล่าวคือ มีการ เหลื่อมซ้อนกันของช่วงความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีชื่อเรียกต่างกัน ครูอธิบายเพิ่มเติมว่า การที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่เท่ากัน บางช่วงมีชื่อเรียกไม่ เหมือนกัน เนื่องจากมีแหล่งกำเนิดต่างกัน ทั้งนี้เป็นเพราะการเรียกชื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะยึดตาม แหล่งกำเนิดและวิธีการตรวจวัดพลังงานที่มากับคลื่นนั้น ๆ เป็นหลัก เช่น รังสีบางความถี่อาจเรียกว่า รังสีเอกซ์หรือรังสีอัลตราไวโอเลตก็ได้ แต่ถ้ารังสีนั้นเกิดจากการปลดปล่อยพลังงานของอิเล็กตรอน และตรวจวัดได้ง่ายๆ ด้วยฟิล์มเอกซเรย์ ต้องเรียกว่า รังสีเอกซ์ ครูอธิบายเพิ่มเติมว่า แม้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะมีแหล่งกำเนิดและวิธีตรวจวัดต่างกัน คลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าทุกรูปแบบจะมีสมบัติเหมือนกัน 2 ประการ คือ เคลื่อนผ่านสุญญากาศ หรืออากาศ โดยประมาณ ด้วยอัตราเร็วเดียวกัน คือ 3 × 108 เมตรต่อวินาที หรือ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ขั้นที่7 เสนอการอธิบายเชิงวิทยาศาสตร์ (Providing the scientific explanation) 7.1 อธิบายเพิ่มเติมในเชิงวิทยาศาสตร์ดังนี้ 1) สายอากาศเป็นส่วนสำคัญที่ใช้ในการส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากเครื่องส่ง และ สายอากาศยังรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเข้าเครื่องรับ สายอากาศต้องออกแบบมาให้เหมาะสมกับ การรับ-ส่งคลื่นวิทยุความถี่ช่วงใดช่วงหนึ่งได้ ระบบการสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุและโทรทัศน์ใน ปัจจุบัน มีสายอากาศ หลายรูปแบบ เช่น เป็นเส้นตรง เส้นโค้ง จานพาราโบลา ขึ้นอยู่กับ ประเภทของการสื่อสาร สายอากาศของเครื่องรับวิทยุที่ใช้กันทั่วไปมีหลายแบบ เช่น แบบ เส้นตรง แบบทำเป็นบ่วง สายอากาศแบบเส้นตรงจะรับสนามไฟฟ้าของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สายอากาศชนิดนี้จะ รับสัญญาณวิทยุได้ดีที่สุดเมื่อสายอากาศอยู่ในแนวขนานกับสนามไฟฟ้า ของคลื่นวิทยุที่เข้ามา ส่วนสายอากาศแบบบ่วงจะรับสัญญาณสนามแม่เหล็กของคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า สายอากาศชนิดนี้จะรับสัญญาณวิทยุได้ดีที่สุด เมื่อระนาบบ่วงของสายอากาศตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กของคลื่น วิทยุที่เข้ามา 2) ความยาวสายอากาศจะขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นวิทยุจึงต้องผสมสัญญาณไฟฟ้า ของเสียงเข้ากับคลื่นวิทยุ เรียกว่า การโมดูเลต เหตุที่ไม่ใช้คลื่นวิทยุที่มีความถี่ต่ำ เพราะว่าถ้า
54 ใช้คลื่นวิทยุที่มีความถี่ต่ำจะมีความยาวคลื่นมาก ทำให้ต้องใช้สายอากาศที่ยาวมาก ตาม สมการ = เช่น ถ้าใช้ช่วงความถี่ 1000 Hz สายอากาศจะต้องส่ง-รับคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 300 km 3) บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์เป็นบรรยากาศชั้นที่โมเลกุลของอากาศอยู่ในสภาพ แตกตัวเป็นไอออน ทำให้เกิดประจุไฟฟ้าอิสระมากมาย เมื่อคลื่นวิทยุที่ส่งจากพื้นโลกกระทบ บรรยากาศชั้นนี้สนามไฟฟ้าจากคลื่นวิทยุจะส่งแรงกระทำกับประจุทำให้ประจุอิสระเหล่านั้น สั่นไปมาเนื่องจากดูดกลืนพลังงานไว้ผลของการสั่นของประจุไฟฟ้าทำให้อิเล็กตรอนมี ความเร่ง จึงปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาโดยมีความถี่เท่ากัน จึงมีผลเหมือนกับว่า คลื่นวิทยุขึ้นไปบนชั้นบรรยากาศ ไอโอโนสเฟียร์แล้วสะท้อนกลับลงมา 4) อัตราเร็วของแสงในสุญญากาศเป็นค่าคงตัวเท่ากับ 299 792 458 เมตรต่อวินาที ซึ่งถูกใช้ในการนิยามระยะทางมาตรฐาน 1 เมตร โดยระยะทางมาตรฐาน 1 เมตร มีค่าเท่ากับ ระยะที่แสงเดินทางในสุญญกาศในเวลา 1 299 792 458 วินาที 5) ข้อควรระวังในการใช้เตาไมโครเวฟ ห้ามนำโลหะเข้าไปในเตาไมโครเวฟ เพราะ โลหะจะไปทำให้ไมโครเวฟที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดคลื่นเกิดการสะท้อนกลับ ทำให้ แหล่งกำเนิดคลื่นเกิดความเสียหายได้นอกจากนี้ถ้าโลหะมีลักษณะบางหรือมีปลายแหลมอาจ หลอมละลายและทำให้เกิดประกายไฟขึ้นในเตาไมโครเวฟ 6) เรดาร์เป็นการตรวจหาตำแหน่งของวัตถุโดยวิธีส่งไมโครเวฟออกไป ในลักษณะ เป็นคลื่นดล ประมาณ 200 ถึง 300 ครั้ง ภายใน 1 วินาทีในทิศทางที่ต้องการตรวจสอบ เมื่อ คลื่นกระทบวัตถุสะท้อนกลับมาจะทำให้ทราบตำแหน่งและความเร็วของวัตถุได้ ตัวอย่างการ ใช้งานเรดาร์เช่น ใช้ในการควบคุมการจราจรทางอากาศ การหาตำแหน่งของเรือ รวมทั้งการ ตรวจสอบสภาพอากาศ 7) ร่างกายมนุษย์มีอุณหภูมิประมาณ 37 องศาเซลเซียส จึงสามารถแผ่คลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าในรูปของรังสีอินฟราเรด การใช้infrared thermometer วัดอุณหภูมิของ ร่างกายได้โดยไม่ต้องให้เครื่องวัดสัมผัสกับร่างกาย การวัดอุณหภูมิวิธีเช่นนี้มีข้อดีคือ ไม่มี การทำให้เครื่องวัดปนเปื้อนสิ่งสกปรก ต่างจากการใช้เทอร์มอมิเตอร์ที่ต้องสัมผัสร่างกาย การ อ่านข้อมูลของแผ่นซีดีในช่วงแรกใช้อินฟราเรด โดยมีinfrared laser diode เป็นตัวส่งรังสี อินฟราเรดความเข้มสูงไปกระทบผิวหน้าของแผ่นซีดีจากนั้นจะมีinfrared photodiode เป็นตัวอ่านสัญญาณอินฟราเรดที่สะท้อนมา ทำให้ทราบรหัส 0 หรือ 1 ที่บันทึกบนแผ่นซีดี สำหรับการบันทึกจะใช้infrared laser diode กำลังสูง ทำให้เกิดรอยรหัส 0 หรือ 1 บน แผ่นซีด
55 8) รังสีอัลตราไวโอเลตโดยทั่วไปที่ได้จากแสงอาทิตย์มีความยาวคลื่นประมาณ 100 nm - 400 nm ซึ่งเป็นรังสีที่มีผลต่อผิวหนังของมนุษย์มากที่สุด ปริมาณรังสีที่ได้รับมาก เกินไปจะทำให้ผิวหนังมีสีคล้ำขึ้น นอกจากนี้ยังทำลายเนื้อเยื่อคอลลาเจนและอีลาสติก เป็น เหตุให้เกิดริ้วรอยเหี่ยวย่นหรือผิวแก่ก่อนวัย จึงมีการคิดค้นครีมป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลต เพื่อลดปริมาณรังสีที่ทะลุผ่านไปถึงผิวหนัง โดยพิจารณาจากค่าการปกป้องแสงแดด (sun protection factor : SPF) ซึ่งเป็นค่าที่ใช้บอกระดับ การป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตบีที่ตก กระทบผิวหนังที่ทำให้ผิวหนังแดงคล้ำ ตัวเลขที่ระบุแสดง จำนวนเท่าของเวลาที่ผิวหนังทน ต่อรังสีอัลตราไวโอเลตบีได้ เมื่อทาครีมป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตแล้ว ปกติผิวหนัง ที่ไม่ได้ทาครีมป้องกันรังอัลตราไวโอเลตได้ประมาณ 20 – 30 นาทีดังนั้นถ้าทาครีม ป้องกัน รังสีอัลตราไวโอเลตที่มีค่า SPF 15 ผิวหนังจะทนต่อแสงแดดได้20 × 15 = 300 นาทีหรือ 5 ชั่วโมง ข้อควรระวังคือสารเคมีในครีมป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตนั้นอาจระคายเคืองต่อ ผิวหนังได้ธนาคารพาณิชย์จะใช้รังสีอัลตราไวโอเลตช่วยในการตรวจสอบลายมือชื่อในสมุด บัญชีธนาคาร ถ้าลายมือชื่อนั้นมีการขูดขีดหรือลบ รังสีอัลตราไวโอเลตจะช่วยให้เห็นร่องรอย เหล่านั้นชัดเจนขึ้น ตามนุษย์ไม่สามารถมองเห็นรังสีอัลตราไวโอเลตได้โดยตรง แต่รังสีที่ไป กระทบกระดาษจะถ่ายโอนพลังงานทำให้กระดาษเรืองแสงขึ้น ขั้นที่ 8 ติดตามผล (Follow-up) 8.1 ครูให้นักเรียนทำใบงาน เรื่อง สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 8.2 ครูประเมินนักเรียนจากพฤติกรรมในชั้นเรียนและใบงาน เรื่อง สเปกตรัมคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า 7. สื่อ/แหล่งการเรียนรู้ 7.1 หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(ฟิสิกส์) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 เล่ม 6 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ.2560) 7.2 ใบความรู้ เรื่อง สเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 7.3 ใบงาน เรื่อง สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 7.4 อินเทอร์เน็ต 7.5 ห้องสมุด
56 8. การวัดและประเมินผล จุดประสงค์การเรียนรู้ วิธีการวัด เครื่องมือ เกณฑ์การประเมิน ด้านความรู้ (K) 1) นักเรียนบอกความหมายของสเปกตรัม คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ 2) นักเรียนอธิบายการนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในช่วงความถี่ต่างๆ ไปประยุกต์ใช้ได้ 1) สังเกตจากการ นำเสนอผลการสืบค้น 2) ตรวจใบความรู้ เรื่อง สเปกตรัมของ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 1) แบบประเมิน การนำเสนอผลงาน 2) ใบความรู้ เรื่อง สเปกตรัมของคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า 1) ระดับดีผ่านเกณฑ์ ด้านกระบวนการ (P) 1) นักเรียนออกแบบและนำเสนอข้อมูล จากการสืบค้นได้ 1) สังเกตจากการ นำเสนอผลการสืบค้น 1) แบบประเมิน การนำเสนอผลงาน 1) ระดับดีผ่านเกณฑ์ ด้านคุณลักษณะ (A) 1) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน 1) สังเกตจากการ นำเสนอผลการสืบค้น 2) ตรวจใบความรู้ เรื่อง สเปกตรัมของ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 1) แบบประเมิน การนำเสนอผลงาน 2) ใบความรู้ เรื่อง สเปกตรัมของคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า 1) ระดับดีผ่านเกณฑ์
57 ใบความรู้ใบงาน และเฉลยใบงาน เรื่อง สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
58
59 ความคิดเห็นครูพี่เลี้ยง ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ ............................................................................................................................. ................................... ลงชื่อ (นายชาญชัย เวียนเตียง) ครูพี่เลี้ยงกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความคิดเห็นของหัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้ ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ลงชื่อ ผู้ตรวจสอบ (นางวราภรณ์ เบ้าหล่อเพชร) หัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความคิดเห็นของผู้บริหารสถานศึกษาหรือผู้ที่ได้รับมอบหมาย ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ลงชื่อ (นางสิริ ภัคร โคตรเพชร) ตำแหน่ง ผู้ช่วยผู้อำนวยการกลุ่มบริหารวิชาการ
60 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 4 รายวิชาวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม (ว33206) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 หน่วยการเรียนรู้ที่ 18 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เวลา 15 ชั่วโมง เรื่องที่ โพลาไรเซซันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เวลา 3 ชั่วโมง ภาคเรียนที่ 2 ครูผู้สอน นางสาวชนากานต์ พลพะนาน 1. สาระฟิสิกส์ 3. เข้าใจแรงไฟฟ้าและกฎของคูลอมบ์ สนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้า ความจุไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และกฎของโอห์ม วงจรไฟฟ้ากระแสตรง พลังงาน ไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้า การเปลี่ยนพลังงานทดแทน เป็นพลังงานไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กที่กระทำกับประจุไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า การ เหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎของฟาราเดย์ ไฟฟ้ากระแสสลับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและการสื่อสาร รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 2. ผลการเรียนรู้ 1. อธิบายการเกิดและลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสงไม่โพลาไรส์ แสงโพลาไรส์เชิง เส้น และแผ่นโพลารอยด์รวมทั้งอธิบายการนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ต่างๆ ไปประยุกต์ใช้ และหลักการทำงานของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ เมื่อจบกิจกรรมการเรียนรู้ นักเรียนสามารถ จุดประสงคการ เรียนรู้ รายละเอียด 1. ด้านความรู้ (K: Knowledge) 1) นักเรียนอธิบายโพลาไรเซซันของแสง แสงไม่โพลาไรส์ และแสงโพลาไรส์ เชิงเส้นได้ 2. ด้านทักษะ กระบวนการ (P: Process) 1) นักเรียนสังเกตความสว่างของแสงเมื่อผ่านแผ่นโพลารอยด์สองแผ่นได้ 3. ด้านคุณ ลักษณะ ที่พึงประสงค์ (A: Attitude) 1) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน
61 4. สาระสำคัญ สมบัติเฉพาะของคลื่นตามขวางที่ไม่ปรากฏในคลื่นตามยาว คือ โพลาไรเซชัน (โพลาไรซ์) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก ซึ่งเป็นองค์ประกอบเปลี่ยนแปลงทิศทางกลับไป กลับมาในระนาบเดียว คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นจัดเป็นคลื่นโพลาไรซ์ แต่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก ซึ่งเป็นองค์ประกอบเปลี่ยนแปลงทิศทางกลับไปกลับมาในระนาบ มากกว่าหนึ่งระนาบ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นจัดเป็นคลื่นไม่โพลาไรซ์ 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียนและคุณลักษณะอันพึงประสงค์ สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 1) ทักษะการสังเกต 2) ทักษะการวิเคราะห์ 3) ทักษะการทำงานร่วมกัน 4) การลงความเห็นจากข้อมูล 3. ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต 1. มีวินัย 2. ใฝ่เรียนรู้ 3. มุ่งมั่นในการทำงาน 6. กิจกรรมการเรียนรู้ แนวคิด/รูปแบบการสอน/วิธีสอน/เทคนิค : การจัดการเรียนรู้แบบทำนาย สังเกต อธิบาย (POE) ขั้นที่1 การแนะนำและสร้างแรงกระตุ้น (orientation and motivation) 1. ครูทบทวนเกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าว่า ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่ กำลังเปลี่ยนแปลงอยู่ในแนวตั้งฉากกันและตั้งฉากกับทิศที่คลื่นแผ่ไป แนวการเปลี่ยนแปลง ทิศทางกลับไปกลับมาของสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กกับแนวการแผ่ไปของคลื่นจะ ประกอบกันเป็นระนาบ เรียกว่า ระนาบของการโพลาไรซ์ โดยระนาบของการโพลาไรซ์ของ สนามไฟฟ้าจะตั้งฉากกับระนาบของการโพลาไรซ์ของสนามแม่เหล็ก
62 ขั้นที่ 2 นำเข้าสู่กิจกรรม (Introducing the experiment) 1. นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันศึกษากิจกรรม ความสว่างของแสงเมื่อผ่านแผ่นโพลารอยด์ จากหนังสือเรียน โดยครูใช้รูปแบบการเรียนรู้แบบร่วมมือมาจัดกระบวนการเรียนรู้ โดยกำหนดให้สมาชิกแต่ละคนภายในกลุ่มมีบทบาทหน้าที่ของตนเอง ดังนี้ • สมาชิกคนที่ 1-2 ทำหน้าที่ เตรียมวัสดุอุปกรณ์ใช้ในการทำกิจกรรม • สมาชิกคนที่ 3-4 ทำหน้าที่ อ่านวิธีการทำกิจกรรม และนำมาอธิบายให้สมาชิก ภายในกลุ่มฟัง • สมาชิกคนที่ 5 ทำหน้าที่ บันทึกผลการทำกิจกรรม 2. ครูแจ้งจุดประสงค์ของกิจกรรม ความสว่างของแสงเมื่อผ่านแผ่นโพลารอยด์ ให้นักเรียน ทราบเพื่อเป็นแนวทางการปฏิบัติที่ถูกต้อง จากนั้นให้แต่ละกลุ่มทำกิจกรรมตามขั้นตอน จากหนังสือเรียน ขั้นที่ 3 การทำนาย (Prediction: the elicitation of students’ ideas ) 3.1 ครูตั้งคำถาม “ความสว่างของแสงซึ่งผ่านแผ่นโพลารอยด์ 1 แผ่น ต่างจากความ สว่างของแสงขณะไม่มีแผ่นโพลารอยด์กั้นหรือไม่” ขั้นที่ 4 อภิปรายผลการทำนาย (discussing their prediction) ครูสุ่มโดยใช้เกมวงล้อนักเรียน 1 กลุ่ม ออกมาสรุปอภิปรายผลกิจกรรม เรื่อง ความ สว่างของแสงเมื่อผ่านแผ่นโพลารอยด์ ขั้นที่ 5 สังเกตการณ์ (observation) เมื่อแสงไม่โพลาไรส์ผ่านแผ่นโพลารอยด์สนามไฟฟ้าของแสงไม่โพลาไรส์ที่มีทิศตั้งฉากกับ แนวโพลาไรส์จะถูกดูดกลืน เหลือเพียงสนามไฟฟ้าที่มีทิศขนานกับแนวโพลาไรส์ผ่านแผ่นโพลารอยต์ ออกมา ดังรูป ก. จะได้แสงโพลาไรส์เชิงเส้น (linear polarized light) นั่นคือ แสงที่ผ่านแผ่นโพลา รอยด์แล้วจะเป็นแสงที่มีสนามไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงในระนาบเดียว และ อยู่ในแนวโพลาไรส์ของแผ่นโพ ลารอยด์สมบัติของแสงลักษณะนี้เรียกว่า โพลาไรเชขัน (polarization) เมื่อให้แสงไม่โพลาไรส์ผ่านแผ่นโพลารอยด์สองแผ่นที่นำมาประกบกัน ขณะหมุนแผ่นโพลา รอยด์แผ่นที่สอง ความสว่างของแสงที่ผ่านแผ่นโพลารอยด์ทั้งสองจะเปลี่ยนไป ความสว่างของแสงจะ มากที่สุด เมื่อแนวโพลาไรส์ของแผ่นโพลารอยด์ทั้งสองขนานกัน ดังรูป ข. และความสว่างจะน้อยที่สุด เมื่อ แนวโพลาไรส์ของแผ่นโพลารอยด์ทั้งสองตั้งฉากกัน ดังรูป ค. (ถ้าแผ่นโพลารอยด์มีคุณภาพดีมาก จะไม่มีแสงผ่านออกมา)
63 รูป 18.11 แสงที่ผ่านแผ่นโพลารอยด์ ขั้นที่ 6 อธิบาย (Explanation) 6.1 นักเรียนและครูร่วมกันอภิปรายและสรุปผลกิจกรรม เรื่อง ส่งรับสัญญาณ ระยะไกล ดังนี้ 6.2 ครูอธิบายเพิ่มเติมเพื่อให้นักเรียนเข้าใจเกี่ยวกับแสงไม่โพลาไรซ์และแสง โพลาไรซ์ดังนี้ แสงจากแหล่งกำเนิดแสงโดยทั่วไป เช่น ดวงอาทิตย์ หลอดไฟ ตะเกียง เทียนไข กอง ไฟ จะมีระนาบของการโพลาไรซ์หรือทิศของการโพลาไรซ์ (ซึ่งตั้งฉากกับทิศการแผ่ของคลื่น แสง) ต่างๆ กัน มากมาย (ซึ่งไม่ขนานกัน) แสงจากแหล่งกำเนิดดังกล่าวข้างต้นจึงเป็นแสง ไม่โพลาไรซ์ (unpolarized light) จึงเขียนภาพแทนแสงไม่โพลาไรซ์ได้ดังภาพ (ก) แต่ตาม หลักการรวมเวกเตอร์สามารถรวมเวกเตอร์สนามไฟฟ้า ให้เหลือเพียงสองแนวตั้งฉากกันได้ โดยที่แอมพลิจูดของสนามไฟฟ้าในแนวทั้งสองมีค่าเท่ากัน แสงไม่โพลาไรซ์จึงแยกเป็นแสง โพลาไรซ์ (polarized light) ในสองทิศทางตั้งฉากกันได้ ในกรณีนี้จะเขียนภาพแทนแสงไม่ โพลาไรซ์ได้ดังภาพ (ข) และภาพ (ค) โดยในภาพที่ (ก) และ (ข) ทิศการแผ่ของแสงอยู่ในทิศ พุ่งออกตั้งฉากกับระนาบหน้ากระดาษ ส่วนในภาพ (ค) ทิศการแผ่ของแสงจะพุ่งไปทางขวา ในระนาบหน้ากระดาษ
64 สำหรับแสงโพลาไรซ์มีลักษณะเช่นเดียวกับคลื่นโพลาไรซ์ คือ มีทิศของการโพลาไรซ์ (ของ สนามไฟฟ้า) อยู่ในแนวเดียวกันหรือขนานกัน ขั้นที่7 เสนอการอธิบายเชิงวิทยาศาสตร์ (Providing the scientific explanation) 1. แผ่นวัตถุโปร่งใสผิวเรียบแผ่นบางๆ สองแผ่น วางซ้อนกันบนโต๊ะ ถ้าแสงเดินทางผ่าน อากาศไปตกกระทบแผ่นวัตถุแผ่นบนซึ่งมีดรรชนีหักเหเป็น 1.6 ทำมุมตกกระทบเป็นมุมโพลาไรซ์ และ แสงที่หักเหผ่านแผ่นวัตถุแผ่นบนไปตกกระทบผิวรอยต่อระหว่างแผ่นวัตถุทั้งสองแล้วหักเหผ่านไปทำ มุมหักเหเท่ากับ 37 องศา ดรรชนีหักเหของแผ่นวัตถุแผ่นล่างมีค่าเท่าใด วิธีทำ เขียนภาพประกอบการคำนวณได้ดังภาพ เมื่อพิจารณาตรงผิวรอยต่อระหว่างอากาศกับแผ่นวัตถุแผ่นบน จาก = จะได้ = 1.6 จึงได้ = −1 ( 1.6) = 58 ∘ เนื่องจาก + = 90 ∘ จึงได้ = 90 ∘ − = 90 ∘ − 58 ∘ = 32 ∘ เมื่อพิจารณาตรงผิวรอยต่อระหว่างแผ่นวัตถุทั้งสอง n1 = 1 n2 = 1.6 n3 P P 2 37 (ก) (ข) (ค) ภาพแทนแสงไม่โพลาไรซ์
65 จากกฎของสเนลล์ จะได้ 2 2 = 3 3 เมื่อ 2 = , 3 = 37 ∘ จึงได้ 1.6 3 2 ∘ = 3 3 7 ∘ และ 3 = 1.6(32∘ / 37 ∘ ) = 1.4 ดรรชนีหักเหของแผ่นวัตถุแผ่นล่างจึงมีค่าเป็น 1.4 ขั้นที่ 8 ติดตามผล (Follow-up) 8.1 ครูประเมินนักเรียนจากพฤติกรรมในชั้นเรียนและใบกิจกรรม เรื่อง ความสว่าง ของแสงเมื่อผ่านแผ่นโพลารอยด์ 7. สื่อการเรียนรู้/แหล่งเรียนรู้ 7.1 หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(ฟิสิกส์) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 เล่ม 6 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ.2560) 7.2 ใบความรู้ เรื่อง โพลาไรเซซันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 7.3 ใบกิจกรรม 18.1 เรื่อง ความสว่างของแสงเมื่อผ่านแผ่นโพลารอยด์ 7.4 อินเทอร์เน็ต
66 8. การวัดและประเมินผล จุดประสงค์การเรียนรู้ วิธีการวัด เครื่องมือ เกณฑ์การประเมิน ด้านความรู้ (K) 1) นักเรียนอธิบายโพลาไรเซซันของแสง แสงไม่ โพลาไรส์ และแสงโพลาไรส์เชิงเส้นได้ 1) ตรวจ ใบกิจกรรม เรื่อง ความสว่าง ของแสงเมื่อผ่านแผ่น โพลารอยด์ 1) แบบประเมินการ ทำกิจกรรม 2) ใบกิจกรรม เรื่อง ความสว่างของ แสงเมื่อผ่านแผ่น โพลารอยด์ 1) นักเรียนสามารถ สรุปผลการทำ กิจกรรมได้ระดับดี ผ่านเกณฑ์ ด้านกระบวนการ (P) 1) นักเรียนสังเกตความสว่างของแสงเมื่อผ่าน แผ่นโพลารอยด์สองแผ่น ได้ 1) ตรวจ ใบกิจกรรม เรื่อง ความสว่าง ของแสงเมื่อผ่านแผ่น โพลารอยด์ 1) แบบประเมินการ ทำกิจกรรม 2) ใบกิจกรรม เรื่อง ความสว่างของ แสงเมื่อผ่านแผ่น โพลารอยด์ 1) นักเรียนสามารถ บันทึกผลการทำ กิจกรรมได้ระดับดี ผ่านเกณฑ์ ด้านคุณลักษณะ (A) 1) มุ่งมั่นในการทำงานและมีความรับผิดชอบ 1) ตรวจ ใบกิจกรรม เรื่อง ความสว่าง ของแสงเมื่อผ่านแผ่น โพลารอยด์ 1) แบบประเมินการ ทำกิจกรรม 2) ใบกิจกรรม เรื่อง ความสว่างของ แสงเมื่อผ่านแผ่น โพลารอยด์ 1) นักเรียนทำภาระ งานที่ได้รับมอบหมาย ได้ระดับดีผ่านเกณฑ์
67 ใบความรู้ใบกิจกรรม และเฉลยใบกิจกรรม เรื่อง ความสว่างของแสงเมื่อผ่านแผ่นโพลารอยด์
68
69 ความคิดเห็นครูพี่เลี้ยง ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ ............................................................................................................................. ................................... ลงชื่อ (นายชาญชัย เวียนเตียง) ครูพี่เลี้ยงกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความคิดเห็นของหัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้ ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ลงชื่อ ผู้ตรวจสอบ (นางวราภรณ์ เบ้าหล่อเพชร) หัวหน้ากลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ความคิดเห็นของผู้บริหารสถานศึกษาหรือผู้ที่ได้รับมอบหมาย ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ……................................................................................................................................................................................. ลงชื่อ (นางสิริ ภัคร โคตรเพชร) ตำแหน่ง ผู้ช่วยผู้อำนวยการกลุ่มบริหารวิชาการ
70 แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 5 รายวิชาวิทยาศาสตร์เพิ่มเติม (ว33206) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6 หน่วยการเรียนรู้ที่ 18 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เวลา 15 ชั่วโมง เรื่องที่ การประยุกต์ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เวลา 1 ชั่วโมง ภาคเรียนที่ 2 ครูผู้สอน นางสาวชนากานต์ พลพะนาน 1. สาระฟิสิกส์ 3. เข้าใจแรงไฟฟ้าและกฎของคูลอมบ์ สนามไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้า ความจุไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า และกฎของโอห์ม วงจรไฟฟ้ากระแสตรง พลังงาน ไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้า การเปลี่ยนพลังงานทดแทน เป็นพลังงานไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก แรงแม่เหล็กที่กระทำกับประจุไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า การ เหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎของฟาราเดย์ ไฟฟ้ากระแสสลับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและการสื่อสาร รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 2. ผลการเรียนรู้ 1. อธิบายการเกิดและลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แสงไม่โพลาไรส์ แสงโพลาไรส์เชิง เส้น และแผ่นโพลารอยด์ รวมทั้งอธิบายการนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ต่างๆ ไปประยุกต์ใช้ และหลักการทำงานของอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ เมื่อจบกิจกรรมการเรียนรู้ นักเรียนสามารถ จุดประสงคการ เรียนรู้ รายละเอียด 1. ด้านความรู้ (K: Knowledge) 1) นักเรียนยกตัวอย่างและอธิบายหลักการทำงานอุปกรณ์บางชนิดที่ใช้คลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าได้ 2. ด้านทักษะ กระบวนการ (P: Process) 1) นักเรียนสามารถจัดกระทำและสื่อความหมายของข้อมูลที่ศึกษาค้นคว้าได้ 3. ด้านคุณ ลักษณะ ที่พึงประสงค์ (A: Attitude) 1) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน
71 4. สาระสำคัญ ตัวอย่างอุปกรณ์ที่ประยุกต์ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้แก่เครื่องฉายรังสีเอกซ์สร้างภาพสองมิติอ วัยวะภายในเครื่องถ่ายภาพเอกซ์เรย์คอมพิวเตอร์ใช้รังสีเอกซ์สร้างภาพตัดขวางอวัยวะภายในร่ายกาย และสามารถสร้างเป็นภาพสามมิติได้เครื่องควบคุมระยะไกลใช้รังสีอินฟราเรดหรือคลื่นวิทยุควบคุมกา รทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าเครื่องระบุตำแหน่งบนพื้นโลกใช้ไมโครเวฟเครื่องถ่ายภาพการสั่นพ้องแม่เห ล็กใช้คลื่นวิทยุสร้างภาพสามมิติอวัยวะภายในร่างกาย 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียนและคุณลักษณะอันพึงประสงค์ สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 1) ทักษะการสังเกต 2) ทักษะการสื่อสาร 3) ทักษะการวิเคราะห์ 4) ทักษะการทำงานร่วมกัน 5) ทักษะการตีความหมายข้อมูลและลง ข้อสรุป 3. ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต 1. มีวินัย รับผิดชอบ 2. ใฝ่เรียนรู้ 3. ซื่อสัตย์ สุจริต 4. มุ่งมั่นในการทำงาน 6. กิจกรรมการเรียนรู้ ขั้นที่ 1 ขั้นสร้างความสนใจ (20 นาที) 1.1 ครูนำเข้าสู่หัวข้อที่ 18.4 เรื่อง การประยุกต์ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยครูให้นักเรียนยกตัวอย่างอุปกรณ์ต่าง ๆ ในชีวิตประจำวันที่ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนยกตัวอย่างโดยอิสระ) 1.2ครูตั้งคำถามให้นักเรียนตอบ เพื่อนำเข้าสู่กิจกรรม ดังนี้ 1)ใครเคยถ่ายภาพด้วยเครื่องฉายรังสีเอกซ์ถ้าเคยถ่ายภาพให้ตอบต่อว่าเพื่v อะไร และมีวิธีการอย่างไร 2)ครูนำตัวอย่างภาพถ่ายด้วยเครื่องฉายรังสีเอกซ์รูป18.14ข.ในหนังสือเรีย นให้นักเรียนสังเกตและตอบคำถามหากต้องการเห็นภาพเฉพาะอวัยวะภายในที่ถูกอ วัยวะอื่น เช่น กระดูกสันหลังให้ชัดเจนขึ้นทำได้หรือไม่อย่างไร
72 3)ครูสาธิตการทำงานเครื่องควบคุมระยะไกลเช่นการเปิดปิดเครื่องรับโทรทั ศน์เครื่องปรับอากาศโดยใช้รีโมทหรืออาจยกสถานการณ์การเปิดปิดโดยไม่สัมผัสเครื่องรับโท รทัศน์ ทำได้โดยใช้อุปกรณ์ใด 4)เครื่องควบคุมระยะไกลนอกจากใช้อินฟราเรดยังสามารถใช้คลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้าชนิดอื่นได้หรือไม่ 5) ครูยกสถานการณ์เกี่ยวกับการใช้โทรศัพท์เคลื่อนที่ในการบอกตำแหน่ง ของนักเรียนให้เพื่อนรู้จากนั้นตั้งคำถามว่าโทรศัพท์เคลื่อนที่สามารถบอกตำหน่งของนักเรียน ได้ด้วยระบบอะไร(ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระโดยไม่คาดหวังคำต อบที่ถูกต้อง) ขั้นที่ 2 ขั้นสำรวจและค้นหา (40 นาที) 2.1 จัดกลุ่มนักเรียน กลุ่มละ 5 คน โดยให้สมาชิกแต่ละกลุ่มมีความรู้ความสามารถ ที่คละกันกลุ่มนี้จะเป็นกลุ่มประจำ 2.2 ครูจัดแบ่งเนื้อหาที่จะเรียนเป็นเนื้อหาย่อย ๆ เท่ากับจำนวนสมาชิกในกลุ่มของ นักเรียนอาจจัดทำเป็นบทเรียนหน้าเดียวก็ได้ 2.3 ให้สมาชิกในแต่ละกลุ่มจับฉลากหมายเลขของเนื้อหา คนละ 1 ฉลาก เพื่อ รับผิดชอบในการศึกษาหัวข้อย่อยของเนื้อหา คนละ 1 หัวข้อ หัวข้อที่ 1 เครื่องฉายรังสีเอกซ์ หัวข้อที่ 2 เครื่องถ่ายภาพเอกซ์เรย์คอมพิวเตอร์ หัวข้อที่ 3 เครื่องควบคุมระยะไกล หัวข้อที่ 4 เครื่องระบุตำแหน่งบนพื้นโลก หัวข้อที่ 5 เครื่องถ่ายภาพการสั่นพ้องแม่เหล็ก 2.4 ให้นักเรียนแต่ละคนศึกษาและทำความเข้าใจเนื้อหาตามหมายเลขที่ตัวเองได้ ซึ่งครูติดเนื้อหาบนโต๊ะ (ใช้เวลา 20 นาที) 2.5 เมื่อนักเรียนศึกษาและทำความเข้าใจเนื้อหาแล้ว ให้นักเรียนกลับไปยังกลุ่ม ตัวเองแล้วอธิบายความรู้ที่ได้จากการศึกษาและทำความเข้าใจในเนื้อหาที่ได้รับผิดชอบให้ เพื่อนฟัง 2.6 นักเรียนแต่ละกลุ่มช่วยกันสรุปความรู้ที่ได้ในการศึกษาลงในกระดาษปรู๊ฟ (น้ำตาล) ขั้นที่ 3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (120 นาที)