การเคลื่อนที่ในแนวตรง

หน่วยที่   3

 

การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง

 

สารระสำคัญ

การเคลื่อนที่ของวัตถุเป็นผลมาจากการที่มีแรงไปกระทำต่อวัตถุ  ทำให้วัตถุเปลี่ยนแปลงสภาพโดยเปลี่ยนตำแหน่งจากจุดที่ 1 ไปยังจุดที่ 2 โดยการเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุจะทำให้เกิดปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ เป็นขบวนการที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนตำแหน่งอย่างต่อเนื่องตามเวลาที่ผ่านไปโดยมีทิศทาง และระยะทาง ลักษณะทางการเคลื่อนที่เป็นแนวเส้นตรงเป็นการเคลื่อนที่ที่ง่ายที่สุด

การเคลื่อนที่เกิดขึ้นเมื่อไร (WHEN DOES MOTION OCCUR?)

เมื่อวัตถุเคลื่อนที่ (
moving object) เราสามารถแสดงตำแหน่ง (location) และความเร็ว (velocity) ของวัตถุในทุก ๆ หน่วยของเวลาได้ ในทางตรงข้ามเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ถึงตำแหน่งที่กำหนด หรือเคลื่อนที่ถึงความเร็วที่กำหนดก็สามารถทำนายเวลา (time
) (ยิ่งศักดิ์  นิตยฤกษ์,2549)

รูปภาพที่  3.1แสดงผู้โดยสารรถไฟดูตารางเดินรถซึ่งช่วยให้เขารู้ว่าเมื่อไรรถไฟจะแล่นไปถึงสถานีที่เขากำหนดไว้

 

สาระการเรียนรู้

1.  ความหมายและปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่

2.  กฎการเคลื่อนที่

3.  การเคลื่อนที่ของวัตถุในแนวเส้นตรงตามแนวราบ

4.  การเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงของวัตถุภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลก

 

จุดประสงค์การเรียนรู้

1.  อธิบายลักษณะของการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงได้                                                                  2.  บอกความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ได้

3.  คำนวณหาอัตราเร็ว ความเร็ว ความเร่งของวัตถุได้

4.  คำนวณหาความสัมพันธ์ของปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงตามแนวราบได้

5.  คำนวณหาความสัมพันธ์ของปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลกได้

 

กิจกรรมการเรียนรู้

1.       ทำแบบทดสอบก่อนเรียนหน่วยที่ 3 พร้อมเฉลยใช้เวลา 10 นาที นำเข้าสู่บทเรียน

เรื่องการเคลื่อนที่ โดยการสนทนา เกี่ยวกับการเคลื่อนที่

            2.  ผู้สอนบอกจุดประสงค์การเรียนรู้ หน่วยที่  3  การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง

3.  ผู้เรียนศึกษาภาพเพื่อสรุปความหมายและความแตกต่างของระยะทางและการกระจัด

4.  ผู้เรียนศึกษากราฟการกระจัดกับเวลา, ความเร็วกับเวลา และกราฟความเร่งกับเวลา และ

ผู้สอนอธิบายลักษณะของกราฟแต่ละประเภท

5.  ผู้สอนเตรียมการสาธิตและให้ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ในเส้นตรงประกอบการสาธิตโดยเตรียมรถเด็กเล่นไขลาน โดยทำการสาธิตการเคลื่อนที่ของรถเด็กเล่น  ปล่อยให้รถวิ่งไปข้างหน้า ให้ผู้เรียนสังเกตการสาธิต ถ้ามีเวลาอาจให้นักเรียนบางคนร่วม สาธิตด้วย

6.  ผู้เรียนและผู้สอนอภิปรายและสรุปการเรียนรู้จากการสาธิต ผู้สอนเชื่อมโยงเกี่ยวกับเงื่อนไขการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง เพิ่มเติมความรู้เกี่ยวกับปริมาณต่างๆ ขณะวัตถุเคลื่อนที่แนวเส้นตรง และการคำนวณหาอัตราเร็ว ความเร็ว ความเร่งของวัตถุโดยใช้ PowerPoint ประกอบ

7.  ผู้สอนแสดงความสัมพันธ์ของปริมาณต่างๆ ขณะวัตถุเคลื่อนที่แบบเส้นตรง พร้อมยกตัวอย่างการใช้สูตรหาปริมาณต่างๆ โดยใช้ PowerPoint  ประกอบ

8.  ผู้เรียนแบ่งกลุ่ม 4 – 5  คน ใช้เทคนิคการแบ่งกลุ่มผลสัมฤทธิ์ (STAD) พร้อมทั้งเลือกประธานกลุ่ม รองประธานกลุ่ม เลขานุการกลุ่ม และสมาชิกกลุ่ม โดยสับเปลี่ยนหน้าที่ในการทำกิจกรรมกลุ่ม

9.  ผู้เรียนทำกิจกรรมการทดลองที่  4.5.1  การตกอย่างอิสระ 

10.  ผู้สอนให้ความรู้ที่จำเป็นต่อการทดลอง  ให้ขั้นตอนและรายละเอียดในการทดลองแก่ผู้เรียน  โดยใช้วิธีการต่างๆ ตามความเหมาะสม

11.  ผู้เรียนลงมือทดลองตามขั้นตอนที่กำหนด และบันทึกผลการทดลอง

12.  ผู้เรียนวิเคราะห์สรุปผลการทดลอง และนำแสนอหน้าชั้นเรียน  ผู้สอนและผู้เรียนร่วมอภิปรายการทดลองตามแนวคำถามท้ายการทดลอง สรุปการเรียนรู้

13.  ผู้สอนเชื่อมโยงความรู้จากการทดลองให้ผู้เรียนร่วมกันวิเคราะห์ถึงความสัมพันธ์ของปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ภายใต้แรงโน้มถ่วงของโลกได้ ตัวอย่างการคำนวณโจทย์ปัญหาพร้อมทั้งให้ผู้เรียนฝึกแก้โจทย์ปัญหา

14.  ผู้เรียนและผู้สอนร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ในแนวตรงและการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งในชีวิตประจำวัน

            15.  ผู้เรียนทำแบบทดสอบหลังเรียนบทที่ 3 ตอน  เรื่อง  การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง จำนวน 12 ข้อ โดยใช้เวลา 20 นาที และอธิบายเพิ่มเติมในส่วนที่เห็นว่าผู้เรียนส่วนมากไม่ผ่านการประเมิน  เพื่อแก้ข้อสงสัย  และความไม่เข้าใจของผู้เรียนเมื่อตรวจแบบทดสอบแล้วแจ้งคะแนนให้นักเรียนทราบ เพื่อปรับปรุงแก้ไข

            16.  ผู้เรียนทำแบบประเมินผลการเรียนรู้บทที่  3 ตอนที่ 1,2  เรื่อง  การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง  โดยกำหนดส่งหลังจากวันที่มอบหมายภายใน  3  วัน

 

สื่อการเรียนรู้

1.  เอกสารประกอบการสอนวิชาวิทยาศาสตร์อุตสาหกรรม

2.  Powerpoint วิชาวิทยาศาสตร์อุตสาหกรรม

 

การวัดผลประเมินผล

วิธีวัดผล

1.  สังเกตพฤติกรรมการเข้าร่วมกิจกรรมกลุ่ม

2.  การประเมินผลงานกลุ่ม

3.  ตรวจและให้คะแนนการทำแบบทดสอบหลังเรียนหน่วยที่ 3

4.  ตรวจงานจากการทำแบบประเมินผลการเรียนรู้

5.  สังเกตพฤติกรรมคุณธรรม จริยธรรม ค่านิยมและคุณลักษณะอันพึงประสงค์

เครื่องมือวัดผล

1.  แบบสังเกตพฤติกรรม การเข้าร่วมกิจกรรมกลุ่ม

2.  แบบประเมินประเมินผลงานกลุ่มและการนำเสนอผลงาน

3.  แบบทดสอบหลังเรียนและแบบประเมินผลการเรียนรู้ หน่วยที่ 3

4.  แบบประเมินคุณธรรม จริยธรรม ค่านิยม และคุณลักษณะอันพึงประสงค์

เกณฑ์การประเมินผล

            1.  เกณฑ์การประเมินพฤติกรรมการเข้าร่วมกิจกรรมกลุ่ม

2.  เกณฑ์การประเมินประเมินผลงานกลุ่มและการนำเสนอผลงาน ไม่น้อยกว่า 17 คะแนน 

                  จากคะแนนเต็ม 20 คะแนน

3.  ความถูกต้องของแบบทดสอบหลังเรียนหน่วยที่ 3 ไม่น้อยกว่า 80%

4.  ความถูกต้องของแบบประเมินผลการเรียนรู้หน่วยที่ 3 ไม่น้อยกว่า 80%

5.  เกณฑ์การประเมินคุณธรรม จริยธรรม ค่านิยมและคุณลักษณะอันพึงประสงค์นั้นให้อยู่

     ในดุลพินิจของครูผู้สอนและให้ประเมินตามสภาพจริง

1.  ความหมายของการเคลื่อนที่

1.1  การเคลื่อนที่ (Motion) หมายถึง  ขบวนการอย่างหนึ่งที่ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งอย่างต่อเนื่องตามเวลาที่ผ่านไป โดยมีทิศทางและระยะทาง

            1.2  การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง (Rectilinear motion) หมายถึง  การเคลื่อนที่ของวัตถุที่เป็นแนวเส้นตรงซึ่งความสัมพันธ์ระหว่างความเร็ว เวลา ความเร่ง และระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ไปได้ (นันทพงษ์  ลายทอง และคณะ, 2549)

       ลักษณะการเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง  สิ่งต่าง ๆ ที่อยู่รอบตัวซึ่งมีการเคลื่อนที่นั้นจะมีการเคลื่อนที่แตกต่างกันออกไป  เช่น การเคลื่อนที่ในแนวตรง  แนวโค้ง เป็นวงกลม  หรือกลับไปกลับมาในการที่เราจะพิจารณาว่าวัตถุมีการเคลื่อนที่หรือไม่  พิจารณาที่ มีการเปลี่ยนตำแหน่งหรือไม่  ถ้ามีการเปลี่ยนตำแหน่ง ถือเป็นการเคลื่อนที่

1.3  การบอกตำแหน่งของวัตถุ การบอกตำแหน่งของสิ่งต่าง ๆ นั้นทำได้โดยการบอกตำแหน่งเทียบกับตำแหน่งหรือสิ่งที่สังเกตได้โดยง่าย  ซึ่งเรียกว่า ตำแหน่งอ้างอิงหรือจุดอ้างอิง  ซึ่งต้องเป็นจุดที่หยุดนิ่ง

 

2.  ปริมาณที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่

            2.1  เวลา  (Time, t) การที่จะทราบว่าวัตถุเคลื่อนที่หรือไม่ จะเริ่มจากการสังเกตวัตถุนั้นในช่วงเวลาหนึ่ง  ซึ่งจุดที่เริ่มสังเกตจะนับเวลาเริ่มต้น ณ จุดนั้นมีค่า t = 0  จากนั้นเมื่อเวลาผ่านไป วัตถุจะมีการเปลี่ยนตำแหน่ง ช่วงเวลาที่สังเกตจะเป็นเวลาที่วัตถุเคลื่อนที่ซึ่งถ้าไม่ทราบค่าแน่นอนจะใช้ t  แทนช่วงเวลาดังกล่าว โดยมีหน่วยเป็นวินาที (s)

2.2  ระยะทาง (Distance, s) หมายถึง  แนวเส้นที่วัตถุเคลื่อนที่ไปโดยนับจากจุดเริ่มต้นอ้างอิง ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่จะเพิ่มขึ้นตามเวลาที่ผ่านไป การวัดระยะทางจะวัดตามแนวทางที่วัตถุเคลื่อนที่ไป  ถ้าวัตถุเคลื่อนที่เป็นแนวเส้นตรงก็วัดระยะทางได้ง่ายขึ้น  แต่ถ้าแนวทางไม่เป็นเส้นตรงก็จะวัดระยะทางได้ลำบาก        

        ระยะที่วัตถุเคลื่อนที่ไปได้ตามเส้นทางที่วัตถุนั้นเคลื่อนที่จริง ๆ โดยไม่คำนึงว่าวัตถุ

จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงหรือไม่  ระยะทางเป็นปริมาณสเกลาร์

2.3   การกระจัด (Displacement, d) หมายถึง  การที่วัตถุเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง

โดยการเคลื่อนที่จากตำแหน่งเริ่มต้นไปยังตำแหน่งสุดท้าย  โดยมีทิศทางจัดเป็นปริมาณเวกเตอร์ มีหน่วยเป็นเมตร (m) (นันทพงษ์  ลายทองและคณะ, 2549)

 

 

 

                    

                     รูป ภาพที่  3.2  การกระจัด

 

                    สรุป ระยะห่างตามแนวเส้นตรงระหว่างจุดเริ่มต้นถึงจุดสุดท้าย  เป็นปริมาณ

เวกเตอร์  มีขนาดเท่ากับระยะห่างและทิศทางจากจุดเริ่มต้นถึงจุดสุดท้าย

                    ข้อเปรียบเทียบระหว่างระยะทางกับการกระจัด

                    1.  ระยะทางเป็นปริมาณสเกลาร์  การกระจัดเป็นปริมาณเวกเตอร์

                    2.  ขนาดของระยะทางจะมากกว่าการกระจัดเสมอ ถ้าวัตถุนั้นไม่ได้เคลื่อนที่ใน

แนวเส้นตรงตลอด  เช่น วัตถุหนึ่งเคลื่อนที่จาก A ไปทางทิศตะวันออก ถึง B  เป็นระยะทาง 12  เมตร  แล้วเคลื่อนที่ต่อไปทางทิศเหนือ ถึง C เป็นระยะ  5  เมตร

                           3. ขนาดของระยะทางกับการกระจัดมีโอกาสเท่ากันได้  ถ้าวัตถุนั้นเคลื่อนที่โดย

ไม่มีการเปลี่ยนทิศทาง 

                  2.4  อัตราเร็ว คือ  ระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ในหนึ่งหน่วยเวลาเป็นปริมาณ

สเกลาร์  ไม่คำนึงถึงทิศทาง  มีหน่วยเป็นเมตร / วินาที

2.5  ความเร็ว (velocity)  คือ  ระยะการเปลี่ยนแปลงการกระจัดหรือระยะการเปลี่ยนตำแหน่งที่เกิดขึ้นในหนึ่งหน่วยเวลา  เป็นปริมาณเวกเตอร์   มีหน่วยเป็นเมตร / วินาที