แผนเทอม 1

โบว์ลิ่งเคลื่อนที่ก็เพราะว่าแรงที่เราโยนลูกโบว์ลิ่งในตอนแรกส่งผลให้ลูกโบว์ลิ่งเกิดการเคลื่อนที่หรือเปลี่ยน สภาพการเคลื่อนที่) - เมื่อเราใช้ฝ่ามือตบโต๊ะ แล้วเรารู้สึกเจ็บฝ่ามือเป็นเพราะเหตุใด (แนวคำตอบ เมื่อเรา ออกแรงตบโต๊ะแล้วรู้สึกเจ็บมือ เป็นเพราะว่าแรงที่โต๊ะตบมือเราคืน เราจะสังเกตเห็นว่าแรงกระทำเป็นคู่เสมอ โดยเปลี่ยนกันเป็นผู้กระทำและผู้ถูกกระทำ) 5.2.2 ครูและนักเรียนอภิปรายร่วมกันเกี่ยวกับลักษณะของแรงว่าจะต้องมีผู้กระทำ ผู้ถูกกระทำ และมีทิศ โดยใช้ลูกศรแทนแรง 1) แรงต้องมีผู้ถูกกระทำ (object) หรือวัตถุที่ถูกกระทำ ซึ่งอาจจะเป็นคนหรือสิ่งของ เช่น แรงที่เราผลักเก้าอี้ ผู้ถูกกระทำคือ เก้าอี้ 2) แรงต้องมีผู้กระทำ (agent of force) เช่น ผู้ออกแรงผลักเก้าอี้ คือเรา 3) แรงต้องมีทิศทาง (direction) เช่น แรงผลักเก้าอี้จะมีทิศไปด้านหน้า 5.2.3 ครูนำภาพชายคนหนึ่งดันกล่อง A ที่ติดกับกล่อง B ไปบนพื้นระดับลื่นมาให้นักเรียนและให้ นักเรียนระบุว่ามีแรงอะไรกระทำต่อกล่องบ้าง - มีแรงอะไรกระทำ ต่อกล่อง A บ้าง (แนวคำตอบ แรงผลัก แรงที่กล่อง B ดันกล่อง A แรงที่พื้นดันกล่อง A และ น้ำ หนักของกล่อง A) - มีแรงอะไรกระทำ ต่อกล่อง B บ้าง (แนวคำตอบ แรงที่กล่อง A ดันกล่อง B แรงที่พื้น ดันกล่อง B และ น้ำ หนักของกล่อง B) 5.2.4 ครูเพิ่มเติมความรู้เกี่ยวกับขั้นตอนการเขียนแผนภาพวัตถุอิสระ ดังต่อไปนี้

1) วาดรูปวัตถุใหม่ โดยวาดเฉพาะรูปวัตถุที่เป็นระบบที่พิจารณา ไม่วาดสิ่งอื่นอีก 2) เขียนเวกเตอร์แรงแสดงแรงลัพธ์ทุกแรงที่กระทำต่อวัตถุ โดยลากเวกเตอร์ของแรงออก จากวัตถุไม่ว่าจะเป็นแรงผลัก หรือแรงดึง เขียนสัญลักษณ์กำกับเวกเตอร์แรงของแต่ละแรงด้วย 3) เขียนเวกเตอร์แรง แสดงแรงไม่สัมผัส ซึ่งในบทนี้จะมีเพียงแรงเดียวคือแรงที่โลกดึงดูด วัตถุและเขียนสัญลักษณ์ W⃑ กำกับด้วย ขั้นที่ 1 วาดรูปวัตถุออกมาเดี่ยว ขั้นที่ 2 เขียนแรงสัมผัสเพิ่ม ขั้นที่ 3 เขียนแรงไม่สัมผัสเพิ่ม 5.3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (Explanation) 5.3.1 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับการเขียนแผนภาพอิสระในสถานการณ์ต่างๆ สถานการณ์ รูปแสดงสถานการณ์ แผนภาพอิสระ แมวตัวหนึ่งยืนบนเครื่องชั่งที่วางอยู่ใน ลิฟต์ที่กำลังเคลื่อนที่ขึ้น

ชายคนหนึ่งดันกล่อง A ที่ติดกับกล่อง B ไปบนพื้นระดับลื่น (แผนภาพอิสระกล่อง B) ขณะช้างเตะลูกบอล (ลูกบอลสัมผัสพื้น)

ขณะหลังช้างเตะลูกบอล (ลูกบอลลอยในอากาศ) 5.3.2 ครูและนักเรียนร่วมกันสรุปเกี่ยวกับแรง ลักษณะของแรงและการเขียนแผนภาพอิสระ 5.4 ขั้นขยายความรู้ (Elaboration) 5.4.1 ครูเพิ่มเติมเกี่ยวกับแรงที่ควรรู้ ดังนี้ - น้ำหนัก (weight) คือแรงที่โลกดึงดูดวัตถุ มีขนาดขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุ และมีทิศเข้าสู่ ศูนย์กลางโลก แทนด้วยสัญลักษณ์W⃑ - แรงสปริง (spring force) เป็นแรงที่สปริงพยายามต้านกับแรงที่มากระทำต่อสปริงมี ขนาดขึ้นกับความยาวของสปริงที่เปลี่ยนไป มีทิศที่ทำให้สปริงกลับสู่รูปร่างเดิม

- แรงดึง (tension force) เช่น แรงดึงเชือก เป็นแรงที่เชือกดึงวัตถุ มีทิศออกจากวัตถุ -แรงแนวฉาก (normal force) เป็นแรงกระทำระหว่างผิววัตถุสองก้อนที่สัมผัสกัน มีทิศ ตั้งฉากกับแนวผิวสัมผัส แทนด้วยสัญลักษณ์ N⃑

- แรงเสียดทาน (frictional force) เป็นแรงกระทำระหว่างผิววัตถุสองก้อนที่สัมผัส กัน พยายามต้านการเคลื่อนที่ระหว่างวัตถุ มีทิศในแนวผิวสัมผัส 5.5 ขั้นประเมิน (Evaluation) 5.5.1 ครูตรวจสอบผลจากการทำใบงาน เรื่อง แรง 5.5.2 ครูประเมินผล โดยการสังเกตพฤติกรรมการตอบคำถาม พฤติกรรมการทำงานรายบุคคล

6. สื่อ/แหล่งการเรียนรู้ 6.1 หนังสือเรียนรายวิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม ม. 4 เล่ม 1 สสวท. 6.2 ใบความรู้ เรื่อง แรง และใบงาน เรื่อง แรง 7. กระบวนการวัดและประเมินผล จุดประสงค์ เครื่องมือ วิธีการวัด เกณฑ์การตัดสิน ด้านความรู้ (K) 1) อธิบายความหมายของแรงได้ 2) อธิบายและเขียนแผนภาพวัตถุอิสระใน กรณีต่าง ๆ ได้ 3) อธิบายความหมายเกี่ยวกับน้ำหนัก แรงสปริง แรงดึงเชือก แรงแนวฉาก และ แรงเสียทานได้ ใบงาน ตรวจคำตอบ จากใบงาน ผ่านเกณฑ์อย่าง น้อยร้อยละ 70 ด้านด้านทักษะกระบวนการ(P) 1) เขียนแผนภาพวัตถุอิสระในกรณีต่าง ๆ ได้ ใบงาน ตรวจคำตอบ จากใบงาน ผ่านเกณฑ์อย่าง น้อยร้อยละ 70 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1) มีความสนใจใฝ่รู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ แบบประเมิน พฤติกรรม สังเกต พฤติกรรม ผ่านเกณฑ์อย่าง น้อยร้อยละ 70

แผนการจัดการเรียนรู้12 รายวิชา ฟิสิกส์ หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 แรงและกฎการเคลื่อนที่ เรื่อง การหาแรงลัพธ์ เวลา 6 ชั่วโมง ชั้นมัธยมศึกษาปี่ที่ 4 ภาคเรียนที่ 1/2566 ผู้สอน นางสาวจิราภรณ์ เประกันยา 1. มาตรฐานการเรียนรู้ / ผลการเรียนรู้ สาระฟิสิกส์ 1. เข้าใจธรรมชาติทางฟิสิกส์ ปริมาณและกระบวนการวัด การเคลื่อนที่แนวตรง แรงและกฎ การเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎความโน้มถ่วงสากล แรงเสียดทานสมดุลกล ของวัตถุ งานและกฎการอนุรักษ์พลังงาน กล โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์ โมเมนตัม การเคลื่อนที่แนวโค้ง รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ ผลการเรียนรู้ 4. อธิบายแรงและผลของแรงลัพธ์ที่มีต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุ รวมทั้งทดลองหาแรงลัพธ์ของแรง สองแรงที่ทำมุมต่อกัน 2. สาระสำคัญ แรงลัพธ์ เป็นแรงที่เกิดจากแรงที่มีมากกว่าหนึ่งแรงกระทำต่อวัตถุชิ้นหนึ่ง ๆ ผลที่เกิดขึ้นจะเสมือนกับว่า มี แรงเพียงแรงเดียวกระทำกับวัตถุนั้น โดยการรวมแรงเพื่อหาแรงลัพธ์สามารถทำได้โดยการเขียนเวกเตอร์ของแรงและการคำนวณ และสำหรับ กรณีสองแรง สามารถเขียนเวกเตอร์เพื่อหาแรงลัพธ์ได้สองแบบ คือ การเขียนเวกเตอร์โดยการสร้างรูปสามเหลี่ยม และการสร้างรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ (K) 1) อธิบายความหมายของแรงลัพธ์ได้ 3.2 ด้านด้านทักษะกระบวนการ (P)

1) ทดลองหาแรงลัพธ์ของแรงสองแรงที่ทำมุมกันได้ 2) หาแรงลัพธ์โดยวิธีการสร้างรูปสามเหลี่ยมและสี่เหลี่ยมด้านขนานได้ 3) หาแรงลัพธ์โดยใช้วิธีการคำนวณได้ 3.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1) มีความสนใจใฝ่รู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ 4. สาระการเรียนรู้ เมื่อมีแรงมากกว่าหนึ่งแรงกระทำต่อวัตถุชิ้นหนึ่ง ๆ ผลที่เกิดขึ้นจะเสมือนว่า มีแรงเพียงแรงเดียวกระทำต่อ วัตถุนั้น ซึ่งแรงดังกล่าวเรียกว่า แรงลัพธ์ การหาขนาดและทิศทางของแรงลัพธ์สามารถหาได้โดยวิธีการสร้างรูป โดยเขียนลูกศรแทนขนาดและ ทิศทางของแรงตามมาตราส่วนที่กำหนดเพื่อหาแรงลัพธ์สองแบบ คือการสร้างรูปสามเหลี่ยม (การต่อเวกเตอร์แบบ หางต่อหัว) และการสร้างรูปสี่เหลี่ยมด้านขนาน (การต่อเวกเตอร์แบบหางต่อหาง) และการหาขนาดและทิศทางของ แรงลัพธ์สามารถหาได้โดยวิธีการคำนวณ โดยสามารถหาได้ดังต่อไปนี้ กรณีที่ 1 แรงย่อยมีทิศทางเดียวกัน (ทำมุม 0 องศา) ขนาดของแรงลัพธ์ ∑F = F1 + F2 และ tan θ = 0 โดยทิศทางของแรงลัพธ์จะมีทิศเดียวกับแรงย่อยที่มี ขนาดมากที่สุด กรณีที่ 2 แรงย่อยมีทิศตรงข้ามกัน (ทำมุม 180 องศา) ขนาดของแรงลัพธ์ ∑F = F1 - F2 และ tan θ = 180๐ โดยทิศทางของแรงลัพธ์จะมีทิศเดียวกับแรงย่อยที่ มีขนาดมากที่สุด กรณีที่ 3 แรงย่อยทำมุมตั้งฉากกัน (90 องศา) หาขนาดแรงลัพธ์ได้จาก และหามุมแรงลัพธ์ได้จาก tan โดยทิศทางของแรง ลัพธ์ คือ ทิศทางของเส้นตรงที่ลากจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสุดท้าย กรณีที่ 4 แรงย่อยเอียงทำมุมใดๆ (θ) หาขนาดแรงลัพธ์ได้จาก

และหามุมแรงลัพธ์ได้จาก tan 5. การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ 5.1 ขั้นสร้างความสนใจ (Engagement) 5.1.1 ครูแจ้งจุดประสงค์การเรียนรู้ให้นักเรียนทราบ 5.1.2 ครูทบทวนความรู้เดิมเกี่ยวกับเวกเตอร์ว่าเป็นปริมาณที่มีทั้งขนาดและทิศทาง 5.1.3 ครูถามคำถามนักเรียน เพื่อให้นักเรียนได้ร่วมกันแสดงความคิดเห็น โดยใช้คำถามต่อไปนี้ - แรงในทางฟิสิกส์ คืออะไร (แนวคำตอบ สิ่งที่กระทำต่อวัตถุแล้วทำให้วัตถุเปลี่ยน สภาพไป) -แรงลัพธ์ คืออะไร (แนวคำตอบ ผลรวมของแรงหลายแรง ๆ แรง ที่กระทำต่อวัตถุนั้น) 5.2 ขั้นสำรวจและค้นหา (Exploration)j 5.2.1 ครูสาธิตการทำกิจกรรม “การทดลองหาขนาดและทิศทางของแรงลัพธ์” ให้นักเรียนได้ สังเกตและศึกษา (สอนออนไลน์) โดยปฏิบัติดังต่อไปนี้ 1) นำปลายเชือกทั้งสามเส้นผูกรวมกันไว้ ปลายที่เหลือทำเป็นห่วง จากนั้นนำสปริง เกี่ยวกับห่วงเชือกทั้งสาม 2) ยึดสปริงตัวที่ 3 อยู่กับที่ ดึงเครื่องชั่งสปริงที่ 1และ 2 โดยให้เครื่องชั่งสปริงสองอันแรก ทำมุม 60 องศา 3) เขียนเวกเตอร์แทนขนาดและทิศทางของแรงทั้งสามในแต่ละกรณี 4) หาแรงลัพธ์ของแรงสองแรงที่กระทำมุมต่อกันในข้อ 2 และข้อ 3 โดยวิธีสร้างสี่เหลี่ยม ด้านขนาน ความยาวเวกเตอร์ 1 เซนติเมตร แรง 1 นิวตัน 5) ทำการทดลองซ้ำอีกครั้งแต่เปลี่ยนให้ทำมุม 90 องศา 5.3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (Explanation) 5.3.1 ครูและนักเรียนร่วมกันสรุปเกี่ยวกับเกี่ยวกับประเด็นต่อไปนี้

- เวกเตอร์ของแรงลัพธ์มีทิศทางอย่างไร และมีทิศเดียวกันหรือตรงข้ามกันกับแรงจาก เครื่องชั่งสปริงตัวที่สาม (เวกเตอร์ของแรงลัพธ์มีทิศทางตามเส้นทแยงมุมของสี่เหลี่ยมด้านขนาน และตรงข้าม กับเครื่องชั่งสปริงตัวที่ 3) - เวกเตอร์ของแรงลัพธ์มีค่าเท่ากับค่า F1 + F2 และค่าของ F3 หรือไม่ อย่างไร (ขนาด เวกเตอร์ของแรงลัพธ์ไม่จำเป็นต้องเท่ากับค่า F1 + F2 แต่จะมีค่าเท่ากับค่าที่วัดได้จากเครื่องชั่งสปริงตัวที่สาม) - แรงสองแรงเมื่อทำมุม 60 องศา และ 90 องศา ขนาดของแรงลัพธ์ที่ได้เท่ากันหรือไม่ เพราะเหตุใด (ไม่เท่ากัน เพราะการออกแรงที่มุมต่างกันจะทำให้ขนาดของแรง F1 และขนาดของแรง F2 ไม่ เท่ากันทำให้ขนาดของแรง F3 ซึ่งเป็นขนาดของแรงลัพธ์มีค่าไม่เท่ากันด้วย) 5.3.2 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายและสรุปผลการทดลองว่า แรงลัพธ์ของแรงสองแรงที่ทำมุม กัน มีขนาดเท่ากับความยาวของเส้นทแยงมุมของรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานที่มีแรงทั้งสองเป็นด้านประกอบ และมี ทิศทางตามเส้นทแยงมุมของสี่เหลี่ยมด้านขนานโดยชี้ออกจากหางของเวกเตอร์ของแรงทั้งสอง ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า แรงลัพธ์ เป็นแรงที่เกิดจากแรงที่มีมากกว่าหนึ่งแรงกระทำต่อวัตถุชิ้นหนึ่ง ๆ ผลที่เกิดขึ้นจะเสมือนกับว่า มีแรงเพียง แรงเดียวกระทำกับวัตถุนั้น 5.4 ขั้นขยายความรู้ (Elaboration) 5.4.1 ครูเพิ่มเติมความรู้เกี่ยวกับการหาแรงลัพธ์ในกรณีต่าง ๆ ดังต่อไปนี้ การหาแรงลัพธ์โดยการเขียนรูป

การหาแรงลัพธ์โดยการคำนวณ กรณีที่ 1 แรงย่อยมีทิศทางเดียวกัน (ทำมุม 0 องศา) กรณีที่ 2 แรงย่อยมีทิศตรงข้ามกัน (ทำมุม 180 องศา) กรณีที่ 3 แรงย่อยทำมุมตั้งฉากกัน (90 องศา) กรณีที่ 4 แรงย่อยเอียงทำมุมใดๆ (θ)

5.4.2 ครูให้นักเรียนทำใบกิจกรรม และใบความรู้ เรื่อง การหาแรงลัพธ์ 5.5 ขั้นประเมิน (Evaluation) 5.5.1 ครูถามคำถามนักเรียนเพื่อตรวจสอบความรู้ โดยใช้คำถามต่อไปนี้ - แรงลัพธ์ คืออะไร (แนวคำตอบ เป็นแรงที่เกิดจากแรงที่มีมากกว่าหนึ่งแรงกระทำต่อ วัตถุชิ้นหนึ่ง ๆ ผลที่เกิดขึ้นจะเสมือนกับว่า มีแรงเพียงแรงเดียวกระทำกับวัตถุนั้น) - การหาแรงลัพธ์โดยการสร้างรูปสามเหลี่ยมทำได้อย่างไร (แนวคำตอบ นำหางของแรง หนึ่งต่อกับหัวของแรงหนึ่งแล้วลากจากหางของแรงแรกไปยังหัวของแรงที่สอง) - การหาแรงลัพธ์โดยการสร้างรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานทำได้อย่างไร (แนวคำตอบ นำหาง ของแรงหนึ่งต่อกับหางของอีกแรงหนึ่ง จากนั้นสร้างรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานแล้วลากจากจุดหางต่อหางตามเส้น ทแยงมุมขึ้นไป) 5.5.2 ครูตรวจสอบผลจากการตรวจใบกิจกรรม และใบความรู้ เรื่อง การหาแรงลัพธ์ 5.5.3 ครูประเมินผล โดยการสังเกตพฤติกรรมการตอบคำถาม พฤติกรรมการทำงานรายบุคคล 6. สื่อ/แหล่งการเรียนรู้ 6.1 หนังสือเรียนรายวิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม ม. 4 เล่ม 1 สสวท. 6.2 ใบความรู้ เรื่อง การหาแรงลัพธ์ และใบงาน เรื่อง การหาแรงลัพธ์ 6.3 ชุดการทดลองหาขนาดและทิศทางของแรงลัพธ์ และใบกิจกรรม

7. กระบวนการวัดและประเมินผล จุดประสงค์ เครื่องมือ วิธีการวัด เกณฑ์การตัดสิน ด้านความรู้ (K) 1) อธิบายความหมายของแรงลัพธ์ได้ ใบงาน ตรวจคำตอบจาก ใบงาน ผ่านเกณฑ์อย่างน้อย ร้อยละ 70 ด้านด้านทักษะกระบวนการ(P) 1) ทดลองหาแรงลัพธ์ของแรงสองแรงที่ทำมุม กันได้ 2) หาแรงลัพธ์โดยวิธีการสร้างรูปสามเหลี่ยม และสี่เหลี่ยมด้านขนานได้ 3) หาแรงลัพธ์โดยใช้วิธีการคำนวณได้ ใบงาน ตรวจคำตอบจาก ใบงาน ผ่านเกณฑ์อย่างน้อย ร้อยละ 70 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1) มีความสนใจใฝ่รู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ แบบประเมิน พฤติกรรม สังเกตพฤติกรรม ผ่านเกณฑ์อย่างน้อย ร้อยละ 70

แผนการจัดการเรียนรู้13 รายวิชา ฟิสิกส์ หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 แรงและกฎการเคลื่อนที่ เรื่อง มวล แรง และกฎการเคลื่อนที่ เวลา 12 ชั่วโมง ชั้นมัธยมศึกษาปี่ที่ 4 ภาคเรียนที่ 1/2566 ผู้สอน นางสาวจิราภรณ์ เประกันยา 1. มาตรฐานการเรียนรู้ / ผลการเรียนรู้ สาระฟิสิกส์ 1. เข้าใจธรรมชาติทางฟิสิกส์ ปริมาณและกระบวนการวัด การเคลื่อนที่แนวตรง แรงและกฎ การเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎความโน้มถ่วงสากล แรงเสียดทานสมดุลกล ของวัตถุ งานและกฎการอนุรักษ์พลังงาน กล โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์ โมเมนตัม การเคลื่อนที่แนวโค้ง รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ ผลการเรียนรู้ 5. เขียนแผนภาพของแรงที่กระทำต่อวัตถุอิสระ และอธิบายกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันและการใช้กฎการ เคลื่อนที่ของนิวตันกับสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ รวมทั้งทดลองและอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรง มวล และ ความเร่ง ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน 2. สาระสำคัญ สมบัติของวัตถุที่ต้านการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ เรียกว่า ความเฉื่อย มวลเป็นปริมาณที่บอกให้ทราบว่า วัตถุใดมีความเฉื่อยมากหรือน้อย กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton’s laws of motion) - ข้อที่หนึ่ง “ในกรอบอ้างอิงเฉื่อย วัตถุจะยังคงรักษาสภาพการเคลื่อนที่ที่วัตถุนั้นอยู่นิ่งหรือ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ตราบเท่าที่ไม่มีแรงมากระทำต่อวัตถุนั้น” -ข้อที่สอง “ความเร่งของวัตถุแปรผันตรงกับแรงลัพธ์ที่กระทำ ต่อวัตถุนั้นแต่จะแปรผกผันกับมวล ของวัตถุ”

- ข้อที่สาม “เมื่อวัตถุสองก้อนมีปฏิกิริยาต่อกัน แรงบนวัตถุก้อนหนึ่งจะเท่าและมีทิศตรงข้ามกับ แรงบนวัตถุอีกก้อนหนึ่งเสมอ” 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ (K) 1) อธิบายความสัมพันธ์ของมวลและความเฉื่อยได้ 2) อธิบายกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันได้ 3.2 ด้านด้านทักษะกระบวนการ (P) 1) คำนวณหาปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันได้ 3.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1) มีความสนใจใฝ่รู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ 4. สาระการเรียนรู้ 4.1 ความเฉื่อย (inertia) เป็นสมบัติที่วัตถุต้านการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ และ ปริมาณที่บอกให้ทราบ ถึงความเฉื่อยของวัตถุคือ มวล (mass) 4.2 กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton’s laws of motion) ข้อที่ 1 เมื่อไม่มีแรงมากระทำต่อวัตถุ วัตถุนั้นจะยังคงรักษาสภาพการเคลื่อนที่ที่วัตถุนั้นอยู่นิ่งหรือ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว เขียนเป็นสมการได้ ข้อที่ 2 เมื่อมีแรงมากระทำต่อวัตถุ วัตถุนั้นจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง โดยความเร่งจะแปรผันตรง กับแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุนั้นแต่จะแปรผกผันกับมวลของวัตถุ เขียนเป็นสมการได้ ข้อที่ 3 เมื่อมีแรงกระทำระหว่างวัตถุสองก้อน แรงที่วัตถุทั้งสองกระทำต่อกัน จะมีขนาดเท่ากัน และมีทิศทางตรงข้ามกัน เขียนเป็นสมการได้

5. การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ ชั่วโมงที่ 1- 4 5.1 ขั้นสร้างความสนใจ (Engagement) 5.1.1 ครูแจ้งจุดประสงค์การเรียนรู้ให้นักเรียนทราบ 5.1.2 ครูทบทวนความรู้เดิมเกี่ยวกับแรงว่าสิ่งที่ทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ 5.1.3 ครูถามคำถามนักเรียน เพื่อให้นักเรียนได้ร่วมกันแสดงความคิดเห็น โดยใช้คำถามต่อไปนี้ - มวลมีผลต่อการเคลื่อนที่หรือไม่ อย่างไร (นักเรียนตอบคำถามได้อย่างอิสระ) 5.2 ขั้นสำรวจและค้นหา (Exploration)j 5.2.1 ครูให้นักเรียนสังเกตและเปรียบเทียบการออกแรงกระทำ ต่อวัตถุที่มีมวลมาก และ มวล น้อย ให้เคลื่อนที่โดยไม่มีแรงเสียดทาน โดยผลักวัตถุ 2 ชิ้นที่มีมวลต่างกัน ด้วยแรงที่เท่า ๆ กัน 5.2.2 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายให้ได้ข้อสรุปดังต่อไปนี้ - แรงเป็นสิ่งที่ทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ - วัตถุจะมีสมบัติต้านการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ สมบัติดังกล่าวเรียกว่า ความเฉื่อย (inertia) - ปริมาณที่บ่งบอกให้ทราบว่าวัตถุจะมีความเฉื่อยมากหรือน้อยนั้น คือ มวล (mass) 5.2.3 ครูให้นักเรียนสืบค้นความรู้เกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 5.2.4 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตัน โดยใช้ สถานการณ์ต่อไปนี้ - วางหนังสือไว้บนโต๊ะ หนังสือไม่มีการเปลี่ยนแปลง - เมื่อเบรกให้รถหยุดกะทันหัน ทำไมเราถึงเซไปข้างหน้า ในมุมมองที่ไม่มีแรงกระทำต่อวัตถุสภาวะที่วัตถุหยุดนิ่งกับสภาวะที่วัตถุเคลื่อนที่ด้วย ความเร็วคงตัวเป็นสภาวะที่เทียบเท่ากันอย่างสมบูรณ์ โดยพื้นฐานแล้ว วัตถุพยายามรักษาสภาพการเคลื่อนที่เดิม

ไว้ จึงเรียกความพยายามของวัตถุเช่นนี้ว่า ความเฉื่อย (inertia) ดังนั้นกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตันจึงอาจ เรียกชื่อได้อีกอย่างหนึ่งว่า กฎของความเฉื่อย (law of inertia) 5.3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (Explanation) 5.3.1 ครูและนักเรียนร่วมกันสรุปเกี่ยวกับเกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ดังต่อไปนี้ กฎข้อที่ 1 กฎของความเฉื่อย (Inertia) “วัตถุจะยังคงรักษาสภาพการเคลื่อนที่ที่วัตถุนั้นอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ตราบเท่าที่ไม่มีแรงมากระทำต่อวัตถุนั้น” “หากแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุมีค่าเป็นศูนย์ วัตถุจะรักษาสภาพเดิม” คำว่า รักษาสภาพเดิมอาจ หมายถึง 1. วัตถุอยู่นิ่ง ๆ 2. วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ 5.4 ขั้นขยายความรู้ (Elaboration) 5.4.1 ครูยกตัวอย่างสถานการณ์ในชีวิตประจำวันเกี่ยวกับกฎข้อที่ 1 ของนิวตัน ดังต่อไปนี้ - ขณะที่รถเข้าโค้งซ้ายคนขับจะรู้สึกเอียงไปทางขวา เพราะคนขับพยายามรักษาสภาพ เดิม คือ เคลื่อนที่แนวตรงจึงรู้สึกว่าลำตัวเอียงไปทางขวา - เมื่อเบรกให้รถหยุดกะทันหัน เราถึงเซไปข้างหน้า เพราะเราพยายามรักษาสภาพการ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วรถ ดังนั้นเมื่อรถหยุดเราจึงเซไปข้างหน้า - รถชนกันอย่างแรงคนที่นั่งด้านหน้ารถกระเด็นทะลุผ่านกระจก เพราะคนนั่งพยายาม รักษาสภาพการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับอย่างเร็วของรถดังนั้นเมื่อรถชนกันอย่างแรงคนจึงกระเด็นออกจาก หน้ารถ 5.4.2 ครูให้นักเรียนทำใบความรู้ และใบงาน เรื่อง มวล แรง และกฎการเคลื่อนที่

5.5 ขั้นประเมิน (Evaluation) 5.5.1 ครูถามคำถามนักเรียนเพื่อตรวจสอบความรู้ โดยใช้คำถามต่อไปนี้ - ปริมาณในทางฟิสิกส์ที่บอกให้ทราบว่าวัตถุใดมีความเฉื่อยมากหรือน้อยขนาดไหน (แนวคำตอบ ความเฉื่อยจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับมวล ถ้ามวลมากความเฉื่อยมาก และถ้ามวลน้อยความเฉื่อย จะน้อย) -จงอธิบายว่า เมื่อรถหยุดกะทันหันเหตุใดคนในรถจึงพุ่งไปข้างหน้า อาศัยหลักกฎข้อที่ 1 ของนิวตัน (แนวคำตอบ เมื่อรถหยุดกะทันหัน คนในรถจึงพุ่งไปข้างหน้า เนื่องจากคนในรถพยายามรักษาสภาพ การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว) 5.5.2 ครูตรวจสอบผลจากการตรวจใบงาน เรื่อง มวล แรง และกฎการเคลื่อนที่ 5.5.3 ครูประเมินผล โดยการสังเกตพฤติกรรมการตอบคำถาม พฤติกรรมการทำงานรายบุคคล ชั่วโมงที่ 4 - 8 5.1 ขั้นสร้างความสนใจ (Engagement) 5.1.1 ครูแจ้งจุดประสงค์การเรียนรู้ให้นักเรียนทราบ 5.1.2 ครูทบทวนความรู้เดิมเกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตัน 5.1.3 ครูถามคำถามนักเรียน เพื่อให้นักเรียนได้ร่วมกันแสดงความคิดเห็น โดยใช้คำถามต่อไปนี้ -ถ้าวัตถุเคลื่อนที่โดยมีแรงลัพธ์ที่ไม่เท่ากับศูนย์มากระทำวัตถุจะเคลื่อนที่อย่างไร (นักเรียนตอบตามความเข้าใจไม่มีผิดถูก) 5.2 ขั้นสำรวจและค้นหา (Exploration)j 5.2.1 ครูสาธิตเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ โดยปฏิบัติดังต่อไปนี้ 1) ผูกเชือกกับรถของเล่นและตุ้มน้ำหนักวางบนโต๊ะ แล้วใช้ไม้บรรทัดกันเอาไว้

2)นำไม้บรรทัดที่กันออกสังเกตการเคลื่อนที่ของรถทดลองทั้ง2คันบันทึกผลการทดลอง 3) ทำการทดลองซ้ำข้อ 1) โดยเพิ่มตุ้มน้ำหนัก ให้รถอีกคันหนึ่ง 4) นำไม้บรรทัดที่กั้นออก สังเกตการเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนที่ของรถทั้งสอง 5.2.3 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน ว่า - ถ้าเราผลักวัตถุให้แรงขึ้น ความเร่งของวัตถุก็จะมากขึ้นตามไปด้วย -ถ้าเราออกแรงเท่าๆ กัน ผลักวัตถุสองชนิดซึ่งมีมวลไม่เท่ากัน วัตถุที่มีมวลมาก จะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งน้อยกว่าวัตถุที่มีมวลน้อย 5.3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (Explanation) 5.3.1 ครูและนักเรียนร่วมกันสรุปเกี่ยวกับเกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ดังต่อไปนี้ กฎข้อที่ 2 กฎของแรง (Force) “เมื่อมีแรงลัพธ์ซึ้งมีขนาดไม่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ จะทำให้วัตถุเกิดความเร่ง ในทิศเดียวกับแรงลัพธ์ที่มากระทำ และขนาดของความเร่งจะแปรผันตรงกับขนาด ของแรงลัพธ์แปรผกผันกับมวลของวัตถุ” นั่นคือแรงลัพธ์ที่กระทำบนวัตถุมวล m จะเท่ากับมวลของวัตถุนั้นคูณกับความเร่ง สามารถใช้กฎข้อนี้ กำหนดนิยามของแรงได้ กล่าวคือ“แรงเป็นสาเหตุที่ทำให้วัตถุมีความเร่ง โดยแรงเดี่ยวที่กระทำกับวัตถุจะทำให้วัตถุ มีความเร่งในทิศของแรงดังกล่าว และขนาดของแรงจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร่ง” ในกรณีที่ปล่อยวัตถุใกล้ๆ ผิวโลก วัตถุจะมีแรงมากระทำเนื่องจากความโน้มถ่วงของโลก ทำให้วัตถุตกด้วยความเร่ง 9.8 m/s2

5.4 ขั้นขยายความรู้ (Elaboration) 5.4.1 ครูยกตัวอย่างการนำกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันมาประยุกต์ใช้ในการคำนวณ ดังนี้ - แท่งไม้มวล 6.0 กิโลกรัม วางบนถาดที่ไม่มีแรงเสียดทาน มีแรงขนาด 18 นิวตัน มา กระทำต่อแท่งไม่นี้ในทิศทางขนานกับพื้นถาด ให้หาขนาดและทิศทางของความเร่งของไม้นี้ ดังนั้น ขนาดความเร่งของไม้มีค่าเท่ากับ 3.0 เมตรต่อวินาที2 มีทิศทางเดียวกับแรงที่มากระทำ - รถยนต์คันหนึ่งมวล 800 กิโลกรัมกำลังแล่นบนถนนในแนวระดับด้วยความเร็ว 20 เมตรต่อวินาทีไปทางทิศตะวันออก เมื่อคนขับดับเครื่องยนต์ รถคันนี้แล่นไปอีกเป็นระยะทาง 100 เมตร จึงหยุดนิ่ง จงหาขนาดและทิศทางของแรงลัพธ์ที่กระทำต่อรถยนต์

ดังนั้น แรงลัพธ์ที่กระทำต่อรถยนต์มรขนาด 1600 นิวตัน ในทิศตะวันตก - เดวิดต้องการลากมวลรถ 5 กิโลกรัม ซึ่งบรรจุกระสอบมวล 45 กิโลกรัม ด้วยแรง 100 นิวตัน ถ้าล้อรถลากไม่มีความฝืดในเวลา 2 วินาที ต้นจะลากรถจากจอดนิ่งไปได้ไกลกี่เมตร - เด็กคนหนึ่งลากกระดานเลื่อนมวล 20 กิโลกรัม บนพื้นลื่นด้วยเชือกเบา เอียงทำมุม 15 องศา กับแนวราบ หากเด็กคนนี้ออกแรงดึง 10 นิวตัน อยากทราบว่ากระดานเลื่อนจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง เท่าไร

พิจารณาองค์ประกอบของแรง เนื่องจากต้องการทราบความเร่งในแนวราบของกระดานเลื่อน เราจึงพิจารณาแรงดึงในแนวราบ (Fx) เท่านั้น 5.4.2 ครูให้นักเรียนทำใบความรู้ และใบงาน เรื่อง มวล แรง และกฎการเคลื่อนที่ 5.5 ขั้นประเมิน (Evaluation) 5.5.1 ครูตรวจสอบผลจากการตรวจใบความรู้ และใบงาน เรื่อง มวล แรง และกฎ การเคลื่อนที่ 5.5.2 ครูประเมินผล โดยการสังเกตพฤติกรรมการตอบคำถาม พฤติกรรมการทำงานรายบุคคล

ชั่วโมงที่ 8 - 12 5.1 ขั้นสร้างความสนใจ (Engagement) 5.1.1 ครูแจ้งจุดประสงค์การเรียนรู้ให้นักเรียนทราบ 5.1.2 ครูทบทวนความรู้เดิมเกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 และข้อที่ 2 ของนิวตัน 5.1.3 ครูถามคำถามนักเรียน เพื่อให้นักเรียนได้ร่วมกันแสดงความคิดเห็น โดยใช้คำถามต่อไปนี้ - ถ้าเราเอามือเราทุบลงโต๊ะ จะเกิดอะไรขึ้น พร้อมบอกว่ามีแรงอะไรที่เกิดขึ้นกับมือเรา (นักเรียนตอบตามความเข้าใจไม่มีผิดถูก) 5.2 ขั้นสำรวจและค้นหา (Exploration) 5.2.1 ครูและนักเรียนอภิปรายเกี่ยวกับกฎข้อที่ 3 ว่าทุกแรงกิริยาจะต้องมีแรงปฏิกิริยาซึ่งมีขนาด เท่ากันและมีทิศทางตรงข้ามเสมอหรือแรงกระทำซึ่งกันและกันของวัตถุทั้งสอง ย่อมมีขนาดเท่ากันและทิศตรงข้าม แรงกิริยา = แรงปฏิกิริยา กฎข้อนี้แสดงให้เห็นว่าแรงทุกแรงจะเกิดขึ้นเป็นคู่เสมอ เมื่อวัตถุ A ส่งแรงกระทำต่อวัตถุ B วัตถุ B ก็จะส่ง แรงที่เท่ากันตอบกลับมาในทิศทางที่ตรงข้าม 5.2.2 ครูนำสถานการณ์ต่อไปนี้มาให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับแรงกิริยา-แรงปฏิกิริยา โดย ใช้สถานการต่อไปนี้ - ชายคนที 1 ต่อยหน้าชายคนที่ 2 ชายคนที่ถูกต่อยเจ็บหน้า และชายคนที่ต่อยก็เจ็บมือ ด้วยเช่นกัน ยิ่งออกแรงต่อยมากเท่าใด ก็จะยิ่งเจ็บมือมากเท่านั้น - การตอกตะปู ค้อนกับตะปูมีแรงกระทำต่อกันที่มีขนาดเท่ากัน

- ขณะที่คนกำลังพายเรือ แรงที่ไม้พายกระทำต่อน้ำ เป็นแรงกิริยา และน้ำจะดันไม้พาย ไปข้างหน้า ซึ่งเป็นแรงปฏิกิริยา เป็นผลให้เรือเคลื่อนไปข้างหน้า ขนาดของแรงที่ไม้พายกระทำกับน้ำ เท่ากับ ขนาด ของแรงที่น้ำกระทำกับไม้พาย แต่มีทิศทางตรงข้ามกัน 5.3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (Explanation) 5.3.1 ครูและนักเรียนร่วมกันสรุปเกี่ยวกับเกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ดังต่อไปนี้ กฎข้อที่ 3 กฎของแรงปฏิกิริยา (Action = Reaction) “ทุกแรงกิริยาย่อมมีแรงปฏิกิริยาขนาดเท่ากันกระทำในทิศตรงกันข้ามเสมอ หรือแรงกระทำซึ่งกันและกันของวัตถุสองก้อนย่อมมีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงกันข้าม” หมายความว่า ถ้าวัตถุ A ออก แรง กระทำกับวัตถุ B แล้ว วัตถุ B จะออกแรง กระทำต่อวัตถุ A ในทิศทางที่ตรงข้ามกัน 5.4 ขั้นขยายความรู้ (Elaboration) 5.4.1 ครูเพิ่มเติมเกี่ยวกับหลักการพิจารณาแรงคู่กิริยาและปฏิกิริยา 1) ขนาดของแรงคู่กิริยาและปฏิกิริยาเท่ากันโดยมีทิศทางตรงกันข้าม ไม่ว่าระบบนั้นจะ อยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ 2) แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยา เป็นแรงที่กระทำต่อวัตถุคนละก้อน ไม่สามารถนำมา หักล้างกันได้ 3) แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยา จะเกิดขึ้นกับวัตถุสองสิ่งที่สัมผัสกัน เช่นเอามือดันผนัง หรือเกิดกับวัตถุสองสิ่งที่ไม่สัมผัสกันก็ได้ เช่น แรงดึงดูดระหว่างมวล แรงระหว่างประจุไฟฟ้า 5.4.2 ครูยกตัวอย่างแรงกิริยาและแรงปฏิกิริยา

สถานการณ์ แรงกิริยา (action force) แรงปฏิกิริยา (reaction force) การเตะฟุตบอล แรงที่เท้ากระทำต่อลูกบอล แรงที่ลูกบอลกระทำต่อเท้า ดาวเทียมโคจรรอบโลก โลกดึงดูดดาวเทียม ดาวเทียมดึงดูดโลก แม่เหล็กดูดตะปู แรงที่แม่เหล็กกระทำต่อตะปู แรงที่ตะปูกระทำต่อแม่เหล็ก เด็กกระโดดบนพื้น เท้าออกแรงกระทำบนพื้น พื้นออกแรงกระทำต่อเท้า 5.4.2 ครูให้นักเรียนทำใบความรู้ และใบงาน เรื่อง มวล แรงและกฎการเคลื่อนที่ 5.5 ขั้นประเมิน (Evaluation) 5.5.1 ครูถามคำถามนักเรียนเพื่อตรวจสอบความรู้ โดยใช้คำถามต่อไปนี้ - จงอธิบาย กฎการเคลื่อนที่ทั้งสามข้อของนิวตันว่า กฎการเคลื่อนที่แต่ละข้อเกิดขึ้นเมื่อ วัตถุมีสภาพการเคลื่อนที่เป็นอย่างไร 5.5.2ครูตรวจสอบผลจากการตรวจใบความรู้และใบงานเรื่องมวล แรงและกฎการเคลื่อนที่ 5.5.3 ครูประเมินผล โดยการสังเกตพฤติกรรมการตอบคำถาม พฤติกรรมการทำงานรายบุคคล 6. สื่อ/แหล่งการเรียนรู้ 6.1 หนังสือเรียนรายวิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม ม. 4 เล่ม 1 สสวท. 6.2 ใบความรู้ เรื่อง มวล แรง และกฎการเคลื่อนที่ และใบงาน เรื่อง มวล แรง และกฎการเคลื่อนที่

7. กระบวนการวัดและประเมินผล จุดประสงค์ เครื่องมือ วิธีการวัด เกณฑ์การตัดสิน ด้านความรู้ (K) 1) อธิบายความสัมพันธ์ของมวลและ ความเฉื่อยได้ 2) อธิบายกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันได้ ใบงาน ตรวจคำตอบจากใบ งาน ผ่านเกณฑ์อย่างน้อย ร้อยละ 70 ด้านด้านทักษะกระบวนการ(P) 1) คำนวณหาปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวกฎ การเคลื่อนที่ของนิวตันได้ ใบงาน ตรวจคำตอบจากใบ งาน ผ่านเกณฑ์อย่างน้อย ร้อยละ 70 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1) มีความสนใจใฝ่รู้ทางด้าน วิทยาศาสตร์ แบบประเมิน พฤติกรรม สังเกตพฤติกรรม ผ่านเกณฑ์อย่างน้อย ร้อยละ 70

แผนการจัดการเรียนรู้14 รายวิชา ฟิสิกส์ หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 แรงและกฎการเคลื่อนที่ เรื่อง แรงเสียดทาน เวลา 6 ชั่วโมง ชั้นมัธยมศึกษาปี่ที่ 4 ภาคเรียนที่ 1/2566 ผู้สอน นางสาวจิราภรณ์ เประกันยา 1. มาตรฐานการเรียนรู้ / ผลการเรียนรู้ สาระฟิสิกส์ 1. เข้าใจธรรมชาติทางฟิสิกส์ปริมาณและกระบวนการวัด การเคลื่อนที่แนวตรง แรงและกฎ การเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎความโน้มถ่วงสากล แรงเสียดทานสมดุลกล ของวัตถุ งานและกฎการอนุรักษ์พลังงาน กล โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์ โมเมนตัม การเคลื่อนที่แนวโค้ง รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ ผลการเรียนรู้ 6. วิเคราะห์และอธิบายแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุคู่หนึ่ง ๆ ในกรณีที่วัตถุหยุดนิ่งและวัตถุ เคลื่อนที่ รวมทั้งทดลองหาสัมประสิทธิ์ความเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุคู่หนึ่ง ๆ และนำความรู้เรื่องแรง เสียดทานไปใช้ในชีวิตประจำวัน 2. สาระสำคัญ แรงเสียดทาน คือ แรงที่เกิดขึ้นที่ผิวสัมผัสระหว่างวัตถุคู่หนึ่ง ๆ มี 2 ชนิด คือ แรงเสียดทานสถิตและแรง เสียดทานจลน์ แรงเสียดทานสถิต เป็นแรงที่กระทำต่อวัตถุหยุดนิ่ง แรงเสียดทานสถิตนี้จะไม่เกิดขึ้นถ้าเราไม่ออกแรงผลัก วัตถุ เมื่อเพิ่มแรงผลักวัตถุ ขนาดของแรงเสียทานจะมีค่าเพิ่มขึ้นจนถึงค่าหนึ่งที่เรียกว่า แรงเสียดทานสถิตสูงสุด จากนั้นวัตถุจะเริ่มเคลื่อนที่ แรงเสียดทานจลน์ เป็นแรงที่กระทำต่อวัตถุที่เคลื่อนที่ สำหรับพื้นผิววัตถุคู่หนึ่งๆ ขนาดของแรง เสียดทานจลน์จะมีค่าคงตัว และน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิตสูงสุด

แรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานจลน์มีความสัมพันธ์กับสัมประสิทธิ์ความเสียดทานและแรงปฏิกิริยา ตั้งฉากระหว่างผิวสัมผัส ดังนี้ 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ (K) 1) อธิบายแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุคู่หนึ่ง ๆ ในกรณีที่วัตถุหยุดนิ่งและในกรณีที่ วัตถุเคลื่อนที่ได้ 3.2 ด้านด้านทักษะกระบวนการ (P) 1) คำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับแรงเสียดทานได้ 3.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1) มีความสนใจใฝ่รู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ 4. สาระการเรียนรู้ แรงเสียดทาน เป็นแรงที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสคู่หนึ่ง แรงเสียดทานมีสองชนิด คือ แรงเสียดทานจลน์มี ทิศทางตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ และแรงเสียดทานสถิต มีทิศตรงข้ามกับทิศทางที่วัตถุพยายามจะเคลื่อนที่ แรงเสียดทานสถิต (static friction) คือ แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุ ในสภาวะที่ วัตถุได้รับแรงกระทำแล้วอยู่นิ่ง แรงเสียดทานสถิตนี้จะไม่เกิดขึ้นถ้าเราไม่ออกแรงผลักวัตถุ เมื่อเพิ่มแรงผลักวัตถุ ขนาดของแรงเสียทานจะมีค่าเพิ่มขึ้นจนถึงค่าหนึ่งที่เรียกว่า แรงเสียดทานสถิตสูงสุด จากนั้นวัตถุจะเริ่มเคลื่อนที่ แรงเสียดทานสถิตมีความสัมพันธ์กับสัมประสิทธิ์ความเสียดทานและแรงปฏิกิริยาตั้งฉากระหว่างผิวสัมผัส ดังนี้

แรงเสียดทานจลน์(kinetic friction) เป็นแรงเสียดทานขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ซึ่ง จะมีค่าน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิต แรงเสียดทานจลน์มีความสัมพันธ์กับสัมประสิทธิ์ความเสียดทานและแรง ปฏิกิริยาตั้งฉากระหว่างผิวสัมผัส ดังนี้ 5. การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ 5.1 ขั้นสร้างความสนใจ (Engagement) 5.1.1 ครูแจ้งจุดประสงค์การเรียนรู้ให้นักเรียนทราบ 5.1.2 ครูทบทวนความรู้เดิมเกี่ยวกับแรงเสียดทานที่เคยเรียนมาแล้ว โดยยกสถานการณ์ให้ นักเรียนวิเคราะห์และอภิปรายเกี่ยวกับแรงเสียดทาน คือ เพราะเหตุใดเมื่อฝนตก แล้วถนนจึงลื่นกว่าปกติ (เมื่อฝนตกถนนเปียกจึงทำให้แรงเสียดทานระหว่างล้อรถกับพื้นผิวถนนลดลง) หลังจากนั้นทบทวนความรู้เกี่ยวกับที่ การเขียนแผนภาพวัตถุอิสระ การหาแรงลัพธ์ด้วยวิธีคำนวณ

5.1.3 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับแรงเสียดทานในประเด็นที่ว่า ในชีวิตประจำวัน จะ พบว่า เมื่อเดินบนพื้นผิวที่มีลักษณะต่างกัน ผิวเรียบ ผิวลื่น ผิวขรุขระจะมีผลต่อการเดินแตกต่างกัน ลักษณะของ ผิวสัมผัสมีผลต่อการเคลื่อนที่อย่างไร 5.2 ขั้นสำรวจและค้นหา (Exploration)j 5.2.1 ครูให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม กลุ่มละ 5-6 คน นักเรียนแต่ละกลุ่มรับอุปกรณ์การทดลอง และทำ กิจกรรมการทดลองโดยมีอุปกรณ์ดังนี้ - รางไม้ 1 ชุด - แผ่นไม้ 1 แผ่น - ถุงทราย 4 ถุง - เครื่องชั่งสปริง 1 เครื่อง - เส้นด้ายยาว 30 เซนติเมตร 1 เส้น โดยปฏิบัติดังต่อไปนี้ ตอนที่ 1 แรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานจลน์ - ใช้เครื่องชั่งสปริงเกี่ยวกับขอเกี่ยวของแผ่นไม้ ซึ่งวางอยู่บนรางไม้ และใช้ถุงทราย 1 ถุง วางทับ แผ่นไม้ - ออกแรงน้อย ๆ แล้วค่อย ๆ เพิ่มแรงดึง สังเกตแรงที่อ่านได้ ก่อนที่แผ่นไม้จะเริ่มเคลื่อนที่ - บันทึกแรงดึงที่ทำให้แผ่นไม้เริ่มเคลื่อนที่ และแรงทำให้แผ่นไม้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวอย่าง ละประมาณ 5 – 7 ค่า แล้วหาค่าเฉลี่ยในสองกรณี ตอนที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเสียดทานสถิตและแรงในแนวฉาก - จัดรางไม้ให้พื้นรางอยู่ในแนวระดับ ใช้เครื่องชั่งสปริงเกี่ยวกับขอเกี่ยวของแผ่นไม้ที่มีถุงทรายวาง ทับอยู่ 1 ถุง - ออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงให้ทิศทางของแรงดึงอยู่ในแนวระดับ เพิ่มแรงจนทำให้แผ่นไม้และถุง ทรายเริ่มเคลื่อนที่ บันทึกแรงดึงนี้

- ทำการทดลองซ้ำโดยเพิ่มถุงทรายวางทับแผ่นไม้เป็น 2, 3 และ 4 ถุง - เขียนกราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงดึงที่ทำให้แรงเคลื่อนที่ (F) กับขนาดน้ำหนักของถุงทราย รวมกับแผ่นไม้ (W) หาความชันของกราฟ ตอนที่ 3 ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเสียดทานจลน์และแรงในแนวฉาก - ทำการทดลองเช่นเดียวกับตอนที่ 2 แต่ออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงเพื่อดึงแผ่นไม้ที่มีถุงทรายวาง ทับให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว - บันทึกขนาดของแรงดึง (F) และขนาดของน้ำหนักถุงทรายรวมกับแผ่นไม้ (W) - เขียนกราฟระหว่าง F กับ W หาความชันของเส้นกราฟ 5.3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป (Explanation) 5.3.1 นักเรียนแต่ละกลุ่มออกมานำเสนอผลการทดลองหน้าชั้นเรียน 5.3.2 ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายและสรุปผลการทดลอง ดังนี้ จากกิจกรรมตอนที่ 1 พบว่าเมื่อแผ่นไม้อยู่นิ่ง แรงเสียดทานสถิตมีขนาดเท่ากับขนาด ของแรงดึงแผ่นไม้ แต่แรงทั้งสองมีทิศทางตรงข้ามกัน เพราะแรงลัพธ์ที่กระทำต่อแผ่นไม้เป็นศูนย์ และขนาดของ แรงเสียดทานสถิตเพิ่มตามขนาดของแรงดึงที่เพิ่มขึ้นจนมีค่ามากที่สุดขณะวัตถุเริ่มจะเคลื่อนที่ เรียกว่า แรงเสียด ทานสถิตสูงสุด แทนด้วยสัญลักษณ์ หลังจากวัตถุเริ่มเคลื่อนที่แล้ว จะใช้แรงที่น้อยลงในการทำให้แผ่นไม้เคลื่อนที่ด้วย ความเร็วคงตัวการที่แผ่นไม้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวแสดงว่า แรงลัพธ์ที่กระทำมีค่าเป็นศูนย์แสดงว่าแรงเสียด ทานจลน์ ซึ่งแทนด้วยสัญลักษณ์ ในขณะนั้นมีขนาดเท่ากับแรงดึงแต่มีทิศตรงข้าม

จากกิจกรรมตอนที่ 2 จากกราฟพบว่าขนาดของแรงเสียดทานสถิตสูงสุด แปรผันกับ ขนาดของแรงในแนวฉากที่พื้นกระทำต่อแท่งไม้ โดยสามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้ จากกิจกรรมที่ 3 จากกราฟพบว่าขนาดของแรงเสียดทานจลน์ แปรผันกับขนาดของ แรงในแนวฉากที่พื้นกระทำต่อแท่งไม้โดยสามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้

5.4 ขั้นขยายความรู้ (Elaboration) 5.4.1 ครูยกตัวอย่างการคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับแรงเสียดทาน ดังต่อไปนี้ - วางกล่องไม้ 2 กิโลกรัม ไว้บนพื้นระดับถ้าออกแรงผลัก F ขนาด 4 นิวตัน ดังรูปจงหา ขนาดของแรงเสียดทานที่พื้นกระทำต่อกล่อง กำหนดสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตระหว่างกล่องกับพื้นเท่ากับ 0.3 และสัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ระหว่างกล่องกับพื้นเท่ากับ 0.25 - วางกล่องมวล 2 กิโลกรัม ไว้บนพื้นเอียงที่ทำมุม 30 องศา กับแนวระดับ พบว่ากล่องอยู่ นิ่ง ดังรูป จงหาขนาดของแรงเสียดทานที่พื้นเอียงกระทำต่อกล่อง กำหนดให้สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต ระหว่างกล่องกับพื้นเอียงเท่ากับ 0.70

เมื่อพิจารณาแรงที่กระทำต่อกล่องในแนวขนานกับพื้นเอียง และวัตถุหยุดนิ่งจะได้ว่า ดังนั้น ขนาดของแรงเสียดทานที่พื้นเอียงกระทำต่อกล่องมีค่าเท่ากับ 9.8 m/s^2 5.4.2 ครูให้นักเรียนทำใบความรู้ และใบงาน เรื่อง แรงเสียดทาน 5.5 ขั้นประเมิน (Evaluation) 5.5.1 ครูถามคำถามนักเรียนเพื่อตรวจสอบความรู้ โดยใช้คำถามต่อไปนี้ - แรงเสียดทานระหว่างผิวถนนกับพื้นรองเท้ามีผลต่อการเดินของคนอย่างไร และทิศของ แรงเสียดทานอยู่ในทิศทางใด ขณะก้าวเดิน (แนวคำตอบ แรงเสียดทานระหว่างผิวถนนกับพื้นรองเท้ามีผลทำให้ คนก้าวเดินไปข้างหน้าได้หากไม่มีแรงเสียดทานระหว่างผิวถนนกับพื้นรองเท้า เราจะเคลื่อนที่ไปตามแรงที่เรา ออก ซึ่งคือเคลื่อนที่ถอยหลัง ในขณะก้าวเดินแรงเสียดทานระหว่างผิวถนนกับพื้นรองเท้ามีทิศทางเดียวกับการ เคลื่อนที่) - การลดแรงเสียดทานนำไปใช้ประโยชน์ได้อย่างไร จงยกตัวอย่าง (แนวคำตอบ เช่น ใช้ เพื่อลดแรงเสียดทานระหว่างชิ้นส่วนเครื่องยนต์) 5.5.2 ครูให้นักเรียนเข้าโปรแกรม kahoot เพื่อทำทดสอบความรู้เกี่ยวกับเรื่องแรงเสียดทาน 5.5.3 ครูตรวจสอบผลจากการตรวจใบกิจกรรม และใบความรู้ เรื่อง แรงเสียดทาน

5.5.4 ครูประเมินผล โดยการสังเกตพฤติกรรมการตอบคำถาม พฤติกรรมการทำงานรายบุคคล 6. สื่อ/แหล่งการเรียนรู้ 6.1 หนังสือเรียนรายวิชาฟิสิกส์เพิ่มเติม ม. 4 เล่ม 1 สสวท. 6.2 ใบความรู้ เรื่อง แรงเสียดทาน และใบงาน เรื่อง แรงเสียดทาน 6.3 ชุดการทดลองแรงเสียดทาน 7. กระบวนการวัดและประเมินผล จุดประสงค์ เครื่องมือ วิธีการวัด เกณฑ์การ ตัดสิน ด้านความรู้ (K) 1) อธิบายแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุคู่หนึ่ง ๆ ในกรณีที่วัตถุหยุดนิ่งและในกรณีที่วัตถุเคลื่อนที่ได้ ใบงาน ตรวจคำตอบ จากใบงาน ผ่านเกณฑ์อย่าง น้อยร้อยละ 70 ด้านด้านทักษะกระบวนการ(P) 1) คำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับแรง เสียดทานได้ ใบงาน ตรวจคำตอบ จากใบงาน ผ่านเกณฑ์อย่าง น้อยร้อยละ 70 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) 1) มีความสนใจใฝ่รู้ทางด้านวิทยาศาสตร์ แบบประเมิน พฤติกรรม สังเกต พฤติกรรม ผ่านเกณฑ์อย่าง น้อยร้อยละ 70

แผนการจัดการเรียนรู้15 รายวิชา ฟิสิกส์ หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 แรงและกฎการเคลื่อนที่ เรื่อง การประยุกต์ใช้กฎการเคลื่อนที่ เวลา 6 ชั่วโมง ชั้นมัธยมศึกษาปี่ที่ 4 ภาคเรียนที่ 1/2566 ผู้สอน นางสาวจิราภรณ์ เประกันยา 1. มาตรฐานการเรียนรู้ / ผลการเรียนรู้ สาระฟิสิกส์ 1. เข้าใจธรรมชาติทางฟิสิกส์ ปริมาณและกระบวนการวัด การเคลื่อนที่แนวตรง แรงและกฎ การเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎความโน้มถ่วงสากล แรงเสียดทานสมดุลกล ของวัตถุ งานและกฎการอนุรักษ์พลังงาน กล โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์ โมเมนตัม การเคลื่อนที่แนวโค้ง รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ ผลการเรียนรู้ 5. เขียนแผนภาพของแรงที่กระทำต่อวัตถุอิสระ และอธิบายกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันและการใช้กฎการ เคลื่อนที่ของนิวตันกับสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ รวมทั้งทดลองและอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรง มวล และ ความเร่ง ตามกฎข้อที่สองของนิวตัน 2. สาระสำคัญ การนำกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันไปใช้ในกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันทั้งสามข้อเป็นความรู้พื้นฐาน ที่สำคัญที่สามารถนำไปใช้หาปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับแรงชนิดต่าง ๆ และการเคลื่อนที่ของวัตถ 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ (K) 1) อธิบายการใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันกับสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุแบบต่างๆ ได้ 3.2 ด้านด้านทักษะกระบวนการ (P) 1) เขียนแผนภาพของแรงที่กระทำต่อวัตถุอิสระ