รอกเดี่ยวเคลื่อนที่เป็นรอกที่เคลื่อนที่ได้ขณะที่ใช้งาน วัตถุผูกติดกับตัวรอกใช้เชือกหนึ่งเส้นพาดรอบล้อโดย ปลายข้างหนึ่งผูกติดกับเพดาน ปลายอีกข้างหนึ่งใช้สำหรับดึง เมื่อดึงวัตถุขึ้นในแนวดิ่งแรงที่ใช้ดึงมีค่าเท่ากับ ครึ่งหนึ่งของน้ำหนักของวัตถุรอกเดี่ยวเคลื่อนที่เป็นเครื่องกลที่ช่วยผ่อนแรง ที่มา https://www.google.com.sg/search?q
ใบงานที่ 2 กิจกรรมเรื่อง เครื่องกลอย่างง่ายทำงานได้อย่างไร วันที่............................................................................................................................... จุดประสงค์ของกิจกรรม ปัญหา ..................................................................................................................................................................... อุปกรณ์ 1. แผ่นไม้กระดาน 2. เครื่องชั่งสปริง 3. ถุงทราย 4. รถทดลอง 5. รอก 6. ลวดเหล็ก 7. ไม้เมตร 8. เทปใส 9. เชือก 10. ขวดน้ำพลาสติกที่มีเส้นผ่าศูนย์ต่างกัน 11. แท่งไม้หรือเหล็กกลม วิธีการดำเนินการทดลอง ตอนที่ 1 พื้นเอียง 1. ดึงรถทดลองด้วยเครื่องชั่งสปริงให้สูงจากพื้นขึ้นมาในแนวดิ่งได้ระยะทาง 30 เมตร ด้วยความเร็วคงที่ อ่านค่าของแรงจากเครื่องชั่งสปริงช่วงที่รถทดลองกำลังเคลื่อนที่ บันทึกผล
2. พาดแผ่นไม้กระดานกับหลักสูงจากพื้น 30 เซนติเมตร ให้ความยาวของไม้กระดานจากพื้นถึงหลักเท่ากับ 40 เซยติเมตร ใช้เครื่องชั่งสปริงดึงรถทดลองให้เคลื่อนที่ไปบนไม้กระดานจากด้านล่างไปยังด้านบน โดยดึงให้ เครื่องชั่งสปริงขนานไปกับแผ่นไม้กระดานด้วยความเร็วคงที่ อ่านค่าเครื่องชั่งสปริง บันทึกผล 3. ทำซ้ำข้อ 2 โดยเปลี่ยนความยาวของไม้กระดานจากพื้นถึงหลักเป็น 80 เซนติเมตร อ่านค่าเครื่องชั่งสปริง บันทึกผล 4. คำนวณและเปรียบเทียบงานเนื่องจากแรงที่ใช้ดึงรถทดลองในข้อ 1 2 และ 3 ตอบคำถามหลังกิจกรรม เคลื่อน 1. แรงที่อ่านได้จากเครื่องชั่งสปริงเมื่อดึงรถทดลองให้เคลื่อนที่ในแนวดิ่งและเคลื่อนที่บนพื้นเอียงแต่ละครั้ง ต่างกันหรือไม่อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………2 . ระยะทางที่ออกแรงในการดึงรถทดลองแต่ละครั้งสัมพันธ์กับขนาดของแรงหรือไม่ อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………… 3. งานเนื่องจากแรงในการดึงรถทดลองแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4. ถ้าต้องการออกแรงดึงให้น้อยลงในการดึงรถทดลองให้เคลื่อนที่ไปตามพื้นเอียง จะทำได้อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. จากกิจกรรมตอนที่ 1 สรุปได้ว่าอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… วิธีการดำเนินการทดลอง ตอนที่ 2 คาน 1. ดึงถุงทรายด้วยเครื่องชั่งสปริงให้สูงจากพื้นขึ้นมาในแนวดิ่งได้ระยะทาง 10 เมตร ด้วยด้วยความเร็วคงที่ อ่านค่าของแรงจากเครื่องชั่งสปริงช่วงที่ถุงทรายกำลังเคลื่อนที่ บันทึกผล 2. แขวนเชือกที่ตำแหน่งกึ่งกลางคานซึ่งทำจากไม้เมตร จัดให้ไม้แมตรอยู่แนวระดับ จากนั้นแขวนถุงทรายไว้ด้าน หนึ่งของไม้เมตร โดยให้ห่างจากจุดแขวนไม้เมตร 20 เซนติเมตร เกี่ยวเครื่องชั่งสปริงกับไม้เมตรด้วยเชือกที่ บริเวณปลายไม้เมตรด้านตรงข้ามกับถุงทราย ดึงเครื่องชั่งสปริงให้ไม้เมตรอยู่แนวระดับ 3. ออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงให้ถุงทรายเคลื่อนที่ขึ้นในแนวดิ่งเป็นระยะทาง 10 เซนติเมตร อ่านค่าของแรงจาก เครื่องชั่งสปริง และวัดระยะที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่
4. ทำซ้ำข้อ 3 แต่เปลี่ยนตำแหน่งเครื่องชั่งสปริง โดยขยับเครื่องชั่งสปริงให้เข้าใกล้จุดแขวนไม้เมตรมากขึ้นที่ ระยะต่างๆ อย่างน้อย 3 ตำแหน่ง บันทึกผล 5. คำนวณและเปรียบเทียบงานเนื่องจากแรงดึงเครื่องชั่งสปริงในข้อ 1 3 และ 4 คำตอบหลังการทดลอง 1. แรงที่อ่านได้จากเครื่องชั่งสปริงเมื่อดึงถุงทรายให้เคลื่อนที่ในแนวดิ่งและดึงด้วยคานแต่ละครั้งต่างกัน หรือไม่อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ในแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. งานเนื่องจากแรงที่ดึงเครื่องชั่งสปริงแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. ถ้าต้องการออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงให้น้อยลงในการยกถุงทราย ทำได้อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. จากกิจกรรมตอนที่ 2 สรุปได้ว่าอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
วิธีการดำเนินการทดลอง ตอนที่ 3 รอก 1. ใช้เครื่องชั่งสปริงดึงถุงทรายให้สูงจากพื้นขึ้นมาในแนวดิ่งได้ระยะทาง 10 เซนติเมตร ด้วยด้วยความเร็วคงที่ อ่านค่าของแรงจากเครื่องชั่งสปริงช่วงที่ถุงทรายกำลังเคลื่อนที่ บันทึกผล 2. จัดรอกแบบที่ 1 โดยนำรอกแขวนกับเพดานหรือขาตั้งใช้ลวดเป็นแกนหมุน นำเชือกรอกบนร่องของรอก ปลาย เชือกด้านหนึ่งผูกกับถุงทราย ปลายเชือกอีกด้านหนึ่งผูกกับเครื่องชั่งสปริง ดังภาพ 3. ออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงในแนวดิ่งให้ถุงทรายเคลื่อนที่ขึ้นขึ้นไปเป็นระยะ 10 เซนติเมตร อ่านค่าของแรงจาก เครื่องชั่งสปริงตลอดช่วงที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ และวัดระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ บันทึกผล
4. จัดรอกแบบที่ 2 โดยนำรอกผูกกับถุงทรายและใช้ลวดเป็นแกนหมุน นำรอกพาดบนเชือก ปลายเชือก ด้านหนึ่งผูกกับเพดานหรือขาตั้ง ปลายอีกด้านผูกกับเครื่องชั่งสปริง ดังภาพ 5. ออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงในแนวดิ่งให้ถุงทรายเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ โดยดึงถุงทรายให้เคลื่อนที่ขึ้น เป็น ระยะ 10 เซนติเมตร อ่านค่าของแรงจากเครื่องชั่งสปริงตลอดช่วงที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ วัดระยะทางที่เครื่อง ชั่งสปริงเคลื่อนที่ บันทึกผล 6. คำนวณและเปรียบเทียบงานเนื่องจากแรงดึงเครื่องชั่งสปริง
คำถามหลังกิจกรรม 1. แรงที่อ่านได้จากเครื่องชั่งสปริงเมื่อดึงถุงทรายให้เคลื่อนที่ในแนวดิ่งและดึงด้วยรอกแต่ละแบบต่างกัน หรือไม่อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ในแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. งานเนื่องจากแรงที่ดึงเครื่องชั่งสปริงแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. จากกิจกรรมตอนที่ 3 สรุปได้ว่าอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
วิธีการดำเนินการทดลอง ตอนที่ 4 ล้อและเพลา 1. ดึงถุงทรายด้วยเครื่องชั่งสปริงให้สูงจากพื้นขึ้นมาในแนวดิ่งได้ระยะทาง 10 เมตร ด้วยด้วยความเร็วคงที่ อ่านค่าของแรงจากเครื่องชั่งสปริงช่วงที่ถุงทรายกำลังเคลื่อนที่ บันทึกผล 2. สร้างล้อและเพลา โดยนำขวดพลาสติกมาเจาะรูที่ผ่าขวดและก้นขวดให้รูที่เจาะตรงกัน แล้วนำแท่งไม้หรือแท่ง เหล็กกลมสอดผ่านรูทั้งสอง เพื่อเป็นแกนหมุน 3. ใช้เทปใสยึดปลายเชือกเส้นหนึ่งติดกับคอขวด จากนั้นพันเชือกทั้ง 2 เส้น อย่างน้อย 2 ถึง 3 รอบ โดยพันในทิศ ทางตรงข้ามกันกับบริเวณคอขวดซึ่งจะแทนเพลา และบริเวณกลางขวด ซึ่งจะแทนล้อ ให้เชือกด้านที่พันล้อผูกกับ ถุงทราย และนำปลายเซือกที่พันล้อผูกกับเครื่องชั่งสปริงดังภาพ แล้วยึดปลายทั้งสองของแกนหมุนไว้กับจุดตรึง 4. ออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงถุงทรายเคลื่อนที่ขึ้นในแนวดิ่งเป็นระยะทาง 10 เซนติเมตร อ่านค่าของแรงที่ดึงและ วัดระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ บันทึกผล 5. ทำซ้ำข้อ 2 4 แต่เปลี่ยนขนาดขวดพลาสติกให้มีเส้นผ่าศูนย์กลางมากขึ้น บันทึกผล 6. คำนวณและเปรียบเทียบงานเนื่องจากแรงที่ใช้ดึงถุงทรายในข้อ 1 4 และ 5 อภิปรายผล
คำถามหลังการทดลอง 1. แรงที่อ่านได้จากเครื่องชั่งสปริงเมื่อดึงถุงทรายให้เคลื่อนที่ในแนวดิ่งและเมื่อดึงด้วยล้อและเพลา แต่ละ ขนาดต่างกันหรือไม่อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ในแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. งานเนื่องจากแรงที่ดึงเครื่องชั่งสปริงแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. ถ้าต้องการออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงให้น้อยลงในการยกถุงทราย ทำได้อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. จากกิจกรรมตอนที่ 4 สรุปได้ว่าอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
เฉลยใบงานที่ 2 กิจกรรมเรื่อง เครื่องกลอย่างง่ายทำงานได้อย่างไร วันที่............................................................................................................................... จุดประสงค์ของกิจกรรม ปัญหา ..................................................................................................................................................................... ผลการดำเนินการทดลอง ตอนที่ 1 พื้นเอียง ผ แนวในการดึงรถ ขนาดของแรงที่ใช้ดึง ถุงทราย (N) ระยะทางที่รถทดลอง เคลื่อนที่ (m) งานของแรงที่ใช้ดึง ถุงทราย (N m) ดึงในแนวดิ่ง ระยะทาง 0.30 m 2.80 0.30 0.84 ดึงบนพื้นเอียงยาว 0.40 m 2.10 0.40 0.84 ดึงบนพื้นเอียงยาว 0.80 m 1.10 0.80 0.88 ตอบคำถามหลังกิจกรรม เคลื่อน 1. แรงที่อ่านได้จากเครื่องชั่งสปริงเมื่อดึงรถทดลองให้เคลื่อนที่ในแนวดิ่งและเคลื่อนที่บนพื้นเอียงแต่ละครั้ง ต่างกันหรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ ต่างกัน เมื่อดึงรถทดลองให้เคลื่อนที่บนพื้นเอียงใช้แรงน้อยกว่าดึงให้เคลื่อนที่ในแนวดิ่งและเมื่อ ดึงรถทดลองให้เคลื่อนที่บนพื้นเอียงที่ยาว 0.80 เมตร จะใช้แรงน้อยกว่าเมื่อดึงให้เคลื่อนที่บนพื้นเอียงที่ยาว 0.40 เมตร 2. ระยะทางที่ออกแรงในการดึงรถทดลองแต่ละครั้งสัมพันธ์กับขนาดของแรงหรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ ระยะทางและขนาดของแรงมีความสัมพันธ์กันโดยถ้าระยะทางที่ออกแรงดึงรถทดลองมากขึ้น แรงที่ดึงจะมีขนาดน้อยลง 3. งานเนื่องจากแรงในการดึงรถทดลองแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ งานในการออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงแต่ละครั้งมีขนาดใกล้เคียงกัน โดยเมื่อระยะทางที่เคลื่อนที่ บนพื้นเอียงน้อย แรงจะมีค่ามาก แต่ถ้าระยะทางที่เคลื่อนที่บนพื้นเอียงมาก แรงจะมีค่าน้อย ทำให้งานที่ทำใน แต่ละครั้งมีค่าเท่ากัน 4. ถ้าต้องการออกแรงดึงให้น้อยลงในการดึงรถทดลองให้เคลื่อนที่ไปตามพื้นเอียง จะทำได้อย่างไร แนวคำตอบ ทำได้โดยให้ระยะทางที่ออกแรงดึงมากขึ้น นั่นคือเพิ่มความยาวของพื้นเอียง 5. จากกิจกรรมตอนที่ 1 สรุปได้ว่าอย่างไร แนวคำตอบ พื้นเอียงช่วยผ่อนแรงในการยกถุงทรายขึ้นที่สูง ยิ่งระยะที่เคลื่อนที่บนพื้นเอียงมากขึ้น แรงที่ใช้ก็ จะยิ่งน้อยลง แต่งานของแรงที่ดึงได้เท่ากันไม่ว่าจะดึงให้เคลื่อนที่ขึ้นตรง ๆ หรือดึงให้เคลื่อนที่บนพื้นเอียงที่ (m) งานของแรงที่ลากวัตถุพื้นพื้นเอียง W = Fs
ผลการดำเนินการทดลอง ตอนที่ 2 คานวิธีการดึงถุ วิธีดึงถุงทราย(N) ขนาดของแรงที่ อ่านได้จาก เครื่องชั่งสปริง (N) ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริง เคลื่อนที่ (m) งาน (N m) ดึงในแนวดิ่ง ระยะทาง 0.10 m 5.00 0.10 0.50 งทดึงด้วยคานโดยออกแรงที่ ระยะห่างจากจุดแขวน 0.50 m 1.80 0.26 0.47 ดึงด้วยคานโดยออกแรงที่ ระยะห่างจากจุดแขวน 0.40 m 2.40 0.19 0.46 ดึงด้วยคานโดยออกแรงที่ ระยะห่างจากจุดแขวน 0.30 m 3.50 0.13 0.46 ดึงด้วยคานโดยออกแรงที่ ระยะห่างจากจุดแขวน 0.20 m 5.10 0.10 0.51 ราย เฉลยคำตอบหลังการทดลอง 1. แรงที่อ่านได้จากเครื่องชั่งสปริงเมื่อดึงถุงทรายให้เคลื่อนที่ในแนวดิ่งและดึงด้วยคานแต่ละครั้งต่างกัน หรือไม่อย่างไร เฉลยคำตอบหลังการทดลอง 1. แรงที่อ่านได้จากเครื่องชั่งสปริงเมื่อดึงถุงทรายให้เคลื่อนที่ในแนวดิ่งและดึงด้วยคานแต่ละครั้งต่างกัน หรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ ต่างกัน คือ ดึงด้วยคานอาจใช้แรงน้อยกว่าการดึงขึ้นในแนวดิ่ง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระยะห่างจากจุดที่ แขวนไม้เมตรถึงจุดที่แขวนเชือกที่เกี่ยวกับเครื่องชั่งสปริง 2. ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ในแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ ต่างกัน คือ ถ้าระยะจากจุดที่แขวนไม้เมตรไปยังเชือกที่เกี่ยวกับเครื่องชั่งสปริงน้อยลง ระยะทางที่ เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ก็จะน้อยลง 3. งานเนื่องจากแรงที่ดึงเครื่องชั่งสปริงแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ ไม่ต่างกัน โดยเมื่อขนาดของแรงที่ดึงมีค่าน้อย ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ได้จะมีค่ามาก แต่ถ้าขนาดของแรงที่ดึงมีค่ามาก ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ได้จะมีค่าน้อย ทำให้ผลคูณของแรงที่ดึง เครื่องชั่งสปริงและระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ได้มีค่าใกล้เคียงกัน 4. ถ้าต้องการออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงให้น้อยลงในการยกถุงทราย ทำได้อย่างไร แนวคำตอบ ทำได้โดยดึงเครื่องชั่งสปริง ณ ตำแหน่งของคานที่ทำให้ระยะทางในการดึงเครื่องชั่งสปริงมากขึ้น และมากกว่าระยะทางที่ถุงทรายเคลื่อนที่
5. จากกิจกรรมตอนที่ 2 สรุปได้ว่าอย่างไร แนวคำตอบ คานสามารถผ่อนแรงได้โดยให้ระยะทางที่ออกแรงมากกว่าระยะทางที่ถุงทรายเคลื่อนที่ แรงที่ใช้ ก็จะน้อยกว่าน้ำหนักของถุงทราย แต่งานของแรงที่ดึงถุงทรายจะเท่ากันไม่ว่าจะดึงถุงทรายตรง ๆ หรือดึงโดย ใช้คานจะเท่ากัน ระยะที่ใช้แรงในการดึงถุงทรายที่ได้งานเท่ากัน ระยะห่างจากจุดหมุนมากใช้แรงดึงน้อย ผลการดำเนินการทดลอง ตอนที่ 3 รอก วิธีการดึงถุงทราย ขนาดของแรงที่ใช้ดึง ถุงทราย (N) ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริง เคลื่อนที่ (m) งานของแรงที่ใช้ดึง ถุงทราย (N m) ดึงในแนวดิ่ง ระยะทาง 0.1 m 5.0 0.1 0.5 ดึงผ่านรอกแบบที่ 1 ระยะทาง 0.1 m รอกเดี่ยวตายตัว 5.0 0.1 0.5 ดึงผ่านรอกแบบที่ 2 ระยะทาง 0.1 m รอกเดี่ยวเคลื่อนที่ 2.5 0.2 0.5 ผลการดำเนินการทดลอง ตอนที่ 3 รอก วิธีการดึงถุงทราย ขนาดของแรงที่ใช้ดึง ถุงทราย (N) ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริง เคลื่อนที่ (m) งานของแรงที่ใช้ดึง ถุงทราย (N m) ดึงในแนวดิ่ง ระยะทาง 0.1 m ดึงผ่านรอกแบบที่ 1 ระยะทาง 0.1 m ดึงผ่านรอกแบบที่ 2 ระยะทาง 0.1 m ตอบคำถามหลังกิจกรรม 1. แรงที่อ่านได้จากเครื่องชั่งสปริงเมื่อดึงถุงทรายให้เคลื่อนที่ในแนวดิ่งและดึงด้วยรอกแต่ละแบบต่างกัน หรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ การดึงถุงทรายผ่านรอกแบบที่ 1 ออกแรงเท่ากับดึงถุงทรายขึ้นตรง ๆ ในแนวดิ่ง ส่วนการดึงถุง ทรายผ่านรอกแบบที่ 2 ใช้แรงเป็นครึ่งหนึ่งของการดึงถุงทรายขึ้นในแนวดิ่ง 2. ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ในแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ แตกต่างกัน โดยระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ในการดึงผ่านรอกแบบที่ 1 เท่ากับระยะทางที่ ถุงทรายเคลื่อนที่ตรงในแนวดิ่ง ส่วนการดึงผ่านรอกแบบที่ 2 ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่จะเป็นสองเท่า ของระยะทางที่ถุงทรายเคลื่อนที่ 3. งานเนื่องจากแรงที่ดึงเครื่องชั่งสปริงแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ ไม่แตกต่างกัน โดยในการดึงรอกแบบที่ 2 แรงที่ใช้ดึงมีค่าน้อย ในขณะที่ระยะทางที่เครื่องชั่ง สปริงเคลื่อนที่ได้มีค่ามาก จึงทำให้งานจากแรงที่ใช้ในการดึงโดยตรงหรือดึงผ่านรอก ทั้งสองแบบเท่ากัน
4. จากกิจกรรมตอนที่ 3 สรุปได้ว่าอย่างไร แนวคำตอบ รอกแบบที่1 รอกเดียวตายตัวไม่ช่วยผ่อนแรง ส่วนรอกแบบที่ 2 ช่วยผ่อนแรง โดยแรงที่ใช้จะเป็น ครึ่งหนึ่งของแรง ที่ใช้เมื่อดึงถุงทรายให้ขึ้นตรง ๆ แต่ระยะทางในการดึงจะเป็นสองเท่าของระยะทางที่ถุงทรายเคลื่อนที่ได้ทำให้ งานที่ทำเมื่อดึงถุงทรายผ่านรอกเท่ากับงานที่ทำในการดึงถุงทรายขึ้นในแนวดิ่
ผลการดำเนินการทดลอง ตอนที่ 4 ล้อและเพลา วิธีการดึงถุงทราย ขนาดของแรงที่ใช้ ดึง ถุงทราย (N) ระยะทางที่เครื่องชั่ง สปริง เคลื่อนที่ (m) งานของแรง ดึง ( N m) ดึงในแนวดิ่ง ระยะทาง 0.10 cm 5.0 0.10 0.50 ดึงด้วยล้อและเพลาที่ทำจากขวดน้ำ พลาสติกขนาด 600 มิลลิลิตร ระยะทาง 0.10 cm 2.5 0.20 0.50 ดึงด้วยล้อและเพลาที่ทำจากขวดน้ำ พลาสติกขนาด 1,500 มิลลิลิตร ระยะทาง 0.10 cm 2.3 0.22 0.51 เฉลยตอบคำถามหลังการทดลอง 1. แรงที่อ่านได้จากเครื่องชั่งสปริงเมื่อดึงถุงทรายให้เคลื่อนที่ในแนวดิ่งและเมื่อดึงด้วยล้อและเพลา แต่ละ ขนาดต่างกันหรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ ต่างกัน โดย แรงที่ดึงผ่านล้อและเพลาจะน้อยกว่าการดึงในแนวดิ่ง และเมื่อล้อมีขนาดใหญ่ขึ้นก็ยิ่ง ใช้แรงน้อยลง 2. ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ในแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ ต่างกัน ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่เมื่อดึงผ่านล้อและเพลาจะมากกว่าการดึง ในแนวดิ่ง และเมื่อขนาดของล้อใหญ่ขึ้น ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ก็มากขึ้น 3. งานเนื่องจากแรงที่ดึงเครื่องชั่งสปริงแต่ละครั้งต่างกันหรือไม่อย่างไร แนวคำตอบ ไม่ต่างกัน โดยในการดึงถุงทรายผ่านล้อ แรงที่ใช้ในการดึงเครื่องชั่งสปริงมีค่าน้อย ในขณะที่ ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่มีค่ามาก จึงทำให้งานที่ใช้ในการดึงถุงทรายให้เคลื่อนที่ขึ้นในแนวดิ่งกับดึง ด้วยล้อและเพลามีค่าเท่ากัน 4. ถ้าต้องการออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงให้น้อยลงในการยกถุงทราย ทำได้อย่างไร แนวคำตอบ ทำได้โดยเพิ่มขนาดของล้อ หรือลดขนาดของเพลา เพื่อทำให้ระยะทางที่เครื่องชั่งสปริงเคลื่อนที่ มากกว่าระยะทางที่ถุงทรายเคลื่อนที่ 5. จากกิจกรรมตอนที่ 4 สรุปได้ว่าอย่างไร แนวคำตอบ ล้อและเพลาช่วยในการผ่อนแรงในการดึงถุงทราย โดยเมื่อดึงเครื่องชั่งสปริงผ่านล้อให้ได้ ระยะทางที่ออกแรงจะมากกว่าระยะทางที่ถุงทรายเคลื่อนที่ แรงที่ใช้ดึงก็จะน้อยกว่าแรงที่ใช้ดึงถุงทรายใน แนวดิ่ง 6. จากกิจกรรมทั้ง 4 ตอน สรุปได้ว่าอย่างไร แนวคำตอบ เครื่องกลอย่างง่าย ได้แก่ พื้นเอียง คาน รอก ล้อและเพลา ทำหน้าที่ช่วยผ่อนแรงหรือเพื่อให้ ทำงานได้สะดวก แต่ไม่ผ่อนงาน m)
แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 3 ชื่อเรื่อง พลังงานกลและกฎอนุรักษ์พลังงาน หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เรื่องงานและพลังงาน รหัสวิชา ว 22102 วิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2 เวลา 4 ชั่วโมง ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2565 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 1. สาระที่ 2 วิทยาศาสตร์กายภาพ 2. มาตรฐานการเรียนรู้ มาตรฐาน ว 2.3 เข้าใจความหมายของพลังงาน การเปลี่ยนแปลงและการถ่ายโอนพลังงาน ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง สสาร และพลังงาน พลังงานในชีวิตประจำวัน ธรรมชาติของคลื่น ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้อง กับเสียง แสง และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 3. ตัวชี้วัด ม. 2/4 ออกแบบและ ทดลองด้วยวิธีที่เหมาะสมในการ อธิบายปัจจัยที่มี ผลต่อพลังงาน จลน์และพลังงาน ศักย์โน้มถ่วง ม. 2/5 แปลความหมาย ข้อมูลและอธิบาย การเปลี่ยน พลังงานระหว่าง พลังงานศักย์โน้มถ่วง และพลังงานจลน์ ของ วัตถุโดยพลังงาน กลของวัตถุมีค่าคงตัวจากข้อมูลที่รวบรวมได้ ม. 2/6 วิเคราะห์ สถานการณ์และ อธิบายการเปลี่ยน และการถ่ายโอน พลังงานโดยใช้กฎ การอนุรักษ์พลังงาน 4. สาระการเรียนรู้/เนื้อหา 4.1 สาระการเรียนรู้แกนกลาง งานและพลังงาน 4.2 สาระการเรียนรู้ท้องถิ่น - 5. สาระสำคัญ พลังงานศักย์โน้มถ่วง เป็นพลังงานที่อยู่ภายใต้สนามโน้มถ่วงโลกและปริมาณสเกลาร์ มีหน่วยเป็นจูล พลังงานศักย์โน้มถ่วงจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุและระดับความสูงของวัตถุ พลังงานจลน์เป็น พลังงานที่มีอยู่ในวัตถุกำลังเคลื่อนที่ พลังงานจลน์จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับมวลและอัตราเร็วในการเคลื่อนที่ ของวัตถุ พลังงานกลคือพลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์ กฎการอนุรักษ์พลังงานกลเมื่อไม่มีการสูญเสีย พลังงาน พลังงานกลของวัตถุในตำแหน่งต่างๆ จะมีค่าคงที่เสมอ
6. จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. อธิบายเกี่ยวกับพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ได้ 2. คำนวณเกี่ยวกับพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ได้ 3. อธิบายและสรุปความรู้เกี่ยวกับพลังงานกลและกฎการอนุรักษ์พลังงานกล 7. จุดเน้นการพัฒนาคุณภาพผู้เรียน 7.1 ด้านความสามารถและทักษะ ทักษะการคิดขั้นสูง ทักษะชีวิต การแก้ปัญหา การใช้เทคโนโลยี รักการเรียนรู้ แสวงหาความรู้ด้วยตนเอง การสื่อสารอย่างสร้างสรรค์ 7.2 ด้านคุณลักษณะเฉพาะช่วงวัย อยู่อย่างพอเพียง 8. สมรรถนะ 6 ด้าน (ใส่เครื่องหมาย ⁄ สมรรถนะที่สอดคล้องในการจัดการเรียนการสอน) □ 1. การจัดการตนเองอย่างมีสุขภาวะ □ 2. ความคิดขั้นสูงและการเรียนรู้ □ 3. การสื่อสารด้วยภาษา □ 4. การจัดการและการทำงานเป็นทีม □ 5. การเป็นพลเมืองที่เข้มแข็ง □ 6. การอยู่รวมกับธรรมชาติและวิทยาการอย่างยั่งยืน 9. คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. ชาติ ศาสน์ กษัตริย์ 2. ซื่อสัตย์สุจริต 3. มีวินัย 4. ใฝ่เรียนรู้ 5. อยู่อย่างพอเพียง 6. มุ่งมั่นในการทำงาน 7. รักความเป็นไทย 8. มีจิตสาธารณะ 10. หลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง พอประมาณ มีเหตุผล ความรู้ รอบรู้ รอบครอบ ระมัดระวัง คุณธรรม ซื่อสัตย์ สุจริต ขยัน อดทน แบ่งปัน
11. การบูรณาการ กับวิชาภาษาอังกฤษ 12. กิจกรรมการเรียนรู้ ชั่วโมงที่ 1-2 1. ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ให้นักเรียนดูภาพการก่อสร้างจากแบบเรียน ของสสวท วิทยาศาสตร์ เล่ม 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 ภาพการตกของวัตถุ 1.2 นักเรียนตอบคำถามจากภาพในแบบเรียน และภาพการตกของวัตถุมีพังงานชนิดใดบ้าง 2. ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันปฏิบัติกิจกรรมการทดลองตาใบงานที่ เรื่อง พลังงานศักย์โน้ม ถ่วงของวัตถุขึ้นอยู่กับอะไรบ้าง ใบงานที่ 3.2 เรื่อง พลังงานจลน์ของวัตถุขึ้นอยู่กับอะไรบ้าง ศึกษาเกี่ยวกับพลังงานกล พลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์ จากแบบเรียนของสสวท วิทยาศาสตร์ เล่ม 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 2.2 นักเรียนทั้งหมดร่วมกันยกตัวอย่างพลังงานกล พลังงานศักย์โน้มถ่วงและ พลังงานจลน์ พลังงานกล พลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์ ในชีวิตประจำวัน 3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 นักเรียนแต่ละกลุ่มได้ผลการศึกษาเหมือนกันหรือต่างกันอย่างไร เพราะเหตุใด 3.2 นักเรียนร่วมกันสรุปผลจากการศึกษาพลังงานกล พลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์ 4. ขั้นขยายความรู้ 4.1 ให้นักเรียนสืบค้นความรู้กฎการอนุรักษ์พลังงาน ความสัมพันธ์ของพลังงานศักย์และ พลังงานจลน์ การเปลี่ยนและการถ่ายโอนพลังงาน จาก แบบเรียน และทางอินเทอร์เน็ต 4.2 นักเรียนร่วมกันศึกษา การนำไปใช้ประโยชน์การกฎการอนุรักษ์พลลังงาน ชั่วโมงที่ 3-4 5. ขั้นประเมินผล 5.1 นักเรียนร่วมกันสรุปความรู้พลังงานกล พลังงานศักย์และพลังงานจลน์ กฎการอนุรักษ์พลังงานกฎการอนุรักษ์พลลังงาน และประโยชน์ในชีวิตประจำวัน 5.2 นักเรียนทำแบบฝึกหัดท้ายบทในแบบเรียนของสสวท วิทยาศาสตร์ เล่ม 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 ส่งครูผู้สอน 5.3 นักเรียนและครูร่วมกันเฉลยแบบฝึกหัดท้ายบทในแบบเรียนของสสวท วิทยาศาสตร์ เล่ม 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 5.4 ให้นักเรียนทำแบบทดสอบหลังเรียนวัดผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน เรื่องงานและพลังงาน
ครูสอดแทรกค่านิยม 12 ประการ ข้อ ซื่อสัตย์ เสียสละ อดทนได้ 13. สื่อและแหล่งเรียนรู้ 1. อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมการทดลอง 2. ใบความรู้ เรื่องพลังงานศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์ 3. แบบเรียนของสสวท วิทยาศาสตร์ เล่ม 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 4. ใบงานที่ 3.1 เรื่อง พลังงานศักย์โน้มถ่วงของวัตถุขึ้นอยู่กับอะไรบ้าง 5. ใบงานที่ 3.2 เรื่อง พลังงานจลน์ของวัตถุขึ้นอยู่กับอะไรบ้าง 6.อินเทอร์เน็ต 7. ห้องสมุด 14. การวัดผลและประเมินผล 14.1 วิธีการวัดผล ประเมินผลด้านความรู้ตามตัวชี้วัด ประเมินจากการปฏิบัติกิจกรรม การทำใบงาน การทดสอบ ประเมินผลคุณลักษณะอันพึงประสงค์ โดยวิธีการ สังเกต/บันทึก เครื่องมือที่ใช้วัด แบบสังเกต/บันทึก การประเมินการอ่านคิดวิเคราะห์และเขียน จากการเขียนสื่อสารความรู้ ความคิด การเขียน รายงาน/การนำเสนอ 14.2 เครื่องมือการวัดผล ด้านความรู้ตามตัวชี้วัดแบบประเมินการปฏิบัติกิจกรรม แบบประเมินการทำ ใบงาน แบบทดสอบ เครื่องมือที่ใช้วัด แบบสังเกต/บันทึก คุณลักษณะอันพึงประสงค์ แบบสังเกต/บันทึก การอ่านคิดวิเคราะห์และเขียน แบบประเมินการอ่านคิดวิเคราะห์และเขียน 14.3 เกณฑ์การประเมิน เกณฑ์การประเมินการปฏิบัติกิจกรรมการทดลอง การทำใบกิจกรรม เกณฑ์การประเมินคุณภาพ คะแนน 5 เกณฑ์ดีมาก คะแนน 4 เกณฑ์ดี คะแนน 3 เกณฑ์พอใช้ คะแนน 0 - 2 เกณฑ์ต้องปรับปรุง
เกณฑ์การประเมินการทำแบบทดสอบ เกณฑ์การประเมินคุณภาพ คะแนน 9-10 เกณฑ์ดีมาก คะแนน 7-8 เกณฑ์ดี คะแนน 5-6 เกณฑ์พอใช้ คะแนน 0 - 4 เกณฑ์ต้องปรับปรุง เกณฑ์การประเมินคุณลักษณะอันพึงประสงค์/การอ่านคิดวิเคราะห์และเขียน 3 = ดีเยี่ยม 2 = ดี 1 = ผ่าน 0= ไม่ผ่าน 15. บันทึกหลังการจัดการเรียนรู้
ในชีวิตประจำวันการดำรงชีวิตในปัจจุบันจะมีพลลังงานที่เกี่ยวข้องคือพลลังงานศักย์ พลังงานจลน์ พลังงานศักย์ หมายถึง พลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุที่หยุดนิ่ง แบ่งเป็น 2 ชนิด ได้แก่ พลังงานศักย์โน้มถ่วง เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุซึ่งอยู่สูงจากพื้นโลกขึ้นไป และพลังงานศักย์ยืดหยุ่น เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุ ที่ยืดหยุ่นได้ เช่น สปริง พลังงานศักย์โน้มถ่วง (Gravitational Potential Energy) เป็นพลังงานศักย์ที่สะสมในวัตถุ เมื่ออยู่บน ที่สูง พลังงานศักย์โน้มถ่วงจะมีค่ามากหรือค่าน้อย ขึ้นอยู่กับมวลและตำแหน่งแนวดิ่ง เช่น การตกของลูก มะพร้าวจากต้น การยืนอยู่บนที่สูง การปล่อยตุ้มตอกเสาเข็ม สามารถหาค่าพลังงานศักย์โน้มถ่วง จากงาน เนื่องจากแรงดึงดูดของโลกกระทำต่อวัตถุ เมื่ออยู่บนที่สูง พลังงานศักย์(Ep) = งาน = Fs = mgs ระยะทาง (s) = ความสูง(h) ดังนั้น Ep = mgh พลังงานศักย์โน้มถ่วง ใบความรู้เรื่องพลังศักย์โน้มถ่วงและพลังงานจลน์
ตัวอย่าง ลิฟท์ขนสินค้าตัวหนึ่งบรรทุกสินค้ามีน้ำหนักรวม 1,500 กิโลกรัม เคลื่อนที่จากชั้นล่างขึ้น ไป ชั้นที่ 7 ซึ่งสูงจากพื้น 28 เมตร จะมีพลังงานศักย์โน้มถ่วงเท่าใด วิธีทำ จากสูตร Ep = mgh เมื่อ m = 1,500 kg h =28 m g =10 m/s แทนค่า Ep =1,500 x 10 x 28 = 420,000 J จะมีพลังงานศักย์โน้มถ่วง 420 kJ 2. พลังงานศักย์ยืดหยุ่น (Elastic Potential Energy) เป็นพลังงานศักย์ที่สะสมในวัตถุที่ติดกับสปริงที่ถูกทำ ให้ยืดออก หรือ หดเข้า จากตำแหน่งสมดุล แรงที่กระทำต่อสปริงมีค่าไม่คงที่ แต่จะมีค่าเพิ่มขึ้นจากศูนย์ แรงที่ นำไปใช้จึงเป็นค่าเฉลี่ย ดังนั้น งานหาได้จาก งาน = แรงเฉลี่ย x ระยะยืดหยุ่นของสปริง เมื่อ W แทน งานที่ได้จากการยืดหยุ่นของสปริง (J) F แทน แรงที่กระทำต่อสปริง (N) S แทน ระยะยืดหยุ่นของสปริง (m) ที่มา https://modclubza.wordpress.com
พลังงานจลน์คือพลังงานที่เกิดกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ เช่น รถยนต์กำลังแล่น เครื่องบินกำลังบิน พัด ลมกำลังหมุน น้ำกำลังไหลหรือน้ำตกจากหน้าผา ธนูที่พุ่งออกจากคันศร จักรยานที่กำลังเคลื่อนที่ เป็นต้น จึง กล่าวได้ว่า พลังงานจลน์ล้วนเป็นพลังงานกลที่สามารถเปลี่ยนรูปกลับไปกลับมาได้ วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ล้วนมีพลังงานจลน์ทั้งสิ้น ปริมาณพลังงานจลน์ในวัตถุจะมีมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ มวลและความเร็วของวัตถุนั้น ถ้าวัตถุมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจะมีพลังงานจลน์มาก แต่ถ้าเคลื่อนที่ เท่ากันวัตถุที่มีมวลมากกว่าจะมีพลังงานจลน์มากกว่า พลังงานจลน์ เป็นพลังงานที่สะสมอยู่ในวัตถุจากอัตราเร็วของวัตถุขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของวัตถุ ใช้ สัญลักษณ์ Ek หาพลังงานจลน์ได้จากปริมาณงานที่ทำได้ทั้งหมด ของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ไปทำงานอย่างหนึ่ง จนกระทั่งวัตถุหยุดนิ่ง จากนิยามเขียนเป็นสมการได้ว่า 1 2 2 หากมีแรง F กระทำต่อวัตถุ จนขนาดของความเร็วของวัตถุเปลี่ยนไป ทำให้พลังงานจลน์ของ วัตถุเปลี่ยนไปจากเดิม พบว่างานที่แรงนั้นกระทำต่อวัตถุมีค่าเท่ากับพลังงานจลน์ของวัตถุที่เปลี่ยนไป หรือ W = Ek2-Ek1 เรียกคำกล่าวนี้ว่า หลักของงาน-พลังงานจลน์ พลังงานจลน์ของวัตถุขึ้นอยู่กับสองตัวแปร ได้แก่ มวล (m) และความเร็ว (v) ของวัตถุ ซึ่ง สมการสำหรับคำนวณหาพลังงานจลน์ของวัตถุนั้น สามารถพิสูจน์ได้จาก สมการการเคลื่อนที่ของวัตถุ ซึ่งเคลื่อนที่แบบมีความเร่ง ดังนี้ เมื่อมีแรงภายนอกกระทำกับวัตถุ ทำให้วัตถุเคลื่อนที่แบบมีความเร่ง[1] https://th.wikipedia.org/wiki จงคำนวณหาพลังงานจลน์ของรถคันหนึ่งที่มีมวล 2,000 กิโลกรัม และมีอัตราเร็ว 20 เมตร/วินาที วิธีทำ จากสูตร Ek = 1/2mv2 Ek = ½ x 2,000 x (20) 2 Ek = ½ x 2,000 x 400 Ek = 2,000 x 200 Ek = 400,000 J ตอบ รถคันนี้มีพลังงานจลน์400,000 จูล พลังงานจลน์
2. รถยนต์คันหนึ่งมวล 1,000 กิโลกรัม วิ่งด้วยอัตราเร็ว 20 เมตร/วินาทีจงหาพลังงานจลน์ของรถขณะวิ่ง วิธีทำ จากสูตร Ek = 1/2mv2 Ek = ½ x 1,000 x (20) 2 Ek = ½ x 1,000 x 400 Ek = 1,000 x 200 Ek = 200,000 J ตอบ รถยนต์ขณะวิ่งมีพลังงานจลน์200,000 จูล 3. รถยนต์มวล 1,200 กิโลกรัม แล่นด้วยความเร็ว 90 กิโลเมตร/ชั่วโมง จงหาพลังงานจลน์ วิธีทำ จากสูตร Ek = 1/2mv2 Ek = ½ x 1,200 x (25) 2 Ek = ½ x 1,200 x 625 Ek = 600 x 625 Ek = 375,000 J ตอบ รถยนต์มีพลังงานจลน์375,000 จูล 4. ลูกปืนมวล 30 กรัม ออกจากปากกระบอกปืนด้วยอัตราเร็ว 500 เมตร/วินาทีจงหาว่าขณะออกจากปาก กระบอกปืน ลูกปืนจะมีพลังงานจลน์เท่าใด วิธีทำ จากสูตร Ek = 1/2mv2 Ek = ½ x 0.03 x (500) 2 Ek = ½ x 0.03 x 250,000 Ek = 0.03 x 125,000 Ek = 3,750 J ตอบ ลูกปืนมีพลังงานจลน์3,750 จูล 5. ปล่อยก้อนหินมวล 0.5 กิโลกรัม ตกจากยอดตึกแห่งหนึ่ง เมื่อก้อนหินอยู่ในตำแหน่งสูงจากพื้น 10 เมตร มีความเร็ว 10 เมตร/วินาทีจงหาพลังงานจลน์ของก้อนหิน ณ ตำแหน่งดังกล่าว วิธีทำ จากสูตร Ek = 1/2mv2 Ek = ½ x 0.5 x (10) 2 Ek = ½ x 0.5 x 100 Ek = 0.5 x 50 Ek = 25 J ตอบ ก้อนหินมีพลังงานจลน์25 จูล
6. รถยนต์คันหนึ่งมีมวล 1,200 กิโลกรัม เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว 20 เมตร/วินาทีถ้าคนขับเร่งเครื่องยนต์จนท าให้ รถยนต์มีอัตราเร็วเพิ่มขึ้นเป็น 50 เมตร/วินาทีพลังงานจลน์ของรถเปลี่ยนแปลงอย่างไร วิธีทำ จากสูตร Ek1 = 1/2mv2 Ek1 = ½ x 1,200 x (20) 2 Ek1 = ½ x 1,200 x 400 Ek1 = 1,200 x 200 Ek1 = 240,000 J จากสูตร Ek2 = 1/2mv2 Ek2 = ½ x 1,200 x (50) 2 Ek2 = ½ x 1,200 x 2,500 Ek2 = 1,200 x 1,250 Ek2 = 1,500,000 J พลังงานจลน์ของรถเปลี่ยนแปลง Ek2 - Ek1 1,500,000 - 240,000 = 1,260,000 J ตอบ พลังงานจลน์ของรถเปลี่ยนแปลง 1,260,000 จูล https://sites.google.com/a/samakkhi.ac.th/krumanoch/phlangngancln
ใบงานที่3.1 กิจกรรมเรื่อง พลังงานศักย์โน้มถ่วงของวัตถุขึ้นอยู่กับอะไรบ้าง วันที่............................................................................................................................... จุดประสงค์ของกิจกรรม ออกแบบการทดลอง ทดลองและอธิบายปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานศักย์โน้มถ่วง ปัญหา ..................................................................................................................................................................... วัสดุและอุปกรณ์ 1. พลาสติกทรงกลมที่มวลต่างกัน 2. กระบะทราย 3. ไม้บรรทัด 4. ไม้เมตร 5. อุปกรณ์อื่นๆ ตามที่ออกแบบไว้ วิธีการทดลอง 1. ร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานศักย์โน้มถ่วง 2. เลือกปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานศักย์โน้มถ่วง 1 ปัจจัย พร้อมตั้งคำถามและสมมติฐาน 3. ระบุตัวแปรต้น ตัวแปรตาม ตัวแปรควบคุม 4. ออกแบบการทดลองเพื่อตรวจสอบสมมติฐาน 5. ดำเนินการทดลอง บันทึกผล 6. นำเสนอผลการทดลองและอภิปรายร่วมกัน 1.
เฉลยใบงานที่3.1 กิจกรรมเรื่อง พลังงานศักย์โน้มถ่วงของวัตถุขึ้นอยู่กับอะไรบ้าง ขึ้นอยู่กับการดำเนินกิจกรรมของนักเรียน
ใบงานที่ 3.2 กิจกรรมเรื่อง พลังงานจลน์ของวัตถุขึ้นอยู่กับอะไรบ้าง วันที่............................................................................................................................... จุดประสงค์ของกิจกรรม ออกแบบการทดลอง ทดลองและอธิบายปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานจลน์ ปัญหา ..................................................................................................................................................................... วัสดุและอุปกรณ์ 1. รถทดลองหรือรถของเล่น 2. แท่งเหล็ก 3. กล่องกระดาษ 4. ไม้เมตร 5. แผ่นไม้เรียน 6. นาฬิกาจับเวลา 7. ขาตั้งพร้อมที่จับ 8. อุปกรณ์อื่นๆ ตามที่ออกแบบ วิธีการทดลอง 1. ร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานจลน์ของวัตถุ 2. เลือกปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานจลน์ 1 ปัจจัย พร้อมตั้งคำถามและสมมติฐาน 3. ระบุตัวแปรต้น ตัวแปรตาม ตัวแปรควบคุม 4. ออกแบบการทดลองเพื่อตรวจสอบสมมติฐาน 5. ดำเนินการทดลอง บันทึกผล 6. นำเสนอผลการทดลองและอภิปรายร่วมกัน
เฉลยใบงานที่3.2 กิจกรรมเรื่อง พลังงานจลน์ของวัตถุขึ้นอยู่กับอะไรบ้าง ขึ้นอยู่กับการดำเนินกิจกรรมของนักเรียน
แบบทดสอบก่อนเรียน/หลังเรียนเรื่องงานและพลังงาน 1. จากภาพสถานการณ์ใดเกิดงาน ก. สถานการณ์ที่ 1 และ 2 ข. สถานการณ์ที่ 2 และ 3 ค. สถานการณ์ที่ 3 และ 4 ง. สถานการณ์ที่ 1 และ 4 2. ข้อใดไม่เกิดงาน ก. นายดำ แบกวัตถุเดินไประยะทาง 1 เมตร ข. นายแดงยกวัตถุขึ้นจากพื้นดินไปวางบนโต๊ะ ค. นายเดือน ดันวัตถุทที่วางอยู่บนพื้นระนาบเป็นระยะทาง 5 เมตร ง. นายดิน หิ้วถุงข้าว 10 นิวตัน เดินขึ้นบันใด สูง 3 เมตร 3. สมชายยกกล่องนม ที่มีน้ำหนัก 60 นิวตัน ขึ้นจากพื้นไปวางบนโต๊ะที่สูงจากพื้น 1.5 เมตร จงหางานที่สมชาย ทำได้ ก. 1.5 Nm ข. 40 Nm ค. 60 Nm ง. 90 Nm
4. นายขาวดันกล่องไม้ ด้วยแรง 50 นิวตันให้เคลื่อนที่ไปทางด้านหน้า(ทางขวา) ระยะทาง 5 เมตร จงหางานที่นาย ขาวทำได้ ดังภาพ ก. 250 Nm ข. 50 Nm ค. 10 Nm ง. 5 Nm 5. นักเรียนลากลังไม้ในแนวระดับด้วยแรง 120 นิวตัน ทำให้ลังไม้เคลื่อนที่ไปได้ขนาดของการกระจัด 30 เมตร ถ้านักเรียนใช้เวลาในการลากลังไม้ 90 วินาที ก. 360 วัตต์ ข. 120 วัตต์ ค. 40 วัตต์ ง. 22.5 วัตต์ 6. คานในข้อใดออกแรงน้อยที่สุด ถ้าแรงพยายามและแรงต้านทานมีน้ำหนักเท่ากัน ก. แรงพยายามอยู่ระหว่างจุดหมุนและแรงต้านทาน ข. แรงพยายามอยู่ห่างจากจุดหมุนมาก ๆ ค. แรงพยายามอยู่ใกล้จุดหมุนมาก ๆ ง. ทุกตำแหน่งผ่อนแรงได้เท่ากัน 7. เครื่องกลในข้อใดช่วยผ่อนแรงได้น้อยที่สุด ก. พื้นเอียง ข. รอกเดี่ยวเคลื่อนที่ ค. รอกเดี่ยวตายตัว ง. ล้อและเพลา ทิศการเคลื่อนที่ ตา แหน่งเริ่มตน้ ต าแหน่งสุดท้าย 5 เมตร
8. เด็กชาย A ยืนบนรถ ออกแรง 300 นิวตัน ดึงกล่องในแนวขนานกับแนวพื้นเอียงให้กล่องเคลื่อนที่ไปได้ ระยะทาง 10 เมตร และอยู่สูงจากพื้น 3 เมตร ดังภาพ งานที่ได้เท่าใด ก. 18,000 นิวตัน เมตร ข. 3000 นิวตัน เมตร ค. 1800 นิวตัน เมตร ง. 900 นิวตัน เมตร 9. พลังงานจลน์ พลังงานศักย์ มีหน่วยเป็นอย่างไร ก. จูล ข. นิวตัน ค. กิโลกรัม ง. วัตต์ 10. มะพร้าวลูกหนึ่ง มวล 1.5 กิโลกรัม อยู่บนต้นซึ่งสูงจากพื้น 8 เมตร จงหาว่ามีพลังงานศักย์เท่าใด ก. 9.5 จูล ข. 12 จูล ค. 120 จูล ง. 12,000 จูล เฉลยข้อ 10 มะพร้าวลูกหนึ่ง มวล 1.5 กิโลกรัม อยู่บนต้นซึ่งสูงจากพื้น 8 เมตร จงหาว่ามีพลังงานศักย์เท่าใด มะพร้าวลูกหนึ่ง มวล 1.5 กิโลกรัม อยู่บนต้นซึ่งสูงจากพื้น 8 เมตร จงหาว่ามีพลังงานศักย์เท่าใด วิธีทำ จากสูตร Ep = mgh Ep = 1.5 x 10 x 8 Ep = 120 J ตอบ กล่องมีพลังงานศักย์ 90 จูล
แผนการจัดการเรียนรู้ที่ 4 ชื่อเรื่อง การแยกสาร หน่วยการเรียนรู้ที่ 2 เรื่องการแยกสาร รหัสวิชา ว 22102 วิชา วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 2 เวลา 9 ชั่วโมง ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2565 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 1. สาระที่ 2 วิทยาศาสตร์กายภาพ 2. มาตรฐานการเรียนรู้ มาตรฐาน ว 2.1 เข้าใจสมบัติของสสาร องค์ประกอบของสสาร ความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติของสสารกับโครงสร้าง และแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาค หลักและธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร การ เกิดสารละลาย และการเกิดปฏิกิริยาเคมี 3. ตัวชี้วัด ว 2.1 ม. 2/7 อธิบายการแยกสารผสมโดยการระเหยแห้ง การตกผลึก การกลั่นอย่างง่าย โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ การสกัดด้วยตัวทำละลาย โดยใช้หลักฐานเชิงประจักษ์ ม. 2/8 แยกสารโดยการระเหยแห้ง การตกผลึก การกลั่นอย่างง่าย โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ การสกัดด้วยตัวทำละลาย ม. 2/9 นำวิธีการแยกสารไปใช้แก้ปัญหาในชีวิตประจำวันโดยบูรณาการวิทยาศาสตร์คณิตศาสตร เทคโนโลยีและวิศวกรรมศาสตร์ 4. สาระการเรียนรู้/เนื้อหา 4.1 สาระการเรียนรู้แกนกลาง การแยกสาร 4.2 สาระการเรียนรู้ท้องถิ่น - 5. สาระสำคัญ การระเหยแห้ง การตกผลึก การกลั่นอย่างง่าย โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ การสกัดด้วยตัวทำละลาย เป็นวิธีการแยกสารที่มีหลักการแตกต่างกัน และสามารถนำไป ประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวัน การแยกสารละลายที่มีจุดเดือดต่างกันมาก ๆ ใช้วิธีการกลั่นแล้วไปควบแน่นเป็นหยด ของเหลว สารที่มีจุดเดือดลำดับต่อกันจะระเหยแล้วไปควบแน่นเป็นของเหลว จนครบทุกสาร เรียกว่าการกลั่น ตามลำดับส่วน การแยกสารด้วยการโครมาโทกราฟี อาศัยหลักการที่ความสามารถในการดูดซับของตัวดูดซับใน การดูดซับ สารละลายแต่ละชนิดมีความเร็วไม่เท่ากันและดูดซับในปริมาณที่ไม่เท่ากัน
6. จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. นักเรียนสังเกต ทดลอง สืบค้นข้อมูล รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับการแยกสารด้วยวิธีการวิธีการระเหยแห้ง การตกผลึก การกลั่นอย่างง่าย โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ การสกัดด้วยตัวทำละลาย 2. นักเรียนบอกการนำความรู้เรื่องการแยกสารด้วยวิธีวิธีการระเหยแห้ง การตกผลึก การกลั่น อย่างง่าย โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ การสกัดด้วยตัวทำละลาย ไปใช้ประโยชน์ต่อภาวะของสิ่งแวดล้อม 7. จุดเน้นการพัฒนาคุณภาพผู้เรียน 7.1 ด้านความสามารถและทักษะ ทักษะการคิดขั้นสูง ทักษะชีวิต การแก้ปัญหา การใช้เทคโนโลยี รักการเรียนรู้ แสวงหาความรู้ด้วยตนเอง การสื่อสารอย่างสร้างสรรค์ 7.2 ด้านคุณลักษณะเฉพาะช่วงวัย อยู่อย่างพอเพียง 8. สมรรถนะ 6 ด้าน (ใส่เครื่องหมาย ⁄ สมรรถนะที่สอดคล้องในการจัดการเรียนการสอน) □ 1. การจัดการตนเองอย่างมีสุขภาวะ □ 2. ความคิดขั้นสูงและการเรียนรู้ □ 3. การสื่อสารด้วยภาษา □ 4. การจัดการและการทำงานเป็นทีม □ 5. การเป็นพลเมืองที่เข้มแข็ง □ 6. การอยู่รวมกับธรรมชาติและวิทยาการอย่างยั่งยืน 9. คุณลักษณะอันพึงประสงค์ 1. ซื่อสัตย์สุจริต 2. มีวินัย 3. ใฝ่เรียนรู้ 4. อยู่อย่างพอเพียง 5. มุ่งมั่นในการทำงาน 6. รักความเป็นไทย 7. มีจิตสาธารณะ 10. หลักปรัชญาเศรษฐกิจพอเพียง ความรู้ รอบรู้ รอบครอบ ระมัดระวัง คุณธรรม ซื่อสัตย์ สุจริต ขยัน อดทน แบ่งปัน 11. การบูรณาการ กับวิชาภาษาอังกฤษ
12. กิจกรรมการเรียนรู้ ตัวชี้วัด ว 2.1 ม. 2/7-8 ชั่วโมงที่ 1-3 ทดสอบก่อนเรียน 1. ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ให้นักเรียน สังเกต ถ่านผสมเกลือ 1.2 นักเรียนร่วมกันแสดงความคิดเห็นวิธีแยกของผสมออกจากกัน 1.3 นักเรียนทบทวนความรู้โดยศึกษาภาพ หน้า 78 ของแบบเรียนของสสวท วิทยาศาสตร์ เล่ม 2 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 1.4 ครูให้นักเรียนสังเกตสารละลายคอปเปอร์ซัลเฟตแล้วทบทวนความรู้เดิมว่าเป็นสารเนื้อเดียวหรือ เนื้อผสม และประกอบด้วยอะไรบ้าง เมื่อนักเรียนตอบคำถามได้แล้วครูให้นักเรียนตอบคำถามว่าจะแยก องค์ประกอบของสารละลายได้อย่างไร 2. ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 แบ่งนักเรียนเป็นกลุ่มละ 4 คน 2.2 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันศึกษาใบงานที่ 4.1 กิจกรรมเรื่อง การแยกสารด้วยการระเหยแห้ง และการตกผลึก 2.3 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันสืบค้นข้อมูล ทดลอง การแยกสารด้วยการระเหยแห้ง และการตกผลึก ครูสอดแทรกค่านิยม 12 ประการ ข้อ ซื่อสัตย์ เสียสละอดทนได้ 3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 นักเรียนแต่ละกลุ่มนำเสนอผลการศึกษาการสืบค้นข้อมูล ทดลอง การแยกสารด้วยการ ระเหยแห้งและการตกผลึก 3.2 นักเรียนแต่ละกลุ่มได้ผลการศึกษาเหมือนกันหรือต่างกันอย่างไร เพราะเหตุใด 3.3 ครูตั้งคำถามว่า - วิธีการระเหยแห้งและการตกผลึก ได้ผลการแยกเหมือนกันหรือไม่ อย่างไร - ในชีวิตประจำวันนักเรียนใช้แยกสารวิธีการระเหยแห้ง การตกผลึกไปใช้ประโยชน์อย่างไร 3.4 นักเรียนและครูร่วมกันสรุปผลจากการปฏิบัติกิจกรรมเมื่อให้ความร้อนแก่สารละลาย ตัวทำ ละลายซึ่งเป็นของเหลวที่มีจุดเดือต่ำกว่าตัวละลาย ระเหยเป็นไอออกไปจนหมด จะเหลือตัวทำละลายซึ่งเป็นของแข็ง ที่ไม่กลายเป็นไอ วิธีดังกล่าวเรียกการระเหยแห้ง เมื่อนำสารลายอิ่มตัวนำไปต้มที่อุณหภูมิสูงขึ้น ตัวละลายที่เติมลงไป สามารถละลายได้มากขึ้น เมื่อนำสารละลายปล่อยทิ้งไว้ให้เย็น สิ่งที่เกิดขึ้นคือ ถ้าเป็นสารละลายอิ่มตัวโซเดียมคลอไรด์ จะได้ของแข็งสีขาวเป็นเกล็ด ๆ อยู่ที่ก้นภาชนะ สารละลายอิ่มตัวสารส้มจะได้ของแข็งใส ไม่มีสี มีเหลี่ยมมุมรูปทรง เรขาคณิตอยู่ที่ก้นภาชนะ และสารละลายอิ่มตัวคอปเปอร์ซัลเฟตจะได้ของแข็งสีฟ้า ใส มีเหลี่ยมมุมรูปทรงเรขาคณิต อยู่ที่ก้นภาชนะ
4. ขั้นขยายความรู้ 4.1 ให้นักเรียนศึกษาการแยกสารโดยการระเหยแห้ง และการตกผลึกมาใช้ใช้ชีวิตประจำวัน จาก ใบความรู้ แบบเรียน สืบค้นความรู้เกี่ยวกับการระเหยแห้ง ทางอินเทอร์เน็ต ร่วมกันอภิปรายถึงวิธีการดังกล่าว รวมทั้งการนำไปใช้ประโยชน์ 5. ขั้นประเมินผล 5.1 นักเรียนแต่ละกลุ่มเสนอแนวคิดในการนำการระเหยแห้ง การตกผลึกไปใช้ประโยชน์ใน ชีวิตประจำวัน 5.2 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันสรุปเชื่อมโยงความคิดเกี่ยวกับการแยกสารโดยการระเหยแห้ง การตกผลึก การนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 5.3 นักเรียนเขียนรายงายการทดลองส่งครูผู้สอน ชั่วโมงที่ 4-6 1. ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ให้นักเรียนตอบคำถามกรณีที่อยู่ในเรือกลางทะเลแล้วไม่มีน้ำจืดดื่มจะทำอย่างไร 1.2 เมื่อนักเรียนตอบคำถามได้ ควรใช้วิธีการแยกน้ำจืดออกจากน้ำทะเล 1.3 ครูให้นักเรียน เสนอวิธีการแยกน้ำจืดออกจากน้ำทะเล 2. ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 แบ่งนักเรียนเป็นกลุ่มละ 4-5 คน แต่ละกลุ่มร่วมกันศึกษาใบงาน 4.2 กิจกรรมเรื่อง การกลั่น อย่างง่าย 2.2 นักเรียนปฏิบัติกิจกรรมตามใบงาน 4.2 กิจกรรมเรื่อง การกลั่นอย่างง่าย 2.3 นักเรียนแต่ละกลุ่มนำเสนอผลการศึกษาการกลั่นอย่างงายนักเรียนแต่ละกลุ่มได้ผลการศึกษา เหมือนกันหรือต่างกันอย่างไร เพราะเหตุใด 3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 นักเรียนและครูร่วมกันอภิปรายและหาข้อสรุปจากการปฏิบัติกิจกรรม โดยใช้แนว คำถามต่อไปนี้ - เมื่อต้มของเหลวจนเกือบแห้ง สังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงในหลอดทดลองทั้งสอง หลอดอย่างไรบ้าง - ข้อจำกัดของการกลั่นอย่างง่ายคืออะไร (ใช้สำหรับแยกสารองค์ประกอบที่มีจุดเดือด ต่างกันมากกว่า 20 oC) 3.2 นักเรียนทั้งหมดร่วมกันสรุปผลจากการศึกษาการกลั่น ครูสอดแทรกค่านิยม 12 ประการ ข้อ ซื่อสัตย์ เสียสละอดทนได้
3.3 นักเรียนแต่ละกลุ่มเสนอแนวคิดในการนำความเข้าใจเรื่องการกลั่นอย่างง่าย ไปใช้ประโยชน และร่วมกันสรุปเกี่ยวกับการกลั่นได้ว่า การกลั่นอย่างง่าย ใช้แยกสารองค์ประกอบที่ตัวทำละลายกับตัวละลายต้องมีจุดเดือด แตกต่างกัน การกลั่นแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ การกลั่นแบบธรรมดา ใช้สำหรับแยกสารองค์ประกอบที่มีจุดเดือด ต่างกันมากกว่า 20 oC 4. ขั้นขยายความรู้ 4.1 ให้นักเรียนสืบค้นความรู้ ศึกษาการแยกสารโดยการกลั่นตามลำดับส่วน จากใบความรู้ แบบเรียน และ ทางอินเทอร์เน็ต ร่วมกันอภิปรายถึงวิธีการดังกล่าว รวมทั้งการนำไปใช้ประโยชน์ 4.2 นักเรียนร่วมกันสรุปความรู้การกลั่นลำดับส่วน ใช้สำหรับแยกสารองค์ประกอบที่มีจุดเดือด ใกล้เคียงกัน ออกจากกัน การนำวิธีการกลั่นไปใช้ประโยชน์จึงต้องคำนึงถึงลักษณะและสมบัติของสารที่ต้อง การแยกเป็นสำคัญ 5. ขั้นประเมินผล 5.1 นักเรียนแต่ละกลุ่มเสนอแนวคิดในการนำการกลั่นอย่างง่าย และการกลั่นตามลำดับส่วน ไปใช้ ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน 5.2 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันสรุปเชื่อมโยงความคิดเกี่ยวกับการแยกสารโดยการการกลั่นอย่างง่าย และการกลั่นตามลำดับส่วน การนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 5.3 นักเรียนเขียนรายงายการทดลองส่งครูผู้สอน ชั่วโมงที่ 7 1. ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ให้นักเรียนศึกษาสีผสมอาหาร 1.2 นักเรียนทั้งหมดร่วมกันยกตัวอย่างสีที่ใช้ในชีวิตประจำวัน ร่วมกันอภิปรายถึงวิธีการ สกัดสีดังกล่าว รวมทั้งการนำไปใช้ประโยชน์ 1.2 ให้นักเรียนร่วมกันตั้งคำถามเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องการรู้ จากเนื้อหาที่เกี่ยวกับเรื่องโครมาโทกราฟี 2. ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันศึกษาใบงานที่ 4.3 กิจกรรมเรื่อง การแยกสารด้วยวิธี โครมาโทกราฟี 2.2 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปรายและนำเสนอผลการศึกษาการเคลื่อนที่ของของเหลวผ่าน ตัวกลางและองค์ประกอบของสีที่สกัดจากพืช
3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 นักเรียนแต่ละกลุ่มได้ผลการศึกษาเหมือนกันหรือต่างกันอย่างไร เพราะเหตุใด 3.2 ครูตั้งคำถามว่า - ระยะทางที่ของเหลวเคลื่อนที่ไปบนวัสดุชนิดต่าง ๆ เหมือนหรือต่างกันอย่างไร - การเคลื่อนที่ของของเหลวบนวัสดุ มีความสัมพันธ์กับอะไรบ้าง - สีสกัดจากพืชที่นำมาทดสอบประกอบด้วยสารเพียงชนิดเดียวหรือไม่ ทราบได้อย่างไร - จะมีวิธีแยกสีที่ปรากฎบนกระดาษกรองหรือกระดาษโครมาโทกราฟีออกมาได้อย่างไร 3.3 นักเรียนทั้งหมดร่วมกันสรุปผลจากการศึกษาการเคลื่อนที่ของของเหลวผ่านตัวกลาง และองค์ประกอบของสีที่สกัดจากพืช 3.4 นักเรียนแต่ละกลุ่มเสนอแนวคิดในการนำความเข้าใจเรื่องโครมาโทกราฟี ไปใช้ ประโยชน์ 3.5 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันสรุปเชื่อมโยงความคิดเกี่ยวกับโครมาโทกราฟี 4. ขั้นขยายความรู้ 4.1 ให้นักเรียนสืบค้นความรู้ สารที่ใช้วิธีการแยกสารโดยโครมาโทกราฟี จากใบความรู้ แบบเรียน และทางอินเทอร์เน็ต 4.2 นักเรียนร่วมกันศึกษา การนำไปใช้ประโยชน์การแยกสารโดยโครมาโทกราฟี 5. ขั้นประเมินผล 5.1 นักเรียนร่วมกันสรุปความรู้การแยการแบบโครมาโทกราฟีแบบกระดาษใช้จำแนก องค์ประกอบของสีใสสาร สารที่ไม่มีสีสามารใช้การแยกสารแบบโครมาโทกราฟีแบบกระดาษแต่ต้องย้อมสีก่อน ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน 5.2 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันสรุปเชื่อมโยงความคิดเกี่ยวกับการแยกสารโดยวิธีโครมาโทกราฟีการ นำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 5.3 นักเรียนเขียนรายงายการทดลองส่งครูผู้สอน ชั่วโมงที่ 8-9 1. ขั้นสร้างความสนใจ 1.1 ให้นักเรียนดมกลิ่นน้ำมันหอมระเหยต่าง ๆ 1.2 นักเรียนทั้งหมดร่วมกันยกตัวอย่างน้ำมันหอมระเหยในชีวิตประจำวัน ร่วมกันอภิปรายถึง วิธีการสกัดสารดังกล่าว รวมทั้งการนำไปใช้ประโยชน์ 1.3 ให้นักเรียนร่วมกันตั้งคำถามเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องการรู้ จากเนื้อหาที่เกี่ยวกับเรื่องการสกัดด้วยตัวทำ ละลาย
2. ขั้นสำรวจและค้นหา 2.1 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันศึกษา ทดลอง ใบงานที่ 4.4 กิจกรรมเรื่องการสกัดด้วยตัวทำตัวทำ ละลาย 2.2 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันศึกษาความรู้เกี่ยงกับการสกัดด้วยตัวทำตัวทำละลาย จากแบบเรียน และอินเทอร์เน็ต 3. ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 3.1 นักเรียนแต่ละกลุ่มร่วมกันอภิปรายผลการทดลองการสกัดด้วยตัวทำละลาย 3.2 นักเรียนแต่ละกลุ่มนำเสนอผลการศึกษาการสกัดด้วยตัวทำละลาย 3.- นักเรียนแต่ละกลุ่มได้ผลการศึกษาเหมือนกันหรือต่างกันอย่างไร เพราะเหตุใด 3.4 ครูตั้งคำถามว่า - ตัวทำละลายต่างชนิดกันใช้สกัดสารได้เหมือนกันหรือไม่ อย่างไร - ถ้าผสมน้ำและเอทานอลเข้าด้วยกัน ผลการสกัดสารจะเป็นอย่างไร - การหั่นขมิ้นเป็นชิ้นเล็ก ๆ มีผลต่อการสกัดหรือไม่ อย่างไร - จะนำสารที่สกัดใช้ประโยชน์อะไรได้บ้าง - น้ำมันหอมระเหยที่ได้จากการสกัดจากส่วนต่าง ๆ ของพืช นำไปใช้ประโยชน์อะไรบ้าง - ในท้องถิ่นมีการสกัดสารชนิดใดจากพืชได้บ้าง ใช้วิธีการสกัดอย่างไร และนำไปใช้ ประโยชน์อย่างไร 4. ขั้นขยายความรู้ 4.1 นักเรียนนำพืชในท้องถิ่นที่หาได้ในจังหวัดสระแก้วเช่น ขิง ตะไคร้หอม ใบเตย ดอกกระเจี๊ยบ ทดลองการสกัดเช่นเดียวกับการสกัดสารจากขมิ้น 4.2 นักเรียนแต่ละกลุ่มสรุปปความรู้ความเข้าใจเรื่องการแยกสารสกัดด้วยตัวทำละลาย 13. สื่อและแหล่งเรียนรู้ 1. ชุดอุปกรณ์การทดลองการแยกสาร 2. ห้องสมุด 3. แบบเรียนวิชาวิทยาศาสตร์ 6. ใบความรู้เรื่องการยกสารสาร 7. ใบงานที่ 4.1 กิจกรรมเรื่อง เรื่องการแยกสารด้วยการระเหยแห้ง และการตกผลึก 8. ใบงานที่ 4.2 กิจกรรมเรื่อง เรื่องการกลั่นอย่างง่าย 9. ใบงานที่ 4.3 กิจกรรมเรื่อง เรื่องการแยกสารด้วยวิธีโครมาโทกราฟีแบบกระดาษ
10. ใบงานที่ 4.4 กิจกรรมเรื่อง เรื่องการสกัดด้วยตัวทำละลายต่างๆ 11. อินเทอร์เน็ต 14. การวัดผลและประเมินผล 14.1 วิธีการวัดผล ประเมินผลด้านความรู้ตามตัวชี้วัดจากการปฏิบัติกิจกรรมการทดลอง ใบงาน การทดสอบ ประเมินผลคุณลักษณะอันพึงประสงค์ โดยวิธีการ สังเกต/บันทึก เครื่องมือที่ใช้วัด แบบสังเกต/บันทึก การประเมินการอ่านคิดวิเคราะห์และเขียน จากการเขียนสื่อสารความรู้ ความคิด การเขียนรายงาน/ การนำเสนอ 14.2 เครื่องมือการวัดผล ด้านความรู้ตามตัวชี้วัดแบบประเมินการปฏิบัติกิจกรรมการทดลอง แบบประเมิน การทำใบกิจกรรม แบบทดสอบ เครื่องมือที่ใช้วัด แบบสังเกต/บันทึก คุณลักษณะอันพึงประสงค์ แบบสังเกต/บันทึก การอ่านคิดวิเคราะห์และเขียน แบบประเมินการอ่านคิดวิเคราะห์และเขียน 14.3 เกณฑ์การประเมิน เกณฑ์การประเมินการปฏิบัติกิจกรรมการทดลอง การทำใบกิจกรรม เกณฑ์การประเมินคุณภาพ คะแนน 9 - 10 เกณฑ์ดีมาก คะแนน 7 - 8 เกณฑ์ดี คะแนน 5 - 6 เกณฑ์พอใช้ คะแนน 0 - 4 เกณฑ์ต้องปรับปรุง เกณฑ์การประเมินคุณลักษณะอันพึงประสงค์/การอ่านคิดวิเคราะห์และเขียน 3 = ดีเยี่ยม 2 = ดี 1 = ผ่าน 0 = ไม่ผ่าน 15. บันทึกหลังการจัดการเรียนรู้
ในชีวิตประจำวันเราใช้ประโยชน์จากสารต่างๆขึ้นอยู่กับความเหมาะสมของชนิดของสาร ซึ่งสารที่เรา ต้องการใช้อาจเป็นส่วนที่อยู่ในสารต่างๆ เราจึงต้องเรียนรู้วิธีการแยกสารมาใช้ประโยชน์ซึ่งมีวิธีการต่างๆเช่น การร่น รหยิบออก การตกตะกอน การรินออก การดึงดูดด้วยแม่เหล็ก และยังมีวิธี การแยกสาร ด้วยการระเหยแห้งและการตกผลึก การกลั่นอย่างง่าย การแยกสารด้วยวิธีโครมาโทกราฟี การสกัดด้วยตัวทำ ละลายต่าง ๆ การแยกสารด้วยวิธีนี้เหมาะสำหรับใช้แยกสารผสมที่เป็นของเหลวและมีของแข็ง ละลายในของเหลวนี้ จนทำให้สารผสมมีลักษณะเป็นของเหลวใส ซึ่งเราเรียกสารผสมนี้ว่า สารละลาย เช่น น้ำทะเล น้ำเชื่อม น้ำเกลือ เป็นต้น การแยกสารโดยวิธีการระเหยแห้งนิยมใช้ในการแยกเกลือออกจากน้ำทะเล มีการนำเกลือเพื่อ แยกน้ำทะเลให้ได้เกลือสมุทรโดยวิธีการระเหยแห้ง การทำนาเกลือ การทำน้ำตาลปึก ใบความรู้เรื่องการแยกสาร การแยกสารด้วยการระเหยแห้งและการตกผลึก
การกลั่น (อังกฤษ: Distillation) เป็นกระบวนการทางเคมีอย่างหนึ่งในการแยกของเหลวผสมของสาร 2 ชนิดหรือมากกว่า(สารละลาย)โดยอาศัยคุณสมบัติจุดเดือดที่แตกต่างกัน เมื่อให้ความร้อนกับของเหลวจน อุณหภูมิถึงจุดเดือดของสารชนิดหนึ่ง สารชนิดนั้นจะระเหยออกมาเป็นไอผ่านท่อที่มีการลดอุณหภูมิทำให้เกิด การควบแน่นกลับมาเป็นของเหลวอีกครั้ง วิธีนี้ใช้ในอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลาย ในอุตสาหกรรม ปิโตรเคมี และอุตสาหกรรมอื่น ๆ อีกมากมาย ประเภทการกลั่น 1. การกลั่นแบบง่าย (simple distillation) เป็นการกลั่นแยกสารผสมออกจากกัน โดยสารผสมต้อง มีอุณหภูมิต่างกัน 80 องศาเซลเซียสขึ้นไป การแยกสารด้วยการกลั่น
2. การกลั่นแบบลำดับส่วน (fractional distillation) เป็นการกลั่นเหมือนการกลั่นแบบง่ายแต่เป็น การกลั่นแบบสารผสมที่ใกล้เคียงกันมาก คือจุดเดือดใกล้เคียงกันมากแต่การกลั่นนี้ต้องใช้อุณหภูมิที่เที่ยงตรง มาก ๆ ไม่เช่นนั้นจะทำให้สารจะไม่บริสุทธิ์ อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลองการกลั่นลำดับส่วน จะคล้ายกับอุปกรณ์ ที่ใช้ในการกลั่นแบบธรรมดา แต่จะมีอุปกรณ์พิเศษเพิ่มเข้ามาคือส่วนหัวกลั่น (Distilling head) จะใช้ คอลัมน์แฟรกชั่น ( Fractionating column) ที่ต่อเข้ากับขวดก้นกลม (round bottom flask) เทอร์โมมิเตอร์ (thermometer) และตัวควบแน่น (condensor) โดยส่วนใหญ่แล้วการกลั่นลำดับส่วนจะประยุกต์ใช้ใน อุตสาหกรรมการกลั่นปิโตรเลียม (petroleum refineries) ปิโตรเคมี (petrochemical) อุตสาหกรรมเคมีอื่น (chemical plants) และกระบวนการผลิตก๊าซธรรมชาติ (natural gas processing plants) การกลั่นแบบ น้ำมันดิบ (refining) เป็นการกลั่นน้ำมันที่เราได้มาจากใต้ดินทำให้มีสารแตกต่างกันมากมาย สารแต่และตัวมัน จะมีอุณหภูมิที่แตกต่างกันออกไปโดยจำนวนของคาร์บอน โดยเราจะแบ่งหอกลั่นได้ 8 ชั้น โดยจะเรียง คาร์บอนน้อยมันจะลอยขึ้นไปอยู่ด้านบน จะเรียงจากคาร์บอนน้อยไปมากดังนี้ ก๊าซมีเทน ก๊าซบิวเทน แนฟทาเบา แนฟทาหนัก น้ำมันก๊าด น้ำมันดีเซล น้ำมันหล่อลื่น พาราฟิน น้ำมันเตาและยางมะตอย
3. กลั่นแบบสกัดโดยไอน้ำ (steam distillation) นิยมใช้ในการสกัดน้ำมันหอมระเหย เพราะไม่ละลาย น้ำ ระเหยได้ง่าย โดยใช้ไอน้ำในการทำให้น้ำมันหอมระเหยเป็นไอปนมากับไอน้ำ และควบแน่นที่อุณหภูมิต่ำ กว่าจุดเดือดของน้ำมัน เพื่อให้ได้ของเหลวที่มีน้ำมันหอมระเหยอยู่ชั้นบนและน้ำอยู่ชั้นล่าง การสกัดน้ำมันหอมจากดอกไม้และสมุนไพรโดยช้วิธีแบบสกัดโดยไอน้ำ
โครมาโทกราฟี(อังกฤษ: chromatography) เป็นวิธีการทางห้องปฏิบัติการในการแยกสารผสม หลักการโดยทั่วไปคือตัวอย่างสารจะผสมกับตัวทำละลายบนตัวดูดซับ เมื่อสารแต่ละชนิดเคลื่อนที่ด้วย ความเร็วต่างกันตามความสามารถในการละลายและความสามารถในการดูดซับของตัวดูดซับ สารจะแยกออก จากกันและปรากฏเป็นสีต่าง ๆ บนตัวดูดซับ[1] โดยวิธีนี้จัดเป็นวิธีการแยกสารเนื้อเดียว ในการดูดซับ ดูดซับดี-->จะขึ้นไปต่ำ ดูดซับน้อย-->จะขึ้นไปได้สูง ความสามารถในการละลายในตัวทำละลาย ละลายดี-->จะขึ้นไปได้สูง ละลายไม่ดี-->จะขึ้นไปได้ต่ำ โครมาโทกราฟีแบบกระดาษ (Paper chromatography) มักใช้กระดาษกรองเป็นส่วนอยู่กับที่ (stationary phase) การแยกสารด้วยการแยกสารด้วยวิธีโครมาโทกราฟี
การสกัดด้วยตัวทำละลาย การสกัดด้วยตัวทำละลาย (sovent extraction) เป็นวิธีที่ใช้กันอย่างกว้างขวาง ในอุตสาหกรรม เช่น การสกัด น้ำมันพืชเพื่อใช้ประกอบอาหาร โดยนำวัตถุดิบมาจากเมล็ดของพืชชนิดต่าง ๆ ได้แก่ เมล็ดทานตะวัน ถั่ว เหลือง ปาล์ม ถั่วลิสง ข้าวโพด เมล็ดบัว งา และรำข้าว ในการสกัดน้ำมันพืชนิยมใช้เฮกเชนเป็นตัวทำละลาย หลังการสกัดจะได้สารละลายที่มีน้ำมันพืชละลายอยู่ในเฮกเซน จากนั้นนำไปกรองเอากากเมล็ดพืชออก แล้ว นำสารละลายไปกลั่นแยกลำดับส่วนเพื่อแยกเฮกเซนจะได้น้ำมันพืช ซึ่งต้องนำไป ฟอกสี ดูดกลิ่น และกำจัด สารอื่น ๆ ออกก่อน จึงจะได้น้ำมันพืชสำหรับใช้ปรุงอาหาร ทั้งนี้ การสกัดด้วยตัวทำละลาย เป็นวิธีการแยกสาร ที่ใช้มากในชีวิตประจำวัน เป็นการแยกสาร ที่ต้องการออกจากส่วนต่าง ๆ ของพืชหรือจากของผสมต้องเลือก ตัวทำละลายที่เหมาะสมในการสกัดสารที่ต้องการ การเลือกตัวทำละลายที่นำมาใช้ในการสกัดมีหลักทั่วไป ดังนี้ 1. ต้องละลายสารที่ต้องการสกัดได้ดี 2. ไม่ทำปฏิกิริยากับสารที่ต้องการสกัด 3. ถ้าต้องการแยกสี ตัวทำละลายจะต้องไม่มีสี ถ้าต้องการแยกกลิ่น ตัวทำละลายต้องไม่มีกลิ่น 4. ไม่มีพิษ มีจุดเดือดต่ำ และแยกตัวออกจากสารที่ต้องการสกัดได้ง่าย 5. ไม่ละลายปนเป็นเนื้อเดียวกับสารที่นำมาสกัด 6. มีราคาถูก ตัวทำละลายที่นิยมใช้ในการสกัด ได้แก่ น้ำ เบนซิน อีเทอร์ โทลูอีน และเฮกเซน สำหรับการสกัดน้ำมันพืชนิยม ใช้เฮกเซน ในการสกัดน้ำมันพืชนั้น เมื่อใช้เฮกเซนสกัดน้ำมันออกจากพืชแล้วต้องนำสารละลายที่ได้ไปกลั่นเพื่อ แยก เฮกเซนออกไปจากสารที่สกัดได้ ต่อจากนั้นจึงกำจัดสีและกลิ่นจนได้น้ำมันพืชบริสุทธิ์ การสกัดด้วยตัวทำละลาย อาจสกัดด้วยเครื่องมือที่เรียกว่า ซอกซ์เลต เครื่องมือดังกล่าวนี้ใช้ตัวทำละลาย ปริมาณน้อย เพราะใช้วิธีการให้ตัวทำละลาย หมุนเวียนผ่านสารที่ต้องการสกัดหลาย ๆ ครั้งต่อเนื่องกันไป จนกระทั่งสกัดสารออกมาได้เพียงพอ การแยกสารด้วยการสกัดด้วยตัวทำละลาย
ประโยชน์ของการสกัดด้วยด้วยตัวทำละลาย 1. ใช้สกัดน้ำมันพืชจากเมล็ดพืช เช่น น้ำมันงา ถั่ว ปาล์ม นุ่น บัว เป็นต้น นิยมใช้ เฮกเซนเป็นตัวทำละลาย 2. สกัดสารมีสีออกจากพืช 3. ใช้สกัดน้ำมันหอมระเหยออกจากพืช 4. ใช้สกัดยาออกจากสมุนไพร สารที่นิยมสกัดด้วยตัวทำละลาย การสกัดสารออกจากพืชต่าง ๆ เช่น ใบเตย มะลิ ตะไคร้หอม เป็นต้น โดยปริมาณ ที่สกัดได้ขึ้นอยู่กับประมาณ พืชที่ใช้ ชนิดตัวทำละลายและปริมาณตัวทำละลาย ได้แก่ น้ำสกัดสีจากขมิ้นได้ดีกว่าเอทานอล ถ้าใช้ตัวทำ ละลายที่ผสมน้ำและเอทานอลเข้าด้วยกัน สารที่สกัดจะมีทั้งสีและกลิ่นรวมอยู่ด้วยกัน สารที่สกัดได้จากขมิ้น นำไปใช้ประโยชน์ ในการผสมเครื่องสำอางและอาหาร สารจากพืชส่วนใหญ่ใช้น้ำเป็นตัวสกัด แต่บางชนิด ใช้ น้ำเย็น บางชนิดใช้น้ำร้อน สารที่ใช้น้ำเย็นสกัด เช่น สกัดสีจากใบเตย กลิ่นหอม จากดอกมะลิ สีจากดอก อัญชัน สารที่ใช้น้ำร้อนสกัด เช่น สีจากดอกกระเจี๊ยบ กลิ่นหอมจากตะไคร้หอม สีจากแก่นขนุน ใบหูกวาง สาร บางชนิดสกัดโดยใช้เอทานอล เช่น ยาดองสมุนไพร ไวน์กระชายดำ เฮกเซน มีสูตรทางเคมีคือ C2H14 เป็นของเหลวใส ไม่มีสี มีจุดเดือด 69 องศาเซลเซียส ไอของเฮกเซนเป็น อันตรายต่อระบบหายใจ จากตัวอย่างข้างต้น สรุปได้ดังนี้ 1. ตัวทำละลายขมิ้น 2 ชนิด คือ น้ำ และเอทานอลให้ผลการสกัดสารต่างกันคือ ทั้งน้ำและเอทานอลสามารถ สกัดสีขมิ้นได้ แต่น้ำสามารถสกัดกลิ่นขมิ้นได้ดีกว่าเอทานอล เนื่องจากเอทานอลมีกลิ่นแต่น้ำไม่มีกลิ่น 2. การหั่นขมิ้นเป็นชิ้นเล็ก ๆ มีผลต่อการสกัด เพราะยิ่งขมิ้นชิ้นเล็ก การสกัดสารยิ่งดี เนื่องจากผิวหน้าสารที่ ถูกสกัดเพิ่มมากขึ้นเมื่อสารนั้นชิ้นเล็กลง สารที่สกัดจากพืชหลายชนิดเป็นโอสถสารหรือตัวยาอยู่ในพืช เมื่อสกัดสารออกมาได้สามารถนำตัวยาที่สกัดได้ ไปใช้ประโยชน์ต่อไป เช่น ทำเครื่องสำอาง ผสมสารอาหาร ผสมในน้ำมันหม่องใช้สูดดม แหล่งข้อมูล http://www.suwattana.net/separation/page8.html การสกัดสารสกัดหยาบจากต้นบัวบกและต้นไพล