บทที่ 1 ธรรมชาติของฟิสิกส์

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร เ รี ย น

รายวิชา ว 31201 ฟิสิกส์ 1

ธ ร ร ม ช า ติ ข อ ง ฟิสิ ก ส์

ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4

ชื่ อ-สกุล..........................................................................
ชั้นม.4/............ เลขที่...........

โ ร ง เ รี ย น เ ฉ ลิ ม พ ร ะ เ กี ย ร ติ ส ม เ ด็ จ พ ร ะ ศ รี น ค ริ น ท ร์ ​ ย ะ ล า

ส อ น โ ด ย ค รู สุ ร เ ด ช โ ส ด ส ล า ม

บทที่ 1 ธรรมชาติของฟสิ กิ ส์ 1

บทที่ 1 ธรรมชาติของฟิสิกส์

1 ความหมายของวิทยาศาสตร์

วิทยาศาสตร์ (Science) หมายถึง การศึกษาหาความจริงเกี่ยวกับ ปรากฏการณ์ธรรมชาติรอบๆตัวเราทั้งที่มี
ชีวติ
และไมม่ ชี ีวิต อย่างมีข้นั ตอนและระเบียบแบบแผนวทิ ยาศาสตร์แบง่ ออกไดด้ งั นี้

วทิ ยาศาสตร์ชีวภาพ พฤกษศาสตร์
สตั วศาสตร์
อ่ืน ๆ

วิทยาศาสตร์บริสทุ ธ์ิ

วิทยาศาสตร์ วทิ ยาศาสตร์กายภาพ ฟิสกิ ส์
เคมี
วิทยาศาสตรป์ ระยุกต์ วิศวกรรมศาสตร์ อตุ นุ ิยมวทิ ยา
แพทยศาสตร์ ธรณีวิทยา
สถาปตั ยกรรมศาสตร์ อ่ืน ๆ
อน่ื ๆ

วทิ ยาศาสตร์บรสิ ทุ ธ์ิ (pure science) หรอื วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ (natural science)
เป็นการศึกษาหาความจริงใหม่ๆ เกี่ยวกับปรากฏการณ์ธรรมชาติ เพื่อนำไปสู่กฎเกณฑ์และทฤษฎีต่างๆทาง
วทิ ยาศาสตร์ เช่น กฎการเคลอ่ื นท่ีของนวิ ตนั กฎของโอหม์ ทฤษฎีสัมพทั ธภาพของของไอนส์ ไตน์

วิทยาศาสตร์บรสิ ุทธแิ์ บง่ ออกเป็น 2 สาขาคอื
ก. วิทยาศาสตร์กายภาพ (physical science) ศึกษาค้นคว้าเก่ียวกับส่ิงไม่มชี ีวติ เช่น ฟิสิกส์ เคมี ดาราศาสตร์
ธรณวี ิทยา เปน็ ตน้
ข. วิทยาศาสตรช์ ีวภาพ (biological science) ศกึ ษาคน้ คว้าเกีย่ วกบั สิ่งมชี วี ิต เชน่ พฤกษศาสตร์ สตั วศาสตร์
เป็นตน้

วิทยาศาสตรป์ ระยุกต์ (applied science) เปน็ การนำความร้จู ากกฎเกณฑ์หรือทฤษฎขี องวิทยาศาสตร์บริสุทธ์ิ
มาประยกุ ต์เปน็ หลักการทางเทคโนโลยี เพ่อื นำไปใช้ให้เกิดประโยชน์แก่สงั คม เช่น วศิ วกรรมศาสตร์ เป็นต้น

หนา้ 1 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทท่ี 1 ธรรมชาติของฟสิ กิ ส์ 2

ฟิสกิ ส์ (Physics)
เป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่งที่ศึกษาเกี่ยวกับสสาร พลังงาน อันตรกิริยาระหว่างสสารกับพลังงาน และแรง
พื้นฐานในธรรมชาติ การค้นคว้าหาความรู้ทางฟิสิกส์ได้มาจากการสังเกต การทดลอง และเก็บรวบรวมข้อมูลมา
วิเคราะห์ หรือจากการสรา้ งแบบจำลองทางความคิด เพือ่ สรุปเป็นทฤษฎี หลกั การหรือกฎ ความรูเ้ หล่าน้ีสามารถ
นำไปใช้อธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติหรือทำนายสิ่งที่อาจจะเกิดขึ้นในอนาคต ประวัติความเป็นมาและพัฒนาการ
ของหลักการและแนวคิดทางฟิสิกส์เป็นพื้นฐานในการแสวงหาความรู้ใหม่เพิ่มเติม รวมถึงการพัฒนาและ
ความก้าวหนา้ ทางเทคโนโลยกี ็มีส่วนในการคน้ หาความรใู้ หมท่ างวทิ ยาศาสตร์ด้วย

คำถามชวนคิด

1. มนุษย์พัฒนาความรู้ของตนเองด้วยวิธีการใดเพอื่ ใหส้ ามารถอธบิ ายปรากฏการณ์ธรรมชาตไิ ด้
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

2. เราสามารถนำความร้ทู างฟิสิกสไ์ ปประยุกตใ์ ชใ้ นชีวติ ประจำวันอยา่ งไรบ้าง
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

3. ความร้ทู างฟสิ ิกส์ก่อใหเ้ กิดการพัฒนาทางเทคโนโลยดี า้ นใดบา้ ง
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

4. ขอ้ ใดต่อไปนี้เป็นสาขาหนงึ่ ของวชิ าวิทยาศาสตรก์ ายภาพ

ก. พฤกษศาสตร์ ข. สัตวศ์ าสตร์

ค. ดาราศาสตร์ ง. แพทย์ศาสตร์

หนา้ 2 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทที่ 1 ธรรมชาติของฟสิ ิกส์ 3

2 ปริมาณทางฟสิ ิกส์
ปริมาณ (Quantities) ในวิชาฟิสิกส์อาจแบง่ เป็นกลุม่ ยอ่ ยได้ดงั น้ี

แบง่ โดยใช้ลักษณะของปริมาณเปน็ เกณฑ์ จะแบ่งได้เป็น

1. ปรมิ าณเวกเตอร์
คอื ปริมาณท่ีต้องบอกทง้ั ขนาดและทิศทางจงึ จะสมบูรณ์ เช่น การกระจัด แรง โมเมนตัม สนามไฟฟ้า
สนามแม่เหล็ก เป็นต้น

2. ปริมาณสเกลาร์
คอื ปริมาณท่บี อกแต่ขนาดอย่างเดียวก็สมบรู ณ์ได้ เชน่ มวล พลงั งาน เปน็ ต้น

แบง่ โดยใชท้ ่ีมาของปรมิ าณเปน็ เกณฑ์ จะแบง่ ได้เปน็

1. ปรมิ าณมลู ฐาน
คือ ปริมาณข้นั ต้นที่จำเปน็ ต่อการอธิบายปรากฏการณท์ างฟิสิกส์ มี 7 ปริมาณ

ปรมิ าณฐาน ชอ่ื หนว่ ย สญั ลักษณ์
ความยาว เมตร m
กโิ ลกรมั kg
มวล วินาที s
เวลา แอมแปร์ A
กระแสไฟฟา้ เคลวิน K
อุณหภูมอิ ุณหพลวัติ โมล mol
ปริมาณสาร แคนเดลา cd
ความเขม้ ของการส่องสว่าง

2. ปริมาณอนุพัทธ์

คอื ปรมิ าณทไ่ี ดจ้ ากปริมาณฐานต้งั แต่ 2 ปรมิ าณข้นึ ไปมาสัมพันธก์ ัน ดงั ตัวอยา่ งต่อไปน้ี

ปรมิ าณอนุพทั ธ์ ชื่อหนว่ ย สญั ลักษณ์
ความเร็ว เมตรต่อวนิ าที m/s
ความเร่ง เมตรต่อวินาที2 m /s2

หนา้ 3 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทท่ี 1 ธรรมชาติของฟสิ กิ ส์ 4

3. ปรมิ าณเสรมิ

คือ ปริมาณท่ีนอกเหนอื จากปรมิ าณทง้ั สองทีผ่ า่ นมา มี 2 หนว่ ย คือ เรเดียน และสตีเรเดียน

1. เรเดียน 2 สตเี รเดียน

เป็นหนว่ ยของมมุ ระนาบ โดยที่ 1 เรเดยี น = มมุ เป็นหน่วยของมุมตัน โดยที่ 1 สตีเรเดียน = มุม
ระนาบระหวา่ งรัศมที ีถ่ ูกรองรับดว้ ยส่วนโค้งท่ีมคี วาม ตันทม่ี ีจุดยอด ณ ศูนย์กลางของทรงกลมท่ีถูกรองรับ

ยาวเท่ากับรศั มีนน้ั ด้วยผิวทรงกลมที่มีพื้นที่เท่ากับรัศมีทรงกลมนั้นยก

กำลงั สอง

คำถามชวนคดิ

1. ปริมาณเวกเตอร์กบั ปรมิ าณสเกลาร์มคี วามแตกตา่ งกันอยา่ งไร
..................................................................................................................................................................

2. ปรมิ าณท่ีตอ้ งบอกท้ังขนาดและทิศทาง จึงจะไดค้ วามหมายท่ีสมบูรณ์ คอื ปริมาณใด
..................................................................................................................................................................

3. ปริมาณใดต่อไปน้ีเป็นหนว่ ยฐานท้ังหมด ข. ระยะทาง , พ้ืนที่ , ปริมาตร
ก. มวล , ความยาว , แรง ง. อณุ หภมู ิ , มมุ , พลังงาน
ค. มวล , กระแสไฟฟา้ , ปริมาณของสาร

4. ปรมิ าณใดตอ่ ไปนี้เปน็ ปริมาณอนพุ ัทธ์ ข. ความเร่ง
ก. มวล ง. มุม
ค. กระแสไฟฟา้

หน้า 4 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทท่ี 1 ธรรมชาตขิ องฟสิ ิกส์ 5

ตวั อย่างที่ 1 มุม 30๐ , 72๐ เป็นกี่เรเดียน
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

ตวั อยา่ งท่ี 2 มุม 2π, 1.5π rad เปน็ กี่องศา
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

ตัวอยา่ งที่ 3 มมุ ตันทรี่ องรับคร่ึงวงกลมรัศมี r มีคา่ ก่ีสตีเรเดียน
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

3 การบนั ทึกปริมาณทม่ี ีคา่ มากหรอื น้อย

ผลที่ได้จากการวัดปริมาณทางวิทยาศาสตร์ บางครง้ั มีค่ามากกว่าหรอื นอ้ ยกว่า 1 มากๆทำให้เกดิ
ความยงุ่ ยากในการนำไปใชง้ าน ดังน้ัน การบนั ทึกปรมิ าณดังกลา่ ว เพ่ือให้เกดิ ความสะดวกในการนำไปใช้
สามารถทำได้ 2 วิธี คือ

1 เขยี นให้อยูใ่ นรูปของสัญกรณ์วทิ ยาศาสตร์

จำนวนเตม็ 1 ตำแหนง่ เทา่ กับจำนวนตัวเลขหลังจุด
หรือตัวเลขระหว่างจุด
0.000 x10  n

ตัวอยา่ งที่ 1 จงเขยี นปรมิ าณตอ่ ไปนใ้ี นรปู ของสญั กรณ์วทิ ยาศาสตร์
ก. 360,000,000 เมตร

...........................................................................................................................................................
ข. 6,539,000 กโิ ลเมตร

...........................................................................................................................................................
ค. 0.00048 กิโลกรมั

...........................................................................................................................................................

หน้า 5 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทที่ 1 ธรรมชาติของฟสิ กิ ส์ 6

2 เขียนโดยใช้คำ “อุปสรรค ( prefix)”

คำอปุ สรรค คอื คำทใี่ ชเ้ ตมิ หน้าหนว่ ย SI เพอื่ ทำใหห้ น่วย SI ใหญ่ขึ้นหรอื เล็กลง ดังแสดงในตาราง

คำอุปสรรค สัญลักษณ์ ตวั พหคุ ณู คำอปุ สรรค สญั ลักษณ์ ตัวพหุคณู
เอกซะ E 10 18 อตั โต a 10 -18
เพตะ P 10 15 เฟมโต f 10 -15
เทระ T 10 12 พิโค P 10 -12
จกิ ะ G 10 9 นาโน n 10 - 9
เมกะ M 10 6 ไมโคร 10 – 6
กิโล k 10 3 มิลลิ  10 – 3
เฮกโต h 10 2 เซนติ m 10 – 2
เดคา da 10 เดซิ c 10 - 1
d

ตวั อยา่ งที่ 1 จงเขียนปรมิ าณตอ่ ไปน้ี โดยใชค้ ำอปุ สรรค
ก. ความยาว 12 กโิ ลเมตร ให้มีหนว่ ยเป็น เมตร

..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
ข. มวล 0.00035 เมกะกรมั ให้มีหน่วยเป็น มิลลิกรัม
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................

ตวั อย่างที่ 2 เปลย่ี นจากมคี ำอุปสรรคเป็นไม่มีคำอุปสรรค
(ใหเ้ ปล่ยี นสญั ลักษณ์ของคำอุปสรรคเป็นเลขยกกำลงั เช่น)
546 nm =
...........................................................................................................................................................
800 MW =
...........................................................................................................................................................
20 mg =
...........................................................................................................................................................

ตัวอย่างที่ 3 เปลี่ยนจากไม่มีคำอปุ สรรคเป็นมีคำอุปสรรค
(ใหส้ ญั ลักษณ์ของคำอปุ สรรคนนั้ แลว้ คณู เลขยกกำลงั ที่ตรงข้ามกบั ตำอุปสรรคนัน้ เชน่ )
300 g (เป็น mg) =
...........................................................................................................................................................

หนา้ 6 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทท่ี 1 ธรรมชาตขิ องฟสิ ิกส์ 7

300 g (เปน็ kg) =
...........................................................................................................................................................
500,000 W (เป็น MW) =
...........................................................................................................................................................

ตัวอยา่ งที่ 4 เปลย่ี นจากมคี ำอปุ สรรคเป็นมคี ำอุปสรรคอ่ืน
200 nm (เปน็ cm) =
...........................................................................................................................................................
5.0 µC (เป็น pC) =
...........................................................................................................................................................

4.5 MJ (เป็น mJ) =
...........................................................................................................................................................

ตวั อย่างท่ี 5 เปล่ียนหน่วยพ้ืนท่ี /ปรมิ าตร
(ทำตามตวั อยา่ งท่ี 2,3 หรือ 4 แตใ่ ส่กำลงั สอง สำหรบั หน่วยพ้ืนท่ี / กำลังสามสำหรับหนว่ ยปรมิ าตร)
2.0 cm2 (เปน็ m2) =
...........................................................................................................................................................
5.1 km2 (เปน็ m2) =
...........................................................................................................................................................
2.0 m3 (เป็น cm3) =
...........................................................................................................................................................
1.5 m3 (เป็น mm3) =
...........................................................................................................................................................
5.1 x 106 cm3 (เปน็ km3) =
...........................................................................................................................................................

ตวั อย่างที่ 6 หนว่ ยท่หี ารกัน (ใหเ้ ปลย่ี นหน่วยท้ังบน/ลา่ ง ตามตวั อย่างที่ 2,3 หรือ 4)
เปล่ยี น 36 km/hr เป็น m/s
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

เปล่ยี น 1000 kg/m3 เปน็ g/cm3
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

หน้า 7 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทท่ี 1 ธรรมชาติของฟสิ กิ ส์ 8

แบบฝกึ ทักษะ เรือ่ ง การเปล่ียนหน่วย

คำชแ้ี จง ให้นกั เรียนแสดงการเปล่ียนหน่วยคำอปุ สรรคต่อไปน้ตี ามทกี่ ำหนดใหไ้ ดค้ ำตอบทถี่ กู ต้อง

1. มวล 70 เมกะกรมั มีคา่ เป็นก่ีกโิ ลกรัม
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
2. ความยาว 520 นาโนเมตร มีคา่ กีไ่ มโครเมตร
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
3. ระยะทาง 8000 เมตร มีค่าก่ีกิโลเมตร
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
4. มวลขนาด 45 มิลลกิ รัม มีค่า กีก่ ิโลกรัม
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

5. ระยะทาง 7890 เมตร มีคา่ กี่เซนติเมตร
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
6. ความยาว 0.0999 เมตร มคี า่ กนี่ าโนเมตร
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
7. มวลขนาด 7560 กรมั มีค่าก่มี ลิ ลกิ รมั
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
8. ความยาว 0.00088 เมตร มีคา่ เปน็ ก่ีมลิ ลเิ มตร
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

หน้า 8 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทที่ 1 ธรรมชาตขิ องฟสิ ิกส์ 9

9. จงเปลี่ยน 666 กิโลกรมั ให้มีหนว่ ยเป็นกรัม
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
10. จงเปลย่ี น 560 นาโนเมตร ให้มีหน่วยเปน็ เมตร
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
11. จงเปล่ยี น 80 นาโนเมตร ใหม้ ีหน่วยเปน็ เมตร
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
12. จงเปลยี่ น 760 ไมโครกรมั ใหม้ ีหน่วยเป็นกรมั
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
13. จงเปลย่ี น 1 กิโลเมตรตอ่ วินาที ใหเ้ ปน็ เซนติเมตรต่อวินาที
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
14. จงเปลี่ยน 15 กิโลกรมั ตอ่ ลกู บาศกเ์ มตร ให้เป็นมลิ ลิกรมั ต่อลกู บาศก์เซนติเมตร
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
15. จงเปลี่ยนพื้นท่ี 25 ตารางมิลลเิ มตร ใหเ้ ป็นตารางเมตร
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

หน้า 9 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทท่ี 1 ธรรมชาตขิ องฟสิ ิกส์ 10

4 ความคลาดเคล่อื นของการวัด (Errors of Measurements)

1 ความคลาดเคลือ่ นเนอ่ื งจากความสะเพรา่ (gross errors)
เกิดจากความสะเพรา่ , ความ ผดิ พลาด, การอา่ นผิด, การบันทกึ ผดิ ของเราเอง ความคลาดเคลือ่ นประเภทน้ี
ปอ้ งกนั ได้โดยความ ระมัดระวัง และรอบคอบใหม้ าก
2 ความคลาดเคล่อื นของเคร่อื งมือ (systematic errors)
เปน็ ความคลาดเคลอื่ นจากความผิดของ เคร่อื งมอื หรือวธิ กี ารใช้เครื่องมือ แกไ้ ขโดยตรงท่ีเครื่องมอื และคน
3 ความคลาดเคล่อื นทไี่ ม่รู้สาเหตุ (random errors)
เปน็ ความคลาดเคลื่อนจากสาเหตภุ ายนอก ท่ีมผี ลต่อเครอื่ งมอื วดั และคนที่ทำการวัด เราจัดการกับความ
คลาดเคลื่อนแบบน้ี โดยใช้วธิ ีทางสถติ ิ

5 การบันทึกตัวเลขจากการวัด

1 การบนั ทึกตัวเลขของเคร่ืองมอื วัดแบบขีดสเกล
ให้บนั ทกึ ตามขดี สเกล พร้อมคา่ ประมาณอีก 1 ตำแหน่ง เช่น

คา่ ทอ่ี า่ นได้............................................... ค่าทอ่ี ่านได.้ .......................................
2 การบนั ทึกตัวเลขของเคร่ืองมอื วดั แบบแสดงผลด้วยตวั เลข
ให้บันทกึ ตามที่อ่านคา่ ได้เลย

ค่าท่อี า่ นได้...............................................

หน้า 10 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทท่ี 1 ธรรมชาติของฟสิ ิกส์ 11

ตัวอย่างท่ี 1 การแสดงผลของเคร่ืองมอื วัดแบบใด ท่ผี ู้ใช้ต้องมคี วามชำนาญในการใช้

1. แบบขดี สเกล 2. แบบตัวเลข

3. แบบประมาณคา่ 4. แบบมเี ขม็

ตัวอยา่ งท่ี 2 การอา่ นค่าจากเคร่อื งวัดแบบขดี สเกลท่ถี ูกตอ้ งควรทำอยา่ งไร

1. ประมาณค่าใหล้ ะเอียดที่สดุ 2. มองตั้งฉากกับเคร่อื งวดั

3. วางเครอื่ งวดั ให้นอนราบ 4. ถูกทกุ ข้อ

ตัวอย่างที่ 3 การอ่านคา่ จากเครื่องวดั แบบแสดงผลด้วยตัวเลขมีหลกั การคือ

1. ประมาณความคลาดเคลือ่ นทุกครั้ง 2. อ่านตามท่ีเห็นจรงิ ๆ จากจอภาพ

3. ต้องประมาณตวั เลขตวั สดุ ท้าย 1 ตัว 4. ตอ้ งวดั หลายคร้งั แล้วหาคา่ เฉล่ยี

ตวั อย่างที่ 4 จากรปู ท่กี ำหนดให้ ความยาวท่ีอา่ นได้จากไม้บรรทดั โดยตรงและค่าทีต่ ้องประมาณ คือขอ้ ใด

1. 2 cm และ 0.45 cm 2. 2.00 cm และ 0.45 cm
3. 2.40 cm และ 0.05 cm 4. 2.45 cm และ 0.00 cm

6 เครื่องมือวัด

1 เวอร์เนียรค์ าลปิ เปอร์ (Vernier caliper)

เวอร์เนียร์คาลปิ เปอร์ เปน็ เคร่ืองมอื วดั ละเอียดทใี่ ชว้ ัดระยะภายในและภายนอกไดอ้ ยา่ งถกู ต้องแมน่ ยำ
ลกั ษณะเวอรเ์ นียร์คาลเิ ปอร์

ผวิ หน้าวดั ด้านใน ปากวดั ใน
สกรูยดึ ตำแหนง่ สเกลหลกั
ผวิ อา้ งองิ ความลกึ

สเกลเล่อื น ขีดแบง่ สเกลรอง ก้านวดั ลึก
ท่ีวางนิ้วโป้ง ขดี แบ่งสเกลหลัก

ปากวัดนอก

ผิวหน้าสำหรบั วดั ดา้ นนอก

หน้า 11 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทท่ี 1 ธรรมชาตขิ องฟสิ ิกส์ 12

ชน้ิ ส่วนของเวอร์เนยี ร์คาลิปเปอร์

การวัดขนาดดา้ นนอก การวัดขนาดด้านใน การวัดสว่ นทต่ี า่ งกัน การวดั ความลกึ

การอา่ นคา่ จากเวอร์เนียรค์ าลิปเปอร์
แสดงการใช้เวอร์เนียร์วัดขนาด ผูใ้ ชต้ อ้ งหาค่าความละเอียดของเวอร์เนียร์ ดังน้ี
- สเกลเวอร์เนียร์มจี ำนวนช่องเทา่ กับ 20 ชอ่ ง
- สเกลหลัก 1 ชอ่ ง เทา่ กับ 1 mm
ดงั นน้ั คา่ ความละเอียดเทา่ กับ 1/20 x 1 mm เท่ากบั 0.05 mm
คา่ จากการวดั จะประกอบด้วย 2 ส่วนคอื คา่ ท่ีอา่ นได้จากสเกลหลกั และคา่ ทอ่ี ่านได้จากสเกลเวอร์เนยี ร์ นำค่าท้ัง
สองมาบวกกัน จะเป็นคา่ ทอี่ า่ นได้

ผลการวัด = ค่าสเกลหลัก + (คา่ สเกลเวอรเ์ นยี ร์ x คา่ ความละเอียดของเวอร์เนียร์)

ตัวอยา่ งการอา่ นค่าจากเวอร์เนียร์คาลปิ เปอร์

1. ขณะน้ีขดี ท่ี 0 ของสเกลเวอร์เนียร์อยทู่ ่ีตำแหน่งที่ 11.00 มลิ ลเิ มตร เลยออกมาเลก็ น้อยบนสเกลหลัก
2. และขดี ท่ี 13 ของสเกลเวอรเ์ นียร์ตรงกับขีดบนสเกลหลัก จงึ นำเอาเลข 13 คณู กบั least count จะ ไดเ้ ป็น
คา่ เศษของมิลลิเมตร คือ 13 x 0.05 = 0.65 มลิ ลิเมตร
3. นำคา่ ที่อ่านได้จากข้อ (1) บวกกบั ค่าทอ่ี ่านได้ในข้อ (2) กจ็ ะเปน็ ผลการวัดในคร้งั น้ี น่ันคอื
คา่ ทีว่ ัดได้ = 11.00 + 0.65 มลิ ลิเมตร

= 11.65 มิลลิเมตร

หน้า 12 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทที่ 1 ธรรมชาติของฟสิ กิ ส์ 13

ตวั อย่างที่ 1 จงอา่ นคา่ ที่วัดไดต้ ่อไปน้ี คา่ ท่ีอา่ นได้จากสเกลหลัก = …………………… cm

0.05 mm คา่ ทีอ่ า่ นได้จากสเกลเวอร์เนียร์ = …………………… mm
0.1 mm
คา่ ท่วี ดั ได้ = …………………… mm

คา่ ท่ีอ่านไดจ้ ากสเกลหลัก = …………………… cm

คา่ ทอี่ า่ นไดจ้ ากสเกลเวอรเ์ นียร์ = …………………… mm

คา่ ทวี่ ัดได้ = …………………… mm

2 ไมโครมิเตอร์ (Micrometer)

เป็นเครื่องมือวัดขนาดของวัตถุที่ต้องการความละเอียดสูงในระดับทศนิยม 3 ตำแหน่งในหน่วยมิลลิเมตร
เครื่องวัดชนิดนี้อาศัยหลักการ การเคลื่อนที่ของสกรู เมื่อต้องการวัดความหนาของวัตถุซึ่งมีค่าน้อยมากๆ เช่น
ความหนาของเส้นผม ความหนาของกระดาษ ความหนาของเส้นลวด เราจะใช้ไมโครมิเตอร์ เพราะมีค่าที่ละเอียด
ถูกตอ้ งกว่าเวอรเ์ นยร์คาลิปเปอร์ ซงึ่ มีส่วนประกอบท่สี ำคัญดังแสดงในรปู
ลักษณะไมโครมิเตอร์

แกนรับ (ดา้ นทีถ่ กู ยดึ ไว้) แกนวดั แขนวดั
ปลอกหมุน

ผวิ วดั ตวั หยดุ แกนหมนุ
ตวั ลอ็ ค
เฟรม
ฝาป้องกันอุณหภูมิ ประแจไข

การอ่านค่าจากไมโครมิเตอร์
ผลการวัดจะประกอบด้วย คา่ สเกลหลกั , คา่ สเกลวงกลม, คา่ ความละเอยี ดของเครื่องมือ

ผลการวดั = คา่ สเกลหลัก + (คา่ สเกลวงกลม x คา่ ความละเอียดของไมโครมิเตอร)์

ขดี แบ่งสเกลของแขนวัดมที ้ังด้านบนและด้านลา่ ง
- ดา้ นล่างมีขีดแบ่งสเกลหน่วยละ 1 mm. สว่ นด้านบนมีขีดแบ่งสเกลระหว่าง 1 mm. แสดงค่าหนว่ ยละ
0.5 mm

หนา้ 13 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทท่ี 1 ธรรมชาติของฟสิ ิกส์ 14

- การอ่านค่าจากขีดแบ่งสเกลป็นเรื่องง่าย อย่างไรก็ตาม ขีดแบ่งสเกลของแขนวัดอาจจะอ่านค่าได้ยาก
โดยเฉพาะบนเส้น 0.5 mm. จงึ ควรอา่ นคา่ ดว้ ยความระมัดระวัง

ตัวอย่างการอา่ นคา่ การวัดบนสเกลไมโครมิเตอร์
เมอื่ วดั ขนาดของวตั ถุอนั หนึ่ง ดงั แสดงในรูป โดยท่คี วามละเอยี ดของไมโครมิเตอร์ = 0.01 mm

สเกลวงกลม

สเกลหลัก

1. ขณะนี้ขอบของสเกลหลักอย่ทู ต่ี ำแหน่งที่ 12.00 มลิ ลิเมตร เลยออกมาเลก็ นอ้ ยบนสเกลหลัก
2. ขีดที่ 15 ของสเกลวงกลมตรงกับแกนนอนบนสเกลหลัก แล้วเอาตัวเลข 15 นี้คูณกับค่าความละเอียดจะได้
เปน็ ค่าเศษของมลิ ลิเมตรเป็น 15 x 0.01 = 0.15 mm
3. นำคา่ ทไ่ี ดจ้ ากข้อ (1) และขอ้ (2) รวมกนั จะไดเ้ ป็นผลการวดั ครง้ั นี้ น่ันคอื
ผลการวดั = คา่ สเกลหลัก + (ค่าสเกลวงกลม x คา่ ความละเอยี ดของไมโครมเิ ตอร์)

= 12.00 mm + 0.15 mm
= 12.15 mm

ตวั อย่างท่ี 1 จงอา่ นค่าทีว่ ดั ได้ต่อไปนี้

ค่าท่ีอา่ นได้จากสเกลหลัก = …………………… mm
คา่ ท่ีอา่ นได้จากสเกลวงกลม = …………………… mm
ค่าทว่ี ัดได้ = …………………… mm

ตัวอยา่ งที่ 2 จงอ่านค่าที่วัดไดต้ ่อไปนี้

คา่ ที่อา่ นไดจ้ ากสเกลหลัก = …………………… mm
คา่ ทอ่ี า่ นได้จากสเกลวงกลม = …………………… mm
ค่าที่วดั ได้ = …………………… mm

หน้า 14 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทที่ 1 ธรรมชาตขิ องฟสิ กิ ส์ 15

7 เลขนัยสำคัญ ( Significant )

หลักการอ่านคา่ ท่ไี ดจ้ ากวัดโดยท่วั ไปน้ัน ให้อา่ นค่าทป่ี รากฏบนสเกลแล้วสามารถเดาคา่ ทศนิยมตอ่ ได้อีก

1 ตำแหน่ง เช่นในรูป 01 23

การอ่านขนาดความยาวของดินสอในรปู นี้

ตอ้ งอา่ นค่าท่ีมีอยแู่ ล้วบนสเกลคอื 1.6 cm

แลว้ เดาทศนิยมตอ่ ได้อีก 1 ตำแหนง่

ซ่งึ มคี ่าประมาณ 0.05 cm รวมแล้วความยาว

ดินสอแทง่ น้ีควรอา่ นคา่ เปน็ 1.65 cm (1.6 มอี ย่แู ลว้ บนสเกล 0.05 ไดม้ าจากการคาดเดา) ซ่งึ แสดงวา่ คา่ ความ

ละเอียดของสเกลจะมีคา่ 0.1 cm

เลขนัยสำคัญ ( Significant ) คือเลขท่ีได้จากการอ่านค่าในการวดั ซึง่ จะประกอบด้วย

เลขท่แี น่นอน (เลขท่อี ยู่บนสเกล) และเลขทีไ่ มแ่ น่นอน (เลขทไี่ ด้จากการคาดเดา 1 ตัว)

Note

หนา้ 15 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทท่ี 1 ธรรมชาตขิ องฟสิ ิกส์ 16

1 หลักการนับเลขนยั สำคัญ

หลักการ ตัวอยา่ ง จำนวนเลขนัยสำคัญ
1 ตัวเลขที่ไม่มีเลขศูนย์ ตวั เลขทงั้ หมดนบั เป็นเลขนัยสำคัญ 5.78 3 ตวั
2 เลขศูนยท์ ี่อยู่หน้าตัวเลขอื่น ๆ ไม่นับเปน็ เลขนยั สำคัญ 0.45 2 ตวั
0.000357 3 ตวั
3 เลขศูนย์ท่ีอย่หู ลังหรือระหว่างตวั เลขอ่ืนที่ไมใ่ ชเ่ ลขศนู ย์ 14000.00 7 ตวั
นบั เป็นเลขนัยสำคัญ 0.1009 4 ตวั
4 สัญกรณท์ างวิทยาศาสตร์ ใหน้ บั เฉพาะส่วนที่เปน็ ตัวเลข 5.83 x 10-6 3 ตวั
ไมน่ บั เลขยกกำลังฐาน 10
5 จำนวนท่ีมีคา่ นอ้ ยมาก ๆ หรอื ค่าใหญ่มาก ๆ นิยมเขียน 298000 3 ตวั
ในรปู สัญกรณ์ทางวิทยาศาสตร์กอ่ น แล้วนบั เลขนัยสำคัญ 2.98 x 105

2 การบวก และลบ เลขนัยสำคัญ

วธิ ีการ “ ให้บวก หรือลบตามปกติ แต่ผลลัพธท์ ่ไี ด้ต้องมีตำแหนง่ ทศนิยมเท่ากบั ตำแหนง่ ทศนิยมของจำนวนใน
โจทย์ท่ีมตี ำแหน่งทศนิยมนอ้ ยทีส่ ุด ”

ตัวอย่างท่ี 1 4.187 มีทศนิยม 3 ตำแหนง่
+3 . 4 มที ศนยิ ม 1 ตำแหน่ง
-2 . 3 2 มที ศนยิ ม 2 ตำแหน่ง
5.2 6
7

เน่ืองจาก 3.4 ในโจทย์ มีตำแหน่งทศนิยมน้อยที่สุดคอื 1 ตำแหน่ง ดังนนั้ คำตอบตอ้ งมี
ทศนยิ ม 1 ตำแหนง่ ดว้ ย จงึ ตอ้ งตอบ 5.3 เท่าน้นั

ตัวอยา่ งท่ี 2 จงหาผลลพั ธ์ของคำถามต่อไปนตี้ ามหลักเลขนัยสำคญั

ก) 30.543 + 2.48 =
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
ข) 30.54 - 15 =
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
ค) 50 - 9.4 =
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

หน้า 16 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทที่ 1 ธรรมชาตขิ องฟสิ กิ ส์ 17

ง) 4.37 + 2.1 - 0.002 =
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

3 การคูณ และหาร เลขนัยสำคัญ

วธิ ีการ “ ให้คูณ หรอื หารตามปกติ แต่ผลลัพธท์ ่ไี ด้ต้องมจี ำนวนตวั เลขนัยสำคัญเท่ากับจำนวนตวั เลขนัยสำคัญ
ของโจทย์ท่ีมีจำนวนตวั เลขนัยสำคญั นอ้ ยท่ีสุด ”

ตัวอยา่ งที่ 1 3.2 4 มเี ลขนัยสำคญั 3 ตัว
x 2.0 มีเลขนัยสำคัญ 2 ตวั
6.4 8 0

เนอื่ งจาก 2.0 ในโจทย์ มีจำนวนเลขนัยสำคญั น้อยท่ีสดุ คอื 2 ตวั ดังน้ัน คำตอบต้องมเี ลขนัยสำคญั
2 ตัวดว้ ย จงึ ต้องตอบ 6.5 เทา่ น้นั

ตัวอยา่ งที่ 2 จงหาผลลพั ธ์ของคำถามต่อไปนต้ี ามหลักเลขนัยสำคัญ
ก) 28.0 x 2.5 =
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
ข) 28.0 ÷ 2.0 =
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
ค) 13 x 15 =
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
ง) 100 ÷ 4.00 =
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

หนา้ 17 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทที่ 1 ธรรมชาติของฟสิ ิกส์ 18

แบบฝึกทกั ษะ เร่ือง เลขนยั สำคญั

คำชีแ้ จง ให้นกั เรียนแสดงการบวก ลบ คูณ หาร เลขนัยสำคัญ ต่อไปนตี้ ามท่ีกำหนดให้ไดค้ ำตอบที่ถูกตอ้ ง

1) 0.0008064 มเี ลขนัยสำคญั .....................ตัว

2) 0.0059910 มเี ลขนัยสำคัญ .....................ตัว

3) 3,044 มีเลขนัยสำคัญ .....................ตัว

4) 8,001 มีเลขนยั สำคัญ .....................ตัว

5) 4,005,400 มีเลขนัยสำคัญ .....................ตวั

6) 5.40 x 102 มเี ลขนัยสำคัญ .....................ตัว

7) 8.4 x 102 มีเลขนัยสำคญั .....................ตวั

8) 2.3 + 5.56 + 9.067 =

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

9) 122.31 + 5.456 + 9.067 =

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

10) 120.676 - 90.53 =

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

11) 657.676 - 119.5 =

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

12) 345.676 - 239.533 =

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

14) 7.45 x 5.1 =

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

.........................................................................................................................................................................

หนา้ 18 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทที่ 1 ธรรมชาตขิ องฟสิ ิกส์ 19

15) 8.35 x 6.11 =
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
16) 26.5 ÷ 3.0 =
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
17) 67.89 ÷ 7.0 =
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

8 คา่ เฉล่ียและความคลาดเคล่อื นของค่าเฉลยี่ ของขอ้ มูล

คา่ เฉล่ีย

X̅ = ∑x
n

x คอื ข้อมลู
n คอื จำนวนข้อมูล

ความคลาดเคล่ือนของคา่ เฉล่ียของข้อมลู

∆X̅ = xmax-xmin
2

xmax คอื ข้อมูลท่มี ีค่ามากที่สุด
xmin คือ ข้อมูลท่ีมีคา่ น้อยท่ีสุด

หน้า 19 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทที่ 1 ธรรมชาติของฟสิ กิ ส์ 20

ตวั อยา่ งท่ี 1 ในการวดั เวลาของการตกแบบเสรีของวตั ถุจากท่ีสูง 20 เมตร จำนวน 6 ครั้ง ไดผ้ ลการวัดดงั น้ี

ครั้งท่ี 1 2 3 4 5 6
t(s) 2.2 2.1 1.9 2.1 1.8 2.0

ก. จงหาค่าเฉลย่ี และความคลาดเคลอื่ นของคา่ เฉลี่ยของข้อมูลชดุ นี้
ข. จงแสดงผลการบันทึกผลการทดลองหาเวลาของการตกแบบเสรีของวัตถุ
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................................

9 การวิเคราะห์กราฟทางฟิสกิ ส์
ในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์นั้น เมื่อทำการทดลองเสร็จแล้วต้องมีการนำผลการทดลองที่ได้มาวิเคราะห์

วิธีการวิเคราะห์ข้อมูลวิธีหนึ่งคือการนำผลการทดลองมาการเขียนกราฟแบบเส้น ซึ่งเส้นกราฟที่ได้อาจเป็นรูป
เส้นตรง พาราโบลา รูปคลื่น หรืออื่น ๆ ในกรณีที่กราฟที่ได้เปน็ รูปเส้นตรง จะมีค่าที่มีประโยชน์ตอ่ การศกึ ษา
วิทยาศาสตร์คา่ หนง่ึ คอื ความชันของเสน้ ตรง (m)

วิธกี ารหาความชนั

Y X2 , Y2

X1 , Y1

X

วิธีที่ 1

m = ∆Y = Y2-Y1
∆X X2-X1

หน้า 20 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทที่ 1 ธรรมชาติของฟสิ ิกส์ 21

เม่ือ m คือ ความชันเส้นตรง
(x1 , y1) และ (x2 , y2) เปน็ จุด 2 จดุ ท่ีเส้นตรงผา่ น
วิธีท่ี 2

m = tan θ

เมื่อ θ คอื มมุ เอียง มุมที่เส้นตรงเอียงกระทำกบั แกน +X ในทิศทวนเขม็ นาฬิกา
วธิ ีท่ี 3

y = mx + c

ความชนั เส้นตรง (m) = สมั ประสิทธขิ์ อง x และ จุดตดั แกน Y จะมีค่า y = c

แบบฝกึ ทักษะ เร่อื ง การหาความชัน

คำชแี้ จง ให้นักเรยี นแสดงวิธที ำการหาความชนั ต่อไปนใ้ี ห้ไดค้ ำตอบท่ีถกู ต้อง
1. จงหาความชันของเสน้ ตรงทผี่ ่านจดุ (0 , 1) และ (3 , 7)

Y .......................................................................................................
(3,7) .......................................................................................................
.......................................................................................................
(0,1) .......................................................................................................
.......................................................................................................

X .......................................................................................................

.......................................................................................................

2. เส้นตรงเสน้ หนง่ึ มคี วามเอียงเป็นมุม 45o จะมีความชันเท่าไร

Y .......................................................................................................
.......................................................................................................
45๐ .......................................................................................................
.......................................................................................................
.......................................................................................................

X .......................................................................................................

.......................................................................................................

หน้า 21 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

บทท่ี 1 ธรรมชาติของฟสิ ิกส์ 22

3. จงหาความชันของเส้นตรงท่มี ีสมการเป็น 2y = 6 x + 16 พรอ้ มทั้งบอกคา่ y ทีจ่ ุดซ่งึ เสน้ กราฟตัดแกน
Y

Y .......................................................................................................

.......................................................................................................
.......................................................................................................

8 .......................................................................................................
X .......................................................................................................

.......................................................................................................
.......................................................................................................

หนา้ 22 สอนโดย ครูสรุ เดช โสดสลาม

เ อ ก ส า ร ป ร ะ ก อ บ ก า ร เ รี ย น

รายวิชา ว 31201 ฟิสิกส์ 1

ส อ น โ ด ย ค รู สุ ร เ ด ช โ ส ด ส ล า ม