แผน2

h

θ

















แผนการจัดการเรียนรูท้ ี่ 14

กลุม่ สาระการเรียนรู้วทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี ช้นั มัธยมศกึ ษาปที ่ี 4
รายวชิ า ฟิสิกส์เพม่ิ เติม รหสั วิชา ว 31201
หนว่ ยการเรยี นรทู้ ี่ 5 งานและพลงั งาน
เร่ือง เครอ่ื งกล เวลา 20 ชั่วโมง
ภาคเรยี นท่ี 2/2564 เวลา 4 ชวั่ โมง
วันทีส่ อน................................................... ครผู ู้สอน นางสาวอารยิ า แก้วคำฝา

1. สาระการเรยี นรู้ / ผลการเรียนรู้
สาระฟสิ ิกส์
1. เข้าใจธรรมชาติทางฟิสิกส์ ปริมาณและกระบวนการวัด การเคลื่อนที่แนวตรง แรงและกฎ

การเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎความโน้มถ่วงสากล แรงเสียดทานสมดุลกล ของวัตถุ งานและกฎการอนุรักษ์
พลังงานกล โมเมนตมั และกฎการอนรุ ักษ์ โมเมนตัม การเคลือ่ นท่ีแนวโค้ง รวมทั้งนำความรูไ้ ปใช้ประโยชน์

ผลการเรียนรู้
13. อธิบายการทำงานประสิทธภิ าพและการได้เปรียบเชิงกลของเครื่องกลอย่างง่ายบางชนิด โดย

ใช้ความรูเ้ รอื่ งงานและสมดุลกล รวมทง้ั คำนวณประสทิ ธิภาพและการได้เปรียบเชงิ กล

2. สาระสำคญั

การทำงานของเครอ่ื งกลอย่างงา่ ย ไดแ้ ก่ คาน รอก พืน้ เอียง ลิม่ สกรู และล้อกบั เพลา ใชห้ ลักของงาน

และสมดุลกลประกอบการพิจารณาประสิทธภิ าพและการไดเ้ ปรียบเชงิ กลของเครื่องกลอย่างงา่ ยประสิทธิภาพ

คำนวณได้จากสมการ

= 100%


การไดเ้ ปรยี บเชิงกลคำนวณได้จากสมการ

. . = =


3. จุดประสงคก์ ารเรียนรู้
3.1 ดา้ นความรู้ (K)
1) บอกความหมายประสิทธิภาพของเครื่องกลอย่างงา่ ย
2) อธิบายการทำงานของเครอื่ งกลอยา่ งง่ายโดยใชค้ วามรู้เรอ่ื งงานและสมดุลกล
3.2 ด้านด้านทกั ษะกระบวนการ (P)
1) คำนวณประสิทธภิ าพของเคร่ืองกลอยา่ งงา่ ย
3.3 ดา้ นคุณลกั ษณะอนั พึงประสงค์ (A)
1) มีความสนใจใฝร่ ู้ทางดา้ นวิทยาศาสตร์
3.4 ทกั ษะกระบวนการวทิ ยาศาสตร์ (Science Process Skill)
- การสังเกต การวดั การคำนวณ และการลงความเห็นจากข้อมลู
- การใช้จำนวน (การคำนวณปริมาณต่าง ๆ ท่ีเกีย่ วข้อง)

4. สาระการเรียนรู้
4.1 ประสิทธภิ าพของเครื่องกล
4.2 หลักการของงานกับเคร่อื งกลอย่างง่าย
4.3 หลักการของสมดลุ กลกบั เครือ่ งกลอย่างงา่ ย

5. การจดั กิจกรรมการเรยี นรู้
5.1 ข้ันตรวจสอบความรูเ้ ดมิ
5.1.1 แจ้งจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรูใ้ ห้นกั เรียนทราบ
5.1.2 ครูทบทวนความรู้เดิมเกี่ยวกับเกี่ยวกับกฎอนุรักษ์พลังงานกล งาน และสมดุลกล จากท่ี

เรียนผ่านมา

5.2 ข้นั เรา้ ความสนใจ
5.2.1 ครูนำอุปกรณ์หรือรูปของอุปกรณ์หรือเครื่องใช้ทั่วไป เช่น กรรไกร ที่เย็บกระดาษ ที่เปิด

กระปอ๋ ง ล้อและเพลารถของเล่น มาแสดงให้นกั เรียนชมหน้าช้ัน แลว้ รว่ มอภิปรายเกี่ยวกับหลักการทำงานของ
อุปกรณ์เหล่านัน้

5.2.2 ครูกระตุน้ ความสนใจของนักเรยี น โดยถามคำถามต่อไปนี้
- เครอื่ งกล คอื อะไร
- เครื่องกลอย่างง่าย ประกอบด้วยอะไรบ้าง (แนวคำตอบ เครื่องกลอย่างง่าย

ประกอบดว้ ย คาน รอก พืน้ เอยี ง สกรู ลมิ่ และลอ้ กบั เพลา)

5.3 ข้นั สำรวจและค้นหา
5.3.1 ครูใหน้ กั เรยี นศกึ ษาเกย่ี วกับประสิทธิภาพของเคร่ืองกลจากแหล่งความรู้ตา่ ง ๆ
5.3.2 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับประสิทธิภาพของเครือ่ งกล ว่าจากกฎการอนุรักษ์

พลังงานทราบว่า พลังงานไม่มีการสูญหายแต่เปลี่ยนเป็นพลังงานอื่นได้การทำงานของเครื่องกลเพื่อเปลี่ยน
พลังงานหนึ่งเป็นพลังงานที่ต้องการนั้น ไม่สามารถเปลี่ยนได้ 100 เปอร์เซ็นต์เพราะอาจมีการสูญเสียไปเป็น
พลังงานอื่นที่ไม่ตอ้ งการ ดังนั้น การเปรียบเทียบความสามารถในการทำงานของมนุษย์หรือเครื่องกลใด ๆ เรา
มักบอกในรูปของประสิทธิภาพ (efficiency) เครอื่ งกลท่ีมีประสิทธภิ าพสงู ย่อมดีกวา่ เครื่องกลประเภทเดียวกัน
ที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า และในทางอุดมคติจะถือว่า ในการทำงานหรือการถ่ายโอนพลังงานจากพลังงานหน่ึง
ไปเป็นพลังงานอีกอย่างหนึ่ง จะไม่มีการสูญเสียพลังงาน แต่ในทางปฏิบัติจะมีการสญู เสยี พลังงานไปภายนอก
ระบบเสมอประสทิ ธภิ าพของเครือ่ งกล จงึ มคี า่ น้อยกวา่ 1 หรอื นอ้ ยกวา่ 100 เปอรเ์ ซน็ ต์

ประสทิ ธภิ าพของเคร่อื งกล (Efficiency)

Eff = งานที่ไดร้ ับจากเคร่ืองกล x 100 % Eff = x 100 %
งานที่ให้กับเครื่องกล


5.3.1 ครูถามนักเรียนว่าการได้เปรียบเชิงกลคืออะไร จากนั้นให้นักเรียนศึกษาเกี่ยวกับ
การไดเ้ ปรยี บเชงิ กลจากแหล่งความรู้ตา่ ง ๆ

5.3.2 ครูและนักเรยี นร่วมกันอภิปรายเก่ียวกับการได้เปรียบเชิงกลว่าเครื่องกลทีช่ ่วยให้เราใชแ้ รง
นอ้ ยลง หรือชว่ ยผอ่ นแรงของเครอื่ งกลนั้น พจิ ารณาได้จากการไดเ้ ปรียบเชงิ กล (mechanical : M.A.)

5.2.3 ครูเพิ่มเติมความรู้เกี่ยวกับการได้เปรียบเชิงกล (mechanical : M.A.) ว่าการคำนวณ
การได้เปรียบเชิงกลจากอัตราส่วนระหว่างขนาดของแรงที่ได้จากเครื่องกล ( ) ต่อขนาดของแรงที่ให้กับ
เคร่ืองกล ( )

M.A.=



หรือหาได้จากอตั ราส่วนระหวา่ งระยะทางทเ่ี ราออกแรงทำงาน (sin) ต่อระยะทางของงานที่ได้ (sout)

M.A.=



ถ้า M.A. > 1 แสดงว่าเครอื่ งกลนัน้ ชว่ ยผ่อนแรง

M.A. ≤ 1 แสดงวา่ เครื่องกลนั้นไมช่ ่วยผอ่ นแรง

5.2.4 ครูให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม 6 กลุ่ม จากนั้นครูให้นักเรียนแต่ละกลุ่มศึกษาข้อมูลเครื่องกล
อย่างงา่ ย ดังต่อไปนี้

- กลมุ่ ที่ 1 ศึกษาข้อมูลเกย่ี วกับคาน
- กลุ่มท่ี 2 ศกึ ษาขอ้ มูลเก่ียวกับรอก
- กลมุ่ ท่ี 3 ศึกษาขอ้ มูลเกี่ยวกับพื้นเอยี ง
- กลุ่มที่ 4 ศึกษาขอ้ มูลเกี่ยวกบั สกรู
- กลุ่มท่ี 5 ศึกษาขอ้ มลู เกยี่ วกบั ลิ่ม
- กลมุ่ ท่ี 6 ศกึ ษาขอ้ มลู เกยี่ วกับล้อกบั เพลา
5.2.4 ครใู หน้ กั เรยี นแตล่ ะกลมุ่ ออกมานำเสนอหนา้ ช้ันเรียน และครถู ามคำถามดงั ตอ่ ไปน้ี
- กลุ่มท่ี 1 ศึกษาข้อมลู เกย่ี วกับคาน

- คานเป็นอย่างไร (แนวคำตอบ คานเป็นเครื่องกลที่มีจุดหมุนเพื่อทวีคูณแรง
เชงิ กล เชน่ ค้อนงดั ตะปู กรรไกร ตะเกียบ)

- การใช้ค้อนงัดตะปูสัมพันธ์กับกฎการอนุรักษ์ (แนวคำตอบ งานที่ให้กับค้อน
เทา่ กับงานทไ่ี ดร้ ับจากคอ้ น)

- กลมุ่ ที่ 2 ศึกษาข้อมลู เก่ียวกบั รอก
- ค่าการได้เปรยี บเชิงกลของรอกเดี่ยวตายตัวกับรอกเดี่ยวเคลื่อนท่เี หมือนกันหรือไม่

อยา่ งไร (แนวคำตอบ ไม่เหมือนกัน ถา้ เปน็ รอกเดี่ยวตายตัวจะมีคา่ ไดเ้ ปรียบเชิงกลเท่ากับ 1 แต่ถ้าเป็นรอก
เดีย่ วเคล่อื นท่ีจะมีค่าไดเ้ ปรียบเชงิ กลเทา่ กบั 2 )

- กลุ่มที่ 3 ศึกษาข้อมลู เกีย่ วกบั พ้ืนเอยี ง
- พื้นเอียงสัมพันธ์กับกฎการอนุรักษ์พลังงานอย่างไร (แนวคำตอบ งานที่ใช้ในการ

ดึงวัตถเุ ทา่ กบั งานทใี่ ช้ในการยกวัตถุข้นึ ในแนวดิง่ )

- กลมุ่ ที่ 4 ศึกษาขอ้ มูลเก่ยี วกับสกรู
- สกรูสัมพันธ์กับกฎการอนุรักษ์พลังงานอย่างไร (แนวคำตอบ งานที่ใช้หมุนสกรู

หนึง่ รอบเทา่ กบั งานท่ีใช้ในการยกวัตถขุ ้นึ ในแนวดิ่งในระยะหนึง่ เกลยี ว)
- กล่มุ ท่ี 5 ศึกษาข้อมูลเก่ยี วกบั ลิ่ม
- ลิ่มสัมพันธ์กับกฎการอนุรักษ์พลังงานอย่างไร (แนวคำตอบ งานให้กับลิ่มเท่ากับ

งานทไ่ี ดจ้ ากลม่ิ )
- กลุม่ ที่ 6 ศกึ ษาข้อมูลเกย่ี วกบั ล้อกบั เพลา
- ล้อกับเพลาสัมพันธ์กับกฎการอนุรักษ์พลังงานอย่างไร (แนวคำตอบ งานที่ให้กับ

ลอ้ เทา่ กบั งานที่ได้จากเพลา)

5.4 ขัน้ อธบิ าย
5.4.1 ครแู ละนกั เรียนร่วมกนั อภปิ รายและสรุป ดังตอ่ ไปน้ี

รอก
เคร่อื งกลท่ชี ว่ ยอำนวยความสะดวก หรอื ชว่ ยผ่อนแรงในการทำงาน

รอกเดี่ยวตายตัว ไม่ผ่อนแรงแต่ช่วยอำนวย รอกเด่ียวเคลอื่ นที่ ผอ่ นแรงได้ 2 เท่า
ความสะดวกในการทำงาน

ถ้าไมม่ ีการสูญเสียพลังงาน จากฎการอนุรักษ์พลังงาน จะได้

งานทที่ ำใหร้ อก = งานที่ได้รบั จากรอก งานท่ที ำให้รอก = งานที่ไดร้ บั จากรอก
Fx = mgx Fx = mg
2
น่ันคอื ต้องออกแรงดึงเทา่ กบั นำ้ หนักของวตั ถุ จะได้ F =
เมือ่ พจิ ารณาการไดเ้ ปรียบเชิงกล นั่นคือสามมารถยกวัตถุขึ้นได้
2
M.A. = = 1 โดยออกแรงดงึ เชือกเพยี งครึง่ หน่งึ

เมื่อพิจารณาการไดเ้ ปรยี บเชิงกล

M.A. = = 1 M.A. = = = = 2
= /2

= 2
M.A.= /2

คาน
คาน คอื เคร่ืองกลชนิดหนง่ึ ที่ใช้ดีด – งดั วัตถุใหเ้ คลอื่ นท่ีรอบจดุ หมุน (จดุ Fulcrum) มีลักษณะแข็ง
เป็นแทง่ ยาว เชน่ ทอ่ นไม้หรือโลหะยาว คานอาจจะตรงหรือโคง้ งอก็ได้ การทำงานของคานใช้หลักของโมเมนต์

ถ้าไม่มีการสูญเสียพลงั งาน จากการอนรุ ักษ์พลงั งาน

จะได้ งานทใี่ ห้กับคาน = งานท่คี านยกวัตถุ

F△y1 = mg△y2

= ∆ 1
∆ 2


การได้เปรยี บเชงิ กลของคาน จากความสัมพนั ธ์ระหวา่ งด้านของสามเหล่ยี มคลา้ ย
M.A. =
จะได้ =


=
นัน่ คือ ∆ 1 =

∆ 2

กรณคี ้อนงัดตะปู
ถ้าไม่มีการสญู เสียพลังงาน จากกฎอนรุ ักษ์พลังงาน
จะได้ งานทใี่ หก้ ับค้อน= งานทไ่ี ดร้ ับจากค้อน

F1△x = F2△y

ลอ้ และเพลา
เป็นเครื่องกลที่ช่วยผ่อนแรงประกอบด้วยวัตถุทรงกระบอก 2 อันติดกัน อันใหญ่เรียกว่าล้อ อันเล็ก
เรียกว่าเพลา ใช้เชือก 2 เส้น พันรอบล้อเส้นหนึ่ง อีกเส้นหนึ่งพันรอบเพลาโดยพันไปคนละทางปลายข้างหน่งึ
ของเชือกท่พี ันรอบเพลาผูกติดกับวัตถุ ปลายขา้ งหนึง่ ของเชือกท่พี นั รอบล้อใช้สำหรับออกแรงดงึ

ถ้าไม่มกี ารสญู เสียพลังงาน จากการอนุรกั ษ์พลังงาน

จะได้ งานท่ีให้กับล้อ = งานท่ไี ด้จากเพลา

F1△y1 = F2△y2

2 = ∆ 1 F2 F1

1 ∆ 2
คิดการหมนุ ของล้อและเพลาหน่งึ รอบ
การได้เปรียบเชงิ กลของคาน
จะ △y1 = 2 R
M.A. = 2
△y2 = 2 r 1

2 = =

1

พน้ื เอียง
พื้นเอียง คือ เคร่ืองกล ท่ีช่วยผอ่ นแรงช่วยใหก้ ารเคล่อื นท่ีไปยงั ท่ีสงู กวา่ หรือทตี่ ำ่ กว่าเป็นไปได้งา่ ย

ถ้าไม่มกี ารสญู เสียพลงั งาน จากการอนรุ กั ษ์พลังงาน
จะได้ งานทใ่ี ชด้ งึ รถ = งานทใ่ี ช้ดึงรถในการยกรถขึ้นไปในแนวดงิ่

F△x = mgh

= ∆

ℎ

จากความสมั พันธ์ระหวา่ งดา้ นของสามเหลย่ี มคล้าย

จะได้ ∆ =

ℎ

การได้เปรียบเชิงกลของพ้นื เอียง ประโยชนข์ องพน้ื เอียง คอื ช่วยอำนวยความสะดวกและช่วย
M.A. = ผ่อนแรงในการขนย้ายสง่ิ ของขึน้ หรือลงจากยานพาหนะ



=



สกรู

สกรูเป็นเครื่องกลที่มีหลังกการทำงานค้ายกับพื้นเอียงกล่างคือแทนที่จะให้วัตถุเคลื่อนที่บนพื้นเอียง

ก็ให้สกรูเป็นตวั เลอื่ นทีแ่ ทน ถ้าไม่มีการสญู เสียพลังงาน จากการอนรุ กั ษ์พลังงาน จะได้

งานท่ีใช้หมุนรอบหน่งึ สกรู = งานทใ่ี ช้ในการยกรถในแนวดิ่งได้ระยะ 1 เกลียว

F x 2 R = mgh
=
2 R
ℎ

การไดเ้ ปรียบเชิงกลของสกรู
M.A. =



= 2 R
ℎ

ลม่ิ
ล่มิ เป็นเครือ่ งกลรูปร่างสามเหล่ียม ใชส้ ำหรับทำให้วัตถุแยกออกจากกัน ใชห้ นนุ วัตถหุ รอื ใช้ตรึงวัตถุให้อยู่กับท่ี
ก็ได้

ถ้าไม่มีการสญู เสยี พลงั งาน จากการอนุรกั ษ์พลังงาน จะได้
งานที่ให้กับลิม่ = งานทีไ่ ด้จากลิ่ม
FH = WL

การไดเ้ ปรียบเชงิ กลของสกรู
M.A. = = H



5.5 ขน้ั ขยายความคิด
5.5.1 แนะนำเทคนิค KWDL ให้นักเรียนทราบว่าแต่ละตัวคืออะไร นักเรียนต้องทำอะไรบ้าง

ระหวา่ งการเรียน วิธหี าคำตอบปกติเพ่อื เชือ่ มโยงเขา้ สู่เทคนิค KWDL โดยมีขนั้ ตอนดงั นี้
ข้ันท่ี 1 K : What we know (นกั เรียนรอู้ ะไรบ้างหรอื โจทยบ์ อกอะไรให้ทราบบ้าง)
ขั้นที่ 2 W : What we want to know (โจทย์ให้หาอะไร มีวิธีการอะไร ใช้วิธีอะไรได้

บ้าง)
ข้ันที่ 3 D : What we do to find out (ดำเนนิ การตามกระบวนการแก้โจทย์ปญั หา)
ข้ันที่ 4 L : What we learned (คำตอบทไี่ ด้)

5.5.2 ครูยกตัวอย่างสถานการณ์ จากนั้นครูและนกั เรียนร่วมกันฝึกคำนวณเพ่ือให้นักเรียนเข้าใจ
ถึงวิธกี ารแกโ้ จทยป์ ัญหาเก่ียวกับเครอ่ื งกลอยา่ งงา่ ย โดยใชเ้ ทคนิค KWDL ดังน้ี

- ถ้าเราทราบว่าพลังงานที่ให้กับเครื่องยนต์ของรถคันหนึ่งเท่ากับ 800 จูล และเม่ือ
เครื่องยนต์ของรถทำงานจะมีการสูญเสียพลังงานไป โดยพลังงานที่สูญเสียไประหว่างที่รถทำงานมีค่าเท่ากับ
250 จูล จงหาประสทิ ธภิ าพของเครื่องยนตร์ ถคันน้ี

K โจทย์ให้ Win = 800 J, Wout = 800J - 250 J =550 J
โจทยบ์ อกอะไรให้ทราบบ้าง

W โจทย์ถาม ประสทิ ธภิ าพ (Eff) = ?
โจทย์ให้หาอะไร มีวิธกี าร
วิธีการ Eff = x 100 %
อะไร


D วธิ ีการแก้ปัญหา
ดำเนนิ การตามกระบวนการ Eff = x 100 %

แก้โจทย์ปัญหา

L = 550 x 100 %
คำตอบทไี่ ด้
800

= 68.8 %

คำตอบ ประสิทธิภาพของเครือ่ งยนตร์ ถคนั นี้ คือ 68.8 %

- ใชค้ านยาว 1 เมตร งดั กอ้ นหินมวล 108 กโิ ลกรัม โดยจัดใหไ้ ม้หมอนหนนุ อยดู่ า้ นลา่ งของ
คาน หา่ งปลายคานดา้ นท่จี ะงัดก้อนหนิ 10 เซนติเมตร ดังรูป จะตอ้ งออกแรงกดทปี่ ลายคานเท่าใด

K โจทย์ให้
โจทย์บอกอะไรให้ทราบบา้ ง m = 108 kg
g = 9.8 m/s2

r = 10 cm
R = 90 cm

W โจทยถ์ าม F =?
โจทยใ์ ห้หาอะไร มีวิธกี าร วธิ กี าร โมเมนตท์ วนเข็มนาฬิกา = โมเมนต์ตามเขม็ นาฬิกา

อะไร

D วธิ กี ารแกป้ ญั หา
ดำเนนิ การตามกระบวนการ
คิดโมเมนตรอบจดุ หมนุ ทไี่ มห้ มอนหนุน
แกโ้ จทย์ปัญหา โมเมนต์ทวนเข็มนาฬิกา = โมเมนต์ตามเขม็ นาฬกิ า

L mgr = FR
คำตอบทไี่ ด้ F =


(108 )(9.8 / 2)(10 10−2 )
F = (10 10−2 )

F = 117.6 N

คำตอบ จะตอ้ งออกแรงกดท่ปี ลายคาน 117.6 นวิ ตัน

- ในการดึงน้ำหนักขึ้นจากบ่อลึกด้วยล้อกับเพลา ดังรูป ล้อมีเส้นผ่านศูนย์กลาง
36 เซนติเมตร และเพลามีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 เซนติเมตร หากถังน้ำที่ต้องการดึงขึ้นมีมวล 20 กิโลกรัม
แรงอย่างนอ้ ยท่ตี ้องดงึ เชอื กพนั ล้อต้องเปน็ เท่าใด (กำหนดให้ล้อกับเพลามีความฝืดนอ้ ย)

K โจทย์ให้
โจทย์บอกอะไรให้ทราบบา้ ง
m = 20 kg
g = 9.8 m/s2

R = 36 = 18 cm

2

R = 15 = 7.5 cm

2

W โจทย์ถาม F = ?
โจทยใ์ หห้ าอะไร มีวธิ ีการ วธิ ีการ ∑ = 0

อะไร ∑ = 0

D วิธีการแกป้ ัญหา
ดำเนินการตามกระบวนการ จาก ∑ = 0

แกโ้ จทย์ปญั หา T–W=0
T = W = mg = (20 kg) (9.8 m/s2) = 196 N

จาก ∑ = 0
F (18 x 10-2 m) – (196 N) (7.5 x 10-2 m) = 0

F = 81.7 N

L คำตอบ ใช้แรงอย่างน้อย 81.7 นิวตัน เมื่อล้อกับเพลามีความฝืดน้อยและ
คำตอบท่ไี ด้ ไม่คิดมวลเชอื ก

5.6 ขนั้ ประเมนิ ผล
5.6.1 ครูทดสอบความเขา้ ใจของนกั เรียน โดยใช้คำถามตอ่ ไปน้ี
- ประสิทธภิ าพของเครอ่ื งกลและการไดเ้ ปรียบเชงิ กลของเคร่ืองกลแตกตา่ งกนั อยา่ งไร

(แนวคำตอบ ประสิทธิภาพของเครื่องกลเป็นการเปรียบเทียบงานที่ได้จากเครื่องกลต่องานที่ทำให้แก่
เครื่องกล สว่ นการไดเ้ ปรยี บเชิงกลเป็นการเปรียบเทียบแรงทีไ่ ดจ้ ากเคร่อื งกลต่อแรงที่ใส่ให้เคร่ืองกล)

- เพราะเหตุใด เครื่องกลมักมีประสิทธิภาพน้อยกว่าร้อยละ 100 (แนวคำตอบ เพราะมี
การสญู เสียงานไปกบั แรงเสียดทานของเครอื่ งกล)

- การได้เปรยี บเชงิ กลของเคร่อื งกลอย่างง่ายชนิดหน่ึงมีคา่ มากกว่า 1 แสดงว่าเครอ่ื งกลน้ัน
ก. ช่วยผอ่ นแรง ข. ไม่ช่วยผ่อนแรง ค. ช่วยให้ทางานสะดวกขึ้นแต่ไม่ผอ่ นแรง
(แนวคำตอบ ก. ช่วยผ่อนแรง เพราะการได้เปรียบเชิงกลเท่ากับแรงที่ได้จากเครื่องกลต่อแรงที่ใส่ให้
เครื่องกล แสดงวา่ แรงทไ่ี ด้จากเคร่อื งกลมากกว่าแรงท่ใี สใ่ ห้เครอ่ื งกล จึงผ่อนแรง)

- อุปกรณ์ใดในบ้านที่จะต้องอาศัยหลักการทำงานของคาน (แนวคำตอบ ตัวอย่างเช่น
กรรไกร คมี ค้อน ไม้กวาด ช้อน ทัพพตี ักขา้ ว ตะเกียบ เป็นตน้ )

- อปุ กรณ์หรอื เครอ่ื งมือต่อไปนเี้ ปน็ เคร่อื งกลอย่างง่ายหรอื ไม่ ถ้าเปน็ จัดอย่ใู นประเภทใด
ก. ทต่ี ัดเลบ็ ข. มีด ค. ไมก้ วาดพนื้ และ ง. กรรไกรตัดหญา้
แนวคำตอบ
ก. กรรไกรตัดเล็บ เป็นเครือ่ งกลอย่างง่าย 2 ประเภทร่วมกัน ส่วนคนั กดเปน็ ประเภทคาน ส่วนคมกรรไกร
เปน็ ประเภทล่มิ
ข. มดี เปน็ เครอื่ งกลอย่างงา่ ย 2 ประเภทร่วมกนั สว่ นก้านมีดเปน็ ประเภทคาน สว่ นคมมดี เป็นประเภทลิ่ม
ค. ไมก้ วาดพืน้ เป็นเครือ่ งกลอย่างง่าย ประเภทคาน
ง. กรรไกรตัดหญ้า เป็นเครื่องกลอย่างง่าย 2 ประเภทร่วมกัน ส่วนด้ามกรรไกร เป็นประเภทคาน ส่วนคม
กรรไกร เป็นประเภทล่มิ

5.6.2 ครปู ระเมนิ การเรียนรู้ของนักเรียน ดงั น้ี การตอบคำถามในชัน้ เรยี น สงั เกตพฤติกรรม และ
ใบงาน

5.7 ขน้ั นำความรู้ไปใช้
5.7.1 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับว่า ถ้านักเรียนต้องการต้องการเคลื่อนย้ายวัตถุ

ขนาดใหญ่ขึ้นที่สูง จะเคลื่อนย้ายขึ้นไปโดยออกแรงน้อยที่สุดอย่างไร (แนวคำตอบ ใช้ระบบรอกเข้ามา
ชว่ ยยก โดยหลกั การของรอกเดย่ี วเคลอื่ นที่ ถา้ ไม่มกี ารสญู เสยี พลงั งานซง่ึ เปน็ ไปตามกฎอนุรักษ์พลงั งาน)

5.7.2 ครูให้นกั เรียนทำใบงาน เร่ือง เคร่ืองกล

6. สื่อ/แหล่งการเรยี นรู้
6.1 หนงั สือเรยี นรายวิชาฟิสกิ ส์เพมิ่ เตมิ ม. 4 เล่ม 2 สสวท.
6.2 ใบงาน เรอื่ ง เคร่อื งกล

7. กระบวนการวดั และประเมนิ ผล

จุดประสงค์ เครอ่ื งมอื วิธกี ารวัด เกณฑ์การตดั สนิ

ดา้ นความรู้ (K) - คำถาม - ตอบคำถาม ผ่านเกณฑ์อยา่ ง
1) บอกความหมายประสทิ ธภิ าพของเครื่องกล - ใบงาน - ตรวจคำตอบ น้อยรอ้ ยละ 70
อยา่ งง่าย
2) อธบิ ายการทำงานของเคร่ืองกลอยา่ งง่ายโดย จากใบงาน
ใชค้ วามรเู้ ร่อื งงานและสมดลุ กล

ดา้ นดา้ นทักษะกระบวนการ(P) ใบงาน ตรวจคำตอบจาก ผา่ นเกณฑ์อย่าง
1) คำนวณประสิทธภิ าพของเครอ่ื งกลอยา่ งง่าย ใบงาน นอ้ ยรอ้ ยละ 70

ด้านคณุ ลักษณะอันพึงประสงค์ (A) แบบประเมนิ สังเกตพฤตกิ รรม ผา่ นเกณฑ์อยา่ ง
1) มคี วามสนใจใฝร่ ู้ทางดา้ นวิทยาศาสตร์
พฤติกรรม นอ้ ยรอ้ ยละ 70



















≤

เคร่อื งกลท่ชี ่วยอำนวยความสะดวก หรอื ชว่ ยผอ่ นแรงในการทำงาน

F1
F2



















แผนการจดั การเรยี นร้ทู ี่ 15

กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชน้ั มัธยมศกึ ษาปที ี่ 4
รายวชิ า ฟสิ ิกส์เพม่ิ เติม รหัสวชิ า ว 31201
หนว่ ยการเรยี นรู้ที่ 6 โมเมนตมั และการชน
เรื่อง โมเมนตมั เวลา 20 ชั่วโมง
ภาคเรยี นท่ี 2/2564 เวลา 2 ช่วั โมง
วนั ท่ีสอน................................................... ครูผูส้ อน นางสาวอาริยา แก้วคำฝา

1. สาระการเรียนรู้ / ผลการเรยี นรู้
สาระฟิสกิ ส์
1. เข้าใจธรรมชาติทางฟิสิกส์ ปริมาณและกระบวนการวัด การเคลื่อนที่แนวตรง แรงและกฎ

การเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎความโน้มถ่วงสากล แรงเสียดทานสมดุลกล ของวัตถุ งานและกฎการอนุรักษ์
พลังงานกล โมเมนตัมและกฎการอนุรกั ษ์ โมเมนตมั การเคลอ่ื นท่แี นวโคง้ รวมทงั้ นำความรู้ไปใชป้ ระโยชน์

ผลการเรียนรู้
14. อธิบาย และคำนวณโมเมนตมั ของวัตถแุ ละการดลจากสมการและพนื้ ที่ใต้กราฟความสัมพันธ์

ระหวา่ งแรงลัพธ์กบั เวลา รวมท้งั อธิบาความสมั พันธ์ระหว่างแรงดลกับโมเมนตัม

2. สาระสำคญั
วัตถุที่เคล่ือนทจ่ี ะมโี มเมนตมั ซ่งึ เป็นปริมาณ เวกเตอร์มีคา่ เท่ากับผลคณู ระหวา่ งมวล และความเร็วของ

วัตถุดังสมการ ⃑ = ⃑

3. จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้
3.1 ดา้ นความรู้ (K)
1) บอกความหมายของโมเมนตมั
3.2 ดา้ นดา้ นทกั ษะกระบวนการ (P)
1) คำนวณปริมาณตา่ ง ๆ ทีเ่ กยี่ วกบั โมเมนตัม
3.3 ดา้ นคุณลกั ษณะอันพงึ ประสงค์ (A)
1) มคี วามสนใจใฝร่ ทู้ างดา้ นวิทยาศาสตร์
3.4 ทักษะกระบวนการวทิ ยาศาสตร์ (Science Process Skill)
- การสงั เกต การวดั การคำนวณ และการลงความเหน็ จากขอ้ มูล
- การใช้จำนวน (การคำนวณปรมิ าณตา่ ง ๆ ที่เก่ียวข้อง)

4. สาระการเรยี นรู้
เมื่อวัตถุเคลื่อนที่จะมีโมเมนตัม (momentum) ของวัตถุ ซึ่งมีค่าเท่ากับผลคูณระหว่างมวลกับ

ความเรว็ ของวตั ถุ ดงั สมการ ⃑ = ⃑ โมเมนตัมเปน็ ปรมิ าณเวกเตอร์มที ิศทางเดยี วกบั ความเรว็ และมีหนว่ ย
กโิ ลกรมั เมตรตอ่ วินาที (kg m/s)

5. การจดั กจิ กรรมการเรียนรู้
5.1 ขัน้ สรา้ งความสนใจ (Engagement)
5.1.1 แจง้ จุดประสงค์การเรียนรู้ให้นักเรยี นทราบ
5.1.2 ครูกระตุ้นความสนใจของนักเรียน โดยถามคำถามกับนักเรียนว่า โมเมนตัมเกี่ยวข้องกับ

การเคลื่อนทขี่ องวัตถุอยา่ งไร
5.1.3 ครยู กสถานการณ์การกระทบกนั ของวัตถใุ หน้ กั เรยี นไดแ้ สดงความคิดเห็น ดงั ตอ่ ไปน้ี
- ถ้าลูกฟตุ บอลและลกู ปงิ ปองท่ีมมี วลต่างกันเคล่ือนท่ดี ว้ ยความเร็วที่เท่ากันมาชนนักเรียน
- ถา้ ลกู ฟุตบอลสองลูกที่มวลเทา่ กนั เคล่ือนท่ีดว้ ยความเร็วท่ีไมเ่ ทา่ กันมาชนนักเรียน
5.1.4 ครแู ละนกั เรยี นร่วมกนั อภิปรายเกี่ยวกับปริมาณตา่ ง ๆ และผลท่ีเกิดขึ้น

5.2 ขัน้ สำรวจและคน้ หา (Exploration)
5.2.1 ครูให้นักเรียนศึกษาเกี่ยวกับความหมายของโมเมนตัม จากนั้นร่วมกันสรุปเกี่ยวกับ

ความหมายโมเมนตัม ว่าโมเมนตัม เป็นปริมาณที่แสดงการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีมวลต่างกัน เมื่อวัตถุเคลื่อนที่
จะมโี มเมนตมั (momentum) ของวตั ถุ ซง่ึ มคี า่ เทา่ กับผลคูณระหวา่ งมวลกบั ความเรว็ ของวตั ถุ

m ⃑

5.2.2 ครแู ละนกั เรียนรว่ มกันวิเคราะห์เก่ยี วกบั ปรมิ าณต่าง ๆ ท่เี กีย่ วกับโมเมนตัม
- โมเมนตัม (p) เปน็ ปรมิ าณเวกเตอรม์ ีทศิ เดียวกันกับความเรว็

⃑ = ⃑ โดย m เปน็ มวลของวัตถุ มีหน่วย กิโลกรัม (kg)
⃑ เป็นความเรว็ ของวัตถุ มหี น่วย เมตรตอ่ วนิ าที (m/s)
⃑ เป็นโมเมนตมั ของวัตถุ มหี น่วย กโิ ลกรมั เมตรต่อวินาที

5.2.2 ครูให้นกั เรียนรว่ มกนั อภปิ รายในประเด็นดังต่อไปนี้

- อนุภาคชนิดเดียวกันสองอนุภาค มีอัตราเร็วเท่ากัน อนุภาคทั้งสอง อาจจะมีโมเมนตัม

เท่ากันหรือไม่ก็ได้เพราะโมเมนตัมเป็นปริมาณเวกเตอร์จึงต้องพิจารณาทั้งขนาดและทิศทาง หากอัตราเร็ว

เทา่ กนั และมีทิศทางเดยี วกนั โมเมนตมั จะเทา่ กนั แตห่ ากอตั ราเรว็ เทา่ กันแตท่ ศิ ทางตา่ งกนั ถือวา่ โมเมนตมั จะไม่

เทา่ กนั

- วัตถุชิ้นหนึ่งกำลังเคลื่อนที่ วัตถุนี้โมเมนตัมอาจจะคงเดิมหรือไม่ก็ได้ขึ้นอยู่กับมวลและ

ความเรว็ ของวัตถุว่าคงตัวหรือไม่ ถ้ามวลและความเรว็ ของวตั ถุคงตัว โมเมนตมั ก็จะคงเดิม

- โมเมนตัมกับพลังงานจลน์ของวัตถุหนึ่งมีความเกี่ยวข้องกัน เพราะทั้งโมเมนตัมและ

พลังงานจลน์เป็นปริมาณที่เกี่ยวข้องกับมวลและความเร็วของวัตถุเหมอื นกัน ถ้าโมเมนตัมเพิ่ม พลังงานจลน์ก็

จะเพ่ิมดว้ ย

โดยเขียนความสัมพนั ธข์ องปรมิ าณท้ังสอง

จาก = 1 2
คณู m ทัง้ สองขา้ ง ;
2
1 2 2
=
2
2
= 2

= 2
2
หรอื 2 = 2

หรือ = √2

5.3 ขนั้ อธิบายและลงข้อสรุป (Explanation)
5.3.1 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายและสรุปว่า เมื่อวัตถุเคลื่อนที่จะมีโมเมนตัม

(momentum) ของวัตถุ ซึ่งมีค่าเท่ากับผลคูณระหว่างมวลกับความเร็วของวัตถุ ดังสมการ ⃑ = ⃑
โมเมนตมั เป็นปริมาณเวกเตอรม์ ีทศิ ทางเดียวกบั ความเร็ว และมีหนว่ ย กโิ ลกรัม เมตรตอ่ วินาที (kg m/s)

5.3.2 ครูเน้นย้ำว่าโมเมนตัมเป็นปริมาณเวกเตอร์การบวกหรือลบโมเมนตัมต้องคำนึงถึง
เครื่องหมายบวกหรือลบเสมอ

5.4 ขั้นขยายความรู้ (Elaboration)
5.4.1 ครูยกตัวอย่างสถานการณ์ จากนั้นครูและนกั เรียนร่วมกันฝึกคำนวณเพื่อให้นักเรยี นเขา้ ใจ

ถึงวิธกี ารแก้โจทยป์ ญั หาเกีย่ วกับโมเมนตัม
- รถยนต์มวล 1,200 กิโลกรัม กำลังเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว 72 กิโลเมตรต่อชั่วโมงไปทาง

ทิศเหนือ โมเมนตมั ของรถยนตเ์ ปน็ เทา่ ใด
m = 1,200 kg และ v = 72 km/hr = 20 m/s
จาก ⃑ = ⃑
⃑ = (1,200 kg) (20 m/s)

⃑ = 24,000 kg m/s

- กำหนดสถานการณ์ให้ ลูกเทนนิสมีมวล 60 กรัม กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 50 เมตร
ต่อวินาทีไปทางขวา และลูกบาสเกตบอลมวล 500 กรัม กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 2.0 เมตรต่อวินาที ไปน
ทศิ ทางเดยี ว สง่ิ ใดทีใ่ ช้มือเปลา่ ทำใหห้ ยดุ นง่ิ ได้งา่ ยกว่า

m1 = 0.06 kg และ v1 = 50 m/s
m2 = 0.50 kg และ v2 = 2.0 m/s
โมเมนตัมเร่ิมต้นของลกู เทนนิส
จาก ⃑ ⃑⃑ ⃑1⃑ = 1 ⃑⃑⃑ ⃑1⃑

⃑⃑⃑ ⃑1⃑ = (60 x 10-3 kg) (50 m/s)

⃑ ⃑⃑ ⃑1⃑ = 3.0 kg m/s ไปทางขวา

โมเมนตัมเร่ิมตน้ ของลูกเทนนสิ
จาก ⃑ ⃑⃑ ⃑2⃑ = 2 ⃑⃑ ⃑⃑2⃑

⃑ ⃑⃑ ⃑2⃑ = (0.5 kg) (2.0 m/s)

⃑ 2 = 1.0 kg m/s ไปทางขวา

จากการคำนวณข้างต้น จะเห็นว่า ลูกบาสเกตบอลมีโมเมนตัมน้อยกว่าลูกเทนนิส ดังนั้น ในการทำให้
ลกู บาสเกตบอลหยดุ น่งิ จึงงา่ ยกว่าลกู เทนนสิ