ห น้ า !|"5"!

!

ใบกิจกรรมที่ 1

แกว่งลูกตุ้ม

คําชี้แจง ให้นักเรียนดูวีดีทัศน์ แกว่งลูกตุ้ม พร้อมตอบคําถามท้ายกิจกรรม

อ้างอิงมาจาก https://youtu.be/ip0PvOSj2AI! 1. นักเรียนคิดว่าการเคลื่อนที่ของลูกตุ้มมีลักษณะแตกต่างกับการเคลื่อนที่แนวตรงอย่างไร

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

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

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

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

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

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

ห น้ า !|"6"!

!

ใบกิจกรรมที่ 2

การเคลื่อนที่แบบแกว่ง

คําสั่ง ให้นักเรียนแต่ละกลุ่มทํากิจกรรมที่ 1.5 ตามหนังสือเรียนหน้า 37 โดยสังเกตผล และอภิปรายร่วมกัน จนได้ข้อสรุป กิจกรรมที่ 1.5 การเคลื่อนที่แบบแกว่ง

จุดประสงค์ เพื่อให้นักเรียนศึกษาหาความสัมพันธ์ของคาบ มวลของวัตถุ ความยาวเชือก ในการแกว่งลูกตุ้ม

วัสดุอุปกรณ ์1. เชือก 2. นอต 3. ขาตั้งพร้อมฐาน

วิธีทํา ตอนที ่ 1

1. จัดอุปกรณ์ดังภาพ ผลักนอตให้แกว่งตั้งต้นโดยให้เส้นเชือกทํามุมประมาณ 10 องศา ตลอดการทดลองกับแนวดิ่ง จับเวลาที่นอตแกว่ง ครบ 10 รอบ คํานวณหาคาบการแกว่ง

ตอนที ่ 2 2. ทํากิจกรรมเหมือนตอนที่ 1 แต ่ศึกษาว่ามวลของนอตมีผลต่อคาบหรือไม่ อย่างไร

โดยใช้ความยาวเชือกคงตัว

ตอนที ่ 3 3. ทํากิจกรรมเหมือนตอนที่ 1 แต ่ศึกษาว่าความยาวของเชือกมีผลต่อคาบหรือไม่อย่างไร

โดยใช้มวลคงตัว

ห น้ า !|"7"!

!

ตารางบันทึกผลการทดลอง ตอนที่ 1 ศึกษาคาบเวลาในการแกว่งนอต

จํานวนนอต (ตัว)

ความยาวเชือก (เซนติเมตร)

เวลาที่ใช้ 10 รอบ (วินาที)

คาบเวลา (วินาที)

ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 เฉลี่ย

1 ตัว 60

ตารางบันทึกผลการทดลอง ตอนที่ 2 ศึกษาคาบเวลาที่สัมพันธ์กับมวลนอต

จํานวนนอต (ตัว)

ความยาวเชือก (เซนติเมตร)

เวลาที่ใช้ 10 รอบ (วินาที)

คาบเวลา (วินาที)

ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 เฉลี่ย

1 ตัว 60

2 ตัว 60

3 ตัว 60

ตารางบันทึกผลการทดลอง ตอนที่ 3 ศึกษาคาบเวลาที่สัมพันธ์กับความยาวเชือก

จํานวนนอต

(ตัว) ความยาวเชือก (เซนติเมตร)

เวลาที่ใช้ 10 รอบ (วินาที)

คาบเวลา (วินาที)

ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 เฉลี่ย

1 ตัว 60

1 ตัว 40

1 ตัว 20

คําถามท้ายการทดลอง

1. เหตุใด การหาคาบการแกว่งจึงต้องจับเวลาในการเคลื่อนที่หลายๆ รอบ 2. เมื่อความยาวเชือกคงตัว แต่มวลของนอตไม่คงตัว

คาบการแกว่งเปลี่ยนแปลงหรือไม ่

3. เมื่อมวลของนอตคงตัว แต่ความยาวเชือกไม่คงตัว คาบการแกว่งเปลี่ยนแปลงหรือไม่ อย่างไร

4. สรุปผลกิจกรรมนี้ได้อย่างไร

ห น้ า !|"8"!

!

แบบบันทึกกิจกรรมที่ 1.5 การเคลื่อนที่แบบแกว่ง กลุ่มที.่................ชื่อกลุ่ม.......................................................................................................... วันที่ทํากิจกรรม วันที่...............เดือน.................................................พ.ศ.................... กิจกรรมที่ 1.5 การเคลื่อนที่แบบแกว่ง

จุดประสงค์ เพื่อให้นักเรียนศึกษาหาความสัมพันธ์ของคาบ มวลของวัตถุ ความยาวเชือก ในการแกว่งลูกตุ้ม

วัสดุอุปกรณ ์ ................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ................................................................................................................................................

ตารางบันทึกผลการทดลอง ตอนที่ 1 ศึกษาคาบเวลาในการแกว่งนอต

จํานวนนอต (ตัว)

ความยาวเชือก (เซนติเมตร)

เวลาที่ใช้ 10 รอบ (วินาที)

คาบเวลา (วินาที)

ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 เฉลี่ย

1 ตัว 60

ตารางบันทึกผลการทดลอง ตอนที่ 2 ศึกษาคาบเวลาที่สัมพันธ์กับมวลนอต

จํานวนนอต (ตัว)

ความยาวเชือก (เซนติเมตร)

เวลาที่ใช้ 10 รอบ (วินาที)

คาบเวลา (วินาที)

ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 เฉลี่ย

1 ตัว 60

2 ตัว 60

3 ตัว 60

ห น้ า !|"9"!

!

ตารางบันทึกผลการทดลอง ตอนที่ 3 ศึกษาคาบเวลาที่สัมพันธ์กับความยาวเชือก

จํานวนนอต (ตัว)

ความยาวเชือก (เซนติเมตร)

เวลาที่ใช้ 10 รอบ (วินาที)

คาบเวลา (วินาที)

ครั้งที่ 1 ครั้งที่ 2 ครั้งที่ 3 เฉลี่ย

1 ตัว 60

1 ตัว 40

1 ตัว 20

คําถามท้ายการทดลอง

1. เหตุใด การหาคาบการแกว่งจึงต้องจับเวลาในการเคลื่อนที่หลายๆ รอบ ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

2. เมื่อความยาวเชือกคงตัว แต่มวลของนอตไม่คงตัว คาบการแกว่งเปลี่ยนแปลงหรือไม ่...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

3. เมื่อมวลของนอตคงตัว แต่ความยาวเชือกไม่คงตัว คาบการแกว่งเปลี่ยนแปลงหรือไม่ อย่างไร ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

4. สรุปผลกิจกรรมนี้ได้อย่างไร ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................

ห น้ า !|"10"!

!

ใบความรู้ที่ 1

การเคลื่อนที่แบบฮารม์อนิกส์อย่างง่าย

ถ้านักเรียนนั่งชิงช้าแล้วทําให้ชิงช้าแกว่ง นักเรียนจะเคลื่อนที่กลับไป กลับมาซ้ําทางเดิม หลายครั้ง โดยขณะแกว่งออกไปถึงตําแหน่งหนึ่งก็จะหยุด แล้วแกว่งกลับไปสู่อีกทางหนึ่งทันท ีและเมื่อถึงอีกตําแหน่งหนึ่ง ก็จะหยุดชั่วขณะ แล้วแกว่งกลับมาซ้ําทางเดิม

พิจารณาภาพ เมื่อนอตเคลื่อนที่จาก A ไปหยุดที่ B กลับมาที่ A ไปหยุดที่ C แล้วกลับมาที่ A อีกครั้งหนึ่ง เป็นการเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ ในการเคลื่อนที่กลับไปกลับมาครบ 1 รอบ เรียกว่า คาบ จํานวนรอบของการเคลื่อนที่ใน 1 วินาที เรียกว่าความถี่ มีหน่วย รอบต่อวินาที หรือเฮิรตซ์ การเคลื่อนที่จาก A ไป B หรือ A ไป C ซึ่งมีการกระจัดสูงสุดจากแนวสมดุล เรียกว่า แอมพลิจูด (Amplitude)

การเคลื่อนที่กลับไปมาซ้ําทางเดิมของวัตถุโดยมุมทีเ่บนจากแนวดิ่งหรือแนวสมดุลไปถึงแนวที่วัตถุหยุดมีค่าคงตัว และด้วยความถี่ค่าเดียว เรียกว่า การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์อย่างง่าย (simple harmonic motion)

ห น้ า !|"11"!

!

ใบกิจกรรมที่ 3

ฮาร์มอนิกส์อย่างง่าย คําสั่ง ให้นักเรียนเขียนอธิบายคําตอบที่โจทย์ต้องการโดยสังเขป

1. การแกว่งชิงช้าเป็นการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์อย่างง่าย หรือไม่ อธิบายประกอบ

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

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

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

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

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

...................................................................................................................................... 2. ขณะที่นอตแกว่งไป มา ครบ 1 รอบ มีปริมาณอะไรบ้างที่เกิดขึ้น

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

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

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

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

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

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

ห น้ า !|"12"!

!

ใบความรู้ที่ 2

การสั่นของมวลติดสปริง

นอกจากการแกว่งของนอตที่ผูกติดปลายเชือกแล้ว ถ้านําลูกตุ้มมาติดกับปลายลวดสปริงในแนวดิ่ง สปริงจะยืดออกจนหยุดนิ่ง เรียกว่า สปริงอยู่ในภาวะสมดุล ถ้ามีแรงภายนอกมาดึงลูกตุ้ม แล้วปล่อยให้ลูกตุ้มเคลื่อนที ่ขึ้น – ลง ในแนวดิ่ง ดังภาพ

ในช่วงเวลาหนึ่งลูกตุ้มเคลื่อนที่ขึ้น - ลง ผ่านตําแหน่งสมดุลซ้ํารอบเดิมและมีระยะห่างจากตําแหน่งสมดุลคงตัว ซึ่งเป็นค่าสูงสุดเรียกว่า แอมพลิจูด แสดงว่าลูกตุ้มเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์อย่างง่าย

ห น้ า !|"13"!

!

แบบฝึกทักษะที่ 1 นาฬิกาลูกตุ้ม

คําสั่ง ให้นักเรียนเขียนอธิบายคําตอบที่โจทย์ต้องการโดยสังเขป

1. ส่วนใดของนาฬิกาที่มีการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์อย่างง่าย ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................

2. ถ้ามวลของวัตถุเปลี่ยนจะมีผลต่อคาบของการเคลื่อนที่กลับไป กลับมาหรือไม ่

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

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

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

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

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

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

ห น้ า !|"14"!

!

ใบกิจกรรมที่ 4 การนําไปใช้ประโยชน์

คําชี้แจง ให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายในกลุ่ม แล้วนําเสนอ ตัวอย่างการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์อย่างง่ายในชีวิตประจําวันของเรา หน้าชั้นเรียน

กลุ่มที.่................ชื่อกลุ่ม.......................................................................................................... วันที่ทํากิจกรรม วันที่...............เดือน.................................................พ.ศ....................

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ห น้ า !|"15"!

!

แบบฝึกทักษะที่ 2

การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์

คําสั่ง ให้นักเรียนเขียนอธิบายคําตอบที่โจทย์ต้องการโดยสังเขป

1. การทดลองเรื่องการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์อย่างง่าย ถ้าลูกตุ้มเคลื่อนที่จาก A ไป B ไป C แล้วกลับมา B ดังภาพ ใช้เวลา 3 วินาที คาบของการเคลื่อนที่มีค่าเท่าใด

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

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

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

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

................................................................................................................................... 2. ในการสั่นของลูกตุ้มติดปลายสปริงขึ้น - ลง หนึ่งรอบ

อัตราเร็วของลูกตุ้มเปลี่ยนแปลงหรือไม ่................................................................................................................................... ................................................................................................................................... ................................................................................................................................. ...................................................................................................................................

3. ข้อใดต่อไปนี้ไม่ได้ทําให้วัตถุมีการเคลื่อนที่แบบอาร์มอนิกส์อย่างง่าย 1). แขวนลูกตุ้มด้วยเชือกในแนวดิ่ง ผลักลูกตุ้มให้แกว่งเป็นวงกลมโดยเส้นเชือกทํามุมคงตัวกับแนวดิ่ง ................................................................................................................................... 2). แขวนลูกตุ้มด้วยเชือกในแนวดิ่ง ดึงลูกตุ้มออกมาจนเชือกทํามุมกับแนวดิ่งเล็กน้อยแล้วปล่อยมือ

................................................................................................................................... 3).ผูกวัตถุกับปลายสปริงในแนวระดับ ตรึงอีกด้านของสปริงไว้ดึงวัตถุให้สปริงยืดออกเล็กน้อย แล้วปล่อยมือ ................................................................................................................................... 4). ผูกวัตถุกับปลายสปริงในแนวดิ่ง ตรึงอีกด้านของสปริงไว้ ดึง วัตถุให้สปริงยืดออกเล็กน้อยแล้วปล่อยมือ

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

ห น้ า !|"16"!

!

ใบกิจกรรมที่ 5

ผังความคิด

คําสั่ง ให้นักเรียนเขียนผังความคิด เรื่อง การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกส์อย่างง่าย