คำถามตรวจสอบความเข้าใจ 5.6 1. ประสิทธิภาพของเครื่องกลและการได้เปรียบเชิงกลของเครื่องกลแตกต่างกันอย่างไร ...................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................. ......................... .................................................................................................................................................... 2. เพราะเหตุใด เครื่องกลมักมีประสิทธิภาพน้อยกว่าร้อยละ 100 ............................................................................................................................. ......................................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 3. การได้เปรียบเชิงกลของเครื่องกลอย่างง่ายชนิดหนึ่งมีค่ามากกว่า 1 แสดงว่าเครื่องกลนั้น ก. ช่วยผ่อนแรง ข. ไม่ช่วยผ่อนแรง ค. ช่วยให้ทางานสะดวกขึ้นแต่ไม่ผ่อนแรง ............................................................................................... ....................................................................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 4. อุปกรณ์ใดในบ้านที่จะต้องอาศัยหลักการทำงานของคาน ............................................................................................................. ......................................................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 5. อุปกรณ์หรือเครื่องมือต่อไปนี้ เป็นเครื่องกลอย่างง่ายหรือไม่ ถ้าเป็นจัดอยู่ในประเภทใด ก. ที่ตัดเล็บ ข. มีด ค. ไม้กวาดพื้น ง. กรรไกรตัดหญ้า .............................................................................................................. ........................................................ ...................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................
เฉลยคำถามตรวจสอบความเข้าใจ 5.6 1. ประสิทธิภาพของเครื่องกลและการได้เปรียบเชิงกลของเครื่องกลแตกต่างกันอย่างไร ตอบ ประสิทธิภาพของเครื่องกลเป็นการเปรียบเทียบงานที่ได้จากเครื่องกลต่องานที่ทำให้แก่เครื่องกล ส่วนการได้เปรียบเชิงกลเป็นการเปรียบเทียบแรงที่ได้จากเครื่องกลต่อแรงที่ใส่ให้เครื่องกล 2. เพราะเหตุใด เครื่องกลมักมีประสิทธิภาพน้อยกว่าร้อยละ 100 ตอบ เพราะมีการสูญเสียงานไปกับแรงเสียดทานของเครื่องกล 3. การได้เปรียบเชิงกลของเครื่องกลอย่างง่ายชนิดหนึ่งมีค่ามากกว่า 1 แสดงว่าเครื่องกลนั้น ก. ช่วยผ่อนแรง ข. ไม่ช่วยผ่อนแรง ค. ช่วยให้ทางานสะดวกขึ้นแต่ไม่ผ่อนแรง ตอบ ก. ช่วยผ่อนแรง เพราะการได้เปรียบเชิงกลเท่ากับแรงที่ได้จากเครื่องกลต่อแรงที่ใส่ให้เครื่องกล แสดงว่าแรงที่ได้จากเครื่องกลมากกว่าแรงที่ใส่ให้เครื่องกล จึงผ่อนแรง 4. อุปกรณ์ใดในบ้านที่จะต้องอาศัยหลักการทำงานของคาน ตอบ ตัวอย่างเช่น กรรไกร คีม ค้อน ไม้กวาด ช้อน ทัพพีตักข้าว ตะเกียบ เป็นต้น 5. อุปกรณ์หรือเครื่องมือต่อไปนี้ เป็นเครื่องกลอย่างง่ายหรือไม่ ถ้าเป็นจัดอยู่ในประเภทใด ก. ที่ตัดเล็บ ข. มีด ค. ไม้กวาดพื้น ง. กรรไกรตัดหญ้า ตอบ ก. กรรไกรตัดเล็บ เป็นเครื่องกลอย่างง่าย 2 ประเภทร่วมกัน ส่วนคันกดเป็นประเภทคานส่วนคม กรรไกรเป็นประเภทลิ่ม ข. มีด เป็นเครื่องกลอย่างง่าย 2 ประเภทร่วมกัน ส่วนก้านมีดเป็นประเภทคาน ส่วนคม มีดเป็นประเภทลิ่ม ค. ไม้กวาดพื้น เป็นเครื่องกลอย่างง่าย ประเภทคาน ง. กรรไกรตัดหญ้า เป็นเครื่องกลอย่างง่าย 2 ประเภทร่วมกัน ส่วนด้ามกรรไกร เป็น ประเภทคาน ส่วนคมกรรไกร เป็นประเภทลิ่ม
แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 16 รายวิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม 2 รหัสวิชา ว31202 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4 หน่วยการเรียนรู้ที่5 ชื่อหน่วย งานและพลังงาน จำนวน 17 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ เรื่อง เครื่องกล (คำนวณ) เวลาเรียน……1…..ชั่วโมง ครูผู้สอน นางสาวเสาวณีย์ ชัยนอก กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 1. มาตรฐานการเรียนรู้/ผลการเรียนรู้ 13. อธิบายการทำงาน ประสิทธิภาพและการได้เปรียบเชิงกลของเครื่องกลอย่างง่ายบางชนิด โดยใช้ ความรู้เรื่องงานและสมดุลกล รวมทั้งคำนวณประสิทธิภาพและการได้เปรียบเชิงกล 2. สาระสำคัญ เครื่องกลอย่างง่าย ได้แก่ คาน รอก พื้นเอียง ลิ่ม สกรู และล้อกับเพลา การทำงานของเครื่องกลอย่างง่ายใช้ หลักการของงานการประดิษฐ์เครื่องกลแต่ละประเภทนั้นมักคำนึงถึงความสะดวกสบายของผู้ใช้งาน 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ 1) อธิบายประสิทธิภาพของเครื่องกลและหลักการทำงานของเครื่องกลแบบต่างๆได้ 3.2 ด้านทักษะกระบวนการ 2) คำนวณหาปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการได้เปรียบเชิงกลจากเครื่องกลอย่างง่ายได้ 3.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ 3) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน 4. สาระการเรียนรู้ การทำงานของเครื่องกลอย่างง่าย ได้แก่ คาน รอก พื้นเอียง ลิ่ม สกรู และล้อกับเพลา ใช้หลักของงานและ สมดุลกลประกอบการพิจารณาประสิทธิภาพและการได้เปรียบเชิงกลของเครื่องกลอย่างง่าย ประสิทธิภาพคำนวณ ได้จากสมการ Efficiency = Wout Win × 100% การได้เปรียบเชิงกลคำนวณได้จากสมการ M.A. = Fout Fin = sin sout คาน - คานประเภทที่ 1 เป็นคานที่จุดหมุนอยู่ระหว่างแรงที่ให้แก่เครื่องกล และแรงที่ได้จากเครื่องกล - คานประเภทที่ 2 เป็นคานที่แรงต้านอยู่ระหว่างจุดหมุนและแรงพยายาม - คานประเภทที่ 3 เป็นคานที่แรงกระทำอยู่ระหว่างจุดหมุนและแรงต้าน การได้เปรียบเชิงกล - การได้เปรียบเชิงกลอุดมคติ - การได้เปรียบเชิงกลจริง
5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 3. ความสามารถในการแก้ปัญหา 4. ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต 5. ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี 6. คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. รักชาติศาสน์กษัตริย์ 2. ซื่อสัตย์สุจริต 3. มีวินัย 4. ใฝ่เรียนรู้ 5. อยู่อย่างพอเพียง 6. มุ่งมั่นในการทำงาน 7. รักความเป็นไทย 8. มีจิตสาธารณะ 7. กิจกรรมการเรียนรู้ 1. ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ครูทบทวนหลักการทำงานของเครื่องกลอย่างง่าย และหลักการคำนวณเบื้องต้นของ เครื่องกล 1.2 ครูอธิบายตัวอย่าง 5.18 และ 5.19 ในหนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. หน้า 126 -127 2. ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 ครูให้นักเรียนทำแบบฝึกหัด 5.6 ในหนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. หน้า 131 2.2 ครูสุ่มนักเรียนให้ออกมาเฉลยแบบฝึกหัด 5.6 หน้าชั้นเรียน พร้อมทั้งสอบถามนักเรียนในชั้น เรียนว่าเห็นด้วยกับเพื่อนที่นำมาเฉลยหรือไม่ มีข้อสงสัยอย่างไร อภิปรายร่วมกัน 3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 ครูทบทวนเกี่ยวกับประสิทธิภาพของเครื่องกล ได้ข้อสรุปดังนี้ 1. การบอกความสามารถในการทำงานของเครื่องกลมักจะบอกด้วยประสิทธิภาพของ เครื่องกล 2. เครื่องกลที่นำมาใช้ประโยชน์ทำหน้าที่ถ่ายโอนพลังงานจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งหรือ เปลี่ยน พลังงานหนึ่งเป็นอีกพลังงานหนึ่ง 3. ความสามารถในการถ่ายโอนพลังงานหรือเปลี่ยนพลังงานของอุปกรณ์บอกเป็น ประสิทธิภาพของเครื่องกลหรืออุปกรณ์ 4. ถ้าไม่มีการสูญเสียพลังงาน ประสิทธิภาพของเครื่องกลเท่ากับ 1 หรือคิดเป็น 100 เปอร์เซ็นต์ เรียกว่า ประสิทธิภาพในทางอุดมคติ 5. ในทางปฏิบัติส่วนมากเครื่องกลหรืออุปกรณ์ต่าง ๆ จะมีการสูญเสียพลังงานไป ภายนอกระบบ โดยไม่คืนกลับประสิทธิภาพของเครื่องกล จึงมีค่าน้อยกว่า 1 หรือน้อยกว่า 100 เปอร์เซ็นต์ซึ่งคือ
ประสิทธิภาพของเครื่องกลในทางปฏิบัติ 3.2 ครูทบทวนเกี่ยวกับการใช้หลักการของงานและกฎการอนุรักษ์พลังงานมาอธิบายการทำงาน ของเครื่องกลอย่างง่าย จนสรุปได้ว่า 1. เครื่องกลไม่ช่วยให้งานที่ให้กับเครื่องกลน้อยลงซึ่งในทางปฏิบัติเครื่องกลอาจมีการ สูญเสียงานไปส่วนหนึ่ง 2. ในกรณีที่แรงเสียดทานมีค่าน้อยมาก หรือ เครื่องกลมีประสิทธิภาพ 100เปอร์เซ็นต์ การผ่อนแรงของเครื่องยนต์พิจารณาได้จากการได้เปรียบเชิงกลเขียนแทนได้ด้วยสมการ (5.19) และ (5.20) ใน หนังสือเรียน 3. ถ้า M.A.>1 แสดงว่าเครื่องกลนั้นช่วยผ่อนแรง แต่ถ้า M.A. > 1 แสดงว่าเครื่องกลนั้น ไม่ช่วยผ่อนแรง 4. ขั้นขยายความรู้ 4.1 ครูให้ความรู้เพิ่มเติมว่า เครื่องกลหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีจำหน่ายตามร้านค้าต่าง ๆ จะมีการ ระบุกำลังของเครื่องกลนั้น ๆ บนตัวเครื่อง เช่น 1000 วัตต์ หรือ 2500 วัตต์ แต่จะไม่ระบุประสิทธิภาพของ เครื่องกลให้ แต่อย่างไรก็ตามมีหน่วยงานภาครัฐบางหน่วยงานทำาหน้าที่กำากับควบคุมคุณภาพสินค้าประเภท อุปกรณ์ไฟฟ้าต้องมีประสิทธิภาพไม่น้อยกว่าขั้นต่ำที่กำหนดจึงสามารถจำหน่ายได้ ผู้ใช้จะต้องนำมาหา ประสิทธิภาพเอง เครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีจำนวนวัตต์มากจึงไม่ได้หมายความว่ามีประสิทธิภาพมาก 5. ขั้นประเมินผล 5.1 ครูให้นักเรียนทำแบบฝึกหัด 5.6 ในหนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. โดยเฉลยคำตอบและอภิปรายคำตอบร่วมกัน 8. สื่อและแหล่งการเรียนรู้ 8.1 เอกสารและ power point ประกอบการสอน เรื่อง เครื่องกล 8.2 หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ 2 ชั้นม. 4 สสวท. แหล่งการเรียนรู้ 33. ห้องคอมพิวเตอร์ของโรงเรียน 34. ห้องสมุดโรงเรียน 35. อินเทอร์เน็ต 9. การวัดและประเมินผล จุดประสงค์ วิธีการวัด เครื่องมือวัด เกณฑ์การประเมิน ความรู้ (K) อธิบายประสิทธิภาพของเครื่องกล และหลักการทำงานของเครื่องกล แบบต่าง ๆ ได้ - ตรวจแบบฝึกหัด 5.6 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4 สสวท. - แบบฝึกหัด 5.6 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติม ฟิสิกส์2 ชั้นมัธยมศึกษา ปีที่4 สสวท. - นักเรียนตอบแบบฝึกหัด 5.6 ในหนังสือเรียน เพิ่มเติมฟิสิกส์2 ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. ถูกตอง รอยละ 80
จุดประสงค์ วิธีการวัด เครื่องมือวัด เกณฑ์การประเมิน ทักษะ/กระบวนการ (P) คำนวณหาปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง กับการได้เปรียบเชิงกลจากเครื่องกล อย่างง่ายได้ - ตรวจแบบฝึกหัด 5.6 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4 สสวท. - แบบฝึกหัด 5.6 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติม ฟิสิกส์2 ชั้นมัธยมศึกษา ปีที่4 สสวท. - นักเรียนตอบแบบฝึกหัด 5.6 ในหนังสือเรียน เพิ่มเติมฟิสิกส์2 ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. ถูกตอง รอยละ 80 คุณลักษณะที่พึงประสงค์ (A) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน การสังเกตพฤติกรรม แบบสังเกตพฤติกรรม ผ่านเกณฑ์การสังเกต พฤติกรรมในระดับ ดี 10. การบูรณาการ หลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง สหกรณ์ อื่นๆ ……………………………………………………………………………………………………………………… ......................................................................................................................................................................... ประเมินผลลัพธ์ (KPA) ที่เกิดขึ้นกับผู้เรียนจากการจัดกิจกรรมการเรียนรู้บูรณาการหลักปรัชญาของ เศรษฐกิจพอเพียง 11. เอกสารอ้างอิง/บรรณานุกรม สถาบันส่งเสริมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี.กระทรวงศึกษาธิการ.2560.หนังสือเรียนรายวิชา เพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ เล่ม 2.กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. 12. บันทึกหลังการจัดการเรียนรู้ 12.1 ผลการเรียนรู้ ด้านความรู้ ด้านทักษะกระบวนการ ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ จำนวนนักเรียน จำนวนนักเรียน จำนวนนักเรียน ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ........................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ........................................... ........................................................................................................................................................................ 12.2 ปัญหา/อุปสรรค ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................
12.3 แนวทางการแก้ไข ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ................ ...................................................................................................................................................................... ลงชื่อ.........................................................................ครูผู้สอน (นางสาวเสาวณีย์ ชัยนอก) 12.4 ความคิดเห็นของผู้บริหารสถานศึกษา/หัวหน้ากลุ่มบริหารวิชาการ/ผู้นิเทศ/หัวหน้ากลุ่มสาระฯ ............................................................................................................................. ......................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ลงชื่อ ............................................................... ( ..............................................................) ตำแหน่ง .....................................................
แบบฝึกหัด 5.6 1. กรรไกรตัดลวดมีระยะระหว่างลวดและจุดหมุน 5 เซนติเมตร และระยะระหว่างมือที่กดกับจุดหมุน 15 เซนติเมตร ดังรูป ถ้าต้องการตัดลวดที่ทนแรงกระทำได้ 300 นิวตันจะต้องออกแรงกด F อย่างน้อยเท่าใด ลวดจึงจะขาด …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 2. จากรูป จงหาการได้เปรียบเชิงกลของคานเบา …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 3. จากรูป จงหาการได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียงที่ยาว 5 เมตร สูง 1 เมตร ……………………………………………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………
4. จากรูป จงหาการได้เปรียบเชิงกลของล้อกับเพลา ……………………………………………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 5. จากรูปในข้อ 2. คานมีประสิทธิภาพเท่าใด ……………………………………………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… …… …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… เฉลยแบบฝึกหัด 5.6 1. กรรไกรตัดลวดมีระยะระหว่างลวดและจุดหมุน 5 เซนติเมตร และระยะระหว่างมือที่กดกับจุดหมุน 15 เซนติเมตร ดังรูป ถ้าต้องการตัดลวดที่ทนแรงกระทำได้ 300 นิวตันจะต้องออกแรงกด F อย่างน้อยเท่าใด ลวดจึงจะขาด
วิธีทำ เขียนแผนภาพแสดงแรงที่กระทำต่อกรรไกรตัดลวดได้ดังรูป เมื่อวัตถุสมดุลต่อการหมุน ∑ = 0 จะได้ ∑ ทวน = ∑ ตาม คิดโมเมนต์รอบจุดหมุน O F(15) = (300)(5) F = 100 N ตอบ ต้องออกแรงกด F อย่างน้อยเท่ากับ 100 นิวตัน 2. จากรูป จงหาการได้เปรียบเชิงกลของคานเบา วิธีทำ ให้ r เป็นระยะจากตำแหน่งที่ออกแรงพยายามไปถึงจุดหมุน และ R เป็นระยะจากตำแหน่งที่มีแรง ต้านกระทำต่อคานไปถึงจุดหมุน จะได้ว่า การได้เปรียบเชิงกลของคาน M.A. = R/r = 5/1 = 5 ตอบ การได้เปรียบเชิงกลของคานเท่ากับ 5 3. จากรูป จงหาการได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียงที่ยาว 5 เมตร สูง 1 เมตร
วิธีทำ ให้ L เป็นระยะตามแนวพื้นเอียง และ H เป็นความสูงของพื้นเอียง การได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียง M.A. = L/H = 5/1 = 5 ตอบ การได้เปรียบเชิงกลของพื้นเอียงนี้เท่ากับ 5 4. จากรูป จงหาการได้เปรียบเชิงกลของล้อกับเพลา วิธีทำ ให้ F1 เป็นแรงที่ให้กับล้อ และ F2 เป็นแรงต้านของวัตถุ การได้เปรียบเชิงกลของล้อกับเพลา M.A. = F1/ F2 = 150/50 = 3 ตอบ การได้เปรียบเชิงกลของล้อกับเพลาชุดนี้ 3 5. จากรูปในข้อ 2. คานมีประสิทธิภาพเท่าใด วิธีทำ ประสิทธิภาพของเครื่องกล = งานที่ได้รับจากเครื่องกล งานที่ให้กับเครื่องกล × 100% จากรูปในข้อ 2. จะได้ว่า งานที่ได้รับจากเครื่องกล = (100)(1) = 100 งานที่ให้กับเครื่องกล = (25)(5) = 125 ดังนั้น ประสิทธิภาพของคาน = 100 125 × 100% = 80% ตอบ คานมีประสิทธิภาพ 80%
แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 17 รายวิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม 2 รหัสวิชา ว31202 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4 หน่วยการเรียนรู้ที่6 ชื่อหน่วย โมเมนตัมและการชน จำนวน 17 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ เรื่อง โมเมนตัม เวลาเรียน……2…..ชั่วโมง ครูผู้สอน นางสาวเสาวณีย์ ชัยนอก กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 1. มาตรฐานการเรียนรู้/ผลการเรียนรู้ 14. อธิบาย และคำนวณโมเมนตัมของวัตถุ และการดลจากสมการและพื้นที่ใต้กราฟ ความสัมพันธ์ ระหว่างแรงลัพธ์กับเวลา รวมทั้งอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรงดลกับโมเมนตัม 15. ทดลอง อธิบาย และคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวกับการชนของวัตถุในหนึ่งมิติ ทั้งแบบยืดหยุ่น ไม่ยืดหยุ่น และการดีดตัวแยกจากกันในหนึ่งมิติซึ่งเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม 2. สาระสำคัญ โมเมนตัม หมายถึงปริมาณความพยายามของวัตถุที่จะเคลื่อนที่ซึ่งมีค่าเท่ากับผลคูณของมวลกับความเร็วของ วัตถุ หรือ P = mv 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ 1) บอกความหมายของโมเมนตัมได้ 3.2 ด้านทักษะกระบวนการ 2) คำนวณหาโมเมนตัมและการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมในสถานการณ์ที่กำหนดให้ได้ 3.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ 3) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน 4. สาระการเรียนรู้ โมเมนตัม หมายถึงปริมาณความพยายามของวัตถุที่จะเคลื่อนที่ซึ่งมีค่าเท่ากับผลคูณของมวลกับความเร็วของวัตถุ หรือ P = mv โมเมนตัมเป็นปริมาณเวกเตอร์ที่มีทิศเดียวกับความเร็ว ต้องคำนึงถึงเครื่องหมายบวกหรือลบเสมอและมี หน่วยเป็นกิโลกรัมเมตรต่อวินาทีอัตราการเปลี่ยนโมเมนตัมของวัตถุกับเวลาหมายถึงการที่แรงลัพธ์ที่กระทำกับ วัตถุที่ขณะใด ๆ จะมีค่าเท่ากับอัตราการเปลี่ยนโมเมนตัม ของวัตถุที่ขณะนั้นทั้งขนาดและทิศทาง หรือ ∑ = ∆ ∆ 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 3. ความสามารถในการแก้ปัญหา 4. ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต 5. ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี
6. คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. รักชาติศาสน์กษัตริย์ 2. ซื่อสัตย์สุจริต 3. มีวินัย 4. ใฝ่เรียนรู้ 5. อยู่อย่างพอเพียง 6. มุ่งมั่นในการทำงาน 7. รักความเป็นไทย 8. มีจิตสาธารณะ 7. กิจกรรมการเรียนรู้ 1. ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ครูถามนักเรียนว่าการออกแรงรับลูกบอลที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่าง ๆ ขนาดของแรง ที่ใช้รับแตกต่างกันอย่างไร จากประสบการณ์ที่เคยเล่นกีฬาบางประเภท เช่น บาสเกตบอล แชร์บอล (คำตอบเป็น แบบปลายเปิด) 1.2 ครูถามนักเรียนว่า การที่รถยนต์เคลื่อนที่ไปข้างหน้า หรือวัตถุใด ๆ เคลื่อนที่ไปด้านหน้าได้มี ปริมาณใดบ้างที่เกี่ยวข้อง (แนวคำตอบ : มวล แรง ความเร็ว ความเร่ง) 2. ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 ครูให้นักเรียนทำกิจกรรมโดยการรับถุงทรายตามรายละเอียดในหนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. บทที่ 6 เรื่องโมเมนตัมและการชน 2.2 ครูให้นักเรียนเข้ากลุ่มละ 5 คน อภิปรายผลการทำกิจกรรมและตอบคำถามท้ายกิจกรรม 3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายผลการทำกิจกรรมรับถุงทรายจนได้ข้อสรุปดังนี้ 1. เมื่อปล่อยถุงทรายมวลเท่ากันให้ตกจากตำแหน่งที่ระดับความสูงต่างกัน ถุงทรายที่ ปล่อยจากตำแหน่งที่สูงกว่าจะมีความเร็วขณะกระทบมือมากกว่าและการรับถุงทรายที่มีความเร็วมากกว่า จะใช้ แรงมากกว่าในการรับถุงทรายที่มีความเร็วน้อยกว่า 2. เมื่อปล่อยถุงทรายที่มีมวลต่างกันจากตำแหน่งระดับความสูงเท่ากัน ถุงทรายจะตก กระทบมือด้วยความเร็วเท่ากัน จึงกล่าวได้ว่า แรงที่ใช้รับถุงทรายที่มีมวลมากจะมีค่ามากกว่าแรงที่ใช้รับถุง ทรายที่มีมวลน้อย 3. จากผลสรุปทั้งข้อ 1 และ 2 สามารถสรุปรวมได้ว่าแรงที่ใช้หยุดการเคลื่อนที่ของวัตถุ ขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วของวัตถุ 4. ขั้นขยายความรู้ 4.1 ครูอธิบายเพิ่มเติมว่าโมเมนตัม หมายถึงปริมาณความพยายามของวัตถุที่จะเคลื่อนที่ซึ่งมีค่า เท่ากับผลคูณของมวลกับความเร็วของวัตถุ หรือ P = mv โมเมนตัมเป็นปริมาณเวกเตอร์ที่มีทิศเดียวกับความเร็ว ต้องคำนึงถึงเครื่องหมายบวกหรือลบ เสมอและมีหน่วยเป็นกิโลกรัมเมตรต่อวินาทีอัตราการเปลี่ยนโมเมนตัมของวัตถุกับเวลาหมายถึงการที่แรงลัพธ์ที่ กระทำกับวัตถุที่ขณะใด ๆ จะมีค่าเท่ากับอัตราการเปลี่ยนโมเมนตัม ของวัตถุที่ขณะนั้นทั้งขนาดและทิศทาง หรือ ∑ = ∆ ∆
4.2 ครูอธิบายตัวอย่าง 6.1 และ 6.2 ในหนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. เพื่อสร้างความเข้าใจให้กับนักเรียนเกี่ยวกับการคำนวณโมเมนตัมของวัตถุ 5. ขั้นประเมินผล 5.1 ให้นักเรียนตอบคำถามตรวจสอบความเข้าใจและทำแบบฝึกหัด 6.1 ในหนังสือเรียนเพิ่มเติม ฟิสิกส์2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. 8. สื่อและแหล่งการเรียนรู้ 8.1 เอกสารและ power point ประกอบการสอน เรื่อง โมเมนตัม 8.2 หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ 2 ชั้นม. 4 สสวท. 8.3 ถุงทราย 2 ถุง แหล่งการเรียนรู้ 36. ห้องคอมพิวเตอร์ของโรงเรียน 37. ห้องสมุดโรงเรียน 38. อินเทอร์เน็ต 9. การวัดและประเมินผล จุดประสงค์ วิธีการวัด เครื่องมือวัด เกณฑ์การประเมิน ความรู้ (K) บอกความหมายของโมเมนตัมได้ การตอบคำถามตรวจสอบ ความเข้าใจ 6.1 ในหนังสือ เรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 คำถามตรวจสอบความ เข้าใจ 6.1 ในหนังสือ เรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 นักเรียนตอบคำถาม ตรวจสอบความเข้าใจ 6.1 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. ได้ถูกต้อง ร้อยละ 80 ทักษะ/กระบวนการ (P) คำนวณหาโมเมนตัมและการ เปลี่ยนแปลงโมเมนตัมใน สถานการณ์ที่กำหนดให้ได้ วัดจากแบบฝึกหัด 6.1 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. แบบฝึกหัด 6.1 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติม ฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษา ปีที่ 4 สสวท. นักเรียนทำแบบฝึกหัด 6.1 ในหนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. ได้ถูกต้อง ร้อยละ 80 คุณลักษณะที่พึงประสงค์ (A) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน การสังเกตพฤติกรรม แบบสังเกตพฤติกรรม ผ่านเกณฑ์การสังเกต พฤติกรรมในระดับ ดี 10. การบูรณาการ หลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง สหกรณ์ อื่นๆ ……………………………………………………………………………………………………………………… ......................................................................................................................................................................... ประเมินผลลัพธ์ (KPA) ที่เกิดขึ้นกับผู้เรียนจากการจัดกิจกรรมการเรียนรู้บูรณาการหลักปรัชญาของ เศรษฐกิจพอเพียง
11. เอกสารอ้างอิง/บรรณานุกรม สถาบันส่งเสริมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี.กระทรวงศึกษาธิการ.2560.หนังสือเรียนรายวิชา เพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ เล่ม 2.กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. 12. บันทึกหลังการจัดการเรียนรู้ 12.1 ผลการเรียนรู้ ด้านความรู้ ด้านทักษะกระบวนการ ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ จำนวนนักเรียน จำนวนนักเรียน จำนวนนักเรียน ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 12.2 ปัญหา/อุปสรรค ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 12.3 แนวทางการแก้ไข ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ...................................................................................................................................................................... ลงชื่อ.........................................................................ครูผู้สอน (นางสาวเสาวณีย์ ชัยนอก) 12.4 ความคิดเห็นของผู้บริหารสถานศึกษา/หัวหน้ากลุ่มบริหารวิชาการ/ผู้นิเทศ/หัวหน้ากลุ่มสาระฯ ............................................................................................................................. ......................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ลงชื่อ ............................................................... ( ..............................................................)
คำถามตรวจสอบความเข้าใจ 6.1 1. อนุภาคชนิดเดียวกันสองอนุภาค มีอัตราเร็วเท่ากัน อนุภาคทั้งสองจะมีโมเมนตัมเท่ากันหรือไม่ ............................................................................................................................. ......................................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 2. วัตถุชิ้นหนึ่งกำลังเคลื่อนที่ วัตถุนี้มีโมเมนตัมคงเดิมตลอดการเคลื่อนที่หรือไม่ เพราะเหตุใด ...................................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................ .............................. .................................................................................................................................................... 3. นกสองตัวบินคู่กัน ไปทางทิศเหนือ ถ้านกตัวที่หนึ่งมีมวลเป็นสองเท่าของอีกตัว ขนาดของโมเมนตัม ของนกตัวที่สองเป็นกี่เท่าของนกตัวที่หนึ่ง ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ....................... 4. โมเมนตัมกับพลังงานจลน์ของวัตถุหนึ่งมีความเกี่ยวข้องกันหรือไม่ อย่างไร .................................................................................................................................................................. .... ...................................................................................................................................................................... .......................................................................................................................... ..........................
เฉลยคำถามตรวจสอบความเข้าใจ 6.1 1. อนุภาคชนิดเดียวกันสองอนุภาค มีอัตราเร็วเท่ากัน อนุภาคทั้งสองจะมีโมเมนตัมเท่ากันหรือไม่ ตอบ อาจจะเท่ากันหรือไม่ก็ได้ เพราะโมเมนตัมเป็นปริมาณเวกเตอร์จึงต้องพิจารณาทั้งขนาดและทิศทาง หากอัตราเร็วเท่ากันและมีทิศทางเดียวกัน โมเมนตัมจะเท่ากัน แต่หากอัตราเร็วเท่ากันแต่ทิศทางต่างกัน ถือว่าโมเมนตัมจะไม่เท่ากัน 2. วัตถุชิ้นหนึ่งกำลังเคลื่อนที่ วัตถุนี้มีโมเมนตัมคงเดิมตลอดการเคลื่อนที่หรือไม่ เพราะเหตุใด ตอบ อาจจะคงเดิมหรือไม่ก็ได้ ขึ้นอยู่กับมวลและความเร็วของวัตถุว่าคงตัวหรือไม่ถ้ามวลและความเร็ว ของวัตถุคงตัว โมเมนตัมก็จะคงเดิม 3. นกสองตัวบินคู่กัน ไปทางทิศเหนือ ถ้านกตัวที่หนึ่งมีมวลเป็นสองเท่าของอีกตัว ขนาดของโมเมนตัม ของนกตัวที่สองเป็นกี่เท่าของนกตัวที่หนึ่ง ตอบ นกบินคู่กันไปแสดงว่ามีความเร็วเท่ากัน เมื่อมวลของนกตัวที่หนึ่งเป็นสองเท่าของอีกตัวหนึ่ง จึงทำ ให้โมเมนตัมของนกที่สองเป็นครึ่งหนึ่งของนกตัวที่หนึ่ง 4. โมเมนตัมกับพลังงานจลน์ของวัตถุหนึ่งมีความเกี่ยวข้องกันหรือไม่ อย่างไร ตอบ เกี่ยวข้องกัน เพราะทั้งโมเมนตัมและพลังงานจลน์เป็นปริมาณที่เกี่ยวข้องกับมวลและความเร็วของ วัตถุเหมือนกัน ถ้าโมเมนตัมเพิ่ม พลังงานจลน์ก็จะเพิ่มด้วย
แบบฝึกหัด 6.1 1. นกตัวหนึ่งมีมวล 30 กรัม บินด้วยอัตราเร็ว 8 เมตรต่อวินาที ขนาดโมเมนตัม ของนกตัวนี้เป็นเท่าใด ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................. .................................... .................................................................................................................................................... 2. จงหาโมเมนตัมของรถบรรทุกที่มีมวล 1.5×104 กิโลกรัม กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 36 กิโลเมตรต่อ ชั่วโมง ไปทางทิศตะวันออก ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................... ............. 3. นักฟุตบอล A มีมวล 75 กิโลกรัม วิ่งไปทางขวาด้วยอัตราเร็ว 2.0 เมตรต่อวินาที นักฟุตบอล B มีมวล 60 กิโลกรัม วิ่งไปทางซ้ายด้วยอัตราเร็ว 3.0 เมตรต่อวินาที จงหาขนาดและทิศทางของ ก. โมเมนตัมของ A ข. โมเมนตัมของ B ค. โมเมนตัมรวมของนักฟุตบอลทั้งสอง ...................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ......................................... .................................................................................................................................................... 4. รถยนต์มีมวล 1000 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 4.2 เมตรต่อวินาที ไปทางทิศใต้รถจักรยานยนต์มี มวล 120 กิโลกรัม จะต้องมีความเร็วขนาดเท่าใด ขนาดของโมเมนตัมของรถทั้งสองจึงจะเท่ากัน ............................................................................................................................. ......................................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 5. โยนก้อนหินมวล 0.5 กิโลกรัม ขึ้นในแนวดิ่งด้วยอัตราเร็วต้น 30 เมตรต่อวินาที ขนาดและทิศทางของ โมเมนตัมก้อนหินหลังจากที่โยนไปแล้ว 5 วินาที เป็นเท่าใด ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................
เฉลยแบบฝึกหัด 6.1 1. นกตัวหนึ่งมีมวล 30 กรัม บินด้วยอัตราเร็ว 8 เมตรต่อวินาที ขนาดโมเมนตัม ของนกตัวนี้เป็นเท่าใด วิธีทำ จาก = = (0.03)(8) = 0.24 . / ตอบ ขนาดโมเมนตัมของนกตัวนี้เป็น 0.24 กิโลกรัม เมตรต่อวินาที 2. จงหาโมเมนตัมของรถบรรทุกที่มีมวล 1.5×104 กิโลกรัม กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 36 กิโลเมตรต่อ ชั่วโมง ไปทางทิศตะวันออก วิธีทำ จาก = = (1.5 × 104 ) ( 36 × 103 3600 ) = 1.5 × 105 . / ตอบ โมเมนตัมของรถบรรทุกเท่ากับ 1.5 × 105 . / และมีทิศไปทางตะวันออก 3. นักฟุตบอล A มีมวล 75 กิโลกรัม วิ่งไปทางขวาด้วยอัตราเร็ว 2.0 เมตรต่อวินาที นักฟุตบอล B มีมวล 60 กิโลกรัม วิ่งไปทางซ้ายด้วยอัตราเร็ว 3.0 เมตรต่อวินาที จงหาขนาดและทิศทางของ ก. โมเมนตัมของ A ข. โมเมนตัมของ B ค. โมเมนตัมรวมของนักฟุตบอลทั้งสอง วิธีทำ ก. จาก = = (75)(2.0) = 150 . / ตอบ โมเมนตัมของนักฟุตบอล A เป็น 150 กิโลกรัม เมตรต่อวินาที มีทิศไปทางขวา วิธีทำ ข. จาก = = (60)(3.0) = 180 . / ตอบ โมเมนตัมของนักฟุตบอล B เป็น 180 กิโลกรัม เมตรต่อวินาที มีทิศไปทางซ้าย วิธีทำ ค. โมเมนตัมรวมของนักฟุตบอลทั้งสอง หาได้จากผลรวมแบบเวกเตอร์ของโมเมนตัมของนัก ฟุตบอลทั้งสอง ดังสมการ ∑ = ⃑⃑⃑⃑ + ⃑⃑⃑⃑ กำหนดให้ มีทิศไปทางขวาเป็นบวก ทิศไปทางซ้ายเป็นลบ แทนค่า จะได้ ∑ = 150 + (−180) = −30 . / ตอบ โมเมนตัมรวมของนักฟุตบอลทั้งสองเป็น 30 กิโลกรัม เมตรต่อวินาที มีทิศไปทางซ้าย 4. รถยนต์มีมวล 1000 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 4.2 เมตรต่อวินาที ไปทางทิศใต้รถจักรยานยนต์มี มวล 120 กิโลกรัม จะต้องมีความเร็วขนาดเท่าใด ขนาดของโมเมนตัมของรถทั้งสองจึงจะเท่ากัน วิธีทำ วัตถุที่มีมวล m กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v ขนาดของโมเมนตัม p = mv เนื่องจากขนาดของโมเมนตัมรถจักรยานยนต์เท่ากับขนาดของโมเมนตัมรถยนต์ แทนค่า 120 = (1000)(4.2)
= 35 / ตอบ รถจักรยานยนต์ต้องมีขนาดความเร็วเท่ากับ 35 เมตรต่อวินาที จึงมีโมเมนตัมเท่ากับโมเมนตัม ของรถยนต์ 5. โยนก้อนหินมวล 0.5 กิโลกรัม ขึ้นในแนวดิ่งด้วยอัตราเร็วต้น 30 เมตรต่อวินาที ขนาดและทิศทางของ โมเมนตัมก้อนหินหลังจากที่โยนไปแล้ว 5 วินาที เป็นเท่าใด วิธีทำ ก้อนหินมีอัตราเร็วต้น u=30m/s ในทิศขึ้นในแนวดิ่ง เวลาที่ก้อนหินเคลื่อนที่ขึ้นในแนวดิ่งจนถึงจุดสูงสุด v= 0 หาได้จากสมการ = + กำหนดให้ มีทิศขึ้นเป็นบวก ทิศลงเป็นลบ และ t1 เป็นเวลาที่ก้อนหินเคลื่อนที่ไปจนถึง จุดสูงสุด แทนค่า จะได้ 0 = 30 − 1 1 = 30 ให้ t2 เวลาที่ก้อนหินตกจากจุดสูงสุด ซึ่งรวมกับเวลาที่ก้อนหินถูกโยนขึ้นไป เป็น 5 วินาที ดังสมการ t1 + t2 = 5 s จะได้ว่า t2 = 5 s - t1 ดังนั้นจะได้ 2 = 5 − 30 ความเร็วของก้อนหิน ณ เวลา t2 ที่ก้อนหินกำลังตกลงสู่พื้น หาได้จากสมการ = + แทนค่าจะได้ = 0 + (5 − 30 ) = 5 − 30 = 19 / ดังนั้น เมื่อเวลาผ่านไป 5 วินาที ก้อนหินมีโมเมนตัม = = (0.5)(19) = 9.5 . / ตอบ เมื่อเวลาผ่านไป 5 วินาที ก้อนหินมีขนาดของโมเมนตัมเท่ากับ 9.5 กิโลกรัม เมตรต่อวินาที มีทิศลง
แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 18 รายวิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม 2 รหัสวิชา ว31202 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4 หน่วยการเรียนรู้ที่6 ชื่อหน่วย โมเมนตัมและการชน จำนวน 17 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ เรื่อง แรงและการเปลี่ยนโมเมนตัม เวลาเรียน……3…..ชั่วโมง ครูผู้สอน นางสาวเสาวณีย์ ชัยนอก กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 1. มาตรฐานการเรียนรู้/ผลการเรียนรู้ 14. อธิบาย และคำนวณโมเมนตัมของวัตถุ และการดลจากสมการและพื้นที่ใต้กราฟ ความสัมพันธ์ ระหว่างแรงลัพธ์กับเวลา รวมทั้งอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรงดลกับโมเมนตัม 2. สาระสำคัญ แรงที่กระทำต่อวัตถุมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม โดยแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุใด ๆ จะมีค่าเท่ากับ อัตราการเปลี่ยนโมเมนตัมของวัตถุนั้น เช่น ในกรณีการออกแรงรับลูกฟุตบอลของผู้รักษาประตูฟุตบอลซึ่ง เคลื่อนที่มาด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน หากผู้รักษาประตูต้องการหยุดลูกฟุตบอลให้หยุดนิ่งนั้นจะพบว่าการออก แรงรับลูกฟุตบอลในแต่ละครั้งจะต้องออกแรงรับต่างกัน 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ 1) อธิบายได้ว่าเมื่อแรงกระทำต่อวัตถุจะทำให้โมเมนตัมเปลี่ยนแปลงได้ 3.2 ด้านทักษะกระบวนการ 2) คำนวณหาปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวกับแรงและการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมได้ 3.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ 3) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน 4. สาระการเรียนรู้ เมื่อมีแรงลัพธ์กระทำต่อวัตถุจะทำให้โมเมนตัมของวัตถุเปลี่ยนไป โดยแรงลัพธ์เท่ากับอัตราการเปลี่ยน โมเมนตัมของวัตถุ โมเมนตัมเป็นปริมาณเวกเตอร์ที่มีทิศเดียวกับความเร็ว ต้องคำนึงถึงเครื่องหมายบวกหรือลบเสมอและมีหน่วย เป็นกิโลกรัมเมตรต่อวินาทีอัตราการเปลี่ยนโมเมนตัมของวัตถุกับเวลาหมายถึงการที่แรงลัพธ์ที่กระทำกับวัตถุที่ขณะ ใด ๆ จะมีค่าเท่ากับอัตราการเปลี่ยนโมเมนตัม ของวัตถุที่ขณะนั้นทั้งขนาดและทิศทาง หรือ ∑ = ∆ ∆ 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 3. ความสามารถในการแก้ปัญหา 4. ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต 5. ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี
6. คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. รักชาติศาสน์กษัตริย์ 2. ซื่อสัตย์สุจริต 3. มีวินัย 4. ใฝ่เรียนรู้ 5. อยู่อย่างพอเพียง 6. มุ่งมั่นในการทำงาน 7. รักความเป็นไทย 8. มีจิตสาธารณะ 7. กิจกรรมการเรียนรู้ 1. ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ครูถามนักเรียนว่าแรงมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมอย่างไร (แนวคำตอบ: แรงลัพธ์ที่ กระทำต่อวัตถุใด ๆ จะมีค่าเท่ากับอัตราการเปลี่ยนโมเมนตัมของวัตถุนั้น) 1.2 ครูถามนักเรียนว่า แรงและการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมหาได้จากปริมาณใดบ้าง (คำตอบเป็น แบบปลายเปิด) 2. ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 ครูเปิดคลิปวีดิโอการเล่นกีฬาฟุตบอล แบดมินตัน ปิงปอง เทนนิสและให้นักเรียนดูทั้งคลิป วีดิโอแบบใช้กล้องความเร็วปกติและคลิปวีดิโอแบบใช้กล้องความ- เร็วสูง (high-speed camera) ครูให้นักเรียน อภิปรายเกี่ยวกับขนาดและทิศทางของโมเมนตัมของลูกบอล รวมทั้งขนาดและทิศทางของแรงที่ใช้ในการทำให้ลูก บอลมีโมเมนตัมเปลี่ยนไป 2.2 ครูให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม กลุ่มละ 5 คน และแจกถุงทรายให้นักเรียนกลุ่มละ 2 ถุง เพื่อทำ กิจกรรมรับถุงทราย โดยใช้มือซ้ายถือถุงทราย 1 ถุง ไว้เหนือมือขวาประมาณ 20 เซนติเมตร จากนั้นปล่อยถุง ทรายให้ตกลงบนมือขวา โดยพยายามให้มือขวารับถุงทรายให้หยุดนิ่ง พยายามให้มือไม่มีการเคลื่อนที่ ทำการ ทดลองซ้ำโดยมือซ้ายอยู่เหนือมือขวาประมาณ 50 เซนติเมตร แล้วปล่อยถุงทรายถุงเดิม ร่วมกันอภิปรายและ สรุปผลการทำกิจกรรม 3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 ครูและนักเรียนร่วมกันตอบคำถามท้ายกิจกรรมดังนี้ 1. การออกแรงของมือขวาที่รับถุงทรายทั้งสองกรณีแตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร (แนวคำตอบ : แรงที่ใช้รับถุงทรายจากระดับที่สูงกว่าจะมีค่ามากกว่าถุงทรายระดับที่ต่ำกว่า) 2. ความเร็วของถุงทรายขณะที่ตกถึงมือขวาทั้งสองกรณีแตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร (แนวคำตอบ : ขณะที่ถุงทรายกระทบมือ ถุงทรายที่ปล่อยจากระดับสูงจะมีความเร็วมากกว่าถุงทรายที่ปล่อยจาก ระดับต่ำ) 3. ความเร็วของถุงทรายทั้งสองกรณีเกี่ยวข้องกับการออกแรงรับถุงทรายหรือไม่ อย่างไร (แนวคำตอบ : ถุงทรายที่มีความเร็วมากกว่าจะต้องออกแรงรับมากกว่าถุงทรายที่มีความเร็วน้อย) 3.2 ครูให้นักเรียนกลับเข้ากลุ่มเดิมอีกครั้ง ครูให้นักเรียนทำกิจกรรมรับถุงทรายใหม่ โดยใช้มือ ซ้ายถือถุงทราย 1 ถุง จากระดับที่อยู่เหนือมือขวาประมาณ 30 เซนติเมตร และใช้มือขวารับถุงทรายให้หยุดนิ่งใน มือ โดยพยายามไม่ให้ถุงทรายเคลื่อนที่ แล้วทำกิจกรรมซ้ำอีกครั้ง แต่เพิ่มถุงทรายเป็น 2 ถุง มัดติดกัน โดยปล่อย
ถุงทรายที่ระยะความสูง 30 เซนติเมตร เปรียบเทียบแรงที่มือขวาต้านถุงทรายเพื่อไม่ให้ถุงทรายเคลื่อนที่ในแต่ละ ครั้ง 3.3 ครูและนักเรียนอภิปรายผลจากการทำกิจกรรมครั้งที่ 2 ร่วมกันด้วยคำถามเพื่อเป็นการ สร้างความเข้าใจของนักเรียนให้ไปในแนวทางเดียวกัน ดังนี้ 1. แรงที่มือขวาใช้รับถุงทรายทั้งสองกรณีแตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร (แนวคำตอบ : แรงที่ใช้รับ ถุงทรายที่มีมวลมากจะมีค่ามากกว่าแรงที่ใช้รับถุงทรายที่มีมวลน้อย) 2. ความเร็วของถุงทรายขณะที่ตกถึงมือขวาทั้งสองกรณีแตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร (แนวคำตอบ : ความเร็วของถุงทรายทั้งสองกรณีมีค่าเท่ากัน) 3. มวลของถุงทรายทั้งสองกรณีเกี่ยวข้องกับการออกแรงรับถุงทรายหรือไม่อย่างไร (แนวคำตอบ : ถุงทรายที่มีมวลมากจะต้อออกแรงรับมากกว่าถุงทรายที่มีมวลน้อย) 3.4 ครูอธิบายสรุปการทำกิจกรรมรับถุงทรายว่า แรงที่ใช้หยุดการเคลื่อนที่ของวัตถุใด ๆ ขึ้นอยู่กับ มวลและความเร็วของวัตถุนั้น และถามนักเรียนว่าถ้าจะทำให้วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ให้หยุดนิ่ง แรงต้านที่กระทำต่อ วัตถุที่มีโมเมนตัมมากกับโมเมนตัมน้อยจะแตกต่างกันหรือไม่ อย่างไร (แนวคำตอบ: แตกต่างกัน เพราะวัตถุที่มี โมเมนตัมมากจะต้องออกแรงต้านมากกว่าวัตถุที่มีโมเมนตัมน้อย 4. ขั้นขยายความรู้ 4.1 ครูอธิบายเพิ่มเติมว่า เมื่อมีแรงลัพธ์กระทำต่อวัตถุจะทำให้โมเมนตัมของวัตถุเปลี่ยนไป โดยแรง ลัพธ์เท่ากับอัตราการเปลี่ยนโมเมนตัมของวัตถุ โมเมนตัมเป็นปริมาณเวกเตอร์ที่มีทิศเดียวกับความเร็ว ต้องคำนึงถึงเครื่องหมายบวกหรือลบเสมอ และมีหน่วยเป็นกิโลกรัมเมตรต่อวินาทีอัตราการเปลี่ยนโมเมนตัมของวัตถุกับเวลาหมายถึงการที่แรงลัพธ์ที่กระทำกับ วัตถุที่ขณะใด ๆ จะมีค่าเท่ากับอัตราการเปลี่ยนโมเมนตัม ของวัตถุที่ขณะนั้นทั้งขนาดและทิศทาง หรือ ∑ = ∆ ∆ 4.2 ครูทบทวนกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันข้อที่ 2 และการนำกฎนี้ไปหาความสัมพันธ์ระหว่างแรงและ โมเมนตัมของวัตถุ จนได้สมการ ΣF⃑ = mv⃑ −mu⃑ ∆t 5. ขั้นประเมินผล 5.1 ครูให้นักเรียนตอบคำถามตรวจสอบความเข้าใจและแบบฝึกหัด 6.2 ในหนังสือเรียนเพิ่มเติม ฟิสิกส์2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. 8. สื่อและแหล่งการเรียนรู้ 8.1 เอกสารและ power point ประกอบการสอน เรื่อง แรงและการเปลี่ยนโมเมนตัม 8.2 หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ 2 ชั้นม. 4 สสวท. 8.3 คลิปวีดิโอการเล่นกีฬาฟุตบอล แบดมินตัน ปิงปอง เทนนิส แบบใช้กล้องความเร็วปกติและ คลิปวีดิโอแบบใช้กล้องความ- เร็วสูง (high-speed camera) 8.4 ถุงทราย แหล่งการเรียนรู้ 1. ห้องคอมพิวเตอร์ของโรงเรียน
2. ห้องสมุดโรงเรียน 3. อินเทอร์เน็ต 9. การวัดและประเมินผล จุดประสงค์ วิธีการวัด เครื่องมือวัด เกณฑ์การประเมิน ความรู้ (K) อธิบายได้ว่าเมื่อแรงกระทำต่อวัตถุ จะทำให้โมเมนตัมเปลี่ยนแปลงได้ วัดจากการตอบคำถาม ตรวจสอบความเข้าใจ 6.2 คำถามตรวจสอบ ความเข้าใจ 6.2 นักเรียนสามารถตอบคำถาม ตรวจสอบความเข้าใจ 6.2 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 สสวท.ได้ถูกต้องร้อยละ 80 ทักษะ/กระบวนการ (P) คำนวณหาปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวกับ แรงและการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม ได้ วัดจากแบบฝึกหัด 6.2 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 สสวท. แบบฝึกหัด 6.2 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติม ฟิสิกส์ 2 สสวท. นักเรียนสามารถแบบฝึกหัด 6.2 ในหนังสือเรียนเพิ่มเติม ฟิสิกส์ 2 สสวท.ได้ถูกต้องร้อย ละ 80 คุณลักษณะที่พึงประสงค์ (A) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน การสังเกตพฤติกรรม แบบสังเกตพฤติกรรม ผ่านเกณฑ์การสังเกตพฤติกรรม ในระดับ ดี 10. การบูรณาการ หลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง สหกรณ์ อื่นๆ ……………………………………………………………………………………………………………………… ......................................................................................................................................... ................................ ประเมินผลลัพธ์ (KPA) ที่เกิดขึ้นกับผู้เรียนจากการจัดกิจกรรมการเรียนรู้บูรณาการหลักปรัชญาของ เศรษฐกิจพอเพียง 11. เอกสารอ้างอิง/บรรณานุกรม สถาบันส่งเสริมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี.กระทรวงศึกษาธิการ.2560.หนังสือเรียนรายวิชา เพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ เล่ม 2.กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.
12. บันทึกหลังการจัดการเรียนรู้ 12.1 ผลการเรียนรู้ ด้านความรู้ ด้านทักษะกระบวนการ ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ จำนวนนักเรียน จำนวนนักเรียน จำนวนนักเรียน ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ............................................................................................................................................. ........................... ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................... ............................................................. 12.2 ปัญหา/อุปสรรค .............................................................................................................................. .......................................... ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ 12.3 แนวทางการแก้ไข ............................................................................................................................. ........................................... ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ......................................... ลงชื่อ.........................................................................ครูผู้สอน (นางสาวเสาวณีย์ ชัยนอก) 12.4 ความคิดเห็นของผู้บริหารสถานศึกษา/หัวหน้ากลุ่มบริหารวิชาการ/ผู้นิเทศ/หัวหน้ากลุ่มสาระฯ ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................ .......... ลงชื่อ ............................................................... ( ..............................................................) ตำแหน่ง .....................................................
คำถามตรวจสอบความเข้าใจ 6.2 1. แรงทำให้โมเมนตัมของวัตถุเปลี่ยนได้อย่างไร ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ....................... 2. การเปลี่ยนโมเมนตัมมีทิศทางเดียวกับแรงหรือไม่ อย่างไร ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................. ....................... 3. เมื่อขนาดความเร็วของวัตถุเพิ่ม การเปลี่ยนขนาดโมเมนตัมและการเปลี่ยนพลังงานจลน์ของวัตถุจะเป็น อย่างไร ............................................................................................................................. ......................................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 4. วัตถุที่ตกแบบเสรีมีการเปลี่ยนโมเมนตัมหรือไม่ อย่างไร ............................................................................................................................. ......................................... ...................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................
เฉลยคำถามตรวจสอบความเข้าใจ 6.2 1. แรงทำให้โมเมนตัมของวัตถุเปลี่ยนได้อย่างไร ตอบ แรงทำให้ขนาดหรือทิศทางของโมเมนตัมอย่างใดอย่างหนึ่งเปลี่ยนแปลง หรือเปลี่ยนแปลงทั้งสอง อย่างพร้อมกัน สอดคล้องสมการ ∑ = ∆ ∆ = − เนื่องจากแรงทำให้วัตถุเกิดความเร่งหรือ เปลี่ยนแปลงความเร็ว ตามกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 2. การเปลี่ยนโมเมนตัมมีทิศทางเดียวกับแรงหรือไม่ อย่างไร ตอบ โมเมนตัมของวัตถุที่เปลี่ยนแปลงเป็นปริมาณเวกเตอร์ที่มีทิศทางเดียวกับแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุ ตามสมการ∑ = ∆ ∆ 3. เมื่อขนาดความเร็วของวัตถุเพิ่ม การเปลี่ยนขนาดโมเมนตัมและการเปลี่ยนพลังงานจลน์ของวัตถุจะเป็น อย่างไร ตอบ ทั้งขนาดของโมเมนตัมและพลังงานจลน์ของวัตถุเพิ่มขึ้น เพราะทั้งขนาดโมเมนตัมและพลังงานจลน์ ของวัตถุขึ้นอยู่กับขนาดความเร็วของวัตถุ โดยสอดคล้องกับสมการ = และ = 1 2 2 4. วัตถุที่ตกแบบเสรีมีการเปลี่ยนโมเมนตัมหรือไม่ อย่างไร ตอบ การตกแบบเสรีมีแรงลัพธ์กระทำต่อวัตถุเท่ากับแรงโน้มถ่วงตลอดการเคลื่อนที่ ทำให้วัตถุมีความเร็ว เปลี่ยน โมเมนตัมของวัตถุที่ตกแบบเสรี จึงมีการเปลี่ยนแปลง
แบบฝึกหัด 6.2 1. วัตถุมวล 0.4 กิโลกรัม เคลื่อนที่ในแนวระดับด้วยอัตราเร็วคงตัว 5 เมตรต่อวินาที ไปชนผนังแนวดิ่ง หลังจากชนแล้วกระดอนกลับในแนวเดิมด้วยอัตราเร็วเดิม แต่ทิศทางตรงข้าม จงหาโมเมนตัมที่เปลี่ยนไป …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. ลูกฟุตซอลมวล 0.5 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 20 เมตรต่อวินาที ถ้าผู้รักษาประตูรับลูกฟุตซอลให้ หยุดนิ่งภายในเวลา 1.0 วินาที แรงเฉลี่ยที่ลูกบอลกระทำต่อผู้รักษาประตูมีขนาดเท่าใด …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. ลูกกลมลูกหนึ่งมวล 2 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว 1 เมตรต่อวินาที ไปกระทบฝาผนังและกระดอน กลับด้วยอัตราเร็ว 1 เมตรต่อวินาที ถ้าแรงเฉลี่ยที่กระทำต่อผนังในช่วงเวลาที่มีการชนเป็น 4 นิวตัน เวลาดังกล่าวมีค่าเท่าใด …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. วัตถุมวล 4 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วคงตัว 5 เมตรต่อวินาที ในแนวระดับไปชนกำแพงแนวดิ่ง หลังจากชนแล้วกระดอนกลับในแนวเดิมด้วยอัตราเร็วคงเดิม แต่ทิศทางตรงข้าม ก. จงหาโมเมนตัมที่เปลี่ยนไป ข. ถ้าเวลาที่วัตถุชนกำแพง 0.5 วินาที แรงเฉลี่ยที่วัตถุนั้นกระทำต่อกำแพงเป็นเท่าใด …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………
เฉลยแบบฝึกหัด 6.2 1. วัตถุมวล 0.4 กิโลกรัม เคลื่อนที่ในแนวระดับด้วยอัตราเร็วคงตัว 5 เมตรต่อวินาที ไปชนผนังแนวดิ่ง หลังจากชนแล้วกระดอนกลับในแนวเดิมด้วยอัตราเร็วเดิม แต่ทิศทางตรงข้าม จงหาโมเมนตัมที่เปลี่ยนไป วิธีทำ กำหนดให้ทิศความเร็วของวัตถุที่เข้าหากำแพงมีเครื่องหมาย + ให้ทิศความเร็วของวัตถุที่ออกจากกำแพงมีเครื่องหมาย – โมเมนตัมที่เปลี่ยนไปหาได้จากสมการ ∆ = − = (0.4)(−5) − (0.4)(5) = −4 . / ตอบ โมเมนตัมที่เปลี่ยนไปเท่ากับ 4 กิโลกรัม.เมตรต่อวินาที ในทิศทางออกจากกำแพง 2. ลูกฟุตซอลมวล 0.5 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 20 เมตรต่อวินาที ถ้าผู้รักษาประตูรับลูกฟุตซอลให้ หยุดนิ่งภายในเวลา 1.0 วินาที แรงเฉลี่ยที่ลูกบอลกระทำต่อผู้รักษาประตูมีขนาดเท่าใด วิธีทำ กำหนดให้ ความเร็วของลูกฟุตบอลที่เข้าหาผู้รักษาประตูมีเครื่องหมาย + จาก = ∆ ∆ = − ∆ = (0.5)(0) − (0.5)(20) 1 = 10 ตอบ แรงเฉลี่ยที่มือกระทำต่อลูกบอลมีขนาด 250 นิวตัน 3. ลูกกลมลูกหนึ่งมวล 2 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว 1 เมตรต่อวินาที ไปกระทบฝาผนังและกระดอน กลับด้วยอัตราเร็ว 1 เมตรต่อวินาที ถ้าแรงเฉลี่ยที่กระทำต่อผนังในช่วงเวลาที่มีการชนเป็น 4 นิวตัน เวลาดังกล่าวมีค่าเท่าใด วิธีทำ กำหนด ให้ทิศความเร็วของลูกกลมที่เข้าหาผนังมีเครื่องหมาย + ให้ทิศทางของความเร็วของลูกกลมที่ออกจากผนังมีเครื่องหมาย – ให้ทิศทางของแรงเฉลี่ยที่ลูกกลมกระทำต่อผนังมีเครื่องหมาย + ให้ทิศทางของแรงเฉลี่ยที่ผนังกระทำต่อลูกกลมมีเครื่องหมาย – พิจารณาที่ลูกกลม จาก = − ∆ −4 = (2)(−1) − (2)(1) ∆ ∆ = 1 ตอบ เวลาในการชนเท่ากับ 1 วินาที 4. วัตถุมวล 4 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วคงตัว 5 เมตรต่อวินาที ในแนวระดับไปชนกำแพงแนวดิ่ง หลังจากชนแล้วกระดอนกลับในแนวเดิมด้วยอัตราเร็วคงเดิม แต่ทิศทางตรงข้าม ก. จงหาโมเมนตัมที่เปลี่ยนไป
ข. ถ้าเวลาที่วัตถุชนกำแพง 0.5 วินาที แรงเฉลี่ยที่วัตถุนั้นกระทำต่อกำแพงเป็นเท่าใด วิธีทำ ก. กำหนดให้ทิศความเร็วของวัตถุที่เข้าหากำแพงมีเครื่องหมาย + ให้ทิศความเร็วของวัตถุที่ออกจากกำแพงมีเครื่องหมาย – โมเมนตัมที่เปลี่ยนไปหาได้จากสมการ ∆ = − = (4)(−5) − (4)(5) = −40 . ตอบ โมเมนตัมที่เปลี่ยนไปเท่ากับ 40 กิโลกรัม.เมตรต่อวินาที ในทิศทางออกจากกำแพง ข. กำหนดให้ทิศความเร็วของวัตถุที่เข้าหากำแพงมีเครื่องหมาย + ให้ทิศความเร็วของวัตถุที่ออกจากกำแพงมีเครื่องหมาย – หาแรงเฉลี่ยจากสมการ = − ∆ แทนค่า จากข้อ ก. จะได้ = 40 0.5 = −80 ตอบ แรงเฉลี่ยที่กำแพงกระทำต่อวัตถุเท่ากับ 80 นิวตัน ในทิศทางออกจากกำแพง
แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 19 รายวิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม 2 รหัสวิชา ว31202 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4 หน่วยการเรียนรู้ที่6 ชื่อหน่วย โมเมนตัมและการชน จำนวน 17 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ เรื่อง การดล เวลาเรียน……3…..ชั่วโมง ครูผู้สอน นางสาวเสาวณีย์ ชัยนอก กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 1. มาตรฐานการเรียนรู้/ผลการเรียนรู้ 14. อธิบาย และคำนวณโมเมนตัมของวัตถุ และการดลจากสมการและพื้นที่ใต้กราฟ ความสัมพันธ์ ระหว่างแรงลัพธ์กับเวลา รวมทั้งอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรงดลกับโมเมนตัม 2. สาระสำคัญ วัตถุที่เคลื่อนที่จะมีโมเมนตัมซึ่งเป็นปริมาณเวกเตอร์มีค่าเท่ากับผลคูณระหว่างมวลและความเร็วของวัตถุ เมื่อมีแรงลัพธ์กระทำต่อวัตถุจะทำให้โมเมนตัมของวัตถุเปลี่ยนไป โดยแรงลัพธ์เท่ากับอัตราการเปลี่ยน โมเมนตัมของวัตถุ แรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุในเวลาสั้น ๆ เรียกว่า แรงดล โดยผลคูณของแรงดลกับเวลา เรียกว่า การดล ซึ่งการดลอาจหาได้จากพื้นที่ใต้กราฟระหว่างแรงดลกับเวลา 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ 1) นักเรียนสามารถอธิบายความหมายของโมเมนตัมของวัตถุ การดล แรงดล รวมทั้งอธิบายความสัมพันธ์ ระหว่างแรงดลกับโมเมนตัมได้ 3.2 ด้านทักษะกระบวนการ 2) นักเรียนสามารถวิเคราะห์แปลความหมาย และคำนวณโมเมนตัมของวัตถุการดลจากสมการของ พื้นที่ใต้กราฟ และแรงดลได้ 3.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ 3) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน 4. สาระการเรียนรู้ โมเมนตัม คือ ผลคูณระหว่างมวลกับความเร็วของมวลนั้น เป็นปริมาณเวกเตอร์ซึ่งมีทิศทางไปตามทิศของ ความเร็ว นั้น เขียนเป็นสมการแสดงจะได้ว่า = เมื่อ p คือ โมเมนตัม ( กิโลกรัม . เมตร/วินาที ) m คือ มวล ( กิโลกรัม ) v คือ ความเร็วของมวลนั้น ( เมตร/วินาที ) โมเมนตัมของวัตถุหรือระบบใดๆ จำแนกได้ 2 ประเภท คือ 1. โมเมนตัมเชิงเส้น ( linear momentum ) เป็นโมเมนตัมของการเคลื่อนที่แบบเลื่อนที่
2. โมเมนตัมเชิงมุม ( angular momentum ) เป็นโมเมนตัมของการเคลื่อนที่รอบจุดหนึ่งๆ โดยทั่วไปเมื่อใช้คำว่า "โมเมนตัม" จะหมายถึงโมเมนตัมเชิงเส้น ในกรณีที่วัตถุถูกแรงกระทำวัตถุจะมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วและโมเมนตัม ค่าของโมเมนตัมที่เปลี่ยนไป เรียกว่า การดล (∆ ) นั่นคือ ∆ = 2 − 1 ∆ = − เมื่อ ∆ คือ การดล (กิโลกรัม . เมตร/วินาที ) m คือ มวล ( กิโลกรัม ) v คือ ความเร็วปลาย ( เมตร/วินาที ) u คือ ความเร็วต้น ( เมตร/วินาที ) แรงที่ทำให้โมเมนตัมเปลี่ยนไป เรียกแรงดล ( F ) ซึ่งหาค่าได้จาก = ∆ ∆ = − ∆ = (−) ∆ เมื่อ F คือ แรงดล ( นิวตัน ) ∆ คือ เวลา ( วินาที ) หมายเหตุ ; ในการคำนวณเกี่ยวกับโมเมนตัม การดล และแรงดลนั้น ต้องกำกับทิศทางของตัวแปรต่าง ๆ โดยใช้เครื่องหมายบวกและลบ ดังนี้ สำหรับ ความเร็วต้น (u) , ความเร็วปลาย (v) , การดล (∆) , แรงดล ( F ) หากมีทิศพุ่งเข้าหรือไปข้างหน้าต้องใช้ค่าเป็นบวก ( + ) หากมีทิศพุ่งออกหรือมาข้างหลังให้ใช้ค่าเป็นลบ ( – ) 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 3. ความสามารถในการแก้ปัญหา 4. ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต 5. ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี 6. คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. รักชาติศาสน์กษัตริย์ 2. ซื่อสัตย์สุจริต 3. มีวินัย 4. ใฝ่เรียนรู้ 5. อยู่อย่างพอเพียง 6. มุ่งมั่นในการทำงาน 7. รักความเป็นไทย 8. มีจิตสาธารณะ 7. กิจกรรมการเรียนรู้ 1. ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ครูให้นักเรียนดูคลิปวีดีโอการเกิดโมเมนตัมและการดล
(https://www.youtube.com/watch?v=E13h1E_Pc00) 1.2 ครูถามนักเรียนว่าหากวัตถุก้อนเดิมมีการเปลี่ยนแปลงความเร็ว ปริมาณใดจะเปลี่ยนแปลง ตามไปด้วย (แนวคำตอบ : โมเมนตัม) 1.3 ครูถามนักเรียนว่าหากมีการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมเกิดขึ้นปริมาณใดจะยังคงเท่าเดิม (แนว คำตอบ : มวล) 2. ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 ครูสุ่มนักเรียน 4 คน ให้ทำการทดลองโยนไข่จากหน้าต่างห้องเรียนลงมายังพื้น คนที่ 1และ2 จะได้รับไข่ที่มีเพียงถุงพลาสติกหุ้มไว้ 1 ชั้น คนที่ 3และ4 จะได้รับไข่ที่อยู่ในกรวยกระดาษ 1 แผ่น 2.2 ครูให้นักเรียนในชั้นเรียนเลือกว่า ไข่ที่อยู่กับเพื่อนคนใดจะแตกและไม่แตกเพราะเหตุใด (คำตอบเป็นแบบปลายเปิด) 2.3 ครูให้นักเรียน 4 คน ในข้อที่ 2.1 โยนไข่ และนักเรียนคนอื่นสังเกตผลที่เกิดขึ้น 3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 ครูสุ่มนักเรียน 4 คน อธิบายถึงผลที่เกิดจากการโยนไข่ (แนวคำตอบ : ไข่ของนักเรียนคนที่ 1 และ 2 แตก คนที่ 3 และ 4 ไม่แตก เพราะกระดาษรับแรงกระแทกแทนไข่) 3.2 ครูตั้งคำถามว่า - ปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการทดลองนี้มีอะไรบ้าง (แนวคำตอบ : มวล ความเร็ว แรงโน้ม ถ่วง ระยะทาง เวลา แรง และ โมเมนตัม) - เพราะเหตุใดไข่ที่มีมวลเท่ากัน เมื่อไปอยู่ในถุงพลาสติกกับกระดาษจึงมีผลการแตกไม่เหมือนกัน (แนวคำตอบ : เพราะกระดาษช่วยเพิ่มเวลาในการตกทำให้แรงที่พื้นกระทำต่อไข่ลดลง) - นักเรียนคิดว่า การทดลองนี้มีปริมาณใดที่เปลี่ยนไปบ้างต่อไข่ 1 ใบ (แนวคำตอบ : ความเร็ว และโมเมนตัม) 4. ขั้นขยายความรู้ 4.1 อธิบายเพิ่มเติมว่า ในกรณีที่วัตถุถูกแรงกระทำวัตถุจะมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วและ โมเมนตัม ค่าของโมเมนตัมที่เปลี่ยนไป เรียกว่า การดล (∆ ) นั่นคือ ∆ = 2 − 1 ∆ = − เมื่อ ∆ คือ การดล (กิโลกรัม . เมตร/วินาที ) m คือ มวล ( กิโลกรัม ) v คือ ความเร็วปลาย ( เมตร/วินาที ) u คือ ความเร็วต้น ( เมตร/วินาที ) แรงที่ทำให้โมเมนตัมเปลี่ยนไป เรียกแรงดล ( F ) ซึ่งหาค่าได้จาก = ∆ ∆ = − ∆
= (−) ∆ เมื่อ F คือ แรงดล ( นิวตัน ) ∆ คือ เวลา ( วินาที ) หมายเหตุ ; ในการคำนวณเกี่ยวกับโมเมนตัม การดล และแรงดลนั้น ต้องกำกับทิศทางของตัวแปรต่างๆ โดยใช้เครื่องหมายบวกและลบ ดังนี้ สำหรับ ความเร็วต้น (u) , ความเร็วปลาย (v) , การดล (∆) , แรงดล ( F ) หากมีทิศพุ่งเข้าหรือไปข้างหน้าต้องใช้ค่าเป็นบวก ( + ) หากมีทิศพุ่งออกหรือมาข้างหลังให้ใช้ค่าเป็นลบ ( – ) 5. ขั้นประเมินผล 5.1 ครูสุ่มนักเรียน 4 คน สรุปการดลและแรงดลตามความเข้าใจของนักเรียน และให้ยกตัวอย่าง การเกิดการดลและแรงดลในชีวิตประจำวันคนละ 1 เหตุการณ์ 5.2 ครูให้นักเรียนตอบคำถามตรวจสอบความเข้าใจและแบบฝึกหัด 6.3 ในหนังสือเรียนเพิ่มเติม ฟิสิกส์2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. 8. สื่อและแหล่งการเรียนรู้ 8.1 เอกสารและ power point ประกอบการสอน เรื่อง การดล 8.2 หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ 2 ชั้นม. 4 สสวท. 8.3 ไข่ไก่ดิบ ถุงพลาสติก และกระดาษการ์ด 8.4 คลิปวีดีโอเรื่องการเกิดโมเมนตัมและการดลจาก https://www.youtube.com/watch?v=E13h1E_Pc00 แหล่งการเรียนรู้ 39. ห้องคอมพิวเตอร์ของโรงเรียน 40. ห้องสมุดโรงเรียน 41. อินเทอร์เน็ต 9. การวัดและประเมินผล จุดประสงค์ วิธีการวัด เครื่องมือวัด เกณฑ์การประเมิน ความรู้ (K) - วัดจากคำถามในชั้นเรียน - วัดจากคำถามตรวจสอบ ความเข้าใจ 6.2 ในหนังสือ เรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. - คำถามในชั้นเรียน - คำถามตรวจสอบความ เข้าใจ 6.2 ในหนังสือ เรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. - คำถามในชั้นเรียน (นักเรียน ตอบถูกร้อยละ 80 ของข้อ คำถามทั้งหมด) - คำถามตรวจสอบความเข้าใจ 6.2 ในหนังสือเรียนเพิ่มเติม ฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท.(ถูกต้องร้อยละ 80 ของ แบบฝึกหัด)
จุดประสงค์ วิธีการวัด เครื่องมือวัด เกณฑ์การประเมิน ทักษะ/กระบวนการ (P) วัดจากแบบฝึกหัด 6.2 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท.. แบบฝึกหัด 6.2 ใน หนังสือเรียนเพิ่มเติม ฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษา ปีที่ 4 สสวท. - แบบฝึกหัด 6.2 ในหนังสือ เรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. (ถูกต้องร้อยละ 80 ของ แบบฝึกหัด) คุณลักษณะที่พึงประสงค์ (A) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการ ทำงาน การสังเกตพฤติกรรม แบบสังเกตพฤติกรรม ผ่านเกณฑ์การสังเกตพฤติกรรม ในระดับ ดี 10. การบูรณาการ หลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง สหกรณ์ อื่นๆ ……………………………………………………………………………………………………………………… ......................................................................................................................................................................... ประเมินผลลัพธ์ (KPA) ที่เกิดขึ้นกับผู้เรียนจากการจัดกิจกรรมการเรียนรู้บูรณาการหลักปรัชญาของ เศรษฐกิจพอเพียง 11. เอกสารอ้างอิง/บรรณานุกรม สถาบันส่งเสริมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี.กระทรวงศึกษาธิการ.2560.หนังสือเรียนรายวิชา เพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ เล่ม 2.กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. 12. บันทึกหลังการจัดการเรียนรู้ 12.1 ผลการเรียนรู้ ด้านความรู้ ด้านทักษะกระบวนการ ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ จำนวนนักเรียน จำนวนนักเรียน จำนวนนักเรียน ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................ ............................ 12.2 ปัญหา/อุปสรรค ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ...........................................
12.3 แนวทางการแก้ไข ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ........................................... ...................................................................................................................................................................... ลงชื่อ.........................................................................ครูผู้สอน (นางสาวเสาวณีย์ ชัยนอก) 12.4 ความคิดเห็นของผู้บริหารสถานศึกษา/หัวหน้ากลุ่มบริหารวิชาการ/ผู้นิเทศ/หัวหน้ากลุ่มสาระฯ ......................................................................................................... ............................................................. ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ลงชื่อ ............................................................... ( ..............................................................) ตำแหน่ง ....................................................
คำถามตรวจสอบความเข้าใจ 6.3 1. การดลและแรงมีความสัมพันธ์กันหรือไม่ อย่างไร ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 2. แรงดล มีทิศทางเดียวกับปริมาณใดต่อไปนี้ ก. โมเมนตัม ข. การเปลี่ยนโมเมนตัม ค. การดล ง. ความเร็ว จ. การเปลี่ยนความเร็ว ฉ. ความเร่ง ......................................................................................................................................................... ............. ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 3. การเบรกรถจักรยาน ให้รถช้าลงจนหยุด กับการเบรกรถจักรยานให้รถหยุด ทันที การดลในกรณีแรก มากกว่า เท่ากับ หรือน้อยกว่ากรณีหลัง จงอธิบาย ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 4. เป็นไปได้หรือไม่ ที่แรงดลที่ค่ามากทำให้เกิดการดลที่มีค่าน้อยกว่าแรงดลที่มีค่าน้อย ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................
เฉลยคำถามตรวจสอบความเข้าใจ 6.3 1. การดลและแรงมีความสัมพันธ์กันหรือไม่ อย่างไร ตอบ มีความสัมพันธ์กันตามสมการ = (∑ )∆ 2. แรงดล มีทิศทางเดียวกับปริมาณใดต่อไปนี้ ก. โมเมนตัม ข. การเปลี่ยนโมเมนตัม ค. การดล ง. ความเร็ว จ. การเปลี่ยนความเร็ว ฉ. ความเร่ง ตอบ แรงดลมีทิศทางเดียวกับการเปลี่ยนโมเมนตัม การดล การเปลี่ยนความเร็ว และความเร่ง เพราะ = ∆ ∆ = ∆ = ∆⃑ ∆ = 3. การเบรกรถจักรยาน ให้รถช้าลงจนหยุด กับการเบรกรถจักรยานให้รถหยุด ทันที การดลในกรณีแรก มากกว่า เท่ากับ หรือน้อยกว่ากรณีหลัง จงอธิบาย ตอบ เท่ากัน เพราะการดลเท่ากับโมเมนตัมที่เปลี่ยนไป ตามสมการ = ∆ = ⃑⃑⃑⃑ − ⃑ ก่อน เบรกถือว่ามีโมเมนตัมเท่ากัน เมื่อเบรกจนหยุดโมเมนตัมเป็นศูนย์เหมือนกันทั้งสองกรณี ดังนั้นทั้งสอง กรณีมีโมเมนตัมเปลี่ยนไปเท่ากัน 4. เป็นไปได้หรือไม่ ที่แรงดลที่ค่ามากทำให้เกิดการดลที่มีค่าน้อยกว่าแรงดลที่มีค่าน้อย ตอบ เป็นไปได้ เพราะการดล = ∆ นั่นคือการดลยังขึ้นอยู่กับช่วงเวลาด้วย ถ้าแรงน้อยแต่มี ช่วงเวลามากกว่ามาก ๆ สามารถทำให้เกิดการดลมากกว่าแรงมากแต่มีช่วงเวลาน้อยได้
แบบฝึกหัด 6.3 1. รถยนต์กำลังแล่นไปตามถนน คนขับรถยนต์เห็นรถบรรทุกจอดนิ่งอยู่ข้างหน้าในระยะกระชั้นชิด เขาจึง เหยียบเบรกทันที ขณะที่ความเร็วของรถยนต์ลดลงเกือบหยุด รถยนต์ก็ชนรถบรรทุก ถ้ารถยนต์จะหยุด นิ่งภายในเวลา 5.0×10−3 วินาที แรงที่รถยนต์กระทำต่อรถบรรทุกเป็น 1.0×106 นิวตัน การดลที่กระทำ ต่อรถบรรทุกเป็นเท่าใด ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ......................................................................................................................... ................................. 2. ลูกบอลมวล 0.5 กิโลกรัม ขณะที่มีความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที ในทิศทางขวา นักกีฬาคนหนึ่งใช้เท้าเตะ ลูกบอลให้มีความเร็วเปลี่ยนเป็น 15 เมตรต่อวินาที ในทิศทางตรงข้าม การดลเฉลี่ยที่เท้านักกีฬากระทำ ต่อลูกบอลมีขนาดเท่าใด ...................................................................................................................................................................... ....................................................................................................... ............................................................... .................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... .................... 3. ลูกบอลมวล 400 กรัม ตกจากหลังคาตึกสูง 10 เมตร เมื่อลูกบอลกระทบพื้น จะกระดอนขึ้นไปถ้าลูกบอล กระทบพื้นนาน 0.01 วินาที และแรงดลเฉลี่ยที่พื้นกระทำต่อลูกบอลมีค่า 960 นิวตันจงหาระยะสูงสุดที่ ลูกบอลกระดอนขึ้นไป ...................................................................................................................................................................... ............................................................................................................................ .......................................... .................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ..........................................................................................................................................................
4. ลูกบอลมวล 0.4 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที ในแนวระดับ ถูกตีสวนด้วยไม้กราฟ ระหว่างแรงกับเวลาในขณะกระทบกัน ดังรูป จงหาว่า ก. พื้นที่ใต้กราฟมีค่าเท่าใด และค่านี้แทนปริมาณใด ข. การดลที่ไม้กระทำต่อลูกบอลมีค่าเท่าใด ค. ความเร็วของลูกบอลหลังถูกตีเป็นเท่าใด ...................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................... ............................................... .................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................... .... 5. กล่องบรรจุของมีมวล 4.0 กิโลกรัม มีแรงลัพธ์ที่มีขนาดเปลี่ยนแปลงตามเวลากระทำ ดังกราฟในรูป ทำ ให้กล่องเคลื่อนที่ไปโดยมีความเร่งไม่คงตัว เมื่อเวลา t = 0 กล่องนี้มีความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที ในทิศทางของแรงลัพธ์ จงหา ก. พื้นที่ใต้กราฟในช่วง 0 - 2 วินาที และ 2 - 4 วินาที มีค่าเท่าใด และแทนปริมาณใด ข. อัตราเร็วของกล่องเมื่อเวลา t = 4 s ค. ขนาดของความเร่งเมื่อเวลา t = 1 s ....................................................................................................................................... ............................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................
เฉลยแบบฝึกหัด 6.3 1. รถยนต์กำลังแล่นไปตามถนน คนขับรถยนต์เห็นรถบรรทุกจอดนิ่งอยู่ข้างหน้าในระยะกระชั้นชิด เขาจึง เหยียบเบรกทันที ขณะที่ความเร็วของรถยนต์ลดลงเกือบหยุด รถยนต์ก็ชนรถบรรทุก ถ้ารถยนต์จะหยุด นิ่งภายในเวลา 5.0×10−3 วินาที แรงที่รถยนต์กระทำต่อรถบรรทุกเป็น 1.0×106 นิวตัน การดลที่กระทำ ต่อรถบรรทุกเป็นเท่าใด วิธีทำ การดลที่รถยนต์กระทำต่อรถบรรทุก มีขนาดเท่ากับผลคูณระหว่างแรง ที่กระทำต่อรถบรรทุกกับ ช่วงเวลาที่แรงกระทำ ดังสมการ = ∆ แทนค่า จะได้การดลที่กระทำต่อรถบรรทุก = (1.0 × 106 )(5.0 × 10−3 ) = 5.0 × 103 ตอบ การดลที่กระทำ ต่อรถบรรทุกเป็น 5.0 × 103 นิวตัน.วินาที 2. ลูกบอลมวล 0.5 กิโลกรัม ขณะที่มีความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที ในทิศทางขวา นักกีฬาคนหนึ่งใช้เท้าเตะ ลูกบอลให้มีความเร็วเปลี่ยนเป็น 15 เมตรต่อวินาที ในทิศทางตรงข้าม การดลเฉลี่ยที่เท้านักกีฬากระทำ ต่อลูกบอลมีขนาดเท่าใด วิธีทำ กำหนดให้ ความเร็วที่มีทิศขึ้นไปทางขวาเป็น + ความเร็วไปทางซ้ายเป็น - การดลเฉลี่ยที่เท้าของนักกีฬากระทำต่อลูกบอล มีขนาดเท่ากับ การเปลี่ยนโมเมนตัมของลูกบอล = ∆ = − แทนค่า จะได้การดลเฉลี่ยที่เท้านักกีฬากระทำต่อลูกบอล = (0.5)(−15) − (0.5)(10) = −12.5 ตอบ การดลเฉลี่ยที่เท้านักกีฬากระทำต่อลูกบอลเป็น -12.5 นิวตัน วินาที 3. ลูกบอลมวล 400 กรัม ตกจากหลังคาตึกสูง 10 เมตร เมื่อลูกบอลกระทบพื้น จะกระดอนขึ้นไปถ้าลูกบอล กระทบพื้นนาน 0.01 วินาที และแรงดลเฉลี่ยที่พื้นกระทำต่อลูกบอลมีค่า 960 นิวตันจงหาระยะสูงสุดที่ ลูกบอลกระดอนขึ้นไป วิธีทำ ถ้า v1 เป็นความเร็วของลูกบอลขณะกระทบพื้น v2 เป็นความเร็วของลูกบอลขณะกระดอนขึ้นจากพื้นดิน h1 เป็นความสูงของตึก และ h2 เป็นระยะสูงสุดที่ลูกบอลกระดอนขึ้นไป ดังรูป การเคลื่อนที่ของลูกบอลเป็นการตกแบบเสรี จากสมการ 2 = 2 + 2∆
จะได้ 1 = √2ℎ1 = √2(9.8)(10) = √196 = 14 และ 2 = √2ℎ2 กำหนดให้ ความเร็วที่มีทิศขึ้นมีเครื่องหมาย บวก ไปทางทิศลงมีเครื่องหมาย ลบ หาความเร็ว v2 ของลูกบอลขณะกระดอนขึ้นจากพื้น จากสมการ ∆ = 2 − 1 (960)(0.010) = (0.400)2 − (0.400)(−14) 9.6 = (0.400)2 + 5.6 (0.400)2 = 4.0 2 = 10 ดังนั้น 2 = √2ℎ2 10 = √2(9.8)ℎ2 100 = 19.6ℎ2 ℎ2 = 5.10 ตอบ ระยะสูงสุดที่ลูกบอลกระดอนขึ้นไปได้เท่ากับ 5.10 เมตร 4. ลูกบอลมวล 0.4 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที ในแนวระดับ ถูกตีสวนด้วยไม้กราฟ ระหว่างแรงกับเวลาในขณะกระทบกัน ดังรูป จงหาว่า ก. พื้นที่ใต้กราฟมีค่าเท่าใด และค่านี้แทนปริมาณใด ข. การดลที่ไม้กระทำต่อลูกบอลมีค่าเท่าใด ค. ความเร็วของลูกบอลหลังถูกตีเป็นเท่าใด วิธีทำ ก. พื้นที่ใต้กราฟ คือพื้นที่สามเหลี่ยมระหว่างช่วงเวลา 0 – 0.03 วินาทีจะได้ว่า พื้นที่ใต้กราฟ = 1 2 (1000)(0.03 − 0) = (500)(0.03) = 15 ตอบ พื้นที่ใต้กราฟเท่ากับเป็น 15 นิวตัน วินาที ซึ่งเป็นค่าของการดล ข. การดลที่ไม้กระทำต่อลูกบอลมีค่าเท่ากับพื้นที่ใต้กราฟระหว่างแรงกับเวลา ดังนั้น การดลที่ไม้กระทำต่อลูกบอลมีค่าเท่ากับ 15 นิวตัน วินาที ตอบ การดลที่ไม้กระทำต่อลูกบอลมีค่าเท่ากับ 15 นิวตัน วินาที ค. กำหนดให้ ทิศทางความเร็วของลูกบอลที่เข้าหาไม้มีเครื่องหมาย + ทิศทางความเร็วของลูกบอลที่ออกจากไม้มีเครื่องหมาย – ทิศทางของแรงที่ลูกบอลกระทำต่อไม้มีเครื่องหมาย + ทิศทางของแรงที่ไม้กระทำต่อลูกบอลมีเครื่องหมาย – จาก = − ซึ่งหา I ได้จากพื้นที่ใต้กราฟ ในข้อ ก. เนื่องจาก มีทิศทางเดียวกับแรง ดังนั้น = −15 Ns แทนค่า มวล และความเร็วของลูกบอลก่อนถูกตี จะได้ −15 = (0.4) − (0.4)(10) = −15+4 0.4
= −27.5 / ตอบ ความเร็วของลูกบอลหลังถูกตีเท่ากับ 27.5 m/s มีทิศออกจากไม้ 5. กล่องบรรจุของมีมวล 4.0 กิโลกรัม มีแรงลัพธ์ที่มีขนาดเปลี่ยนแปลงตามเวลากระทำ ดังกราฟในรูป ทำ ให้กล่องเคลื่อนที่ไปโดยมีความเร่งไม่คงตัว เมื่อเวลา t = 0 กล่องนี้มีความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที ในทิศทางของแรงลัพธ์ จงหา ก. พื้นที่ใต้กราฟในช่วง 0 - 2 วินาที และ 2 - 4 วินาที มีค่าเท่าใด และแทนปริมาณใด ข. อัตราเร็วของกล่องเมื่อเวลา t = 4 s ค. ขนาดของความเร่งเมื่อเวลา t = 1 s วิธีทำ ก. กำหนดตัวอักษรแต่ละตำแหน่งของกราฟ ดังรูป พื้นที่ใต้กราฟในช่วง 0 – 2 วินาที = พื้นที่สี่เหลี่ยมคางหมู ABCE = 1 2 × 2 × (10 + 20) = 30 พื้นที่ใต้กราฟในช่วง 2 – 4 วินาที = พื้นที่สี่เหลี่ยม BFGC = (4-2)(20) = 40 Ns ตอบ พื้นที่ใต้กราฟในช่วง 0 – 2 วินาที และ 2 – 4 วินาที เป็น 30 นิวตัน.วินาที และ40 นิวตัน.วินาที ตามลำดับซึ่งเป็นค่าของการดล ข. ให้อัตราเร็วของกล่องเมื่อเวลา t = 4 s เป็น v จากกราฟ พื้นที่ใต้กราฟอยู่ทางด้านบนของแกน x จะได้จากพื้นที่ใต้กราฟ = I = mv −mu ในช่วงเวลา 0 – 4 วินาที จะได้ 30+40 = (4)v – (4)(10) v = 27.5 m/s ตอบ อัตราเร็วของกล่องเมื่อเวลาผ่านไป 4 วินาที เท่ากับ 27.5 เมตรต่อวินาที ค. หาขนาดของความเร่งเมื่อเวลา t = 1 s จากกราฟ ที่ t = 1 วินาที แรง F = 15 N จาก F = ma แทนค่า จะได้ 15 = 4a a = 3.75 m/s 2 ตอบ เมื่อเวลาผ่านไป 1 วินาที ขนาดของความเร่งเท่ากับ 3.75 เมตรต่อวินาที2
แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 20 รายวิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม 2 รหัสวิชา ว31202 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4 หน่วยการเรียนรู้ที่6 ชื่อหน่วย โมเมนตัมและการชน จำนวน 17 ชั่วโมง แผนการจัดการเรียนรู้ เรื่อง การอนุรักษ์โมเมนตัม เวลาเรียน……2…..ชั่วโมง ครูผู้สอน นางสาวเสาวณีย์ ชัยนอก กลุ่มสาระการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 1. มาตรฐานการเรียนรู้/ผลการเรียนรู้ 14. อธิบาย และคำนวณโมเมนตัมของวัตถุ และการดลจากสมการและพื้นที่ใต้กราฟ ความสัมพันธ์ ระหว่างแรงลัพธ์กับเวลา รวมทั้งอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรงดลกับโมเมนตัม 2. สาระสำคัญ เมื่อไม่มีแรงภายนอกมากระทำต่อระบบ โมเมนตัมรวมของระบบมีค่าคงตัวซึ่งเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์ โมเมนตัม (law of conservation of momentum) เขียนแทนได้ด้วยสมการ ⃑ = ⃑ 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ 1) อธิบายการอนุรักษ์โมเมนตัมได้ 3.2 ด้านทักษะกระบวนการ 2) ประยุกต์ใช้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมในการแก้ปัญหาได้ 3.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ 3) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน 4. สาระการเรียนรู้ กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม คือ ผลรวมของโมเมนตัมก่อนการชนของระบบเท่ากับผลรวมของโมเมนตัมหลัง การชนของระบบ เมื่อไม่มีแรงภายนอกมากระทำต่อระบบ โมเมนตัมรวมของระบบมีค่าคงตัวซึ่งเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์ โมเมนตัม (law of conservation of momentum) เขียนแทนได้ด้วยสมการ ⃑ = ⃑ 5. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 1. ความสามารถในการสื่อสาร 2. ความสามารถในการคิด 3. ความสามารถในการแก้ปัญหา 4. ความสามารถในการใช้ทักษะชีวิต 5. ความสามารถในการใช้เทคโนโลยี 6. คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. รักชาติศาสน์กษัตริย์ 2. ซื่อสัตย์สุจริต 3. มีวินัย 4. ใฝ่เรียนรู้
5. อยู่อย่างพอเพียง 6. มุ่งมั่นในการทำงาน 7. รักความเป็นไทย 8. มีจิตสาธารณะ 7. กิจกรรมการเรียนรู้ 1. ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ครูทบทวนเรื่องทฤษฎีงาน-พลังงานจลน์ และกฎการอนุรักษ์พลังงานกลที่ได้เรียนมาในบทที่ 5 1.2 ครูให้นักเรียนอภิปรายร่วมกันว่า ทฤษฎีการดล-โมเมนตัมที่ได้เรียนมา นำไปอธิบายการ อนุรักษ์ปริมาณใด (คำตอบเป็นแบบปลายเปิด) 2. ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 ครูให้นักเรียนศึกษา หัวข้อ 6.4 การอนุรักษ์โมเมนตัม ในหนังสือเรียนเพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้น มัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. และให้นักเรียนจับกลุ่มละ 5 คน สรุปเรื่องการอนุรักษ์โมเมนตัมลงในกระดาษ A3 2.2 ครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มนำกระดาษ A3 ที่สรุปการศึกษาเรื่องการอนุรักษ์โมเมนตัมไปติดที่ กระดานหน้าห้อง 2.3 ครูให้นักเรียนศึกษาการสรุปของแต่ละกลุ่มที่ไม่ใช่กลุ่มของตนเอง และอภิปรายร่วมกัน 3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 ครูและนักเรียนอภิปรายร่วมกันเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างการดลและโมเมนตัมใน สถานการณ์ที่วัตถุสองก้อนเคลื่อนที่เข้ามากระทบกันบนพื้นลื่น สรุปได้ว่า "กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม" หรือ "กฎทรง โมเมนตัม" คือ การชนที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุ 1 และวัตถุ 2 ในระบบที่ไม่สามารถถ่ายเทมวลและพลังงานระหว่าง ระบบกับสิ่งแวดล้อมได้ (ระบบโดดเดี่ยว) ค่าโมเมนตัมรวมของวัตถุทั้งสองก่อนการชนจะเท่ากับค่าโมเมนตัมรวม ทั้งหมดหลังการชน โดยโมเมนตัมที่วัตถุ 1 สูญเสียไป จะเท่ากับโมเมนตัมที่วัตถุ 2 ได้รับ ทั้งนี้โมเมนตัม คือ ปริมาณเวกเตอร์ที่บอกถึงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ ซึ่งจะมากหรือน้อยขึ้นกับมวลและความเร็วของวัตถุนั้น ๆ (p=mv) เราสามารถเขียนสมการกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมได้ว่า m1u1 + m2u2 = m1v1 + m1v2 4. ขั้นขยายความรู้ 4.1 ครูยกตัวอย่างการทำงานของปืนว่า จากกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม ในกรณีการทำงานของปืน วัตถุ 1 จะหมายถึงนกหรือเข็มแทงชนวนซึ่งเป็นส่วนที่ถูกปล่อยไปกระทบกับชนวนท้ายกระสุนปืนที่เป็นวัตถุ 2 เมื่อเหนี่ยวไกปืน เข็มแทงชนวนกับกระสุนปืนจะกระทบกัน และเกิดแรงซึ่งเป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 3 ของ นิวตัน คือ ทุก ๆ แรงกิริยา จะมีแรงปฏิกิริยาในปริมาณที่เท่ากันแต่ทิศทางตรงกันข้ามกระทำกลับมา หรือ แรง กิริยาเท่ากับแรงปฏิกิริยา เขียนเป็นสมการได้ว่า F12 = -F21 นั่นหมายความว่าเมื่อเข็มแทงชนวนกระทบกับกระสุน ปืน กระสุนปืนจะพุ่งออกจากปากกระบอกปืนไปข้างหน้า ขณะที่กระบอกปืนจะเคลื่อนที่ถอยหลังในตรงกันข้ามกับ ทิศทางของกระสุนปืน และนั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้เรารู้สึกว่ามีแรงสะท้อนกลับมา 4.2 ครูเปรียบเทียบการใช้กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมโดยเปรียบเทียบง่าย ๆ ได้กับการที่สมหญิงมี เงินในกระเป๋า 150 บาท สมชายมีเงินในกระเป๋า 50 บาท เมื่อสมหญิงหยิบเงินในกระเป๋าของตนให้สมชายจำนวน
50 บาท สมหญิงก็จะเหลือเงินในกระเป๋าเพียง 100 บาท ขณะที่สมชายมีเงินในกระเป๋าเพิ่มเป็น 100 บาท แต่ ผลรวมเงินในกระเป๋าของสมหญิงและสมชายทั้งก่อนและหลังการถ่ายโอนเงินจะมีค่าเท่ากันคือ 200 บาทนั่นเอง 5. ขั้นประเมินผล 5.1 ครูให้นักเรียนตอบคำถามตรวจสอบความเข้าใจและทำแบบฝึกหัด 6.4 ในหนังสือเรียน เพิ่มเติมฟิสิกส์ 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 สสวท. 8. สื่อและแหล่งการเรียนรู้ 8.1 เอกสารและ power point ประกอบการสอน เรื่อง การอนุรักษ์โมเมนตัม 8.2 หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ 2 ชั้นม. 4 สสวท. 8.3 ปืนของเล่น แหล่งการเรียนรู้ 42. ห้องคอมพิวเตอร์ของโรงเรียน 43. ห้องสมุดโรงเรียน 44. อินเทอร์เน็ต 9. การวัดและประเมินผล จุดประสงค์ วิธีการวัด เครื่องมือวัด เกณฑ์การประเมิน ความรู้ (K) วัดจากคำถามตรวจสอบ ความเข้าใจ 6.4 คำถามตรวจสอบความ เข้าใจ 6.4 นักเรียนตอบคำถาม ตรวจสอบความเข้าใจ 6.4 ได้ถูกต้องร้อยละ 80 ทักษะ/กระบวนการ (P) วัดจากแบบฝึกหัด 6.4 แบบฝึกหัด 6.4 นักเรียนทำแบบฝึกหัด 6.4 ได้ถูกต้องร้อยละ 80 คุณลักษณะที่พึงประสงค์ (A) ใฝ่เรียนรู้และมุ่งมั่นในการทำงาน การสังเกตพฤติกรรม แบบสังเกตพฤติกรรม ผ่านเกณฑ์การสังเกต พฤติกรรมในระดับ ดี 10. การบูรณาการ หลักปรัชญาของเศรษฐกิจพอเพียง สหกรณ์ อื่นๆ ……………………………………………………………………………………………………………………… ......................................................................................................................................................................... ประเมินผลลัพธ์ (KPA) ที่เกิดขึ้นกับผู้เรียนจากการจัดกิจกรรมการเรียนรู้บูรณาการหลักปรัชญาของ เศรษฐกิจพอเพียง 11. เอกสารอ้างอิง/บรรณานุกรม สถาบันส่งเสริมการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี.กระทรวงศึกษาธิการ.2560.หนังสือเรียนรายวิชา เพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ เล่ม 2.กรุงเทพฯ: สำนักพิมพ์จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย.
12. บันทึกหลังการจัดการเรียนรู้ 12.1 ผลการเรียนรู้ ด้านความรู้ ด้านทักษะกระบวนการ ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ จำนวนนักเรียน จำนวนนักเรียน จำนวนนักเรียน ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ผ่าน ร้อยละ ไม่ผ่าน ร้อยละ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ........................................... 12.2 ปัญหา/อุปสรรค ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ........................................... 12.3 แนวทางการแก้ไข ................................................................................................................................................................ ........ ........................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ........................................... ..................................................................................................................................................................... . ลงชื่อ.........................................................................ครูผู้สอน (นางสาวเสาวณีย์ ชัยนอก) 12.4 ความคิดเห็นของผู้บริหารสถานศึกษา/หัวหน้ากลุ่มบริหารวิชาการ/ผู้นิเทศ/หัวหน้ากลุ่มสาระฯ ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ลงชื่อ ............................................................... ( ..............................................................) ตำแหน่ง .....................................................
คำถามตรวจสอบความเข้าใจ 6.4 1. การอนุรักษ์โมเมนตัมของระบบมีความเกี่ยวข้องกับแรงภายนอกหรือไม่ อย่างไร ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................. .. 2. วัตถุหนึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ชนกับอีกวัตถุหนึ่งที่มีมวลมากกว่าและอยู่นิ่ง โมเมนตัมของระบบที่ ประกอบด้วยวัตถุทั้งสองชิ้นมีการเปลี่ยนหรือไม่ อย่างไร ............................................................................................................................. ......................................... ...................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... 3. กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม เขียนในรูปสมการได้อย่างไร ..................................................................................................................... ................................................. ...................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................
เฉลยคำถามตรวจสอบความเข้าใจ 6.4 1. การอนุรักษ์โมเมนตัมของระบบมีความเกี่ยวข้องกับแรงภายนอกหรือไม่ อย่างไร ตอบ เกี่ยวข้องโดยตรงกับแรงภายนอก เพราะแรงลัพธ์ภายนอกเป็นต้นเหตุที่ทำให้โมเมนตัมของระบบ เปลี่ยนไป ดังนั้นถ้าแรงลัพธ์ภายนอกเป็นศูนย์ โมเมนตัมของระบบจะมีค่าคงตัว หรือมีการอนุรักษ์ โมเมนตัมนั่นเอง 2. วัตถุหนึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ชนกับอีกวัตถุหนึ่งที่มีมวลมากกว่าและอยู่นิ่ง โมเมนตัมของระบบที่ ประกอบด้วยวัตถุทั้งสองชิ้นมีการเปลี่ยนหรือไม่ อย่างไร ตอบ โมเมนตัมของระบบมวลทั้งสองคงตัว เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม เพราะการชนไม่มีแรง ภายนอกกระทำแรงที่เกิดจากการชนเป็นแรงภายในซึ่งแรงลัพธ์ของแรงภายในเป็นศูนย์เสมอ 3. กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม เขียนในรูปสมการได้อย่างไร ตอบ ⃑ = ⃑⃑⃑⃑
แบบฝึกหัด 6.4 1. วัตถุมวล 10 กิโลกรัม เคลื่อนที่บนพื้นลื่น ไปทางขวาด้วยความเร็ว 2.0 เมตรต่อวินาที ชนวัตถุมวล 5 กิโลกรัม ที่อยู่นิ่ง หลังชน วัตถุทั้งสองติดกันไป วัตถุทั้งสองที่ติดกันไปมีขนาดความเร็วเท่าใดและมีทิศทาง ใด ...................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................. ................... 2. พิจารณาการดีดตัวแยกออกจากกันของมวล 1 กิโลกรัม และมวล 2 กิโลกรัม ที่อัดสปริงเบาไว้และเดิม มวลทั้งสองอยู่นิ่ง ดังรูป ถ้ามวล 1 กิโลกรัม เคลื่อนที่ไปทางซ้ายด้วยความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที มวล 2 กิโลกรัม จะเคลื่อนที่ ด้วยความเร็วเท่าใด ในทิศทางใด …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. เมล็ดพืชชนิดหนึ่งขณะกำลังตกลงพื้นด้วยขนาดความเร็วตามแนวดิ่ง v เกิดการดีดตัวแยกเป็นสองส่วน เท่ากัน ส่วนหนึ่งของเมล็ดมีขนาดความเร็ว v ในทิศทางเคลื่อนที่ขึ้น อีกส่วนหนึ่งจะมีขนาดความเร็ว เท่าใด …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………