45
แผนการเรียนร้ทู ่ี 7 เร่ือง แรงพยุงจากของไหล
ช้ันมธั ยมศกึ ษาปที ี่ 6
หน่วยการเรียนร้ทู ี่ 2 ของไหล ภาคเรยี นท่ี 1 ปกี ารศกึ ษา 2565
รหัสวชิ า ว 30204 รายวิชา ฟิสิกสเ์ พิ่มเติม 4 ผูส้ อน นางสาวเกตศรา ก้องเวหา
กลุ่มสาระการเรยี นรู้ วิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี
เวลา 3 ช่ัวโมง
1. สาระสำคัญ
4. เข้าใจความสมั พนั ธ์ของความรอ้ นกับการเปลีย่ นอุณหภูมิและสถานะของสสาร สภาพยืดหยนุ่ ของ
วัสดแุ ละมอดลุ สั ของยัง ความดนั ในของไหล แรงพยุงและหลักของอาร์คมิ ดี ีส ความตึงผวิ และแรงหนดื ของ
ของเหลว ของไหลอุดมคตลิ ะสมการแบรน์ ูลลี กฎของแกส๊ ทฤษฎีจลนข์ องแกส๊ อดุ มคติ และพลังงานในระบบ
ทฤษฎอี ะตอมของโบร์ ปรากฏการณโ์ ฟโตอเิ ล็กทริก ทวิภาวะของคลนื่ และอนุภาค กัมมันตภาพรังสี แรง
นิวเคลียร์ ปฏิกิรยิ านวิ เคลยี ร์ พลังงานนวิ เคลียร์ ฟิสิกสอ์ นุภาค รวมทัง้ นำความรูไ้ ปใช้ประโยชน์
2. ผลการเรยี นรู้
ทดลอง อธิบายและคำนวณขนาดแรงพยุงจากของไหล
3. จุดประสงค์การเรียนรู้
3.1 ด้านความรู้ (K)
1) นักเรยี นอธบิ ายขนาดแรงพยงุ จากของไหลได้
3.2 ด้านกระบวนการ (P)
1) นกั เรยี นทดลองหาขนาดแรงพยงุ จากของไหลได้
3.3 ด้านคณุ ลักษณะ (A)
1) ใฝเ่ รียนรู้และมุ่งมน่ั ในการทำงาน
4. สาระสำคญั
เมื่อวัตถุอยู่ในของไหลจะเกิดแรงพยุง (buoyant force) กระทำต่อวัตถุมีค่าเท่ากับน้ำหนักของของ
ไหลที่มีปรมิ าตรเท่ากับวัตถทุ ี่อยูใ่ นของไหลน้ัน ขนาดของแรงพยุงหาไดจ้ ากสมการ =
5. สาระการเรยี นรู้
5.1 ความรู้
แรงพยงุ จากของไหล
เมื่อปล่อยให้ลูกมะพร้าวตกลงในน้ำ ลูกมะพร้าวลอยน้ำได้ เรือลอยอยู่ในน้ำได้ทั้งที่ทำด้วย
เหล็ก ปรากฏการณ์นี้เกิดจากแรงของน้ำกระทำวัตถุดังกล่าวให้ลอยอยู่ได้ แรงท่ีของเหลวกระทำต่อ
วตั ถทุ ่ีอยใู่ นของไหลน้ัน เรยี กว่า แรพยุง (buoyant force)
46
จากการทดลองแรงพยุง พบว่า น้ำหนักวัตถุที่ชั่งในอากาศไม่เท่ากับน้ำหนักวัตถุที่ชั่งในน้ำ
โดยที่น้ำหนักวัตถุที่ชั่งในอากาศมากกว่าน้ำหนักวัตถุที่ชั่งในน้ำและน้ำหนักน้ำที่ล้นออกมาเท่ากับ
น้ำหนักวัตถุที่หายไปเมื่อชั่งในน้ำ แสดงว่าขณะวัตถุจมในน้ำมีแรงที่น้ำกระทำต่อวัตถุในทิศขึ้น แรงน้ี
คือ แรงพยงุ ของนำ้
นน่ั คอื เม่ือชงั่ นำ้ หนักวตั ถุทจี่ มในของเหลว มแี รงท่ีกระทำตอ่ วตั ถุแสดงดังรูป 17.18
รปู 17.18 แรงท่ีกระทำตอ่ วัตถุทจ่ี มในของเหลว
วตั ถุท่มี ีน้ำหนกั ขณะจมในของเหลวชั่งนำ้ หนกั วัตถุได้ เนือ่ งจากมีแรงพยงุ ของ
ของเหลว
แรงดังกลา่ วมีความสมั พนั ธต์ ามสมการ
+ =
= −
จะเห็นว่า แรงพยุงเท่ากับ นำ้ หนักวัตถทุ ่ีหายไปเม่ือช่ังในของเหลว
ถ้าวัตถุลอยในของเหลวแสดงว่า
=
พิจารณาแรงในแนวดง่ิ ที่ของหลวกระทำกับวัตถุทรงกระบอกสูง ℎ พ้นื ท่ีหนา้ ตดั จมใน
ของเหลวท่มี ีความหนาแนน่ ดังรปู 17.19
รูป 17.19 การหาแรงพยุง
47
จากรูปแรงที่ของเหลวกระทำท่ีผิวด้านบนเท่กบั 1
1 = 1 = ( 0 + ℎ1)
เมอ่ื 1 คือ ความดนั ของของเหลวทีผ่ ิวดา้ นบน
1 คือ แรงที่ของเหลวกระทำทีผ่ วิ ด้านลา่ ง
2 = 1 = ( 0 + ℎ2)
เมื่อ 2 คอื ความดนั ของของเหลวทผี่ ิวด้านล่าง
ผลต่างของแรงเนอื่ งจากความดันของของเหลวในแนวดง่ิ ท่ีกระทำกับวตั ถทุ รงกระบอก คือ
แรงพยุง มีทศิ ขนึ้ และมีขนาดดงั นี้
= 2 − 1 = (ℎ2 + ℎ1) = ℎ
=
เมื่อ = ℎ คือ ปริมาตรของวัตถุทรงกระบอกส่วนที่จม ปริมาณ คือ มวลของ
ของเหลวที่มีปริมาตรเท่ากบั วัตถุทรงกระบอกส่วนที่จม ดังนั้น ( ) ก็คือ น้ำหนักของของเหลว
ทีม่ ปี ริมาตรเท่ากับปรมิ าตรของวัตถุทรงกระบอกสว่ นที่จม
สรุปได้ว่า แรงพยุงที่กระทำต่อวัตถุทรงกระบอกเท่ากับน้ำหนักของของเหลวทีม่ ีปริมาตรเทา่
วตั ถุทรงกระบอกส่วนที่จม และจะเห็นว่าความสัมพันธต์ ามสมการ = ไม่ขึ้นกับรูปทรง
กับวัตถุ
อาร์คิมีดิส (Archimedes) นักปราชญ์ชาวกรีกเป็นผู้ค้บพบหลักการของแรงพยุง และได้
เสนอว่า “วัตถุที่อยู่ในของไหลทั้งหมดหรือเพียงบางส่วน จะถูกแรงพยุงจากของไหลกระทำ โดย
ขนาดแรงพยุงเท่ากับขนาดน้ำหนักของของไหลที่ถูกวัตถุแทนที่” ซึ่งหลักการนี้เรียกว่าหลักอาร์คิ
มดี ิส (Archimedes' principle) ซ่งึ ใช้อธิบายการลอยการจมของวตั ถุตา่ ง ๆ ในของไหล
5.2 กระบวนการ
1) ความสามารถในการสือ่ สาร (อา่ น ฟัง พูด เขียน)
2) ความสามารถในการคดิ (สังเกต วิเคราะห์ จดั กลุ่ม สรปุ )
3) ความสามารถในการแก้ปัญหา (แสวงหาความรู้)
4) ความสามารถในการใชท้ ักษะชีวิต (ความรับผิดชอบ)
5) ความสามารถในการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ (ใช้การสืบคน้ ผา่ นคอมพิวเตอร์)
48
5.3 คณุ ลกั ษณะและคา่ นิยม
ใฝ่เรยี นรู้และมงุ่ มั่นในการทำงาน
6.การบรู ณาการกบั ปรัชญาของเศรษฐกจิ พอเพยี ง
6.1 ความพอเพียง
6.1.1 ความพอประมาณ
ขณะทีแ่ บง่ กลมุ่ นกั เรยี นต้องประมาณความสามารถของตนเองให้ได้ แลว้ เลอื กกลุ่มโดยคละ
ความสามารถที่หลากหลาย เพ่อื ช่วยกันสบื เสาะหาความรู้ และแบ่งปันความรู้ซง่ึ กนั และกันภายในกล่มุ ได้
6.1.2 ความมเี หตผุ ล
มคี วามเขา้ ใจและอธบิ ายเก่ยี วกบั การโพลาไรเซซนั ของคลืน่ แม่เหลก็ ไฟฟา้ อย่างเป็นเหตุเป็น
ผล ถูกต้องตามหลักวชิ าการ
6.1.3 การมภี มู คิ มุ้ กันในตัวที่ดี
รู้และเข้าใจสมบัตทิ วั่ ไปของของไหล ได้แก่ ความหนาแน่น ความดัน และนำไปใช้
ในการแก้ปญั หา
6.2 คุณธรรมกำกับความรู้
6.2.1 เง่ือนไขคณุ ธรรม
นักเรยี นตอ้ งเป็นผทู้ ่ีสนใจใฝ่เรียนรู้ มีความรับผิดชอบ ซื่อสตั ย์ ม่งุ ม่ันอดทน มวี นิ ยั มเี หตผุ ล
6.2.2 เงอ่ื นไขความรู้ (รอบรู้ รอบคอบ ระมดั ระวัง)
นกั เรียนตอ้ งมคี วามรอบคอบ มีวินยั มเี หตุผล ในการเรยี นรู้ รูจ้ กั เออ้ื เฟื้อเผือ่ แผใ่ นการแบ่งปัน
หรือถา่ ยทอดความรูใ้ ห้แก่สมาชิกในกลมุ่ และนอกกลุ่ม
7. กิจกรรมการเรยี นการสอน
ข้นั ท่ี 1 ข้นั สรา้ งความสนใจ
1.1 ครนู ำเขา้ สู่หวั ขอ้ แรงพยุงของไหล โดยนำภาชนะบรรจุนำ้ ดนิ นำ้ มนั และลูกแกว้ จากนน้ั ให้
นกั เรยี นหย่อนวัตถุต่าง ๆ ทเ่ี ตรียมไวล้ งในภาชนะบรรจุน้ำ สังเกตผลที่เกิดขึ้น จากนนั้ ครูตง้ั คำถามใหน้ กั เรียน
ชว่ ยกันตอบ ดงั น้ี
1) ทำไมวัตถุบางชนิดจมน้ำและวัตถบุ างอย่างลอยน้ำ
2) วตั ถลุ อยนำ้ ได้อย่างไร (ครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดงความคดิ เห็นอย่างอิสระ ไม่
คาดหวังคำตอบที่ถกู ต้อง)
1.2 จากน้ันครยู กสถานการณ์ วตั ถลุ อยน่งิ ในนำ้ นำอภปิ รายจนสรปุ ได้ว่า แรงลัพธท์ ่ีกระทำต่อวัตถตุ ้อง
เป็นศนู ย์ เม่ือพจิ ารณาแรงที่กระทำต่อวัตถุในแนวดิ่งพบว่ามแี รงทีน่ ำกระทำต่อวตั ถใุ นทิศทางตรงขา้ มกับ
นำ้ หนกั ของวัตถทุ ำใหว้ ัตถลุ อยนิง่ ได้ เรยี กว่า แรงพยุง
49
1.3 แจ้งให้นกั เรยี นทราบวา่ จะได้ศกึ ษาเกีย่ วกับ แรงพยงุ
ขนั้ ที่ 2 ข้ันสำรวจและคน้ หา
2.1 นกั เรียนแบ่งกลุ่มๆ ละ 5-6 คน โดยคละเพศ คละความสามารถ
2.2 นกั เรียนแตล่ ะกลุ่มศึกษาใบกจิ กรรม เรื่อง แรงพยงุ
2.3 ครูแจ้งจุดประสงคก์ ารเรียนรู้ อุปกรณ์ และข้นั ตอนการทำกจิ กรรมอย่างละเอียด
2.4 นักเรียนแตล่ ะกลุ่มทำกิจกรรม สังเกตและบันทึกผลการทำกิจกรรม ลงในใบกจิ กรรมท่คี รูแจกให้
ขั้นที่ 3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป
3.1 นักเรียนแตล่ ะกลุม่ ส่งตัวแทนออกมานำเสนอผลการทำกิจกรรมหน้าชน้ั เรียน
3.2 ครนู ำนกั เรยี นอภปิ รายเพ่ือนำไปสู่การสรปุ โดยใชค้ ำถามตอ่ ไปน้ี
1) นักเรียนแต่ละกลุ่มไดผ้ ลการสืบคน้ และผลการทดลองเหมอื นกนั หรือตา่ งกันอย่างไร
เพราะเหตุใด
2) นำ้ หนักวัตถุในอากาศและน้ำหนักวัตถุในนำ้ เท่ากันหรือไม่ อยา่ งไร (แนวการตอบ น้ำหนกั
วัตถุในอากาศและน้ำหนกั วตั ถุในน้ำตา่ งกนั โดยน้ำหนกั วัตถุในอากาศมีมากกว่า)
3) น้ำหนักของนำ้ ทีล่ น้ ออกมาเทา่ กบั น้ำหนักวั ตถทุ ห่ี ายไปหรอื ไม่ (แนวการตอบ น้ำหนักของ
นำ้ ทลี่ น้ ออกมาเทา่ กับนำ้ หนักวตั ถุท่ีหายไป)
3.3 ครูและนกั เรยี นรว่ มกนั อภปิ รายจนได้ข้อสรปุ เร่ือง แรงพยุง ดงั นี้
จากการทำกิจกรรม พบวา่ น้ำหนักของวัตถุขณะที่จมอยู่ในนำ้ มีคา่ น้อยกว่านำ้ หนกั วัตถุที่ชง่ั
วตั ถใุ นอากาศ โดยนำ้ หนักวตั ถทุ ห่ี ายไปเทา่ กบั นำ้ หนกั นำ้ ท่ีมปี รมิ าตรเทา่ วตั ถสุ ่วนที่จมในน้ำ นำ้ หนักวัตถุท่ี
หายไปขณะจมอยูใ่ นนำ้ เน่ืองจากนำ้ มแี รงกระทำต่อวัตถุในทิศขน้ึ แรงน้ีคือ แรงพยุงของน้ำ
ข้นั ที่ 4 ขนั้ ขยายความรู้
4.1 ครใู หค้ วามรูเ้ พ่ิมเติมเกี่ยวกับอาร์คิมีดสี นกั ปราชญ์ชาวกรีก ตามใบความรู้
4.2 ครูใหน้ ักเรยี นศึกษาสมการของหลกั อาร์คิมดี สิ พร้อมศึกษาตัวอย่างละเอยี ด
4.3 ครูใหน้ ักเรยี นทำแบบฝึกหดั เสริม เรื่อง หลักอารค์ มิ ดี ิส
เมอื่ นำวัตถหุ นึง่ ใส่ลงในนำ้ ปรากฏว่าวตั ถุนล้ี อยนำ้ โดยมปี ริมาตรของวัตถจุ มลงในของเหลว 0.5 เท่าของ
ปริมาตรวัตถุทง้ั หมด ความหนาแน่นของวตั ถุน้ีจะเปน็ กเ่ี ท่าของความหนาแนน่ ของนำ้ ( g = 10 m/s2 )
ขน้ั ท่ี 5 ขนั้ ประเมนิ ผล
5.1 ครูตรวจใบกจิ กรรม เร่ืองแรงพยูง
5.2 ครสู ังเกตการตอบคำถามความเข้าใจของนักเรียนจากการศกึ ษาเนื้อหา
5.3 ครตู รวจสมุดและแบบฝึกหัดเสริม เรอื่ ง หลกั อารค์ มิ ดิ ิส
50
8. สื่อการเรียนร/ู้ แหลง่ เรยี นรู้
8.1 ใบกิจกรรม เร่ือง แรงพยุง
8.2 ใบความรู้ เรือ่ ง แรงพยุงจากของไหลและหลักอารค์ มิ ิดิส
8.3 อนิ เทอรเ์ นต็
8.4 หอ้ งสมุด
9. การวดั และประเมินผล
จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ วธิ กี ารวดั เครอื่ งมอื เกณฑ์การประเมิน
ดา้ นความรู้ (K)
1) นกั เรยี นอธิบายขนาดแรงพยงุ จากของ 1) ตรวจใบกจิ กรรม 1) แบบประเมินการ 1) นักเรยี นสรุปผล
ไหลได้ เรอ่ื ง แรงพยงุ ทำกิจกรรม การทำกจิ กรรมได้
2) ใบกิจกรรม เร่ือง ระดับดี ผ่านเกณฑ์
แรงพยงุ
ดา้ นกระบวนการ (P) 1) แบบประเมนิ การ 1) นกั เรียนสามารถ
1) นักเรียนทดลองหาขนาดแรงพยุงจากของ 1) ตรวจใบกจิ กรรม ทำกจิ กรรม บนั ทึกผลการทำ
ไหลได้ เรอื่ ง แรงพยุง 2) ใบกจิ กรรม เร่อื ง กจิ กรรมไดร้ ะดบั ดี
แรงพยงุ ผา่ นเกณฑ์
ด้านคณุ ลักษณะ (A) 1) ตรวจใบกิจกรรม 1) แบบประเมินการ 1) นักเรยี นทำภาระ
1) ใฝเ่ รยี นรแู้ ละมุ่งม่นั ในการทำงาน เร่อื ง แรงพยงุ ทำกจิ กรรม งานทไ่ี ด้รับ
2) ใบกจิ กรรม เรอื่ ง มอบหมายได้ระดับดี
แรงพยงุ ผ่านเกณฑ์
10. เกณฑก์ ารประเมินผลงานนักเรยี น
เกณฑ์การประเมินแบบ Rubrics ของการทำกิจกรรม เร่อื ง ความดันเกจ ความดันสมบูรณ์ และความ
ดนั บรรยากาศ
51
52
53
54
55
56
ใบกิจกรรม เรอ่ื ง แรงพยุง
1. รายชอื่ สมาชิกท่ี …………………………………………………….. ช้ัน …………………………………
ชื่อ……………………………………………………………………………….................................เลขที่...................
ชอ่ื ……………………………………………………………………………….................................เลขที่...................
ชอ่ื ……………………………………………………………………………….................................เลขที่...................
ช่ือ……………………………………………………………………………….................................เลขท.่ี ..................
ชอ่ื ……………………………………………………………………………….................................เลขท.่ี ..................
ช่อื ……………………………………………………………………………….................................เลขที่...................
2. จุดประสงคข์ องกจิ กรรม
เพื่อศึกษาแรงพยุงที่กระทำต่อวัตถุที่อยใู่ นของเหลว
3. วสั ดุ-อุปกรณ์
1) เครื่องช่ังสปรงิ 1 เครื่อง
2) วัตถทุ ไี่ มล่ ะลายนำ้ 1 ชิน้
3) ถว้ ยยูเรกา 1 แก้ว
4) บีกเกอรห์ รือกระบอกตวง 1 อนั
5) เครื่องชั่งนำ้ หนัก 1 เครื่อง
รปู การช่งั นำ้ หนกั วัตถใุ นอากาศและในนำ้
โดยใชเ้ คร่ืองชงั่ สปริง
4. วิธที ำกจิ กรรม
1) ชงั่ น้ำหนักวตั ถใุ นอากาศด้วยเครอ่ื งชงั่ สปริง บันทกึ ผล
2) ชัง่ นำ้ หนกั ขณะวตั ถจุ มอยู่ในน้ำทบ่ี รรจุในถ้วยยเู รกาที่มีน้ำถงึ ขอบถว้ ย บนั ทึกผล
3) นำนำ้ ทีล่ น้ ออกมาไปหาปริมาตรดว้ ยกระบอกตวง และช่ังน้ำหนกั ของนำ้ ทีล่ น้ ออกมา บันทึกผล
4) หานำ้ หนักของวตั ถุที่หายไปเม่อื ชงั่ ในน้ำ โดยนำนำ้ หนักของวตั ถุที่ชัง่ ในอากาศลบด้วยน้ำหนักของวัตถทุ ชี่ ่งั
ในน้ำ
57
5. ผลการทำกิจกรรม 500 กรมั
ในการทดลองครงั้ น้ีใชแ้ ท่งเหล็กมวล
ตารางบนั ทึกผลการทำกิจกรรม
วัตถุ ค่าทีอ่ า่ นได้จากตาช่งั ค่าที่หายไป ปริมาตรของนำ้ ที่ นำ้ หนักของน้ำ
เมื่อช่ังในอากาศ (N) เมื่อช่ังในนำ้ (N) (N) ถูกแทนที่ (cm3) ที่ถกู แทนท่ี (N)
เหล็ก
6. คำถามท้ายกิจกรรม
1) นำ้ หนกั วตั ถใุ นอากาศและนำ้ หนักวัตถใุ นน้ำเทา่ กนั หรือไม่ อยา่ งไร
ตอบ ………………………………………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………………………………………………
2) น้ำหนกั ของนำ้ ที่ลน้ ออกมาเทา่ กบั น้ำหนักวัตถุทหี่ ายไปหรือไม่
ตอบ ………………………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………….
7. สรุปผลการทำกจิ กรรม
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
58
เฉลยใบกจิ กรรม เรอื่ ง แรงพยุง
1. รายช่อื สมาชิกที่ …………………………………………………….. ชัน้ …………………………………
ชื่อ……………………………………………………………………………....................................เลขท.่ี ..................
ชื่อ……………………………………………………………………………....................................เลขที่...................
ช่อื ……………………………………………………………………………....................................เลขที่...................
ชอ่ื ……………………………………………………………………………....................................เลขท.ี่ ..................
ชอ่ื ……………………………………………………………………………....................................เลขที่...................
ชอื่ ……………………………………………………………………………....................................เลขท.่ี ..................
2. จุดประสงคข์ องกจิ กรรม
เพ่ือศึกษาแรงพยุงทก่ี ระทำตอ่ วตั ถทุ ่ีอยใู่ นของเหลว
3. วัสดุ-อุปกรณ์ 1 เครอ่ื ง
1) เครือ่ งชั่งสปริง 1 ชิ้น
2) วัตถุท่ีไมล่ ะลายน้ำ 1 แกว้
3) ถ้วยยเู รกา 1 อัน
4) บกี เกอรห์ รอื กระบอกตวง 1 เคร่ือง
5) เคร่ืองช่งั นำ้ หนัก
รปู การช่ังนำ้ หนักวัตถใุ นอากาศและในน้ำ
โดยใช้เครอื่ งช่ังสปริง
4. วธิ ที ำกิจกรรม
1) ชั่งนำ้ หนกั วัตถใุ นอากาศด้วยเครื่องชั่งสปริง บนั ทกึ ผล
2) ชัง่ น้ำหนกั ขณะวตั ถุจมอยู่ในนำ้ ทีบ่ รรจใุ นถว้ ยยเู รกาที่มนี ้ำถงึ ขอบถว้ ย บันทึกผล
3) นำนำ้ ที่ล้นออกมาไปหาปริมาตรด้วยกระบอกตวง และช่ังนำ้ หนักของน้ำทลี่ ้นออกมา บนั ทึกผล
4) หาน้ำหนักของวตั ถุที่หายไปเมื่อช่ังในน้ำ โดยนำน้ำหนักของวตั ถุทช่ี งั่ ในอากาศลบดว้ ยนำ้ หนกั ของวัตถทุ ่ีช่ัง
ในน้ำ
59
5. ผลการทำกจิ กรรม 500 กรมั
ในการทดลองครั้งนี้ใช้แท่งเหล็กมวล
ตารางบันทกึ ผลการทำกิจกรรม
วตั ถุ ค่าท่ีอา่ นได้จากตาช่ัง ค่าท่หี ายไป ปรมิ าตรของน้ำท่ี น้ำหนักของนำ้
เมอ่ื ชั่งในอากาศ (N) เมือ่ ช่ังในน้ำ (N) (N) ถกู แทนท่ี (cm3) ท่ีถูกแทนที่ (N)
เหล็ก 4.85 4.15 0.70 67 0.66
6. คำถามท้ายกจิ กรรม
1) น้ำหนักวัตถุในอากาศและนำ้ หนกั วัตถใุ นน้ำเทา่ กนั หรือไม่ อย่างไร
ตอบ นำ้ หนกั วตั ถุในอากาศและนำ้ หนักวตั ถใุ นน้ำต่างกัน โดยนำ้ หนักวัตถุในอากาศมีมากกว่า
2) น้ำหนกั ของนำ้ ท่ลี น้ ออกมาเท่ากบั น้ำหนักวตั ถุทห่ี ายไปหรอื ไม่
ตอบ น้ำหนักของน้ำท่ีล้นออกมาเทา่ กับนำ้ หนักวตั ถุทหี่ ายไป
7. สรปุ ผลการทำกิจกรรม
จากการทำกิจกรรม พบวา่ นำ้ หนักของวตั ถุขณะท่จี มอยู่ในน้ำมคี ่าน้อยกวา่ นำ้ หนักวัตถทุ ีช่ ง่ั วตั ถใุ น
อากาศ โดยน้ำหนักวตั ถทุ ่หี ายไปเทา่ กับน้ำหนกั น้ำทมี่ ปี ริมาตรเท่าวตั ถุสว่ นที่จมในน้ำ น้ำหนักวตั ถทุ ห่ี ายไป
ขณะจมอยู่ในนำ้ เน่อื งจากนำ้ มีแรงกระทำต่อวัตถใุ นทิศขึ้น แรงน้ีคอื แรงพยงุ ของนำ้ สมบตั ิใน
การตา้ นการไหลของของเหลวหรอื ต้านก
60
ใบความรู้ เรื่อง แรงพยงุ จากของไหล
เมื่อปล่อยให้ลกู มะพรา้ วตกลงในน้ำ ลกู มะพรา้ วลอยน้ำได้ เรอื ลอยอยู่ในนำ้ ได้ทง้ั ที่ทำด้วยเหลก็ ปรากฏการณ์
น้เี กิดจากแรงของน้ำกระทำวัตถุดังกล่าวใหล้ อยอยู่ได้ แรงทีข่ องเหลวกระทำตอ่ วตั ถุทอ่ี ยใู่ นของไหลน้นั เรียกว่า
แรพยุง (buoyant force)
จากการทดลองแรงพยงุ พบว่า น้ำหนกั วตั ถทุ ช่ี ง่ั ในอากาศไมเ่ ทา่ กบั น้ำหนกั วตั ถุท่ีชง่ั ในน้ำ โดยทน่ี ้ำหนกั วตั ถทุ ่ี
ช่งั ในอากาศมากกวา่ น้ำหนักวัตถุที่ช่งั ในน้ำและน้ำหนักน้ำท่ีลน้ ออกมาเทา่ กบั น้ำหนักวตั ถุทีห่ ายไปเมื่อชง่ั ในนำ้
แสดงวา่ ขณะวัตถุจมในน้ำมแี รงทีน่ ำ้ กระทำต่อวตั ถุในทศิ ขึ้น แรงนี้คือ แรงพยุงของนำ้
น่นั คอื เมื่อชง่ั นำ้ หนกั วตั ถุทีจ่ มในของเหลว มีแรงท่ีกระทำต่อวัตถแุ สดงดังรปู 17.18
รูป 17.18 แรงท่ีกระทำตอ่ วตั ถุทีจ่ มในของเหลว
วตั ถุที่มีน้ำหนัก ขณะจมในของเหลวช่งั น้ำหนกั วตั ถุได้ เนอ่ื งจากมีแรงพยงุ ของของเหลว
แรงดงั กล่าวมีความสัมพนั ธต์ ามสมการ
+ =
= −
จะเหน็ ว่า แรงพยุงเทา่ กบั นำ้ หนกั วตั ถทุ หี่ ายไปเม่ือชั่งในของเหลว
ถ้าวัตถลุ อยในของเหลวแสดงว่า
=
61
พิจารณาแรงในแนวดิง่ ท่ีของหลวกระทำกับวตั ถุทรงกระบอกสงู ℎ พืน้ ทีห่ น้าตดั จมใน
ของเหลวท่มี ีความหนาแนน่ ดังรูป 17.19
รูป 17.19 การหาแรงพยุง
จากรปู แรงท่ีของเหลวกระทำที่ผิวดา้ นบนเทก่ บั 1
1 = 1 = ( 0 + ℎ1)
เมอ่ื 1 คอื ความดันของของเหลวทผ่ี วิ ดา้ นบน
1 คือ แรงท่ขี องเหลวกระทำท่ผี ิวด้านล่าง
2 = 1 = ( 0 + ℎ2)
เมอื่ 2 คอื ความดันของของเหลวที่ผวิ ดา้ นล่าง
ผลต่างของแรงเนอื่ งจากความดันของของเหลวในแนวดง่ิ ท่กี ระทำกับวตั ถทุ รงกระบอก คอื
แรงพยงุ มีทิศขน้ึ และมีขนาดดงั น้ี
= 2 − 1 = (ℎ2 + ℎ1) = ℎ
=
62
เมือ่ = ℎ คือ ปรมิ าตรของวตั ถุทรงกระบอกส่วนที่จม ปริมาณ คือ มวลของของเหลวท่ีมี
ปริมาตรเท่ากบั วัตถุทรงกระบอกส่วนที่จม ดังน้นั ( ) กค็ ือ นำ้ หนักของของเหลวทีม่ ปี ริมาตรเท่ากับ
ปรมิ าตรของวตั ถทุ รงกระบอกส่วนทจ่ี ม
สรปุ ได้ว่า แรงพยุงท่กี ระทำต่อวัตถทุ รงกระบอกเท่ากับนำ้ หนกั ของของเหลวที่มปี รมิ าตรเท่าวตั ถุทรงกระบอก
สว่ นทีจ่ ม และจะเห็นวา่ ความสัมพันธต์ ามสมการ = ไม่ข้ึนกับรปู ทรงกับวตั ถุ
อาร์คิมดี ิส (Archimedes) นกั ปราชญช์ าวกรกี เปน็ ผู้ค้บพบหลกั การของแรงพยงุ และไดเ้ สนอวา่
“วัตถทุ ี่อยู่ในของไหลทงั้ หมดหรือเพียงบางส่วน จะถกู แรงพยงุ จากของไหลกระทำ โดยขนาดแรงพยงุ
เท่ากับขนาดน้ำหนักของของไหลทีถ่ ูกวัตถแุ ทนที่” ซึ่งหลกั การนเ้ี รียกวา่ หลกั อารค์ มิ ีดิส (Archimedes'
principle) ซ่ึงใช้อธิบายการลอยการจมของวัตถุต่าง ๆ ในของไหล
หลักของอารค์ มี ดิ ีส มีใจความวา่ “แรงลอยตวั ทีเ่ กดิ ขึ้นกับวตั ถุ (ไมว่ า่ วัตถุนน้ั จะจมหรือลอย) ย่อมมี
คา่ เทา่ กบั น้ำหนักของของเหลวนน้ั ท่ีมปี ริมาตรเทา่ กบั ปรมิ าตรของวตั ถุส่วนที่จมในของของเหลว”
T T=0 T
mg B mg B mg
รปู ท่ี 1 ชัง่ วัตถใุ นอากาศ รูปท่ี 2 วัตถุลอยในของเหลว รปู ที่ 3 วัตถจุ มในของเหลว
ค่าท่ีอา่ นได้จากตาช่งั คือ แรงดึง T ค่าทอ่ี า่ นได้จากตาชัง่ คือ แรงดงึ T คา่ ท่อี ่านไดจ้ ากตาชงั่ คอื แรงดึง T
T = mg T = 0 ดูทวี่ ตั ถุ B = mg ดทู ่วี ตั ถุ T + B = mg
โดย B = น้ำหนกั ของเหลว ทม่ี ปี ริมาตร โดย B = น้ำหนกั ของเหลว ทม่ี ีปรมิ าตร
เทา่ กบั ปรมิ าตรส่วนท่จี มของวตั ถดุ ว้ ย
เทา่ กับ ปรมิ าตรของวัตถุทั้งกอ้ น
63
สรุปหลกั อาร์คีมดิ ิส
1. ปริมาตรของเหลวที่ถกู แทนท่ี จะเทา่ กบั ปริมาตรของวัตถสุ ว่ นทจี่ มลงในของเหลว
2. น้ำหนักของวตั ถุทช่ี ่งั ในของเหลว จะมีคา่ น้อยกว่าน้ำหนักของวัตถทุ ชี่ ่ังในอากาศ เน่ืองจากแรงพยงุ
ของของเหลวมีมากกวา่ แรงพยงุ ของอากาศ
3. นำ้ หนักของวัตถุท่ีหายไปในของเหลว จะเท่ากบั น้ำหนักของของเหลวท่ีถูกวัตถุแทนที่ ซงึ่ คำนวณได้
จากผลตา่ งของนำ้ หนกั ของวัตถุท่ชี ่ังในอากาศกบั นำ้ หนักของวตั ถทุ ช่ี ง่ั ในของเหลว
4. นำ้ หนักของของเหลวทถ่ี ูกแทนท่ี จะเท่ากับน้ำหนักของของเหลวทม่ี ีปริมาตรเท่ากับวัตถสุ ว่ นทจ่ี ม
จะไดส้ มการ mgวัตถุ = mgของเหลว
เมือ่ ค่า g คือความเรง่ โน้มถ่วงของโลก มีคา่ เท่ากบั 9.8 หรือ 10 m/s จะได้
mวตั ถุ = mของเหลว
ดังน้นั แรงลอยตวั จะขนึ้ กบั ความหนาแน่นของของไหลน้นั และปรมิ าตรของวตั ถุส่วนทจ่ี ม
จาก m = ρV จะได้สมการดังนี้
ρวตั ถVุ วตั ถุ = ρของเหลวVของเหลว
ตัวอยา่ ง เมือ่ นำวัตถุหนึ่งใสล่ งในน้ำ ปรากฏว่าวัตถุนล้ี อยนำ้ โดยมีปริมาตรของวัตถุจมลงในของเหลว 0.8
เทา่ ของปรมิ าตรวตั ถทุ ัง้ หมด ความหนาแนน่ ของวตั ถุนจี้ ะเป็นกก่ี ิโลกรมั ต่อลกู บาศก์เมตร( ความหนาแน่นของ
นำ้ =103 kg/m3 , g = 10 m/s2 )
วิธที ำ ปรากฏวา่ วัตถุลอยนำ้ ได้ จะเหมือนรูปท่ี 2
แสดงวา่ แรงลอยตวั ( B ) = น้ำหนกั ของของเหลว จาก B = mg
จะได้ น้ำหนักของวตั ถุ = น้ำหนักของของเหลว
( mg )วัตถุ = ( mg )น้ำ
mวตั ถุ = mน้ำ , m = V
ว Vว = นVน , Vน = 0.8Vว
0.8Vว = 0.8 x 103 kg/m3
ว = 103 ( Vว )
ตอบ ความหนาแน่นของวัตถนุ ี้ เทา่ กับ 0.8 x 103 กโิ ลกรัมตอ่ ลูกบาศก์เมตร
64
เฉลยแบบฝกึ หดั เสรมิ
4. เมอื่ นำวัตถหุ นง่ึ ใส่ลงในนำ้ ปรากฏว่าวตั ถนุ ีล้ อยนำ้ โดยมีปรมิ าตรของวตั ถุจมลงในของเหลว 0.5 เทา่ ของ
ปริมาตรวัตถุทัง้ หมด ความหนาแนน่ ของวัตถุน้ีจะเป็นกเี่ ท่าของความหนาแน่นของน้ำ
( g = 10 m/s2 )
วิธีทำ วิธีทำ ปรากฎว่า วตั ถลุ อยนำ้ ได้ จะเหมอื นรูป
แสดงวา่ แรงลอยตัว ( B ) = นำ้ หนกั ของของเหลว จาก B = mg
จะได้ นำ้ หนักของวตั ถุ = นำ้ หนักของของเหลว
( mg )วตั ถุ = ( mg )น้ำ , m = V T=0
mวตั ถุ = mน้ำ
ว Vว = นVน , Vน = 0.5Vว B mg
0.5Vว = ………….. kg/m3
ว = 103 ( Vว )
ตอบ ความหนาแนน่ ของวัตถุนี้ เทา่ กบั …………………… กโิ ลกรมั ตอ่ ลูกบาศกเ์ มตร
65
แผนการเรยี นรทู้ ่ี 8
หน่วยการเรียนรทู้ ี่ 2 ของไหล เรอื่ ง แรงตึงผิวของของเหลว
รหสั วชิ า ว 30204 รายวชิ า ฟสิ ิกสเ์ พ่มิ เติม 4 ชน้ั มธั ยมศึกษาปีที่ 6
กลมุ่ สาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ภาคเรยี นที่ 1 ปีการศึกษา 2565
เวลา 2 ช่ัวโมง ผสู้ อน นางสาวเกตศรา กอ้ งเวหา
1. สาระสำคัญ
4. เขา้ ใจความสัมพันธข์ องความรอ้ นกับการเปล่ยี นอณุ หภูมิและสถานะของสสาร สภาพยืดหยุน่ ของ
วัสดแุ ละมอดุลัสของยงั ความดันในของไหล แรงพยงุ และหลกั ของอาร์คิมีดีส ความตึงผิวและแรงหนดื ของ
ของเหลว ของไหลอดุ มคติละสมการแบรน์ ูลลี กฎของแก๊ส ทฤษฎจี ลนข์ องแก๊สอดุ มคติ และพลงั งานในระบบ
ทฤษฎอี ะตอมของโบร์ ปรากฏการณโ์ ฟโตอเิ ล็กทรกิ ทวิภาวะของคล่นื และอนภุ าค กัมมันตภาพรงั สี แรง
นวิ เคลยี ร์ ปฏิกิรยิ านิวเคลยี ร์ พลงั งานนิวเคลยี ร์ ฟิสิกสอ์ นุภาค รวมท้งั นำความรู้ไปใช้ประโยชน์
2. ผลการเรยี นรู้
ทดลอง อธิบายและคำนวณความตึงผิวของของเหลว รวมทั้งสงั เกตและอธิบายแรงหนืดของของเหลว
3. จดุ ประสงค์การเรียนรู้
3.1 ด้านความรู้ (K)
1) นกั เรยี นอธบิ ายความหมายความตึงผวิ ของของเหลวได้
3.2 ด้านกระบวนการ (P)
1) นกั เรียนคำนวณหาปริมาณตา่ ง ๆ ทีเ่ กีย่ วข้องความตงึ ผวิ ของของเหลวได้
3.3 ดา้ นคณุ ลกั ษณะ (A)
1) ใฝเ่ รียนรู้และมุ่งมัน่ ในการทำงาน
4. สาระสำคญั
สำหรับของเหลวจะมีแรงระหว่างโมเลกุลมีแรงเชื่อมแน่น(cohesive force) ซึ่งเป็นแรงระหว่าง
โมเลกุลชนิดเดียวกันยึดโมเลกุลของเหลวเข้าด้วยกันและแรงยึดติด(adhesive force) ซึ่งเป็นแรงระหว่าง
โมเลกลุ ต่างชนดิ กันสว่ นบริเวณผิวของเหลวจะมีแรงกระทำต่อวตั ถุโดยแรงนี้ขนานกับผิวของเหลวและ ต้ังฉาก
กับวตั ถทุ ี่ผิวของเหลวสมั ผสั เรียกว่าแรงดงึ ผวิ ค่าแรงดงึ ผวิ ต่อหนว่ ยความยาววัตถุทผ่ี ิวของเหลวสัมผัส เรียกว่า
ความตงึ ผวิ (Surface tension) หาไดจ้ ากสมการ = ในขณะที่วตั ถุเคลื่อนท่ีของเหลว จะเกดิ แรงต้าน
การเคล่ือนทีข่ องวตั ถเุ รยี กแรงหนืด และเรียกสมบัตินว้ี า่ ความหนดื (Viscosity)
66
5. สาระการเรียนรู้
5.1 ความรู้
การหาความตึงผิว
ความตึงผิวของของเหลว γ หมายถึง อัตราส่วนของแรงดึงผิว ต่อความยาว ที่ตั้งฉาก
กับแรงตลอดแนวทแ่ี รงกระทำ ดังสมการ
=
เปน็ ความตงึ ผิว มหี น่วย นวิ ตนั ต่อเมตร (N/m)
กรณีที่ผิวของเหลวเป็นฟิล์มบาง เช่น ผิวของเหลวในขดลวดรูปตัวยูและมีลวดเบา xy ยาว
เคล่ือนทไ่ี ด้คล่อง ดังรูป 17.9 ก. ผวิ ของเหลวจะดงึ ลวด xy ให้เคล่อื นท่ีขึน้ เมอื่ ออกแรง ดงึ ลวด
xy ให้อยู่ในสมดุล แสดงว่าแรงดึง เท่ากับแรงดึงผิว เมื่อพิจารณาฟิล์มของเหลวที่สัมผัสลวด
xy จะประกอบด้วยผิว 2 ด้าน ความยาวของผิวที่ทำให้เกิดแรงดึงผิวจึงเท่ากับ 2 ดังรูป 17.9 ข.
ดงั น้ัน สามารถพิจารณาความตงึ ผิวของของเหลวในขดลวดได้ดังนี้
รปู 17.9 แรงดงึ ผวิ ของของเหลวที่มีทศิ ขนานกบั ผิวของของเหลวและต้งั ฉากกบั เสน้ ขอบที่ของเหลว
สมั ผสั
จากความตึงผิวตามสมการ = ฟิล์มของเหลวมีความยาวผิว ที่ตั้งฉากกับแรงดึงผิว
ตลอดแนวแรงทก่ี ระทำกบั ลวด xy เท่ากับ 2 ความตึงผวิ ของฟลิ ม์ ของเหลวมคี า่ เท่ากับ
= 2
จากการทดลอง เรื่อง ความตึงของของเหลว พบว่าขณะที่ห่วงวงกลมกำลังจะหลุดออกจาก
ผิวของเหลวผิวของเหลวสัมผสั ห่วงวงกลมขึ้นมาสองดา้ นคอื ด้านนอกวงกลมและดา้ นในวงกลม ดังรูป
17.10 ความตึงผิวของของเหลว
67
รูป 17.10 แสดงผิวของเหลวสมั ผัสหว่ งวงกลมขึน้ มาสองด้านคือดา้ นนอกวกลมและด้านในวงกลม
ความตึงผิวของของเหลวแตล่ ะชนิดมีค่าไมเ่ ทา่ กันดังตาราง 17.2 แสดงความตึงผวิ ของ
ของเหลวบางชนดิ สำหรบั ของเหลวชนิดหนงึ่ ค่าความตงึ ผิวจะเปลี่ยนไปเม่ืออณุ หภูมเิ ปลี่ยนไป เช่น
เมอื่ อุณหภมู ิเพมิ่ ขนึ้ ความดงึ ผิวของของเหลวจะลดลง เพราะที่อุณหภูมิสูงขึน้ โมเลกุลของของเหลวจะ
เคลือ่ นท่เี รว็ ขึน้ ทำใหแ้ รงระหวา่ งโมเลกลุ มีคา่ น้อยลง
ตาราง 17.2 ความตงึ ผวิ ของของเหลวบางชนิด
5.2 กระบวนการ
1) ความสามารถในการส่อื สาร (อา่ น ฟัง พูด เขยี น)
2) ความสามารถในการคดิ (สังเกต วเิ คราะห์ จัดกลุม่ สรุป)
3) ความสามารถในการแกป้ ัญหา (แสวงหาความรู้)
4) ความสามารถในการใช้ทกั ษะชวี ติ (ความรับผดิ ชอบ)
5) ความสามารถในการใช้เทคโนโลยสี ารสนเทศ (ใชก้ ารสบื คน้ ผ่านคอมพิวเตอร)์
5.3 คุณลักษณะและคา่ นยิ ม
ใฝเ่ รียนร้แู ละมุง่ มัน่ ในการทำงาน
68
6.การบรู ณาการกับปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพยี ง
6.1 ความพอเพียง
6.1.1 ความพอประมาณ
ขณะทีแ่ บง่ กลุ่ม นกั เรียนต้องประมาณความสามารถของตนเองให้ได้ แลว้ เลอื กกลุ่มโดยคละ
ความสามารถทีห่ ลากหลาย เพอ่ื ชว่ ยกนั สืบเสาะหาความรู้ และแบ่งปนั ความรูซ้ ึ่งกันและกนั ภายในกลุ่มได้
6.1.2 ความมีเหตผุ ล
มีความเข้าใจและอธิบายเกี่ยวกับความตึงผิว ความหนืด การลอยตัว และกฎของสโตกส์
อย่างเปน็ เหตุเป็นผล ถกู ตอ้ งตามหลักวชิ าการ
6.1.3 การมภี ูมิคุ้มกนั ในตัวทดี่ ี
รู้และเข้าใจความตึงผิว ความหนดื การลอยตวั และกฎของสโตกส์
6.2 คุณธรรมกำกบั ความรู้
6.2.1 เงือ่ นไขคุณธรรม
นักเรยี นตอ้ งเปน็ ผู้ทีส่ นใจใฝเ่ รียนรู้ มีความรบั ผิดชอบ ซ่ือสตั ย์ มุ่งม่ันอดทน มวี ินัย มีเหตผุ ล
6.2.2 เงอ่ื นไขความรู้ (รอบรู้ รอบคอบ ระมดั ระวัง)
นักเรยี นตอ้ งมีความรอบคอบ มีวนิ ยั มเี หตผุ ล ในการเรยี นรู้ รู้จักเออ้ื เฟื้อเผ่ือแผ่ในกาแบ่งปัน
หรอื ถ่ายทอดความร้ใู ห้แกส่ มาชิกในกลมุ่ และนอกกลุ่ม
7. กิจกรรมการเรียนการสอน
ขน้ั ท่ี 1 ขน้ั สร้างความสนใจ
1.1 นกั เรยี นและครูรว่ มกนั สนทนา เกยี่ วกับเร่ือง “การลอยน้ำของวัตถแุ ละแมลง”
1.2 นกั เรียนตอบขอ้ ซักถามของครวู า่ “ใบมดี โกนลอยอยู่บนผวิ น้ำไดอ้ ย่างไร” (ทง้ิ ชว่ งให้นกั เรยี นคิด)
1.3 นกั เรยี นร่วมกันอภปิ รายในแตล่ ะกลมุ่ พร้อมทัง้ บันทกึ ความเห็นของกลุ่มในใบงานที่ 9 เฉพาะข้อ
1 และข้อ 2 (เปดิ โอกาสใหน้ ักเรยี นไดแ้ สดงความคดิ เห็นโดยยงั ไม่เน้นถกู ผิด)
1.4 ตวั แทนนกั เรียนแตล่ ะกลุ่มนำเสนอความเห็นของกล่มุ (ของแตล่ ะคนในกล่มุ โดยตัวแทนของกลมุ่
และข้อสรุปของกลุ่ม)
1.5 นักเรียนร่วมกนั อภิปรายเก่ยี วกบั ใบมดี โกนลอยอยูบ่ นผวิ นำ้ ได้อยา่ งไร เพอื่ ต้ังสมมตฐิ าน แล้ว
เขยี นบนกระดานดำ และบนั ทึกลงในใบงานที่ 9
1.6 แจง้ ให้นกั เรียนทราบวา่ จะได้ศกึ ษาเกย่ี วกบั ความตงึ ผิว
ขนั้ ท่ี 2 ข้ันสำรวจค้นหา
2.1 นกั เรยี นสบื คน้ ข้อมูลเกย่ี วกับความตงึ ผิว และความหนืด จากใบความรู้ที่ 9 พร้อมกับ
ใบงานที่ 9 แลว้ สรุปสาระสำคัญ บันทึกลงในสมุดจดบันทึกและตอบคำถาม
2.2 สุม่ นกั เรียน 1 กลุม่ นำเสนอผลการสบื คน้ ข้อมูล
69
ขน้ั ท่ี 3 ข้นั อธิบายและลงข้อสรุป
3.1 นักเรยี นนำข้อมลู จากขั้นการสบื ค้น ข้อมลู มาอภิปรายรว่ มกบั ครู
3.2 ครูอธบิ ายเพ่ิมเตมิ เกยี่ วกับความตงึ ผวิ เพ่ือให้นกั เรียนสรุปสาระสำคญั ลงในสมุดจดบันทกึ
3.3 ครนู กั เรียนรว่ มกนั อภปิ รายตวั อยา่ งท่ี 1 และ 2 อย่างละเอยี ด
3.4 นักเรียนทำแบบฝึกหดั เสรมิ ท่ีครใู หม้ า ลงในสมุด
ข้นั ที่ 4 ข้ันขยายความรู้
4.1 สมุ่ นกั เรยี นออกมาเฉลยแบบฝึกหัดเสริม
4.2 นกั เรียนสนทนาซักถามครู และรว่ มกนั อภิปราย เกยี่ วกับตวั อยา่ ง ความตึงผวิ จากใบความรูท้ ่ี 9
4.3 นักเรยี นร่วมกันสบื ค้น แกป้ ญั หา ในใบงานที่ 9
ขั้นท่ี 5 ขน้ั ประเมิน
5.1 สังเกตการณ์ตอบคำถามนักเรียนความเข้าใจเกย่ี วกบั เนอื้ หา
5.2 ครูตรวจใบงานท่ี 9 เรอื่ ง ความตึงผิวของของเหลว
5.3 ตรวจความถูกต้องแบบฝึกหดั เสริม
8. ส่ือการเรียนรู/้ แหลง่ เรยี นรู้
8.1 ใบความรู้ท่ี 9 เรื่อง ความตงึ ผวิ ของของเหลว
8.2 อินเทอร์เน็ต
8.3 ห้องสมดุ
8.4 แบบฝึกหดั เสริม
9. การวดั และประเมนิ ผล วธิ ีการวดั เคร่ืองมอื เกณฑก์ ารประเมิน
จุดประสงค์การเรยี นรู้ 1) ตรวจใบงานที่ 9 1) แบบประเมินการ 1) นกั เรียนสามารถ
ด้านความรู้ (K) เร่อื ง ความตึงผวิ ของ ทำกจิ กรรม ตอบคำถามท้าย
1) นกั เรยี นอธบิ ายความหมายความตึงผวิ ของเหลว 2) ใบกิจกรรม เรือ่ ง กจิ กรรมไดร้ ะดบั ดี
ของของเหลวได้ ความตงึ ผิวของ ผ่านเกณฑ์
ของเหลว
70
จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ วธิ ีวัด เครื่องมือ เกณฑ์การประเมนิ
ดา้ นกระบวนการ (P)
1) นกั เรยี นคำนวณหาปรมิ าณตา่ ง ๆ ท่ี 1) ตรวจสมุดการทำ 1) แบบฝกึ หัดเสริม 1) นกั เรียนสามารถ
เกยี่ วขอ้ งความตึงผวิ ของของเหลวได้ แบบฝึกหดั เสรมิ ทำแบบฝึกหัดได้
ระดับดี ผา่ นเกณฑ์
ดา้ นคณุ ลักษณะ (A)
1) ใฝ่เรยี นรูแ้ ละมงุ่ มั่นในการทำงาน 1) ตรวจใบงาน เรื่อง 1) แบบประเมนิ การ 1) นักเรียนทำภาระ
ความตงึ ผวิ ของ ทำกิจกรรม งานทไี่ ดร้ บั มอบหมาย
ของเหลว 2) ใบงาน เรือ่ ง ไดร้ ะดับดี ผา่ นเกณฑ์
2) ตรวจสมุดการทำ ความตึงผิวของ
แบบฝึกหัดเสรมิ ของเหลว
3) แบบฝกึ หัดเสริม
10. เกณฑ์การประเมินผลงานนกั เรียน
เกณฑ์การประเมินแบบ Rubrics ของการทำกจิ กรรม เรื่อง แรงตึงผิวของของเหลว
ประเดน็ การ ค่านำ้ หนกั แนวทางการใหค้ ะแนน
ประเมิน คะแนน
ดา้ นความรู้ 3 ตอบคำถามไดถ้ ูกต้องครบถว้ น จำนวน 4-5 ขอ้
(K) 2 ตอบคำถามได้ถูกต้องครบถ้วน จำนวน 2-3 ข้อ
1 ตอบคำถามได้ถูกต้องครบถว้ น จำนวน 1 ข้อ หรอื ตอบคำถามไมถ่ ูกตอ้ งทง้ั 5 ข้อ
ดา้ น 3 ทำแบบฝกึ หดั ไดถ้ ูกต้องครบถ้วน
กระบวนการ 2 ทำแบบฝกึ หัดไดค้ ่อนขา้ งถูกต้อง
(P) 1 ทำแบบฝกึ หัดไม่ถกู ต้อง
ด้าน 3 ทำภาระงานที่ไดร้ บั มอบหมายเสรจ็ ภายในเวลาท่กี ำหนด และเรียบร้อยถูกต้องครบถว้ น
คณุ ลักษณะ 2 ทำภาระงานท่ีไดร้ ับมอบหมายเสรจ็ ภายในเวลาทีก่ ำหนด แตง่ านยงั ผิดพลาดบางส่วน
(A) 1 ทำภาระงานท่ีได้รับมอบหมายเสรจ็ แต่ลา่ ช้า และเกดิ ข้อผิดพลาดบางสว่ น
ระดับคะแนน
คะแนน 3 หมายถงึ ระดบั ดีมาก
คะแนน 2 หมายถงึ ระดับดี
คะแนน 1 หมายถงึ ระดบั พอใช้
71
72
73
74
75
ใบความรู้
เร่ือง ความตึงผิวของของเหลว
ความตึงผิว คือ ความพยายามในการยดึ ผิวของเหลว
แรงตึงผิวของเหลว คือ แรงทพ่ี ยายามยึดของเหลวไว้ แรงตึงผวิ จะมที ิศขนานผิวของเหลวและตัง้ ฉากกบั เสน้
ขอบของวัตถุทส่ี ัมผัสของเหลว
รูป ก. รูป ข.
จากรปู แผน่ ฟิลม์ของฟองสบู่ ในโครงเหลก็ รูปส่เี หลยี่ ม มีเสน้ เชอื กดงั รูป ก. เม่ือใชเ้ ข็มแทงตรงกลาง
ของเส้นเชือกจะทำให้ฟองสบู่ดงึ เส้นเชือกให้มลี ักษณะเปน็ วงกลมดังรปู ข.
หยดของเหลวมักจะมีลักษณะเป็นทรงกลม เนื่องจากต้องการให้วตั ถุ
มคี วามเสถยี รทสี่ ดุ รปู ทรงของวตั ถทุ ม่ี ีความเสถยี รที่สดุ และไม่สามารถเปล่ยี นรูปร่าง
ได้งา่ ย คือ รูปทรงกลม ดงั นนั้ แรงตึงผวิ จงึ ดึงผิวของของเหลวใหม้ พี ื้นที่ผิวนอ้ ยท่สี ดุ
คือ รูปทรงกลม
การหาค่าความตึงผวิ
ความตึงผิว คือ อัตราส่วนของแรงตงึ ผวิ ต่อความยาวของผิวของเหลวที่แตะกับวัตถุ
F = F , L ความยาวที่สัมผสั วัตถจุ ะมสี องด้าน
L
ลวดวงกลม
จะได้ 2l
ของเหลว
= F 76
2l
F
ตวั อย่างที่ 1 ถา้ ใชล้ วดวงกลม ทมี่ เี ส้นรอบวงเทา่ กบั 0.50 เมตร ทดลองเร่ือง
ลวดวงกลม
ความตงึ ผวิ ของของเหลว พบว่าออกแรงดึงลวดน้ีขนาด 0.04 นวิ ตัน จึงจะทำ ของเหลว
ให้ลวดนนั้ หลดุ พน้ จากผิวของของเหลวได้พอดี จงหาคา่ ความตงึ ผิวของ
ของเหลวน้เี ปน็ กีน่ ิวตันต่อเมตร
F
วิธีทำ = 2l
= 0.04
2(0.5)
= 0.04 N/m
ตัวอยา่ งที่ 2 ถ้าใช้ไม้บรรทดั ยาว 30 ซม. ทดลองเรื่องความตงึ ผิวของของเหลว พบว่าออกแรงดึงไมบ้ รรทดั
ขนาด 0.8 นิวตัน จึงจะทำให้หลุดพน้ จากผวิ ของของเหลวไดพ้ อดี จงหาคา่ ความตงึ ผวิ ของเหลวนี้เปน็ กน่ี ิวตัน
ต่อเมตร
F
วธิ ีทำ = 2l
= 0.8
2(0.3)
= 1.33 N/m
77
ใบงาน
เรอ่ื ง ความตึงผิวและความหนืด
ตอนท่ี 1
4. ใหน้ ักเรียนเขยี นแสดงความคิดเห็นว่า ใบมีดโกนลอยอยบู่ นผิวน้ำไดอ้ ย่างไร
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
5. ความคิดเหน็ ของกล่มุ เห็นว่า ใบมีดโกนลอยอยบู่ นผวิ น้ำได้อยา่ งไร
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
6. ความคิดเหน็ ทน่ี ักเรยี นและครูรว่ มกนั อภปิ รายสรปุ เห็นวา่ ใบมดี โกนลอยอย่บู นผวิ น้ำได้อยา่ งไร
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
78
แบบฝึกหดั เสริม
1. หลอดดูดนำ้ เสน้ ผา่ นศูนย์กลาง 0.7 cm เมื่อนำมาจุ่มที่ผวิ น้ำแลว้ ดงึ ข้นึ เปน็ ฟิมลบ์ างจนเกือบขาด
ความตงึ ผวิ น้ำเท่ากบั 0.0728 N/m แรงตงึ ผิวมคี ่าเทา่ ใด
79
แผนการเรียนรทู้ ี่ 9 เรือ่ ง ความหนดื ของของเหลว
มัธยมศกึ ษาปีที่ 6
หน่วยการเรยี นร้ทู ่ี 2 ของไหล ภาคเรียนท่ี 1 ปีการศกึ ษา 2565
รหัสวชิ า ว 30204 รายวิชา ฟิสกิ สเ์ พมิ่ เติม 4 ผสู้ อน นางสาวเกตศรา ก้องเวหา
กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
เวลา 2 ช่ัวโมง
1. สาระสำคญั
4. เข้าใจความสัมพนั ธ์ของความร้อนกับการเปล่ยี นอณุ หภูมิและสถานะของสสาร สภาพยืดหยุน่ ของ
วสั ดุและมอดลุ สั ของยงั ความดันในของไหล แรงพยงุ และหลกั ของอาร์คิมดี สี ความตึงผวิ และแรงหนดื ของ
ของเหลว ของไหลอดุ มคติละสมการแบร์นูลลี กฎของแกส๊ ทฤษฎีจลนข์ องแก๊สอดุ มคติ และพลงั งานในระบบ
ทฤษฎอี ะตอมของโบร์ ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทรกิ ทวภิ าวะของคล่ืนและอนุภาค กัมมันตภาพรงั สี แรง
นวิ เคลียร์ ปฏิกิรยิ านวิ เคลียร์ พลงั งานนวิ เคลียร์ ฟิสิกส์อนุภาค รวมทั้งนำความรไู้ ปใช้ประโยชน์
2. ผลการเรยี นรู้
ทดลอง อธิบายและคำนวณความตึงผิวของของเหลว รวมท้ังสงั เกตและอธิบายแรงหนืดของของเหลว
3. จุดประสงค์การเรยี นรู้
3.1 ดา้ นความรู้ (K)
1) นักเรียนอธิบายแรงหนืดของของเหลวได้
3.2 ดา้ นกระบวนการ (P)
1) นักเรียนทดลองและสงั เกตแรงหนดื ของของเหลวได้
3.3 ด้านคุณลักษณะ (A)
1) ใฝเ่ รยี นรู้และมุ่งมน่ั ในการทำงาน
4. สาระสำคัญ
สำหรับของเหลวจะมีแรงระหว่างโมเลกุลมีแรงเชื่อมแน่น(cohesive force) ซึ่งเป็นแรงระหว่าง
โมเลกุลชนิดเดียวกันยึดโมเลกุลของเหลวเข้าด้วยกันและแรงยึดติด(adhesive force) ซึ่งเป็นแรงระหว่าง
โมเลกุลต่างชนิดกันสว่ นบรเิ วณผิวของเหลวจะมีแรงกระทำต่อวัตถุโดยแรงนขี้ นานกับผิวของเหลวและ ตั้งฉาก
กับวัตถุที่ผิวของเหลวสัมผสั เรยี กว่าแรงดงึ ผวิ คา่ แรงดึงผิวต่อหน่วยความยาววัตถุท่ผี ิวของเหลวสัมผัส เรียกว่า
ความตงึ ผิว (Surface tension) หาไดจ้ ากสมการ = ในขณะท่ีวัตถเุ คลื่อนที่ของเหลว จะเกิดแรงต้าน
การเคล่ือนท่ีของวัตถเุ รยี กแรงหนืด และเรยี กสมบตั ิน้วี า่ ความหนืด(Viscosity)
80
5. สาระการเรยี นรู้
5.1 ความรู้
จากกิจกรรมความหนืดของของเหลว
เมอื่ ปล่อยใหล้ กู เหลก็ กลมเคล่ือนที่ในของเหลว พบว่า อตั ราเร็วเพ่ิมข้ึนในช่วงแรกของการจม
จนถึงระดับความลกึ หนึ่ง ลูกเหล็กจะจมต่อไปดว้ ยอัตราเร็วสม่ำเสมอ และลูกเหล็กกลมจมใของเหลว
ตา่ งชนดิ กนั ทม่ี ีความลกึ เทา่ กันจะใชเ้ วลาตา่ งกัน
การทลี่ ูกเหล็กกลมเคลอ่ื นที่ในของเหลวต่างชนดิ กนั ที่ระดับความลกึ เทา่ กันจะใช้เวลาตา่ งกนั
เนื่องจากของเหลวมีสมบัติในการต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุผ่านของเหลวนั้นต่างกันหรอื ต้านการไหล
ของของเหลวต่างกนั สมบัติการต้านดังกล่าว เรียกว่า ความหนืด (Viscosity) เมื่อวัตถุเคลือ่ นทีผ่ า่ น
ของเหลวทีม่ ีความหนืดจะเกิดแรงต้านการเคลือ่ นที่ เรียกว่า แรงหนืด (Viscous force) ของเหลวท่ี
มีความหนืดมากว่า จะมีแรงหนืดมากกว่า ทำให้วัตถุเคลื่อนที่ในของเหลวได้ช้ากว่าการเคลื่อนที่ผ่าน
ของเหลวท่ีมคี วามหนืดน้อยกว่า ของเหลวแต่ละชนดิ มีความหนืดทีแ่ ตกตา่ งกนั ตวั อยา่ งดงั ตาราง
ตาราง ความหนืดของของเหลวบางชนดิ ท่อี ุณหภมู ิ 20 องศาเซลเซยี ส
ความรเู้ กี่ยวกับความหนืดนำไปประยุกต์ใชป้ ระโยชนไ์ ดห้ ลากหลาย เชน่ การผลิตสารหลอ่ ลืน่ การ
วิเคราะหก์ ารไหลของของเหลวในทอ่
สโตกส์ คน้ พบวา่ เมื่อวตั ถทุ รงกลมรัศมี r เคลื่อนทใ่ี นของไหล แรงต้านของของไหลเนื่องจากความ
หนืด เป็นสดั ส่วนโดยตรงกบั อัตราเรว็ ของทรงกลมตนั เทยี บกับของไหล
F = 6 r v สมการของสโตกส์
F v จะไดว้ า่ แรงหนืดของของเหลว แปรผนั ตามความเรว็
สดุ ท้ายของวัตถใุ นของเหลว
1 จะไดว้ า่ ความหนดื ของของเหลว แปรผกผันกบั
v
ความเร็วสดุ ท้ายของวตั ถใุ นของเหลว
81
เมื่อ F คอื แรงหนดื (N)
R คอื รศั มี (m)
V คือ อัตราเร็วของของไหล (m/s)
คอื ความหนืด ( Pa.s หรือ N.s/m2)
5.2 กระบวนการ
1) ความสามารถในการส่อื สาร (อา่ น ฟงั พูด เขียน)
2) ความสามารถในการคดิ (สังเกต วเิ คราะห์ จดั กลุ่ม สรุป)
3) ความสามารถในการแก้ปัญหา (แสวงหาความรู้)
4) ความสามารถในการใช้ทกั ษะชวี ติ (ความรับผิดชอบ)
5) ความสามารถในการใช้เทคโนโลยสี ารสนเทศ (ใช้การสบื คน้ ผา่ นคอมพิวเตอร์)
5.3 คณุ ลกั ษณะและคา่ นยิ ม
ใฝเ่ รียนรแู้ ละมงุ่ มน่ั ในการทำงาน
6.การบรู ณาการกับปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง
6.1 ความพอเพียง
6.1.1 ความพอประมาณ
ขณะทแ่ี บง่ กลมุ่ นักเรียนต้องประมาณความสามารถของตนเองให้ได้ แลว้ เลอื กกลุม่ โดยคละ
ความสามารถท่หี ลากหลาย เพอ่ื ช่วยกันสืบเสาะหาความรู้ และแบ่งปนั ความรู้ซึ่งกันและกนั
ภายในกลุ่มได้
6.1.2 ความมเี หตผุ ล
มคี วามเข้าใจและอธิบายเกย่ี วกบั ความตึงผิว ความหนืด การลอยตวั และกฎของสโตกส์
อย่างเปน็ เหตุเปน็ ผล ถูกต้องตามหลกั วิชาการ
6.1.3 การมีภูมิคมุ้ กันในตัวทีด่ ี
รู้และเข้าใจความตงึ ผวิ ความหนืด การลอยตัว และกฎของสโตกส์
6.2 คุณธรรมกำกับความรู้
6.2.1 เงอ่ื นไขคณุ ธรรม
นกั เรียนต้องเป็นผ้ทู ีส่ นใจใฝ่เรียนรู้ มีความรบั ผิดชอบ ซื่อสัตย์ มุ่งมั่นอดทน มีวินัย มเี หตุผล
6.2.2 เงอื่ นไขความรู้ (รอบรู้ รอบคอบ ระมดั ระวงั )
นกั เรยี นตอ้ งมีความรอบคอบ มวี นิ ยั มเี หตุผล ในการเรยี นรู้ รจู้ กั เอื้อเฟอื้ เผอื่ แผใ่ นการแบ่งปัน
หรือถ่ายทอดความรใู้ หแ้ กส่ มาชิกในกลุ่มและนอกกลุ่ม
82
7. กจิ กรรมการเรยี นการสอน
ขัน้ ท่ี 1 ขน้ั สร้างความสนใจ
1.1 ครทู บทวนเนื้อหา เรื่อง ความตึงของของเหลว และสมการทเี่ ก่ยี วข้อง
1.2 ครูนำเข้าสู่กิจกรรม เรื่อง ความหนืดของของเหลว โดยให้นักเรียนเทของเหลวท่ีมีความ
หนืดต่างกันลงในภาชนะ เช่น น้ำเชื่อม น้ำยาล้างจาน น้ำมันพืช ฯลฯ เปรียบเทียบการไหลของ
ของเหลว แล้วให้นักเรียนใช้แท่งแก้วคนของเหลวทีละชนิด สังเกตแรงที่ใช้ในการคนของเหลว ว่า
สัมพันธ์กับอัตราเร็วในการไหลของของเหลวหรือไม่ อย่างไร (ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความ
คิดเหน็ อยา่ งอิสระ ไมค่ าดหวงั คำตอบท่ถี กู ต้อง)
ขน้ั ที่ 2 ขัน้ สำรวจและค้นหา
2.1 นกั เรยี นแบง่ กลุ่มๆ ละ 5-6 คน โดยคละเพศ คละความสามารถ
2.2 นกั เรยี นแต่ละกลุ่มศึกษาใบกจิ กรรม เรื่อง ความหนดื ของของเหลว
2.3 ครูแจ้งจดุ ประสงค์การเรียนรู้ อปุ กรณ์ และข้นั ตอนการทำกจิ กรรมอยา่ งละเอยี ด
2.4 นักเรยี นแต่ละกลมุ่ ทำกิจกรรม สงั เกตและบนั ทึกผลการทำกิจกรรม ลงในใบกจิ กรรมที่ครูแจก
ให้
ขน้ั ท่ี 3 ขนั้ อธิบายและลงข้อสรุป
3.1 นักเรยี นแตล่ ะกลุ่มสง่ ตัวแทนออกมานำเสนอผลการทำกจิ กรรมหนา้ ช้ันเรยี น
3.2 ครูนำนักเรียนอภปิ รายเพอ่ื นำไปส่กู ารสรปุ โดยใชค้ ำถามตอ่ ไปนี้
1) นกั เรียนแตล่ ะกลุ่มไดผ้ ลการสบื ค้นและผลการทดลองเหมอื นกนั หรือตา่ งกนั
อย่างไร
เพราะเหตใุ ด
2) อตั ราเร็วการจมของลูกเหล็กกลมเปล่ยี นแปลงอยา่ งไร (แนวการตอบ อัตราเร็ว
เพม่ิ ขึ้นในช่วงแรกของการจมจนถงึ จดุ หนงึ่ จะจมต่อไปด้วยอตั ราเร็วสม่ำเสมอ)
3) เวลาที่ลูกเหล็กกลมเคลอ่ื นท่ใี นของเหลวตา่ งชนิดกันท่ีมีความลกึ เทา่ กัน แตกต่าง
กันหรือไม่ (แนวการตอบ ลูกเหล็กกลมจมในของเหลวตา่ งชนดิ กนั ทม่ี ีความลกึ เท่ากันจะใช้เวลา
ต่างกนั )
3.3 ครูและนกั เรยี นรว่ มกนั อภปิ รายจนไดข้ ้อสรุป เรื่อง ความหนดื ของของเหลว ดงั นี้
เมอ่ื ปลอ่ ยใหล้ ูกเหล็กกลมเคล่ือนทใี่ นของเหลวพบว่าอัตราเร็วเพม่ิ ข้นึ ในช่วงแรกของ
การจมจนถงึ จุดหนึ่งจะจมตอ่ ไปดว้ ยอตั ราเร็วสมำ่ เสมอ และลูกเหลก็ กลมจมในของเหลวต่างชนดิ กนั
ท่ีมีความลกึ เท่ากันจะใช้เวลาต่างกนั สมบตั ิในการตา้ นการไหลของของเหลวหรือต้านการเคลอ่ื นที่ของ
วตั ถุผ่านของเหลว เรียกวา่ ความหนดื แรงที่ของเหลวตา้ นการเคลอื่ นท่ขี องวตั ถใุ นของเหลวน้ันคือแรง
หนดื
3.4 ครนู ักเรียนร่วมกันอภิปรายตัวอย่างที่ 1 และ 2 อย่างละเอียด
83
ขั้นท่ี 4 ขั้นขยายความรู้
4.1 ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับตาราง ความหนืดของของเหลวบางชนิดท่ีอุณหภูมิ 20
องศาเซลเซียส ตามใบความรู้
4.2 ครูให้ความรูเ้ พ่มิ เติมเกี่ยวกบั ความหนืดของน้ำมนั หล่อลน่ื
ความรู้เกีย่ วกบั ความหนืดของของเหลวสามารถนำมาใชใ้ นการผลิตน้ำมันหล่อล่ืนให้
เหมาะสมกบั เคร่ืองจักรกลชนิดต่าง ๆ ของเหลวที่มีความหนืดสงู ซึ่งเคล่ือนตวั ได้ช้าจะสามารถเกาะจับ
บนชิ้นส่วนของเครื่องจักรกลได้ดี จึงเป็นตัวช่วยลดการกระแทกและการเสียดสีของชิ้นส่วนต่าง ๆ ได้
แต่จะมีแรงหนืดไปต้านการเคล่ือนท่ีของชิ้นส่วนนั้นมากเช่นกันทำใหส้ ูญเสยี กำลังของเคร่ืองจักรกลไป
บ้าง ดงั นั้นการเลอื กนำ้ มนั หลอ่ ลน่ื จึงต้องคำนงึ ถึงความหนืดทีเ่ หมาะสมกับเคร่ืองจักรกลชนดิ นนั้
ขนั้ ท่ี 5 ข้นั ประเมนิ ผล
5.1 ครตู รวจใบกจิ กรรม เรอื่ ง ความหนดื ของของเหลว
5.2 สังเกตการณ์ตอบคำถามนักเรยี นความเข้าใจเกย่ี วกับเนื้อหา
8. ส่ือการเรียนรู/้ แหลง่ เรยี นรู้
8.1 ใบความรู้ท่ี 10 เรื่อง ความหนดื ของของเหลว
8.2 ใบกิจกรรม เรื่อง ความหนืดของของเหลว
8.3 อนิ เทอรเ์ นต็
8.4 หอ้ งสมุด
9. การวดั และประเมนิ ผล วธิ กี ารวดั เคร่ืองมอื เกณฑ์การประเมนิ
จุดประสงคก์ ารเรียนรู้
1) ตรวจสมดุ ในการตอบ 1) แบบประเมนิ การ 1) นกั เรียนสามารถ
ด้านความรู้ (K)
1) นักเรยี นอธิบายแรงหนืดของของเหลวได้ คำถามตรวจสอบความ ทำกจิ กรรม ตอบคำถามไดร้ ะดับ
ดา้ นกระบวนการ (P) เขา้ ใจ 2) ตอบคำถาม ดี ผ่านเกณฑ์
1) นกั เรียนทดลองและสงั เกตแรงหนดื ของ
ของเหลวได้ ตรวจสอบความเข้าใจ
1) ตรวจใบกิจกรรม 1) แบบประเมนิ การ 1) นักเรยี นสามารถ
เร่อื ง ความหนืดของ ทำกิจกรรม บันทึกผลการทำ
ของเหลว 2) ใบกจิ กรรม เร่อื ง กิจกรรมไดร้ ะดับดี
ความหนดื ของ ผ่านเกณฑ์
ของเหลว
84
จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ วิธีวดั เครอื่ งมือ เกณฑ์การประเมนิ
ด้านคณุ ลักษณะ (A) 1) ตรวจใบกจิ กรรม 1) แบบประเมินการ 1) นกั เรยี นทำภาระ
1) ใฝ่เรยี นรแู้ ละมงุ่ มั่นในการทำงาน งานทไ่ี ด้รับมอบหมาย
ไดร้ ะดับดี ผ่านเกณฑ์
เรอื่ ง ความหนืดของ ทำกจิ กรรม
ของเหลว 2) ใบกิจกรรม เร่อื ง
2) ตรวจสมดุ ตอบ ความหนดื ของ
คำถามตรวจสอบความ ของเหลว
เข้าใจ 3) ตอบคำถาม
ตรวจสอบความ
เขา้ ใจ
10. เกณฑก์ ารประเมินผลงานนักเรยี น
เกณฑ์การประเมนิ แบบ Rubrics ของการทำกจิ กรรม เร่ือง ความหนดื ของของเหลว
ประเด็นการ ค่าน้ำหนัก แนวทางการให้คะแนน
ประเมนิ คะแนน
ดา้ นความรู้ 3 ตอบคำถามไดถ้ ูกต้องครบถ้วน
(K) 2 ตอบคำถามได้ค่อนข้างถูกต้อง
1 ตอบคำถามไม่ถูกต้อง
ดา้ น 3 บนั ทกึ ผลกจิ กรรมได้ถูกต้องครบถ้วน
กระบวนการ 2 บันทกึ ผลกิจกรรมค่อนข้างถูกตอ้ งครบถ้วน
(P) 1 บันทกึ ผลกจิ กรรม แต่ไม่ถูกต้อง
ดา้ น 3 ทำภาระงานที่ได้รบั มอบหมายเสรจ็ ภายในเวลาที่กำหนด และเรียบรอ้ ยถูกต้องครบถ้วน
คณุ ลักษณะ 2 ทำภาระงานท่ีไดร้ บั มอบหมายเสร็จภายในเวลาทีก่ ำหนด แต่งานยังผดิ พลาดบางสว่ น
(A) 1 ทำภาระงานท่ีไดร้ ับมอบหมายเสรจ็ แตล่ ่าช้า และเกดิ ข้อผิดพลาดบางสว่ น
ระดบั คะแนน
คะแนน 3 หมายถงึ ระดับดมี าก
คะแนน 2 หมายถึง ระดับดี
คะแนน 1 หมายถึง ระดบั พอใช้
85
86
87
88
89
ใบความร้ทู ี่ 9 ความหนดื ของของเหลว
ความหนืด คือ คุณสมบัติของของเหลวในการต้านวัตถุที่เคลื่อนที่ในของเหลวนั้นวัตถุที่มีความหนืด
มาก ก็จะเกิดแรงหนืดน้อย เพื่อต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุในของเหลวนั้น แต่เราต้องออกแรงมาก วัตถุที่มี
ความหนืดน้อย ก็จะเกิดแรงหนืดมาก เพื่อใช้ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุในของเหลวนั้น แต่เราต้องออกแรง
น้อย
สโตกส์ ค้นพบวา่ เมื่อวตั ถุทรงกลมรศั มี r เคล่ือนท่ใี นของไหล แรงตา้ นของของไหลเนือ่ งจากความ
หนดื เปน็ สัดสว่ นโดยตรงกับอัตราเร็วของทรงกลมตันเทยี บกับของไหล
F = 6 r v สมการของสโตกส์
F v จะได้ว่า แรงหนดื ของของเหลว แปรผนั ตามความเรว็ สดุ ทา้ ย
ของวัตถุในของเหลว
1 จะไดว้ า่ ความหนดื ของของเหลว แปรผกผนั กับความเร็ว
v
สดุ ท้ายของวตั ถใุ นของเหลว
ตวั อยา่ งท่ี 1 ออกแรงขว้างก้อนหนิ 10 N ลงไปในนำ้ ดว้ ยความเรว็ 5 m/s กอ้ นหินทรงกลมรัศมี 0.2 m จง
หาสมั ประสิทธคิ วามหนืด
จาก F = 6 r v
10 = 6(3.14) (0.2)(5)
= 10
18.84
= 0.53 Pa.s
ตัวอย่างท่ี 2 จงหาแรงต้านการเคลอื่ นทขี่ องลกู เหล็กรศั มี 0.5 cm เคลือ่ นที่ในของเหลวชนิดหนง่ึ ทมี่ ีความ
หนาแนน่ 1.5 x 103 Kg/m3 และมคี วามหนดื 0.96 Pa.s ถา้ ขณะน้ันลกู เหล็กเคลือ่ นที่ด้วยความเรว็ คงที่ 0.3
m/s หาขนาดของแรงหนดื
จาก F = 6 r v
F = 6(3.14)(0.96)(0.5x10-2)(0.3)
F = 2.72 x 10-2 N
90
ใบกจิ กรรม เรอื่ ง ความหนดื ของของเหลว
1. รายช่ือสมาชิกที่ …………………………………………………….. ช้นั …………………………………
ชื่อ……………………………………………………………………………....................................เลขท.่ี ..................
ชือ่ ……………………………………………………………………………....................................เลขท่ี...................
ชื่อ……………………………………………………………………………....................................เลขที่...................
ชื่อ……………………………………………………………………………....................................เลขท่ี...................
ชอ่ื ……………………………………………………………………………....................................เลขที่...................
ชื่อ……………………………………………………………………………....................................เลขที.่ ..................
2. จดุ ประสงค์ของกิจกรรม
สงั เกตและอธิบายผลของความหนดื ของของเหลว
3. วสั ดุ-อุปกรณ์ 1 กระบอก
1) กระบอกใส ความสูงอยา่ งน้อย 50 เซนตเิ มตร 1 ลกู
2) ลูกเหลก็ กลม 1 แกว้
3) ของเหลวชนดิ ต่าง ๆ เชน่ น้ำ นำ้ มันพืช น้ำยาล้างจาน 1 เรอื น
4) นาฬิกาจบั เวลา
4. วธิ ีทำกิจกรรม
1) ใส่ของเหลวลงในกระบอกตวงให้ถงึ ขีดสูงสุดของขดี สเกลบอกปริมาตร
2) ปล่อยลูกเหลก็ กลมจากผวิ ของเหลวลงในกระบอกตวง พรอ้ มทงั้ สงั เกตการเปล่ียนแปลงอตั ราเรว็
ของการจม และจับเวลาทีล่ ูกเหล็กเคล่อื นท่ีจากผวิ ของเหลวจนถึงกน้ กระบอกตวง
3) เปลย่ี นเป็นของเหลวอื่น แล้วทำซ้ำข้อ 1) – 2)
5. ผลการทำกจิ กรรม
ภาพการทดลอง
91
ตารางบนั ทึกผลการทำกจิ กรรม
ระดับ เวลาท่ีลกู กลมตกในนำ้ ยาล้างจาน (s) อัตราเรว็
ความลึก (cm/s)
(cm) ครัง้ ท่ี 1 ครัง้ ท่ี 2 ครัง้ ท่ี 3 เวลาเฉล่ยี
0
5
10
15
20
25
ระดบั เวลาทีล่ กู กลมตกในน้ำมันพืช (s) อัตราเร็ว
ความลกึ (cm/s)
(cm) ครั้งที่ 1 ครง้ั ท่ี 2 ครงั้ ท่ี 3 เวลาเฉลี่ย
0
5
10
15
20
25
92
6. คำถามท้ายกิจกรรม
1) อตั ราเร็วการจมของลูกเหลก็ กลมเปลย่ี นแปลงอย่างไร
ตอบ อัตราเร็วเพิม่ ข้ึนในช่วงแรกของการจมจนถึงจดุ หนึ่งจะจมตอ่ ไปด้วยอัตราเรว็ สมำ่ เสมใ……………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
2) เวลาทีล่ ูกเหล็กกลมเคลื่อนท่ีในของเหลวต่างชนิดกันทม่ี ีความลึกเทา่ กัน แตกตา่ งกันหรอื ไม่
ตอบ ลกู เหลก็ กใ……………………………………………………………………………………………………………………………………
ใลมจมในของเหลวตา่ งชนดิ กันที่มคี วามลึกเท่ากนั จะใชเ้ วลาต่างกใั ………………………………………………………………
7. สรุปผลการทำกิจกรรม
จากการทำกิจกรรม พบว่า เมื่อปล่อยให้ลูกเหล็กกลมเคลื่อนทีใ่ นของเหลวพบวา่ อตั ราเร็วเพิ่มขึน้ ในช่วงแรก
ของการจมจนถึงจุดหนึ่งจะจมต่อ ไปด้วยอัตราเร็วสม่ำเสมอ และลูกเหล็กกลมจมในของเหลวตา่ งชนดิ กันที่มคี วาม
ลึกเท่ากันจะใช้เวลาต่างกัน สมบัติในการต้านการไหลของของเหลวหรือต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุผ่าน
ของเหลวใ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………
คลา้ ยกับการเรียงตวั ของผงเหล็กรอบแทง่ แม่เหลก็ อ
คลา้ ยกับกรเรียงตวั ของผงเหล็กรอบแท่งแม่เหล็ก อ
93
แผนการเรยี นรทู้ ี่ 10
หนว่ ยการเรยี นรทู้ ี่ 2 ของไหล เรอื่ ง สมการความต่อเนอื่ ง
รหสั วชิ า ว 30204 รายวิชา ฟสิ ิกส์เพ่ิมเติม 4 ชน้ั มธั ยมศกึ ษาปีที่ 6
กลมุ่ สาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ภาคเรียนที่ 1 ปีการศกึ ษา 2565
เวลา 3 ชั่วโมง ผสู้ อน นางสาวเกตศรา ก้องเวหา
1. สาระสำคัญ
4. เข้าใจความสัมพันธ์ของความร้อนกับการเปลี่ยนอุณหภูมิและสถานะของสสาร สภาพยืดหยุ่นของ
วัสดุและมอดุลัสของยัง ความดันในของไหล แรงพยุงและหลักของอาร์คิมีดีส ความตึงผิวและแรงหนืดของ
ของเหลว ของไหลอุดมคติละสมการแบร์นูลลี กฎของแก๊ส ทฤษฎีจลน์ของแก๊สอุดมคติ และพลังงานในระบบ
ทฤษฎีอะตอมของโบร์ ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ทวิภาวะของคลื่นและอนุภาค กัมมันตภาพรังสี แรง
นิวเคลยี ร์ ปฏกิ ริ ยิ านิวเคลยี ร์ พลังงานนวิ เคลียร์ ฟิสิกส์อนุภาค รวมท้ังนำความรไู้ ปใช้ประโยชน์
2. ผลการเรยี นรู้
อธิบายสมบัติของของไหลอุดมคติ สมการความต่อเนื่อง และสมการแบร์นูลลี รวมทั้งคำนวณปริมาณ
ต่างๆ ท่เี กี่ยวขอ้ ง และนำความรู้เกี่ยวกับสมการความต่อเนื่องและสมการแบรน์ ูลลีไปอธบิ ายหลักการทำงานของ
อปุ กรณต์ า่ งๆ
3. จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้
3.1 ดา้ นความรู้ (K)
1) นักเรยี นอธิบายสมการความต่อเน่ืองได้
3.2 ด้านกระบวนการ (P)
1) นกั เรียนคำนวณหาปริมาณตา่ ง ๆ ทเ่ี กี่ยวข้องได้
3.3 ด้านคณุ ลกั ษณะ (A)
1) ใฝ่เรยี นร้แู ละมุ่งม่นั ในการทำงาน
4. สาระสำคญั
พฤติกรรมการไหลของของไหลสามารถทำให้ง่ายต่อความเข้าใจด้วยของไหลอุดมคติ ซึ่งมีลักษณะ
ดังนี้ อย่างสม่ำเสมอหรือทตี่ ำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งในของไหลความเร็วและความดันคงตวั ไมม่ แี รงหนืด บีบ
อัดไม่ไดห้ รือมีความหนาแน่นคงตวั และไหลโดยไม่หมนุ วน อนุภาคของของไหลเคลื่อนทีไ่ ปตามสาย กระแส
ที่ไม่ตัดกัน ปริมาตรของของไหลที่ผ่านพื้นที่หน้าตัดในหนึ่งหน่วยเวลาเป็นอัตราการไหล (Flow rate) ตาม
สมการความตอ่ เน่อื ง (Continuity equation) = ค่าคงตวั
เมื่อของไหลมีการไหลในท่อ ผลรวมของความดัน พลังงานจลน์ต่อหนึ่งหน่วยปริมาตรและพลังงาน
ศักย์โน้มถ่วงต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร มีค่าคงตัวเสมอ ซึ่งเป็นไปตาม สมการแบร์นูลลี ดังนี้ + 1 2 +
2
94
ℎ = ค่าคงตัวสามารถนำไปอธิบายการไหลของของเหลวที่ไหลออกจากรูรั่วของภาชนะ เครื่องฉีดน้ำ และ
อากาศทเ่ี คลื่อนที่ผา่ นปกี เครอ่ื งบิน
5. สาระการเรียนรู้
5.1 ความรู้
สมการความต่อเนื่อง
พิจารณาการไหลของของไหลที่ไมม่ ีการอัดตัวความหนาแนน่ จึงมีค่าคงตัวเท่ากับ ของไหล
ในท่ออันหนึ่งลักษณะ ดังรูปที่ 17.21 ให้ของไหล ไหลผ่านท่อบริเวณที่มีพื้นที่หนตัด 1 ด้วย
ความเรว็ 1 แล้วไหลไปผ่านบรเิ วณซ่งึ มีพ้ืนที่หน้าตดั 2 ดว้ ยความเร็ว 2
รูป 17.21 แสดงการไหลของของไหลในท่ออันหนง่ึ ทม่ี ีพน้ื ท่ีหน้าตัดไม่คงตวั
สำหรับชว่ งเวลา ∆ ทเี่ ทา่ กนั มวลของของไหลท่ีไหลผา่ นบรเิ วณพนื้ ทห่ี นา้ ตัด 1และ 2
หาไดจ้ าก
∆ = ∆
ของไหลท่ีผา่ นพน้ื ที่ ∆ 1 = 1∆ 1
∆ 1 = 1∆ 1
จะได้ ∆ 1 = 1 1∆
และทำนองเดยี วกนั ของไหลท่ีผา่ นพน้ื ทห่ี น้าตดั 2จะได้
∆ 2 = 2 2∆
เน่อื งจากของไหลเปน็ ชนดิ ท่ีอัดไม่ได้ ความหนาแน่นจึงมคี า่ คงตัว และไม่มขี องไหลเขา้ หรือ
ออกจากทอ่ ในชว่ งจากตำแหน่ง 1ถึง 2 ดังน้ันมวลของของไหลทีผ่ า่ นพ้ืนท่หี น้าตัดใด ๆ ต่อเวลา
จะมคี า่ เท่ากัน
∆ 1 = ∆ 2
∆ ∆