197 22. การทดลองเรื่อง ความสัมพันธ์ระหว่างแรง มวล และความเร่ง จุดประสงค์ ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างแรงที่กระทำต่อวัตถุ ความเร่งของวัตถุที่เกิดจากแรงนั้น และมวลของวัตถุ เวลาที่ใช้ 50 นาที วัสดุและอุปกรณ์ 1. เครื่องเคาะวสัญญาณเวลา 1 ชุด 2. หม้อแปลงโวลต์ต่ำ 1 เครื่อง 3. รางไม้พร้อมแขนรางไม้ 1 ชุด 4. รถทดลอง 1 คัน 5. นอต 5 ตัว 6. สายไนลอนพร้อมขอเกี่ยวโลหะ 1 ชุด 7. สายไฟ 1 ชุด 8. แถบกระดาษ 10 เเถบ การเตรียมก่อนทำกิจกรรม (การชดเชยแรงเสียดทาน) 1. การติดตั้งอุปกรณ์ วางรางไม้บนโต๊ะ นำแนบรางไม้ที่มีรอกติดอยู่มาประกอบกับรางไม้ จัดปลายราง ไม้ด้านที่มีรอกให้ยื่นพ้นขอบโต๊ะเล็กน้อย 2. นำรถทดลองวางบนรางไม้ ติดปลายข้างหนึ่งของแถบกระดาษกับรถทดลอง นำปลายอีกข้างหนึ่งของ แถบกระดาษสอดผ่านเครื่องเคาะสัญญาณเวลา ซึ่งต่ออยู่กับหม้อแปลงโวลต์ต่ำ (ใช้ความต่างศักย์ 4-6 โวลต์ หรือตามข้อแนะนำของเครื่องเคาะสัญญาณเวลา) 3. ผูกสายไนลอนกับแกนเหล็กที่อยู่ด้านหน้ารถทดลอง แล้วคล้องสายไนลอนผ่านรอกให้ห้อยลงใน แนวดิ่ง ผูกขอเกี่ยวโลหะที่ปลายสายไนลอน 4. จัดให้ปนวแถบกระดาษ ตัวรถ และสายไนลอนให้อยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกัน 5. ลองผลักรถทดลองเบาๆ ในทิศทางเข้าหารอก ถ้ารถเคลื่อนที่ได้ระยะใกล้ๆ แล้วหยุดเคลื่อนที่ ให้ หนุนปลายรางด้านที่อยู่ตรงข้ามกับที่ติดรอกให้สูงขึ้นเล็กน้อย แล้วลองผลักรถทดลองใหม่ ทำซ้ำจนกว่ารถ ทดลองแล่นตามรางด้วยความเร็วคงตัว ซึ่งสามารถตรวจสอบได้จากระยะห่างที่เท่ากันของแต่ละช่วงจุดบแถบ กระดาษที่สอดผ่านเครื่องเคาะสัญญาณเวลา กิจกรรม 3.2
198 วิธีการทำกิจกรรม จัดตั้งอุปกรณ์ โดยให้รถทดลองเคลื่อนที่บนรางไม้ด้วยความเร็วคงตัว แล้วให้ใช้นอต 4ตัวแขวนกับขอ เกี่ยวโลหะเพื่อทำหน้าที่เป็นแรงดึงคงตัว ทำกิจกรรมเหมือนเดิมเพียงแต่เพิ่มมวลของรถโดยเพิ่มแท่งเหล็กมวล 500 กรัม ครั้งละ 1 แท่ง 3 ครั้ง ทุกครั้งที่เปลี่ยนมวลจะต้องจัดรางไม้เพื่อทำให้รถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ก่อนตามกิจกรรมตอนที่ 1 นำแถบกระดาษทั้ง 4 ที่บันทึกการเคลื่อนที่ของมวลที่เปลี่ยน เมื่อใช้แรงดึงคงตัว ไป หาความเร็วที่เวลาต่าง ๆ บันทึกผลลงในตาราง ตารางบันทึกผลความเร็วกับเวลา เวลา (x1/50 s) ความเร็วเมื่อใช้รถที่มีมวล (m/s) มวล 1m มวล 2m มวล 3m มวล 4m ตารางบันทึกผลความเร่งกับส่วนกลับของมวล มวลของรถ m 4 3 2 1 1/m a (m/s2 )
199 กราฟระหว่างความเร่งกับส่วนกลับของมวล สรุปผลการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
200 22. การทดลองเรื่อง ความสัมพันธ์ระหว่างแรง มวล และความเร่ง จุดประสงค์ ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างแรงที่กระทำต่อวัตถุ ความเร่งของวัตถุที่เกิดจากแรงนั้น และมวลของวัตถุ เวลาที่ใช้ 50 นาที วัสดุและอุปกรณ์ 1. เครื่องเคาะวสัญญาณเวลา 1 ชุด 2. หม้อแปลงโวลต์ต่ำ 1 เครื่อง 3. รางไม้พร้อมแขนรางไม้ 1 ชุด 4. รถทดลอง 1 คัน 5. นอต 5 ตัว 6. สายไนลอนพร้อมขอเกี่ยวโลหะ 1 ชุด 7. สายไฟ 1 ชุด 8. แถบกระดาษ 10 เเถบ การเตรียมก่อนทำกิจกรรม (การชดเชยแรงเสียดทาน) 1. การติดตั้งอุปกรณ์ วางรางไม้บนโต๊ะ นำแนนรางไม้ที่มีรอกติดอยู่มาประกอบกับรางไม้ จัดปลายราง ไม้ด้านที่มีรอกให้ยื่นพ้นขอบโต๊ะเล็กน้อย 2. นำรถทดลองวางบนรางไม้ ติดปลายข้างหนึ่งของแถบกระดาษกับรถทดลอง นำปลายอีกข้างหนึ่งของ แถบกระดาษสอดผ่านเครื่องเคาะสัญญาณเวลา ซึ่งต่ออยู่กับหม้อแปลงโวลต์ต่ำ (ใช้ความต่างศักย์ 4-6 โวลต์ หรือตามข้อแนะนำของเครื่องเคาะสัญญาณเวลา) 3. ผูกสายไนลอนกับแกนเหล็กที่อยู่ด้านหน้ารถทดลอง แล้วคล้องสายไนลอนผ่านรอกให้ห้อยลงใน แนวดิ่ง ผูกขอเกี่ยวโลหะที่ปลายสายไนลอน 4. จัดให้ปนวแถบกระดาษ ตัวรถ และสายไนลอนให้อยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกัน 5. ลองผลักรถทดลองเบาๆ ในทิศทางเข้าหารอก ถ้ารถเคลื่อนที่ได้ระยะใกล้ๆ แล้วหยุดเคลื่อนที่ ให้ หนุนปลายรางด้านที่อยู่ตรงข้ามกับที่ติดรอกให้สูงขึ้นเล็กน้อย แล้วลองผลักรถทดลองใหม่ ทำซ้ำจนกว่ารถ ทดลองแล่นตามรางด้วยความเร็วคงตัว ซึ่งสามารถตรวจสอบได้จากระยะห่างที่เท่ากันของแต่ละช่วงจุดบแถบ กระดาษที่สอดผ่านเครื่องเคาะสัญญาณเวลา กิจกรรม 3.2 เฉลย
201 วิธีการทำกิจกรรม จัดตั้งอุปกรณ์ โดยให้รถทดลองเคลื่อนที่บนรางไม้ด้วยความเร็วคงตัว แล้วให้ใช้นอต 4ตัวแขวนกับขอ เกี่ยวโลหะเพื่อทำหน้าที่เป็นแรงดึงคงตัว ทำกิจกรรมเหมือนเดิมเพียงแต่เพิ่มมวลของรถโดยเพิ่มแท่งเหล็กมวล 500 กรัม ครั้งละ 1 แท่ง 3 ครั้ง ทุกครั้งที่เปลี่ยนมวลจะต้องจัดรางไม้เพื่อทำให้รถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ก่อนตามกิจกรรมตอนที่ 1 นำแถบกระดาษทั้ง 4 ที่บันทึกการเคลื่อนที่ของมวลที่เปลี่ยน เมื่อใช้แรงดึงคงตัว ไป หาความเร็วที่เวลาต่าง ๆ บันทึกผลลงในตาราง ตารางบันทึกผลความเร็วกับเวลา เวลา (x1/50 s) ความเร็วเมื่อใช้รถที่มีมวล (m/s) มวล 1m มวล 2m มวล 3m มวล 4m 2 0.11 0.12 0.12 0.11 6 0.18 0.16 0.15 0.13 10 0.26 0.20 0.17 0.16 15 0.35 0.25 0.21 0.18 18 0.42 0.28 0.21 0.20 22 0.51 0.32 0.26 0.22 26 0.58 0.37 0.28 0.23 ตารางบันทึกผลความเร่งกับส่วนกลับของมวล มวลของรถ m 4 3 2 1 1/m 0.25 0.33 0.50 1.00 a (m/s2 ) 0.27 0.37 0.51 1.00
202 กราฟระหว่างความเร่งกับส่วนกลับของมวล สรุปผลการทดลอง เมื่อมวล m คงตัว ขนาดของความเร่ง a ของรถทดลองจะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์ F และเมื่อทำการ ทดลองต่อโดยเปลี่ยนมวล m ของรถทดลองและให้แรงลัพธ์ F มีขนาดคงตัว ขนาดของความเร่ง a ของรถจะ แปรผันตรงกับส่วนกลับของมวล 1/m หรือกล่าวได้ว่า ขนาดของความเร่งแปรผกผันกับมวล m นั่นเอง a ∝ 1 m จากการแปรผันตามข้างต้น จะสรุปได้ว่า F ∝ ma จะสรุปได้ว่า F =ma คือกฎการเคลื่อนที่ข้อที่สองของนิวตัน 2. ความเร่ง a มีทิศเดียวกับแรงลัพธ์F เสมอ 3. ในการนำสมการ F =ma ไปใช้นั้นจะต้องคำนึงถึงทิศของ F และ a 4. สำหรับสมการ F =ma เพื่อใช้หาขนาดของแรงและความเร่งเท่านั้น 5. เมื่อมีแรงลัพธ์มากระทำและขนาดของความเร่งจะแปรผันตรงกับขนาดของแรงและ แปรผกผันกับมวลของวัตถุ (ซึ่งเป็นไปตามกฎข้อที่ 2 ของนิวตัน)
203
204
205 แผนการจัดการเรียนรู้ที่6 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี รหัสวิชา ว31201 รายวิชาฟิสิกส์ หน่วยการเรียนรู้ที่3 แรงและกฎการเคลื่อนที่ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4 เรื่อง แรงเสียดทาน จำนวน 5 ชั่วโมง ภาคเรียนที่1 ปีการศึกษา 2566 สอนโดย นางสาวศศิธร สีมายา ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1. มาตรฐานการเรียนรู้ สาระฟิสิกส์ : 1. เข้าใจธรรมชาติทางฟิสิกส์ ปริมาณและกระบวนการวัด การเคลื่อนที่แนวตรง แรง และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎความโน้มถ่วงสากล แรงเสียดทานสมดุลกลของวัตถุ งานและกฎการอนุรักษ์ พลังงานกล โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม การเคลื่อนที่แนวโค้ง รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 2. ผลการเรียนรู้ วิเคราะห์ อธิบาย และคำนวณแรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุคู่หนึ่ง ๆ ในกรณีที่วัตถุหยุด นิ่งและวัตถุเคลื่อนที่ รวมทั้งทดลองหาสัมประสิทธิ์ความเสียดทานระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุคู่หนึ่ง ๆ และ นำความรู้เรื่องแรงเสียดทานไปใช้ในชีวิตประจำวัน 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ (K) - สามารถบอกความหมายแรงเสียดทาน แรงเสียดทานสถิต และแรงเสียดทานจลน์ได้ 3.2 ด้านทักษะ/กระบวนการ (P) - ทดลองและคำนวณหาสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตและสัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ ได้ถูกต้อง 3.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) - มีวินัย - ใฝ่เรียนรู้ - มุ่งมั่นในการทำงาน 4. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 4.1 ความสามารถในการสื่อสาร 4.2 ความสามารถในการคิด 5. การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ แนวคิด/รูปแบบการสอน/วิธีการสอน/เทคนิค : สืบเสาะหาความรู้ 5Es (5Es Instructional Model)
206 6. สาระสำคัญ แรงเสียดทาน (frictional force) คือ แรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุซึ่งเกิดขึ้นระหว่างผิววัตถุกับ พื้นที่สัมผัสและมีทิศตรงกันข้ามกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุเสมอ แรงเสียดทานแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ 1. แรงเสียดทานสถิต เป็นแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในขณะที่วัตถุอยู่นิ่งจนถึงเริ่มต้นเคลื่อนที่ f s=μN=μmg 2. แรงเสียดทานจลน์เป็นแรงเสียดทานขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ซึ่งจะมีค่า น้อยกว่าแรง เสียดทานสถิต f k=μN=μmg 7. ภาระงาน/ชิ้นงาน 7.1 แบบฝึกหัดคำถามตรวจสอบความเข้าใจ 3.4 7.2 กิจกรรม 3.3 เรื่อง การทดลองเรื่องแรงเสียดทาน 7.3 ใบงานที่ 3.3 เรื่อง แรงเสียดทาน 8. กระบวนการจัดการเรียนรู้ ขั้นที่ 1 ขั้นสร้างความสนใจ 1. ครูนำเข้าสู่บทเรียน โดยทบทวนความรู้เรื่องแรงเสียดทานที่เคยเรียนมาแล้ว โดยยกสถานการณ์ให้ นักเรียนวิเคราะห์และอภิปรายเกี่ยวกับแรงเสียดทาน เช่น ฝนตกถนนลื่น รถเบรกไถลไม่หยุด ดอกยางโล้นไม่ เกาะถนน เด็กที่มีน้ำหนักมากไม่ไถลลงจากแผ่นไม้ลื่น เป็นต้น หลังจากนั้นทบทวนความรู้เกี่ยวกับที่การ เขียนแผนภาพวัตถุอิสระ การหาแรงลัพธ์ด้วยวิธีคำนวณ 2. ครูให้นักเรียนออกแรงผลักวัตถุ แล้วสังเกตขนาดของแรงที่ใช้ผลักวัตถุ ในขณะที่วัตถุยังไม่เคลื่อนที่ ขณะที่วัตถุเริ่มจะเคลื่อนที่ และขณะที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่ จากนั้นให้ความรู้เกี่ยวกับแรงเสียดทานสถิต และแรง เสียดทานจลน์ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน ขั้นที่ 2 ขั้นสำรวจและค้นหา 1. ครูให้นักเรียนทำการทดลองกิจกรรม 3.3 การทดลองเรื่องแรงเสียดทานในหนังสือเรียนรายวิชา เพิ่มเติม ฟิสิกส์1 ชั้นม.4 สสวท. 2. ครูให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายคำถามท้ายกิจกรรม บันทึกผลและเขียนกราฟความสัมพันธ์ ขั้นที่ 3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 1. ตัวแทนนักเรียนแต่ละกลุ่มออกมานำเสนอผลการทำกิจกรรม 2. ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายหลังทำกิจกรรม จนได้ข้อสรุปดังนี้
207 - เมื่อวางแผ่นไม้(ที่มีถุงทรายทับ)บนรางไม้ ขณะที่ยังไม่ออกแรงดึง จะมีแรง 2 แรง กระทำ ต่อแผ่นไม้และถุงทราย ได้แก่ แรงเนื่องจากน้ำหนักของแผ่นไม้และถุงทรายและแรงที่พื้นกระทำต่อวัตถุใน แนวตั้งฉากกับพื้น ซึ่งแรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันอยู่ในแนวดิ่งและมีทิศตรงกันข้าม ทั้งนี้เนื่องจากวัตถุอยู่นิ่งตาม กฎการเคลื่อนที่ข้อหนึ่งของนิวตัน มีผลทำให้แรงลัพธ์บนแผ่นไม้และถุงทรายเท่ากับศูนย์ - เมื่อออกแรงดึงแผ่นไม้โดยแผ่นไม้อยู่นิ่ง แสดงว่าแรงลัพธ์บนแผ่นไม้และถุงทรายมีค่าเท่ากับ ศูนย์ จะได้แรงในแนวดิ่งมีค่าเช่นเดียวกับข้อ 1. และแรงในแนวระดับ มี 2 แรง คือ แรงดึง และ แรงต้านการ เคลื่อนที่เป็นแรงที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของแผ่นไม้และพื้นราง เรียกว่า แรงเสียดทาน มีขนาดเท่ากับขนาด ของแรงดึงและมีทิศตรงกันข้าม - เมื่อออกแรงดึงแผ่นไม้ด้วยขนาดของแรงมากขึ้น โดยแผ่นไม้ยังไม่เคลื่อนที่แสดงว่าแผ่นไม้ อยู่ในสมดุล หมายความว่าแรงเสียดทานมีขนาดมากขึ้นด้วย และค่าเพิ่มมากขึ้นตามแรงดึงจนถึงค่าหนึ่งเมื่อ แผ่นไม้เริ่มเคลื่อนที่เรียกแรงเสียดทานค่านี้ว่า แรงเสียดทานสถิตสูงสุด - เมื่อแผ่นไม้เริ่มเคลื่อนที่ ออกแรงดึงต่อไปเพื่อให้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวแสดงว่าแผ่นไม้ อยู่ในสภาพสมดุล ตามกฎการเคลื่อนที่ข้อ1ของนิวตัน จะได้แรงลัพธ์ที่กระทำต่อแผ่นไม้เป็นศูนย์ได้ผล เช่นเดียวกันกับข้อ2 แรงเสียดทานระหว่างแผ่นไม้กับพื้นโต๊ะขณะที่แผ่นไม้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวเรียกว่า แรงเสียดทานจลน์ มีขนาดเท่ากับแรงดึงมีค่าคงตัวสำหรับผิวสัมผัสคู่หนึ่ง แรงนี้จะมีค่าน้อยกว่าแรงดึงสูงสุดที่ ดึงแผ่นไม้ให้เริ่มเคลื่อนที่ จากการทดลองตอนที่ 2 และ3 พบว่า - ในแต่ละค่าของน้ำหนักแผ่นไม้รวมกับถุงทราย ขนาดของแรงที่ใช้ดึงแผ่นไม้ขณะแผ่นไม้เริ่ม เคลื่อนที่และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวตามลำดับ - เขียนกราฟระหว่างน้ำหนักแผ่นไม้รวมกับถุงทรายและแรงดึงทั้งสองค่าเป็นกราฟเส้นตรงที่ ผ่านจุดกำเนิดแสดงว่าแรงดึงแปรผันตรงกับน้ำหนักแผ่นไม้รวมกับถุงทราย - กราฟระหว่างแรงดึงกับน้ำหนักแผ่นไม้รวมกับถุงทรายขณะแผ่นไม้เริ่มเคลื่อนที่มีความชัน มากกว่าความชันของกราฟระหว่างแรงดึงกับน้ำหนักแผ่นไม้รวมกับถุงทรายขณะแผ่นไม้เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว คงตัว ซึ่งความชันนี้คืออัตราส่วนระหว่างแรงดึงกับน้ำหนักแผ่นไม้รวมกับถุงทรายเรียกว่าสัมประสิทธิ์ความ เสียดทานระหว่างผิวสัมผัสคู่หนึ่ง 2. นักเรียนทำแบบฝึกหัดตรวจสบความเข้าใจ 3.4 ในหนังสือเรียนหน้า 162 ส่งครูท้ายชั่วโมง ขั้นที่ 4 ขั้นขยายความรู้ 1 ครูให้ความรู้เพิ่มเติมและสรุปความรู้เรื่องแรงเสียดทาน ดังนี้ แรงเสียดทาน (frictional force) คือ แรงที่ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุซึ่งเกิดขึ้นระหว่างผิววัตถุกับ พื้นที่สัมผัสและมีทิศตรงกันข้ามกับทิศการเคลื่อนที่ของวัตถุเสมอ แรงเสียดทานแบ่งเป็น 2 ชนิด คือ 1. แรงเสียดทานสถิต เป็นแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นในขณะที่วัตถุอยู่นิ่งจนถึงเริ่มต้นเคลื่อนที่ = =
208 2. แรงเสียดทานจลน์เป็นแรงเสียดทานขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ซึ่งจะมีค่า น้อยกว่าแรง เสียดทานสถิต = = 2. ครูอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของแรงดึงวัตถุกับขนาดของแรงเสียดทาน ตามความสัมพันธ์ของเส้นกราฟในรูป 3.31 ในหนังสือเรียน และยกตัวอย่างเพิ่มเติมจากรูป 3.32 ในหนังสือ เรียน จากนั้นครูอธิบายการคำนวณเรื่องแรงเสียดทานตามตัวอย่าง 3.3 และ 3.4 ในหนังสือเรียน 3. ครูมอบหมายให้นักเรียนทำใบงานที่ 3.3 เรื่อง แรงเสียดทาน และส่งครูในชั่วโมงถัดไป ขั้นที่ 5 ขั้นประเมินผล 1. ครูตรวจสอบผลจากการทำทำแบบฝึกหัด 3.4 2. ครูตรวจสอบผลการทำกิจกรรม 3.3 3. ครูตรวจสอบผลการทำใบงานที่ 3.3 4. ครูประเมินผล โดยการสังเกตพฤติกรรมการตอบคำถาม พฤติกรรมการทำงานของนักเรียน 9. สื่อการเรียนรู้ 9.1 สื่อการเรียนรู้ - หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ ม.4 เล่ม 1 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) - แบบฝึกหัดหน่วยการเรียนรู้ที่ 3 แรงและกฎการเคลื่อนที่ ในหนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ ม.4 เล่ม 1 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) - กิจกรรม 3.3 เรื่อง การทดลองเรื่องแรงเสียดทาน - ใบงานที่ 3.3 เรื่อง แรงเสียดทาน 9.2 แหล่งการเรียนรู้ - ห้องเรียน - ห้องสมุด - แหล่งข้อมูลสารสนเทศ
209 10. การวัดผลประเมินผล รายการวัด วิธีวัด เครื่องมือ เกณฑ์การประเมิน ด้านความรู้ (K) - สามารถบอกความหมาย แรงเสียดทาน แรงเสียด ทานสถิต และแรงเสียด ทานจลน์ได้ - ตรวจแบบฝึกหัด 3.4 - แบบฝึกหัด 3.4 ร้อยละ 60 ผ่านเกณฑ์ ด้านกระบวนการ (P) - ทดลองและคำนวณหา สัมประสิทธิ์ความเสียด ทานสถิตและสัมประสิทธิ์ ความเสียดทานจลน์ได้ ถูกต้อง - ตรวจกิจกรรม 3.3 - ตรวจใบงาน 3.3 - แบบประเมินทักษะ กระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ ระดับคุณภาพ 2 ผ่านเกณฑ์ ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) - คุณลักษณะอันพึง ประสงค์ - สังเกตความมีวินัย ใฝ่เรียนรู้ และมุ่งมั่น ในการทำงาน - แบบประเมิน คุณลักษณะ อันพึงประสงค์ ระดับคุณภาพ 2 ผ่านเกณฑ์ สมรรถนะที่สำคัญ - สมรรถนะที่สำคัญ - สังเกตความสามารถใน การสื่อสาร และ ความสามารถในการคิด - แบบประเมินสมรรถนะ ที่สำคัญ ระดับคุณภาพ 2 ผ่านเกณฑ์
210
211
212
213 การทดลองเรื่อง แรงเสียดทาน จุดประสงค์ 1. เพื่อศึกษาขนาดและทิศทางของแรงเสียดทาน 2. เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างแรงเสียดทานและแรงแนวฉาก เวลาที่ใช้ 50 นาที วัสดุและอุปกรณ์ 1. รางไม้ 1 ชุด 2. แผ่นไม้สี่เหลี่ยมมีขอเกี่ยว 1 แผ่น 3. เครื่องชั่งสปริง 1 เครื่อง 4. ถุงทราย 4 ถุง 5. เส้นด้ายยาว 30 เซนติเมตร 1 เส้น วิธีทำกิจกรรม ตอนที่ 1 แรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานจลน์ 1. ใช้เครื่องชั่งสปริงเกี่ยวกับขอเกี่ยวของแผ่นไม้ ซึ่งวางอยู่บนรางไม้ และใช้ถุงทราย 1 ถุงวางทับแผ่นไม้ 2. ออกแรงน้อย ๆ แล้วค่อย ๆ เพิ่มแรงดึง สังเกตแรงที่อ่านได้ก่อนที่แผ่นไม้จะเริ่มเคลื่อนที่ 3. บันทึกแรงดึงที่ทำให้แผ่นไม้เริ่มเคลื่อนที่ และแรงที่ทำให้แผ่นไม้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวอย่างละ ประมาณ 5-7 ค่า แล้วหาค่าเฉลี่ยในสองกรณี ผลการทำกิจกรรม ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… กิจกรรม 3.3
214 คำถามท้ายกิจกรรม ตอนที่ 1 1. ขณะออกแรงดึงแผ่นไม้ มีแรงเสียดทานกระทำต่อแผ่นไม้หรือไม่ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. เมื่อออกแรงดึงแผ่นไม้แต่ละกรณี แรงลัพธ์ที่กระทำต่อแผ่นไม้มีค่าเท่าใด อธิบาย ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. เมื่อออกแรงดึงแผ่นไม้แต่ละกรณี แรงเสียดทานมีขนาดเท่าใด และมีทิศทางอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. แรงเสียดทานในกรณีใดมีค่ามากกว่า ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ตอนที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเสียดทานสถิตและแรงแนวฉาก 1. จัดรางไม้ให้พื้นรางอยู่ในแนวระดับ ใช้เครื่องชั่งสปริงเกี่ยวขอเกี่ยวของแผ่นไม้ที่มีถุงทรายวางทับอยู่ 1 ถุง 2. ออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงให้ทิศทางของแรงดึงอยู่ในแนวระดับ เพิ่มแรงจนทำให้แผ่นไม้และถุงทราย เริ่มจะเคลื่อนที่ บันทึกแรงดึงนี้ 3. ทำการทดลองซ้ำโดยเพิ่มถุงทรายวางทับแผ่นไม้เป็น 2, 3 และ 4 ถุง 4. เขียนกราฟความสัมพันธ์ระหว่างของแรงดึงที่ทำให้แรงเคลื่อนที่ (F) กับขนาดน้ำหนักของถุงทราย รวมกับแผ่นไม้ (W) หาความชันของเส้นกราฟ ตอนที่ 3 ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเสียดทานจลน์และแรงแนวฉาก 1. ทำการทดลองเช่นเดียวกับตอนที่ 2 แต่ออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงเพื่อดึงแผ่นไม้ที่มีถุงทรายวางทับให้ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว 2. บันทึกขนาดของแรงดึง (F) และขนาดของน้ำหนักถุงทรายรวมกับแผ่นไม้ (W) 3. เขียนกราฟระหว่าง F กับ W หาความชันของเส้นกราฟ
215 ตารางบันทึกขนาดของแรงกับน้ำหนักของแผ่นไม้และถุงทราย จำนวนถุงทราย (ถุง) น้ำหนักแผ่นไม้และ ถุงทราย (N) ขนาดของแรงที่ใช้ดึงแผ่นไม้ (N) เริ่มจะเคลื่อนที่ เคลื่อนด้วยความเร็วคง ตัว 1 2 3 4 กราฟระหว่างขนาดของแรงกับน้ำหนักของแผ่นไม้และถุงทราย
216 คำนวณค่าความชันของกราฟระหว่างแรงดึงกับน้ำหนักแผ่นไม้และถุงทรายขณะพอดีเคลื่อนที่ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… คำนวณกราฟระหว่างแรงดึงกับน้ำหนักแผ่นไม้และถุงทรายขณะกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… สรุปผลการทำกิจกรรม ตอนที่ 2 และ 3 ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
217 คำถามท้ายกิจกรรม ตอนที่ 2 1. น้ำหนักของถุงทรายรวมกับแผ่นไม้มีความสัมพันธ์กับแรงแนวฉากที่กระทำต่อแผ่นไม้อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. ขนาดน้ำหนักของถุงทรายรวมกับแผ่นไม้มีความสัมพันธ์กับแรงเสียดทานอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. กราฟที่ได้จากกิจกรรมมีลักษณะอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. ความชันของกราฟคือค่าอะไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… คำถามท้ายกิจกรรม ตอนที่ 3 1. น้ำหนักของถุงทรายรวมกับแผ่นไม้มีความสัมพันธ์กับแรงแนวฉากที่กระทำต่อแผ่นไม้อย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. ขนาดน้ำหนักของถุงทรายรวมกับแผ่นไม้มีความสัมพันธ์กับแรงเสียดทานอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. กราฟที่ได้จากกิจกรรมมีลักษณะอย่างไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. ความชันของกราฟคือค่าอะไร ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. ความชันของเส้นกราฟจากกิจกรรมตอนที่ 2 และ 3 เท่ากันหรือไม่ ถ้าไม่เท่ากันกราฟใดมีความชันมากกว่า ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
218 22. การทดลองเรื่อง แรงเสียดทาน จุดประสงค์ 1. เพื่อศึกษาขนาดและทิศทางของแรงเสียดทาน 2. เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างแรงเสียดทานและแรงแนวฉาก เวลาที่ใช้ 50 นาที วัสดุและอุปกรณ์ 1. รางไม้ 1 ชุด 2. แผ่นไม้สี่เหลี่ยมมีขอเกี่ยว 1 แผ่น 3. เครื่องชั่งสปริง 1 เครื่อง 4. ถุงทราย 4 ถุง 5. เส้นด้ายยาว 30 เซนติเมตร 1 เส้น วิธีทำกิจกรรม ตอนที่ 1 แรงเสียดทานสถิตและแรงเสียดทานจลน์ 1. ใช้เครื่องชั่งสปริงเกี่ยวกับขอเกี่ยวของแผ่นไม้ ซึ่งวางอยู่บนรางไม้ และใช้ถุงทราย 1 ถุงวางทับแผ่นไม้ 2. ออกแรงน้อย ๆ แล้วค่อย ๆ เพิ่มแรงดึง สังเกตแรงที่อ่านได้ก่อนที่แผ่นไม้จะเริ่มเคลื่อนที่ 3. บันทึกแรงดึงที่ทำให้แผ่นไม้เริ่มเคลื่อนที่ และแรงที่ทำให้แผ่นไม้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวอย่างละ ประมาณ 5-7 ค่า แล้วหาค่าเฉลี่ยในสองกรณี ผลการทำกิจกรรม - เมื่อออกแรงดึง 0.5 N , 1.0 N ,และ 1.5 N แผ่นไม้ยังไม่เคลื่อนที่ - แผ่นไม้จะเริ่มเคลื่อนที่ เมื่อเพิ่มแรงดึงแผ่นไม้เป็น 2.9 N - แผ่นไม้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว เมื่อแรงที่ดึงแผ่นไม้มีค่าลดลงเหลือ 2.0 N กิจกรรม 3.3 เฉลย
219 คำถามท้ายกิจกรรม ตอนที่ 1 1. ขณะออกแรงดึงแผ่นไม้ มีแรงเสียดทานกระทำต่อแผ่นไม้หรือไม่ มี 2. เมื่อออกแรงดึงแผ่นไม้แต่ละกรณี แรงลัพธ์ที่กระทำต่อแผ่นไม้มีค่าเท่าใด อธิบาย แรงลัพธ์มีค่าเป็นศูนย์ เนื่องจากวัตถุคงสภาพการเคลื่อนที่เดิมของวัตถุ คือ หยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว คงตัว 3. เมื่อออกแรงดึงแผ่นไม้แต่ละกรณี แรงเสียดทานมีขนาดเท่าใด และมีทิศทางอย่างไร แรงเสียดทานมีขนาดเท่ากับแรงที่ใช้ดึง แต่มีทิศทางตรงข้ามกัน 4. แรงเสียดทานในกรณีใดมีค่ามากกว่า แรงเสียดทานสถิตขณะแผ่นไม้เริ่มจะเคลื่อนที่ จะมีค่ามากกว่ากรณีอื่น ๆ ตอนที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเสียดทานสถิตและแรงแนวฉาก 1. จัดรางไม้ให้พื้นรางอยู่ในแนวระดับ ใช้เครื่องชั่งสปริงเกี่ยวขอเกี่ยวของแผ่นไม้ที่มีถุงทรายวางทับอยู่ 1 ถุง 2. ออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงให้ทิศทางของแรงดึงอยู่ในแนวระดับ เพิ่มแรงจนทำให้แผ่นไม้และถุงทราย เริ่มจะเคลื่อนที่ บันทึกแรงดึงนี้ 3. ทำการทดลองซ้ำโดยเพิ่มถุงทรายวางทับแผ่นไม้เป็น 2, 3 และ 4 ถุง 4. เขียนกราฟความสัมพันธ์ระหว่างของแรงดึงที่ทำให้แรงเคลื่อนที่ (F) กับขนาดน้ำหนักของถุงทราย รวมกับแผ่นไม้ (W) หาความชันของเส้นกราฟ ตอนที่ 3 ความสัมพันธ์ระหว่างแรงเสียดทานจลน์และแรงแนวฉาก 1. ทำการทดลองเช่นเดียวกับตอนที่ 2 แต่ออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริงเพื่อดึงแผ่นไม้ที่มีถุงทรายวางทับให้ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว 2. บันทึกขนาดของแรงดึง (F) และขนาดของน้ำหนักถุงทรายรวมกับแผ่นไม้ (W) 3. เขียนกราฟระหว่าง F กับ W หาความชันของเส้นกราฟ
220 ตารางบันทึกขนาดของแรงกับน้ำหนักของแผ่นไม้และถุงทราย จำนวนถุงทราย (ถุง) น้ำหนักแผ่นไม้และ ถุงทราย (N) ขนาดของแรงที่ใช้ดึงแผ่นไม้ (N) เริ่มจะเคลื่อนที่ เคลื่อนด้วยความเร็วคง ตัว 1 6.6 2.9 2.0 2 11.6 4.6 3.3 3 16.6 6.4 4.6 4 21.36 8.5 5.9 กราฟระหว่างขนาดของแรงกับน้ำหนักของแผ่นไม้และถุงทราย
221 คำนวณค่าความชันของกราฟระหว่างแรงดึงกับน้ำหนักแผ่นไม้และถุงทรายขณะพอดีเคลื่อนที่ ค่าความชัน = 6.0-3.0 15.0-7.5 = 3.0 7.5 = 0.4 คำนวณกราฟระหว่างแรงดึงกับน้ำหนักแผ่นไม้และถุงทรายขณะกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ค่าความชัน = 5.6-2.8 20.0-10.0 = 2.8 10.0 = 0.28 สรุปผลการทำกิจกรรม ตอนที่ 2 และ 3 จากผลการทดลองและการตอบถามในหนังสือเรียน ครูและนักเรียนช่วยกันอภิปรายจนได้ข้อ สรุปดังนี้ 1. ในแต่ละค่าของน้ำหนักแผ่นไม้รวมกับถุงทราย ขนาดของแรงที่ใช้ดึงแผ่นไม้ขณะแผ่นไม้เริ่มเคลื่อนที่ และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวตามลำดับ 2. เขียนกราฟระหว่างน้ำหนักแผ่นไม้รวมกับถุงทรายและแรงดึงทั้งสองค่า เป็นกราฟเส้นตรงที่ผ่านจุด กำเนิด แสดงว่า แรงดึงแปรผันตรงกับน้ำหนักแผ่นไม้รวมกับถุงทราย 3. กราฟระหว่างแรงดึงกับน้ำหนักแผ่นไม้รวมกับถุงทรายขณะแผ่นไม้เริ่มเคลื่อนที่มีความชันมากกว่า ความชันของกราฟระหว่างแรงดึงกับนำ้หนักแผ่นไม้รวมกับถุงทรายขณะแผ่นไม้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว ซึ่ง ความชันนี้คือ อัตราส่วนระหว่างแรงดึงกับน้ำหนักแผ่นไม้รวมกับถุงทรายเรียกว่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานระ หว่าผิวสัมผัสคู่หนึ่ง
222 คำถามท้ายกิจกรรม ตอนที่ 2 1. น้ำหนักของถุงทรายรวมกับแผ่นไม้มีความสัมพันธ์กับแรงแนวฉากที่กระทำต่อแผ่นไม้อย่างไร มีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงข้ามกัน 2. ขนาดน้ำหนักของถุงทรายรวมกับแผ่นไม้มีความสัมพันธ์กับแรงเสียดทานอย่างไร แปรผันตรงกัน 3. กราฟที่ได้จากกิจกรรมมีลักษณะอย่างไร เป็นกราฟเส้นตรง มีที่ความชันเป็นบวก 4. ความชันของกราฟคือค่าอะไร สัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิต คำถามท้ายกิจกรรม ตอนที่ 3 1. น้ำหนักของถุงทรายรวมกับแผ่นไม้มีความสัมพันธ์กับแรงแนวฉากที่กระทำต่อแผ่นไม้อย่างไร มีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงข้ามกัน 2. ขนาดน้ำหนักของถุงทรายรวมกับแผ่นไม้มีความสัมพันธ์กับแรงเสียดทานอย่างไร แปรผันตรงกัน 3. กราฟที่ได้จากกิจกรรมมีลักษณะอย่างไร เป็นกราฟเส้นตรง มีที่ความชันเป็นบวก 4. ความชันของกราฟคือค่าอะไร สัมประสิทธิ์ความเสียดทานจลน์ 5. ความชันของเส้นกราฟจากกิจกรรมตอนที่ 2 และ 3 เท่ากันหรือไม่ ถ้าไม่เท่ากันกราฟใดมีความชันมากกว่า ไม่เท่ากัน ความชันของกราฟจากกิจกรรมตอนที่ 2 (แรงเสียดทานสถิตสูงสุด) มีความชันมากกว่า
223 เรื่อง แรงเสียดทาน คำชี้แจง : คำนวณหาผลลัพธ์เกี่ยวกับแรงเสียดทาน 1. วัตถุขนาด 5 กิโลกรัม วางนิ่งอยู่บนพื้นที่มีค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตเท่ากับ 0.4 และค่า สัมประสิทธิ์ความสียดทานจลน์เท่ากับ 0.1 ก) ต้องออกแรงเท่าใดวัตถุจึงจะเริ่มขยับ และออกแรงเท่าใดจึงจะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ข) จงหาความเร่งของวัตถุ เมื่อผลักวัตถุด้วยแรงขนาด 40 นิวตัน ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ใบงานที่ 3.3
224 2. กล่องมวล 4.0 กิโลกรัม ถูกดึงด้วยแรง 30.0 นิวตัน ซึ่งเอียงทำมุม 37 องศากับพื้นที่มีสัมประสิทธิ์ความ เสียดทานจลน์เท่ากับ 0.3 ก) จงหาแรงเสียดทาและความเร่งของกล่อง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ข) จงหาระยะทางที่กล่องเคลื่อนที่ได้ใน 10 วินาที ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
225 เรื่อง แรงเสียดทาน คำชี้แจง : คำนวณหาผลลัพธ์เกี่ยวกับแรงเสียดทาน 1. วัตถุขนาด 5 กิโลกรัม วางนิ่งอยู่บนพื้นที่มีค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทานสถิตเท่ากับ 0.4 และค่า สัมประสิทธิ์ความสียดทานจลน์เท่ากับ 0.1 ก) ต้องออกแรงเท่าใดวัตถุจึงจะเริ่มขยับ และออกแรงเท่าใดจึงจะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ วิธีทำ แรงที่กระทำต่อวัตถุแล้วทำให้วัตถุเริ่มขยับจะต้องเท่ากับแรงเสียดทานสถิตสูงสุด F = f s,max = μs N = μs mg = (0.4)(5)(9.8) = 19.6 N ตอบ ต้องออกแรงเท่ากับ 19.6 นิวตัน วัตถุจึงจะเริ่มขยับ และออกแรงมากกว่า 19.6 นิวตัน จึงทำให้ วัตถุเคลื่อนที่ ข) จงหาความเร่งของวัตถุ เมื่อผลักวัตถุด้วยแรงขนาด 40 นิวตัน วิธีทำ จากข้อ ก) จะได้ว่า แรงเสียดทานสถิตสูงสุด f s,max เท่ากับ 19.6 นิวตัน ดังนั้น ถ้าออกแรงผลักวัตถุ ด้วยแรง 40 นิวตัน วัตถุจึงเคลื่อนที่ โดยจะมีแรงเสียดทานจลน์ต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุแทน จากสมการแรงเสียดทานจลน์ จากกฎข้อที่สองของนิวตัน จะได้ว่า F = μk N ∑ F = ma = μk mg F – fk = ma = (0.1)(5)(9.8) 40-49 = 5a = 4.9 N a = 7 m/s2 ตอบ ความเร่งของวัตถุเท่ากับ 7 เมตรต่อวินาที2 ใบงานที่ 3.3 เฉลย
226 2. กล่องมวล 4.0 กิโลกรัม ถูกดึงด้วยแรง 30.0 นิวตัน ซึ่งเอียงทำมุม 37 องศากับพื้นที่มีสัมประสิทธิ์ความ เสียดทานจลน์เท่ากับ 0.3 ก) จงหาแรงเสียดทาและความเร่งของกล่อง วิธีทำ เขียนแรงที่กระทำต่อกล่อง และแยกแรงองค์ประกอบ ของแรงให้เข้าสู่แกนพิกัดฉากจะได้ ดังภาพ กำหนดให้ทิศทางขวามีค่าเป็นบวก ส่วนทิศทางซ้าย มีค่าเป็นลบ และทิศขึ้นมีค่าเป็นบวก ส่วนทิศลงมีค่าเป็นลบ จากสมการแรงเสียดทานจลน์ จากกฎข้อที่สองของนิวตัน จะได้ว่า F = μk N ∑ F = ma = μk (mg-Fsin37o ) Fcos37o – fk = ma = 0.3((0.4)(9.8)-(30.0)( 3 5 )) (30.0)( 4 5 ) – 6.4 = 4.0a = 6.4 N a = 4.4 m/s2 ตอบ แรงเสียดทานมีค่าเท่ากับ 6.4 นิวตัน และความเร่งเท่ากับ 4.4 เมตรต่อวินาที2 ข) จงหาระยะทางที่กล่องเคลื่อนที่ได้ใน 10 วินาที วิธีทำ จากสมการการเคลื่อนที่แนวตรง ∆x = ut + 1 2 at2 = 0 + 1 2 (4.4)(10)2 = 2.2 x 102 m ตอบ ระยะทางที่กล่องเคลื่อนที่ได้เท่ากับ 2.2 x 102 เมตร
227 แผนการจัดการเรียนรู้ที่7 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี รหัสวิชา ว31201 รายวิชาฟิสิกส์ หน่วยการเรียนรู้ที่3 แรงและกฎการเคลื่อนที่ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4 เรื่อง แรงดึงดูดระหว่างมวล จำนวน 3 ชั่วโมง ภาคเรียนที่1 ปีการศึกษา 2566 สอนโดย นางสาวศศิธร สีมายา ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1. มาตรฐานการเรียนรู้ สาระฟิสิกส์ : 1. เข้าใจธรรมชาติทางฟิสิกส์ ปริมาณและกระบวนการวัด การเคลื่อนที่แนวตรง แรง และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎความโน้มถ่วงสากล แรงเสียดทานสมดุลกลของวัตถุ งานและกฎการอนุรักษ์ พลังงานกล โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม การเคลื่อนที่แนวโค้ง รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 2. ผลการเรียนรู้ อธิบายกฎความโน้มถ่วงสากลและผลของสนามโน้มถ่วงที่ทำให้วัตถุมีน้ำหนัก รวมทั้งคำนวณ ปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ (K) - อธิบายกฎแรงดึงดูดระหว่างมวลของนิวตันได้ 3.2 ด้านทักษะ/กระบวนการ (P) - สามารถคำนวณสถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกับแรงดึงดูดระหว่างมวลและสนามโน้มถ่วง และ คำนวณหาความเร่งโน้มถ่วง ณ ตำแหน่งห่างจากผิวโลกได้ถูกต้องได้ 3.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) - มีวินัย - ใฝ่เรียนรู้ - มุ่งมั่นในการทำงาน 4. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 4.1 ความสามารถในการสื่อสาร 4.2 ความสามารถในการคิด 5. การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ แนวคิด/รูปแบบการสอน/วิธีการสอน/เทคนิค : สืบเสาะหาความรู้ 5Es (5Es Instructional Model)
228 6. สาระสำคัญ มวลมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกันเสมอ เรียกว่า แรงดึงดูดระหว่างมวล โดยขนาดของแรงเป็นไปตามกฎ ความโน้มถ่วงสากล (Newton’s law of universal gravitation) ดังสมการ FG= Gm1m2 r 2 สนามโน้มถ่วง (gravitational field) ของวัตถุใดทำให้เกิดแรงดึงดูดหรือแรงโน้มถ่วงของวัตถุนั้น กระทำต่อวัตถุอื่นที่อยู่ ณ ตำแหน่งในสนามโน้มถ่วง เช่น ถ้าทราบสนามโน้มถ่วงของโลกที่ตำแหน่งใดจะ สามารถหาแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อวัตถุที่ตำแหน่งนั้นหรือน้ำหนักของวัตถุได้ 7. ภาระงาน/ชิ้นงาน 7.1 แบบฝึกหัดคำถามตรวจสอบความเข้าใจ 3.5 7.2 ใบงานที่ 3.4 เรื่อง แรงดึงดูดระหว่างมวล 8. กระบวนการจัดการเรียนรู้ ขั้นที่ 1 ขั้นสร้างความสนใจ 1. ครูทบทวนความรู้เดิมเกี่ยวกับเรื่องน้ำหนัก W = mg 2. ครูถามนักเรียนว่า ทำไมดวงจันทร์ ดาวเคราะห์อื่น ๆ และดวงอาทิตย์ จึงปรากฏให้คนบนโลกเห็น ตลอดไป (แนวคำตอบ: การโคจรของดวงจันทร์รอบโลก เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างมวลโลกและมวลดวงจันทร์ ทำหน้าที่เป็นแรงสู่ศูนย์กลาง ให้ดวงจันทร์สามารถโคจรรอบโลกเป็นวงกลมได้ โลกกับดวงอาทิตย์ก็เช่นกัน ปรากฎการณ์นี้อธิบายได้ด้วยกฎแห่งความโน้มถ่วง (The law of gravity)) 3. ครูปล่อยยางลบ แล้วตั้งคำถามว่า ทำไมยางลบจึงตกลงสู่พื้น แต่ถ้าเราปล่อยในที่ห่างจากโลกมากๆ ยางลบจะตกลงสู่พื้นหรือไม่ เพราะเหตุใด (แนวคำตอบ: เป็นผลมาจากแรงโน้มถ่วงของโลกดึงดูดวัตถุ) ขั้นที่ 2 ขั้นสำรวจและค้นหา 1. นักเรียนศึกษาเกี่ยวกับกฎความโน้มถ่วงสากลและยกตัวอย่างประกอบ เพื่อให้ทราบว่าแรงดึงดูด ระหว่างมวลเป็นแรงคู่กิริยา-ปฏิกิริยา ซึ่งมีความสัมพันธ์ตามสมการ FG= Gm1m2 r 2 2. นักเรียนศึกษาความหมายของสนามโน้มถ่วง (g) และสมการ g= FG m 3. ครูตั้งคำถามเกี่ยวกับค่าสนามโน้มถ่วงในกรณีเมื่อวัตถุอยู่ที่ตำแหน่งใด ๆ ห่างจากผิวโลก ให้ นักเรียนอภิปรายร่วมกัน
229 ขั้นที่ 3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 1. ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายจนสรุปได้ว่า ค่าสนามโน้มถ่วงของโลกที่ตำแหน่งใดจะแปรผกผัน กับกำลังสองของระยะทางที่ตำแหน่งนั้นห่างจากศูนย์กลางของโลก 2. ครูให้ความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างมวลและน้ำหนักของวัตถุ อภิปรายร่วมกันจนสรุปได้ว่า น้ำหนักเป็นแรงดึงดูดของโลกที่กระทำต่อวัตถุ เป็นไปตามความสัมพันธ์ W=mg 3. ครูตั้งคำถามเกี่ยวกับน้ำหนักของวัตถุ เมื่อวัตถุอยู่ที่ผิวโลกและห่างจากผิวโลกออกไป จากนั้นให้ นักเรียนอภิปรายร่วมกัน จนสรุปได้ว่าน้ำหนักของวัตถุจะเปลี่ยนไปตามตำแหน่งที่ห่างจากศูนย์กลางโลก 4. นักเรียนทำแบบฝึกหัดตรวจสบความเข้าใจ 3.5 ในหนังสือเรียนหน้า 169 ส่งครูท้ายชั่วโมง ขั้นที่ 4 ขั้นขยายความรู้ 1. ครูขยายความรู้เพิ่มเติม โดยการตั้งคำถามนักเรียนว่า น้ำหนักของวัตถุก้อนเดียวกันที่บริเวณขั้วโลกและ บริเวณเส้นศูนย์สูตร มีค่าต่างกันหรือไม่ เพราะเหตุใด (แนวคำตอบ: มีค่าต่างกัน เพราะที่บริเวณขั้วโลกอยู่ห่างจาก ศูนย์กลางโลกน้อยกว่าบริเวณเส้นศูนย์สูตรเล็กน้อย ขนาดสนามโน้มถ่วงที่สองบริเวณดังกล่าวจึงมีค่าต่างกัน ทำให้ น้ำหนักของวัตถุต่างกันแต่เพียงเล็กน้อยเท่านั้น) 2. ครูตั้งคำถามเพื่อนำไปสู่การสืบค้นเกี่ยวกับสนามโน้มถ่วงของดาวอื่น ๆ และน้ำหนักของวัตถุบนดาวนั้น ๆ จากนั้นครูให้นักเรียนสืบค้นและอภิปรายร่วมกัน และนำเสนอผล 3. ครูมอบหมายให้นักเรียนทำใบงานที่ 3.4 เรื่อง แรงดึงดูดระหว่างมวล และส่งครูในชั่วโมงถัดไป ขั้นที่ 5 ขั้นประเมินผล 1. ครูตรวจสอบผลจากการทำทำแบบฝึกหัด 3.5 2. ครูตรวจสอบผลการทำใบงานที่ 3.4 3. ครูประเมินผล โดยการสังเกตพฤติกรรมการตอบคำถาม พฤติกรรมการทำงานของนักเรียน 9. สื่อการเรียนรู้ 9.1 สื่อการเรียนรู้ - หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ ม.4 เล่ม 1 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) - แบบฝึกหัดหน่วยการเรียนรู้ที่ 3 แรงและกฎการเคลื่อนที่ ในหนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ ม.4 เล่ม 1 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) - ใบงานที่ 3.4 เรื่อง แรงดึงดูดระหว่างมวล 9.2 แหล่งการเรียนรู้ - ห้องเรียน - ห้องสมุด - แหล่งข้อมูลสารสนเทศ
230 10. การวัดผลประเมินผล รายการวัด วิธีวัด เครื่องมือ เกณฑ์การประเมิน ด้านความรู้ (K) - อธิบายกฎแรงดึงดูด ระหว่างมวลของนิวตันได้ - ตรวจแบบฝึกหัด 3.5 - แบบฝึกหัด 3.5 -ร้อยละ 60 ผ่านเกณฑ์ ด้านกระบวนการ (P) - สามารถคำนวณ สถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกับ แรงดึงดูดระหว่างมวลและ สนามโน้มถ่วง และ คำนวณหาความเร่งโน้ม ถ่วง ณ ตำแหน่งห่างจาก ผิวโลกได้ถูกต้องได้ - ตรวจใบงาน 3.3 - แบบประเมินทักษะ กระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ -ร้อยละ 60 ผ่านเกณฑ์ -ระดับคุณภาพ 2 ผ่านเกณฑ์ ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) - คุณลักษณะอันพึง ประสงค์ - สังเกตความมีวินัย ใฝ่เรียนรู้ และมุ่งมั่น ในการทำงาน - แบบประเมิน คุณลักษณะ อันพึงประสงค์ -ระดับคุณภาพ 2 ผ่านเกณฑ์ สมรรถนะที่สำคัญ - สมรรถนะที่สำคัญ - สังเกตความสามารถใน การสื่อสาร และ ความสามารถในการคิด - แบบประเมินสมรรถนะ ที่สำคัญ -ระดับคุณภาพ 2 ผ่านเกณฑ์
231
232
233
234 เรื่อง แรงดึงดูดระหว่างมวล คำชี้แจง : คำนวณหาผลลัพธ์เกี่ยวกับแรงดึงดูดระหว่างมวล 1. ชายคนหนึ่งชั่งมวลบนโลกได้ 80 กิโลกรัม ถ้าชายคนนี้ขึ้นจรวดไปโคจรรอบโลกที่สูงจากผิวโลกเป็น ระยะทางหนึ่งในสี่ของรัศมีโลก ชายคนนี้จะชั่งมวลได้เท่าใด เมื่อกำหนดให้ใช้ gโลก = 10 เมตรต่อวินาที2 ในการ คำนวณและใช้เครื่องชั่งเดียวกับที่ชั่งบนโลก ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. เด็กชายเอชั่งน้ำหนักบนผิวโลกได้มวล 60 กิโลกรัม เมื่อเขาลงไปชั่งน้ำหนักในเหวลึกแห่งหนึ่ง จะชั่งได้มวล 58 กิโลกรัม จงหาความลึกของเหว เมื่อกำหนดให้รัศมีโลกเท่ากับ 6,400 กิโลเมตร โดยถือว่าโลกมีความ หนาแน่นสม่ำเสมอ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ใบงานที่ 3.4
235 เรื่อง แรงดึงดูดระหว่างมวล คำชี้แจง : คำนวณหาผลลัพธ์เกี่ยวกับแรงดึงดูดระหว่างมวล 1. ชายคนหนึ่งชั่งมวลบนโลกได้ 80 กิโลกรัม ถ้าชายคนนี้ขึ้นจรวดไปโคจรรอบโลกที่สูงจากผิวโลกเป็น ระยะทางหนึ่งในสี่ของรัศมีโลก ชายคนนี้จะชั่งมวลได้เท่าใด เมื่อกำหนดให้ใช้ gโลก = 10 เมตรต่อวินาที2 ในการ คำนวณและใช้เครื่องชั่งเดียวกับที่ชั่งบนโลก วิธีทำ คำนวณหาค่า gจรวด จากสมการ R 2 gโลก = r 2 gจรวด R 2 (10) = ( 5 4 R) 2 gจรวด gจรวด = 6.4 m/s2 น้ำหนักที่ชั่งได้บนจรวด = mgจรวด = 80(6.4) = 512 N มวลที่ชั่งได้บนจรวด = 512 10 = 51.2 kg ตอบ ชายคนนี้จะชั่งมวลได้ 51.2 กิโลกรัม 2. เด็กชายเอชั่งน้ำหนักบนผิวโลกได้มวล 60 กิโลกรัม เมื่อเขาลงไปชั่งน้ำหนักในเหวลึกแห่งหนึ่ง จะชั่งได้มวล 58 กิโลกรัม จงหาความลึกของเหว เมื่อกำหนดให้รัศมีโลกเท่ากับ 6,400 กิโลเมตร โดยถือว่าโลกมีความ หนาแน่นสม่ำเสมอ วิธีทำ จากสมการ g ผิวโลก g เหว = ( R r ) 2 เหวลึก h = R – r m'gผิวโลก m'g เหว = ( R r ) 2 = R - √ 58 60 R 60 58 = ( R r ) 2 = 16.8 x 10-3 R r = √ 58 60 R = (16.8 x 10-3 )(6,400) = 107.5 km ตอบ ความลึกของเหวเท่ากับ 107.5 กิโลเมตร ใบงานที่ 3.4 เฉลย
236 แผนการจัดการเรียนรู้ที่8 กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี รหัสวิชา ว31201 รายวิชาฟิสิกส์ หน่วยการเรียนรู้ที่3 แรงและกฎการเคลื่อนที่ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่4 เรื่อง การประยุกต์ใช้กฎการเคลื่อนที่ จำนวน 4 ชั่วโมง ภาคเรียนที่1 ปีการศึกษา 2566 สอนโดย นางสาวศศิธร สีมายา ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1. มาตรฐานการเรียนรู้ สาระฟิสิกส์ : 1. เข้าใจธรรมชาติทางฟิสิกส์ ปริมาณและกระบวนการวัด การเคลื่อนที่แนวตรง แรง และกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน กฎความโน้มถ่วงสากล แรงเสียดทานสมดุลกลของวัตถุ งานและกฎการอนุรักษ์ พลังงานกล โมเมนตัมและกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม การเคลื่อนที่แนวโค้ง รวมทั้งนำความรู้ไปใช้ประโยชน์ 2. ผลการเรียนรู้ เขียนแผนภาพของแรงที่กระทำต่อวัตถุอิสระ ทดลอง และอธิบายกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันและ การใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันกับสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ รวมทั้งคำนวณปริมาณต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง 3. จุดประสงค์การเรียนรู้ 3.1 ด้านความรู้ (K) - อธิบายกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันทั้งสามข้อได้ 3.2 ด้านทักษะ/กระบวนการ (P) - คำนวณการเคลื่อนที่ของนิวตันทั้งสามข้อและคำนวณปริมาณที่เกี่ยวข้องได้ถูกต้อง 3.3 ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) - มีวินัย - ใฝ่เรียนรู้ - มุ่งมั่นในการทำงาน 4. สมรรถนะสำคัญของผู้เรียน 4.1 ความสามารถในการสื่อสาร 4.2 ความสามารถในการคิด 5. การจัดกิจกรรมการเรียนรู้ แนวคิด/รูปแบบการสอน/วิธีการสอน/เทคนิค : สืบเสาะหาความรู้ 5Es (5Es Instructional Model)
237 6. สาระสำคัญ กฎการเคลื่อนที่ เป็นกฎที่ใช้อธิบายเกี่ยวกับสภาพการเคลื่อนที่และการเปลี่ยนสภาพของวัตถุ ประกอบด้วยกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันทั้งสามข้อ กฎข้อที่ 1 ว่าด้วย วัตถุจะรักษาสภาพอยู่นิ่งหรือสภาพเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอ นอกจากจะมี แรงลัพธ์ที่มีค่าไม่เท่ากับศูนย์แสดงว่าวัตถุพยายามรักษาสภาพเดิมของวัตถุอยู่เสมอ ถ้าอยู่นิ่งก็จะอยู่นิ่งตลอด ถ้าเคลื่อนที่ก็จะเคลื่อนที่ด้วย ความเร็วคงที่กฎข้อนี้จึงเรียกว่า " กฎความเฉื่อย " กฎข้อที่ 2 ว่าด้วย เมื่อมีแรงลัพธ์ที่มีค่าไม่เท่ากับศูนย์มากระทำต่อวัตถุ จะทำให้วัตถุเกิด ความเร่งในทิศเดียวกับแรงลัพธ์ที่มากระทำและขนาดของความเร่งนี้จะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์ และ แปรผกผันกับมวลของวัตถุ กฎข้อที่ 3 ว่าด้วย ทุกแรงกิริยาย่อมมีแรงปฏิกิริยาขนาดเท่ากันกระทำในทิศตรงกันข้ามเสมอ หรือแรงกระทำซึ่งกันและกันของวัตถุสองก้อนย่อมมีขนาดเท่ากันแต่มีทิศทางตรงกันข้าม 7. ภาระงาน/ชิ้นงาน 7.1 แบบฝึกหัดคำถามตรวจสอบความเข้าใจ 3.6 7.2 ใบงานที่ 3.5 เรื่อง การประยุกต์ใช้กฎการเคลื่อนที่ 8. กระบวนการจัดการเรียนรู้ ขั้นที่ 1 ขั้นสร้างความสนใจ 1. ครูทบทวนความรู้เกี่ยวข้องกับ แรงบางชนิดที่ควรรู้ การเขียนแผนภาพ วัตถุอิสระ การหาขนาด และทิศทางของแรงลัพธ์ แรงเสียดทาน และแรงโน้มถ่วง 2. ครูทบทวนกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันว่า กฎการเคลื่อนที่ เป็นกฎที่ใช้อธิบายเกี่ยวกับสภาพการ เคลื่อนที่และการเปลี่ยนสภาพของวัตถุ ประกอบด้วยกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันทั้งสามข้อ กฎข้อที่ 1 ว่าด้วย วัตถุจะรักษาสภาพอยู่นิ่งหรือสภาพเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอ นอกจากจะมี แรงลัพธ์ที่มีค่าไม่เท่ากับศูนย์แสดงว่าวัตถุพยายามรักษาสภาพเดิมของวัตถุอยู่เสมอ ถ้าอยู่นิ่งก็จะอยู่นิ่งตลอด ถ้าเคลื่อนที่ก็จะเคลื่อนที่ด้วย ความเร็วคงที่กฎข้อนี้จึงเรียกว่า " กฎความเฉื่อย " กฎข้อที่ 2 ว่าด้วย เมื่อมีแรงลัพธ์ที่มีค่าไม่เท่ากับศูนย์มากระทำต่อวัตถุ จะทำให้วัตถุเกิด ความเร่งในทิศเดียวกับแรงลัพธ์ที่มากระทำและขนาดของความเร่งนี้จะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์ และ แปรผกผันกับมวลของวัตถุ กฎข้อที่ 3 ว่าด้วย ทุกแรงกิริยาย่อมมีแรงปฏิกิริยาขนาดเท่ากันกระทำในทิศตรงกันข้ามเสมอ หรือแรงกระทำซึ่งกันและกันของวัตถุสองก้อนย่อมมีขนาดเท่ากันแต่มีทิศทางตรงกันข้าม ขั้นที่ 2 ขั้นสำรวจและค้นหา 1. ครูให้นักเรียนแบ่งกลุ่ม 6 กลุ่ม ให้แต่ละกลุ่มศึกษาตัวอย่าง 3.7-3.12 ในหนังสือเรียนหน้า 170-178 2. ให้แต่ละกลุ่มเลือกตัวอย่างที่ศึกษานำมาเสนอหน้าชั้นเรียน อภิปรายร่วมกันกับเพื่อนในชั้น
238 ขั้นที่ 3 ขั้นอธิบายและลงข้อสรุป 1. ครูอธิบายตัวอย่าง 3.7 และ 3.8 ในหนังสือเรียนโดยใช้ความรู้เกี่ยวกับการเขียนแผนภาพวัตถุอิสระ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน การแยกแรงองค์ประกอบ แรงแนวฉากและน้ำหนักของวัตถุ 2. ครูอธิบายตัวอย่าง 3.9 ในหนังสือเรียนโดยใช้ความรู้เกี่ยวกับการเขียนแผนภาพวัตถุอิสระ กฎการ เคลื่อนที่ของนิวตัน การแยกแรงองค์ประกอบ แรงแนวฉาก น้ำหนักของวัตถุและแรงเสียดทาน 3. ครูอธิบายตัวอย่าง 3.10 ในหนังสือเรียนโดยใช้ความรู้เกี่ยวกับการเขียนแผนภาพวัตถุอิสระ กฎการ เคลื่อนที่ของนิวตัน และแรงดึงเชือก 4. ครูอธิบายตัวอย่าง 3.11 ในหนังสือเรียนโดยใช้ความรู้เกี่ยวกับการเขียนแผนภาพวัตถุอิสระ กฎการ เคลื่อนที่ของนิวตัน การแยกแรงองค์ประกอบ แรงแนวฉาก น้ำหนักของวัตถุ และแรงเสียดทาน 5. ครูอธิบายตัวอย่าง 3.12 ในหนังสือเรียนโดยใช้ความรู้เกี่ยวกับการเขียนแผนภาพวัตถุอิสระ กฎการ เคลื่อนที่ของนิวตัน การแยกแรงองค์ประกอบ แรงแนวฉาก น้ำหนักของวัตถุและแรงเสียดทาน 6. นักเรียนทำแบบฝึกหัดตรวจสบความเข้าใจ 3.6 ในหนังสือเรียนหน้า 179 ส่งครูท้ายชั่วโมง ขั้นที่ 4 ขั้นขยายความรู้ 1. ครูให้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการนำกฎของนิวตันไปใช้ในสถานการณ์ต่าง ๆ 2. ครูมอบหมายให้นักเรียนทำใบงานที่ 3.5 เรื่อง การประยุกต์ใช้กฎการเคลื่อนที่ และส่งครูในชั่วโมงถัดไป ขั้นที่ 5 ขั้นประเมินผล 1. ครูตรวจสอบผลจากการทำทำแบบฝึกหัด 3.6 2. ครูตรวจสอบผลการทำใบงานที่ 3.5 3. ครูประเมินผล โดยการสังเกตพฤติกรรมการตอบคำถาม พฤติกรรมการทำงานของนักเรียน 9. สื่อการเรียนรู้ 9.1 สื่อการเรียนรู้ - หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ ม.4 เล่ม 1 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) - แบบฝึกหัดหน่วยการเรียนรู้ที่ 3 แรงและกฎการเคลื่อนที่ ในหนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ ม.4 เล่ม 1 (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. 2560) - 3.5 เรื่อง การประยุกต์ใช้กฎการเคลื่อนที่ 9.2 แหล่งการเรียนรู้ - ห้องเรียน - ห้องสมุด - แหล่งข้อมูลสารสนเทศ
239 10. การวัดผลประเมินผล รายการวัด วิธีวัด เครื่องมือ เกณฑ์การประเมิน ด้านความรู้ (K) - อธิบายกฎการเคลื่อนที่ ของนิวตันทั้งสามข้อได้ - ตรวจแบบฝึกหัด 3.6 - แบบฝึกหัด 3.6 -ร้อยละ 60 ผ่านเกณฑ์ ด้านกระบวนการ (P) - คำนวณการเคลื่อนที่ของ นิวตันทั้งสามข้อและ คำนวณปริมาณที่เกี่ยวข้อง ได้ถูกต้อง - ตรวจใบงาน 3.5 - แบบประเมินทักษะ กระบวนการทาง วิทยาศาสตร์ -ร้อยละ 60 ผ่านเกณฑ์ -ระดับคุณภาพ 2 ผ่านเกณฑ์ ด้านคุณลักษณะอันพึงประสงค์ (A) - คุณลักษณะอันพึง ประสงค์ - สังเกตความมีวินัย ใฝ่เรียนรู้ และมุ่งมั่น ในการทำงาน - แบบประเมิน คุณลักษณะ อันพึงประสงค์ -ระดับคุณภาพ 2 ผ่านเกณฑ์ สมรรถนะที่สำคัญ - สมรรถนะที่สำคัญ - สังเกตความสามารถใน การสื่อสาร และ ความสามารถในการคิด - แบบประเมินสมรรถนะ ที่สำคัญ -ระดับคุณภาพ 2 ผ่านเกณฑ์
240
241
242
243 เรื่อง การประยุกต์ใช้กฎการเคลื่อนที่ คำชี้แจง : คำนวณหาผลลัพธ์เกี่ยวกับการประยุกต์ใช้กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 1. นายเอหนัก 65 กิโลกรัม ยืนอยู่บนเครื่องชั่งน้ำหนักที่ตั้งอยู่ในลิฟต์ที่เคลื่อนที่ลงด้วยความเร่ง 2.8 เมตรต่อ วินาที2 น้ำหนักของนายเอที่อ่านได้จากเครื่องชั่งมีค่าเท่าใด ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. ลิฟต์ในตึกสูงแห่งหนึ่งมีความเร่งและความหน่วง 2.0 เมตรต่อวินาที2 สามารถบรรทุกมวลได้ 800 กิโลกรัม จงหาว่าถ้ามีนักเรียนมวล 50 กิโลกรัม มาขึ้นลิฟต์พร้อมกันจะขึ้นได้มากที่สุดกี่คน โดลลิฟต์ไม่ส่งสัญญาณเตือน การบรรทุกเกิน ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ใบงานที่ 3.5
244 3. ออกแรงดึงรถทดลองด้วยแรงขนาด 60 นิวตัน ดังภาพ ก) จงหาความเร่งของรถทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ข) จงหาแรงดึงในเส้นเชือก B ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ค) จงหาแรงดึงในเส้นเชือก A ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
245 4. เครื่องชั่งมวล 1.0 กิโลกรัม ผูกติดกับกล่องสองใบที่มีมวล 3.0 กิโลกรัม และ 6.0 กิโลกรัม โดยมีแรง 50 นิว ตัน ลากกล่องไปบนพื้นที่มีสัมประสิทธิ์ความเสียดทาน 0.4 ดังภาพ ก) จงหาความเร่งของกล่อง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ข) จงหาแรงดึงในเส้นเชือกที่เครื่องชั่งอ่านได้ ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
246 5. กล่องใบหนึ่งมวล 5 กิโลกรัม ผูกกับเชือกมวล 1 กิโลกรัม ถูกดึงขึ้นด้วยแรง 80 นิวตัน ก) จงหาความเร่งของกล่อง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ข) จงหาแรงดึงในเส้นเชือกตรงบริเวณกล่อง ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ค) จงหาแรงดึงในเส้นเชือกที่จุดกึ่งกลางเชือก ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………