คู่มือครูวิทยาศาสตร์กายภาพ 2 ฟิสิกส์ ม.5 เฉลย

วิทยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2 บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ

85

ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายเพ่ือให้ได้ข้อสรุปว่า เข็มของแกลแวนอมิเตอร์เบนเนื่องจากเกิด
กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ�ข้ึนในขดลวด เข็มของโวลต์มิเตอร์เบนเนื่องจากเกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ�ข้ึนใน
ขดลวด
ครูให้ความรู้เพ่ิมเติมว่า กระแสไฟฟ้าเหน่ียวนำ�ในขดลวดเกิดจากการท่ีขดลวดอยู่ในบริเวณท่ีมี
การเปลยี่ นแปลงสนามแมเ่ หลก็ หรอื กลา่ วไดว้ า่ เมอื่ ขดลวดอยใู่ นบรเิ วณทมี่ กี ารเปลยี่ นแปลงของสนาม
แมเ่ หลก็ จะทำ�ให้เกิดความตา่ งศักย์ระหวา่ งปลายขดลวด เรยี กวา่ อีเอม็ เอฟเหนี่ยวนำ� ท�ำ ใหม้ กี ระแส
ไฟฟา้ เหนี่ยวน�ำ เกิดขึน้ ในขดลวด กระบวนการนี้เรยี กว่า การเหนย่ี วน�ำ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า
จากนั้น ครูอาจถามคำ�ถามชวนคิดในหน้า 70 ให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิดโอกาสให้
นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ ไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง แล้วครูนำ�อภิปรายจนได้
แนวค�ำ ตอบดังนี้

แนวคำ�ตอบชวนคิด

ขณะท่ีขดลวดท่ีอยู่น่ิงและเคลื่อนแท่งแม่เหล็กเข้าใกล้   ขนาดสนามแม่เหล็กจาก
แท่งแมเ่ หลก็ ในขดลวดมคี า่ เปลยี่ นแปลงอยา่ งไร
แนวคำ�ตอบ ขนาดสนามแม่เหล็กที่ผ่านขดลวดจะมคี ่าเพ่มิ ขึน้

ครใู หน้ ักเรียนตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 2.4 ขอ้ 1 และ 2 โดยอาจมีการเฉลยค�ำ ตอบและ
อภปิ รายค�ำ ตอบรว่ มกนั
จากนั้นครูตั้งคำ�ถามเก่ียวกับการนำ�ความรู้เรื่องสนามแม่เหล็กทำ�ให้เกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ�และ
กระแสไฟฟา้ เหนย่ี วน�ำ ไปประยุกตใ์ ชไ้ ด้อย่างไร โดยครูเปดิ โอกาสให้นกั เรยี นแสดงความคิดเห็นอยา่ ง
อสิ ระ ไมค่ าดหวังคำ�ตอบทีถ่ ูกต้อง

สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 2 | แรงในธรรมชาติ วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2

86

2.4.2 หลกั การท�ำ งานของมอเตอรไ์ ฟฟ้า

ความเข้าใจคลาดเคล่ือนทีอ่ าจเกิดข้ึน

ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง

1. อัตราเร็วในการหมุนแกนเครื่องกำ�เนิด 1. อ ัตราเร็วในการหมุนแกนเคร่ืองกำ�เนิด
ไฟฟ้า ไม่มีความสัมพันธ์กับขนาดของ ไฟฟา้ มคี วามสมั พนั ธก์ บั ขนาดของกระแส
กระแสไฟฟา้ ท่เี กดิ ขนึ้ ไฟฟ้าท่ีเกิดข้ึน ยิ่งหมุนแกนเคร่ืองกำ�เนิด
ไฟฟ้าด้วยอัตราเร็วมากขึ้น ขนาดของ
กระแสไฟฟ้าทเี่ กิดข้ึนจะมากขน้ึ

2. ทิศทางการหมุนแกนเคร่ืองกำ�เนิดไฟฟ้า 2. ทศิ ทางการหมนุ แกนเครอ่ื งก�ำ เนดิ ไฟฟา้ มี
ไม่มีความสัมพันธ์กับทิศทางของกระแส ความสัมพันธ์กับทิศทางของกระแสไฟฟ้า
ไฟฟ้าทีเ่ กิดขึน้ ที่เกิดข้ึน เมื่อกลับทิศทางการหมุนแกน
เครื่องกำ�เนิดไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าจะ
กลบั ทิศ

สง่ิ ทคี่ รูต้องเตรยี มล่วงหนา้
1. วสั ดแุ ละอปุ กรณ์สาหรับท�ำ กจิ กรรม 2.6

แนวการจดั การเรยี นรู้
ครูชแี้ จงจุดประสงค์การเรยี นร้ขู ้อท่ี 9 จากหวั ขอ้ 2.4 ตามหนังสือเรียน
ครูทบทวนความรู้เก่ียวกับการที่สนามแม่เหล็กทำ�ให้เกิดอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ� จากนั้นครูทำ�
กจิ กรรม 2.6 แสดงการท�ำ งานของเครอ่ื งก�ำ เนดิ ไฟฟา้ อยา่ งงา่ ย เพอื่ ใหเ้ หน็ การน�ำ ความรเู้ รอ่ื งการเหนยี่ ว
นำ�ไฟฟ้าแม่เหล็กไปใช้ประโยชน์

สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2 บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ

87

กิจกรรม 2.6 เคร่อื งกำ�เนดิ ไฟฟา้ อย่างง่าย

จุดประสงค์
อธิบายหลักการท�ำ งานของเคร่อื งก�ำ เนดิ ไฟฟา้ อย่างง่าย

เวลาท่ีใช้ 30 นาที

วสั ดแุ ละอุปกรณ์

1. ชดุ เครอ่ื งก�ำ เนดิ ไฟฟ้า 1 เครือ่ ง

2. แอมมิเตอร์ 1 เครอ่ื ง

3. โวลต์มเิ ตอร ์ 1 เครอ่ื ง

4. หลอดไฟพร้อมฐาน 1 ชดุ

5. สายไฟ 5 เส้น

ขอ้ เสนอแนะการท�ำ กิจกรรม
1. ป รั บ ขี ด ศู น ย์ ข อ ง แ อ ม มิ เ ต อ ร์ แ ล ะ โ ว ล ต์ มิ เ ต อ ร์ ใ ห้ เ บ น จ า ก เ ดิ ม ไ ป ท า ง ข ว า
พอประมาณ และอาจใช้แกลแวนอมิเตอร์แทนแอมมเิ ตอรไ์ ด้
2. ฝกึ หมนุ แกนเคร่ืองกำ�เนดิ ไฟฟา้ ใหเ้ ห็นผลการท�ำ กจิ กรรมได้ชัดเจน

ตวั อย่างผลการท�ำ กิจกรรม
เม่ือหมุนแกนเครื่องกำ�เนิดไฟฟ้าที่ต่อเข้ากับหลอดไฟ   แอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์
จะพบว่า   หลอดไฟสว่าง   เข็มแอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์เบน   และเม่ือหมุนแกนเคร่ือง
กำ�เนิดไฟฟ้าด้วยอัตราเร็วที่มากขึ้น   หลอดไฟจะสว่างมากข้ึน   เข็มแอมมิเตอร์และโวลต์
มิเตอร์จะเบนมากข้ึน   และเม่ือกลับทิศการหมุนแกนเคร่ืองกำ�เนิดไฟฟ้า   หลอดไฟสว่าง
เข็มแอมมิเตอรแ์ ละโวลตม์ ิเตอร์เบนในทิศตรงข้าม

แนวคำ�ตอบค�ำ ถามท้ายกิจกรรม
ความเร็วในการหมุนแกนเครื่องกำ�เนิดไฟฟ้า มีความสัมพันธ์กับความสว่างของ
หลอดไฟและการเบนของเขม็ ของแกลแวนอมเิ ตอร์อย่างไร
แนวค�ำ ตอบ เม่ือหมุนแกนเคร่ืองกำ�เนิดไฟฟ้าเร็วข้ึน หลอดไฟจะสว่างมากข้ึน และ
เขม็ ของแกลแวนอมเิ ตอร์จะเบนมากข้นึ

สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ วิทยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2

88

เม่ือหมุนแกนเครื่องกำ�เนิดไฟฟ้าในทิศทางตรงข้าม ผลที่ได้มีความแตกต่างกับคร้ังแรก
อย่างไร
แนวค�ำ ตอบ หลอดไฟจะสว่าง แต่เข็มของแอมมิเตอร์และโวลต์มิเตอร์จะเบนในทิศตรง
ข้าม

เหตใุ ดเมอ่ื หมุนแกนเครอื่ งก�ำ เนดิ ไฟฟ้า จึงท�ำ ให้เกิดกระแสไฟฟ้าได้
แนวคำ�ตอบ เม่ือหมุนแกนเครื่องกำ�เนิดไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยขดลวดวางตัวใน
สนามแม่เหล็ก ขดลวดหมุนตัดกับสนามแม่เหล็ก ทำ�ให้เกิดอีเอ็มเอฟเหน่ียวนำ�และ
กระแสไฟฟ้าเหนีย่ วนำ�

ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายและสรุปเกี่ยวกับผลการทำ�กิจกรรมว่า การท่ีหลอดไฟสว่าง
เข็มของแอมมิเตอรแ์ ละโวลตม์ เิ ตอรเ์ บน เนือ่ งจากเกิดกระแสไฟฟ้าเหน่ียวนำ�และอเี อม็ เอฟเหนย่ี วน�ำ
ข้ึนในวงจร และกระแสไฟฟ้าเหนีย่ วนำ�ที่เกิดขนึ้ เป็นผลจากอีเอ็มเอฟเหนีย่ วนำ�ในขดลวด
จากน้ันครูตั้งคำ�ถามเกี่ยวกับการนำ�ความรู้เร่ืองการเหนี่ยวนำ�แม่เหล็กไฟฟ้าไปประยุกต์ใช้ด้าน
อื่น ๆ โดยครูเปดิ โอกาสใหน้ กั เรียนแสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระ ไมค่ าดหวงั คำ�ตอบท่ถี ูกตอ้ ง

2.4.3 การประยกุ ตใ์ ชป้ ระโยชนจ์ ากเรอื่ งการเหน่ียวน�ำ แม่เหล็กไฟฟา้

แนวการจดั การเรียนรู้
ครชู แี้ จงจุดประสงคก์ ารเรยี นรูข้ อ้ ท่ี 10 จากหัวข้อ 2.4 ตามหนังสือเรยี น
ครูให้นักเรียนสืบค้นเก่ียวกับการนำ�ความรู้เรื่องอีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ�ไปใช้ประโยชน์ในด้านอ่ืน ๆ
จากน้นั ใหน้ กั เรียนนำ�เสนอ ร่วมกนั อภปิ ราย
จากน้ันครูอาจถามคำ�ถามชวนคิดในหน้า 75 ให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิดโอกาสให้
นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ ไม่คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง แล้วครูนำ�อภิปรายจนได้
แนวคำ�ตอบดงั นี้

แนวค�ำ ตอบชวนคิด

จากความร้จู ากเรื่องการเหน่ียวน�ำ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ สนามแมเ่ หล็กและสนามไฟฟ้ามคี วาม
สมั พันธก์ ันอยา่ งไร

แนวค�ำ ตอบ การเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กท�ำ ใหเ้ กิดสนามไฟฟ้า และการเปลย่ี นแปลง
สนามไฟฟา้ ทำ�ให้เกิดสนามแม่เหลก็

สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2 บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ

89

ครทู บทวนความรเู้ กยี่ วกบั การเกดิ สนามแมเ่ หลก็ รอบลวดตวั น�ำ ทมี่ กี ระแสไฟฟา้ ผา่ นซงึ่ มสี นาม
ไฟฟา้ ในตวั น�ำ และการเกดิ สนามไฟฟา้ ซงึ่ เปน็ ผลจากอเี อม็ เอฟเหนยี่ วน�ำ เมอื่ เกดิ การเปลย่ี นแปลงของ
สนามแมเ่ หลก็ ผา่ นขดลวดตวั น�ำ จากนน้ั เชอ่ื มโยงไปสคู่ วามสมั พนั ธข์ องสนามไฟฟา้ และสนามแมเ่ หลก็
หรอื ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งแรงแมเ่ หลก็ และแรงไฟฟา้ จงึ เรยี กแรงทง้ั สองนร้ี วมกนั วา่ แรงแมเ่ หลก็ ไฟฟา้
ซ่งึ เปน็ แรงพน้ื ฐานแรงหนงึ่ ในธรรมชาติ
แนวการวดั และประเมินผล
1. ความรู้เกี่ยวกับการเกิดอีเอ็มเอฟและหลักการทำ�งานของเครื่องกำ�เนิดไฟฟ้าอย่างง่าย

จากค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ การสรุป แบบฝึกหัดท้ายบท
2. ทกั ษะการสงั เกตและการลงความเหน็ จากขอ้ มูล จากการอภิปรายเก่ียวกบั ผลการสังเกต
3. จิตวิทยาศาสตร์ด้านความอยากรู้อยากเห็น ความมีเหตุผล และการเห็นคุณค่าทาง

วทิ ยาศาสตร์ จากการอภปิ รายร่วมกนั และการทำ�กจิ กรรม

แนวค�ำ ตอบตรวจสอบความเข้าใจ 2.4

1. ส นามแมเ่ หล็กและขดลวดท�ำ ใหเ้ กดิ กระแสไฟฟา้ ได้อย่างไร
แนวคำ�ตอบ   เม่ือสนามแม่เหล็กที่ผ่านขดลวดเกิดการเปล่ียนแปลงจะทำ�ให้เกิด

อีเอ็มเอฟเหนี่ยวนำ�และถ้าต้องการทำ�ให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหน่ียวนำ�   จะต้องต่อ
ขดลวดให้ครบวงจร

2. กระแสไฟฟ้าที่เกิดข้ึนบนลวดตัวนำ�จากการเหน่ียวนำ�แม่เหล็กไฟฟ้าจะคงอยู่ตลอด
ไปหรอื ไม่ อยา่ งไร

แนวคำ�ตอบ   กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ�ท่ีเกิดขึ้นจะคงอยู่ตลอดไปก็ต่อเม่ือมีการ
เปล่ยี นแปลงของสนามแมเ่ หล็กที่ผ่านขดลวดตลอดเวลาและต่อขดลวดให้ครบวงจร

กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ�ที่เกิดข้ึนจะหายไป   เม่ือไม่มีการเปล่ียนแปลงของสนาม
แมเ่ หล็กที่ผ่านขดลวดหรือต่อขดลวดไมค่ รบวงจร

สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 2 | แรงในธรรมชาติ วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2

90

2.5 แรงออ่ นและแรงเขม้

จดุ ประสงค์การเรยี นรู้
1. อธบิ ายสมบัตขิ องแรงอ่อนและแรงเขม้
2. อธิบายการน�ำ ความรจู้ ากแรงออ่ นและแรงเขม้ ไปใชป้ ระโยชนไ์ ด้

สง่ิ ที่ครตู อ้ งเตรียมล่วงหนา้
1. ภาพสญั ลกั ษณน์ ิวเคลยี รข์ องธาตใุ ด ๆ จำ�นวน 1-2 ธาตุ
2. วีดิทัศน์เกี่ยวกับแรงนิวเคลียร์ https://www.youtube.com/watch?v=c3nGE8Z3-lo ใน

ชว่ งนาทที ่ี 2.34-3.05

แนวการจดั การเรียนรู้
ครูนำ�เข้าสู่บทเรียนโดยอภิปรายเพื่อทบทวนเก่ียวกับโครงสร้างและองค์ประกอบของอะตอม
โดยอาจยกตวั อยา่ งสญั ลกั ษณน์ วิ เคลยี รข์ องธาตหุ นง่ึ จากนน้ั ใหน้ กั เรยี นบอกความหมายของเลขมวล
และเลขอะตอมเพือ่ ระบุจำ�นวนอนุภาค ชนดิ และประจขุ องอนภุ าคภายในนวิ เคลยี ส
ครูอาจให้นักเรียนศึกษาจากกรอบความรู้เพ่ิมเติมในหนังสือเรียนหน้า 76 เกี่ยวกับนิวเคลียส
และอนุภาคในนิวเคลยี สหรอื นวิ คลอี อน
จากนั้นครูถามคำ�ถามชวนคิดในหนังสือเรียนหน้า 77 ให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิด
โอกาสให้นกั เรยี นแสดงความคิดเหน็ อย่างอสิ ระ ไม่คาดหวงั คำ�ตอบทถ่ี กู ต้อง

แนวค�ำ ตอบชวนคิด

เ ราทราบมาแล้วว่าอนภุ าคทมี่ ีประจุต่างกันจะดูดกนั อนุภาคท่มี ปี ระจุเหมือนกนั จะผลกั กัน
แล้วเหตุใดโปรตอนซึง่ มีประจเุ ปน็ บวกเหมือนกนั จึงสามารถอยูร่ วมกันในนิวเคลียสได้

แนวคำ�ตอบ   โปรตอนซึ่งมีประจุเป็นบวกเหมือนกันจึงสามารถอยู่รวมกันในนิวเคลียสได้
เนอื่ งจากมีแรงนวิ เคลยี รท์ ่ียดึ เหนีย่ วนิวคลีออน ไดแ้ ก่ โปรตอน นิวตรอน เขา้ ไว้ด้วยกนั

สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2 บทท่ี 2 | แรงในธรรมชาติ

91

ครูนำ�นักเรียนอภิปรายจนได้ข้อสรุปว่า การที่อนุภาคนิวคลีออนสามารถอยู่รวมกันในนิวเคลียส
และนิวเคลียสมีความเสถียร จะต้องมีแรงดึงดูดท่ีมีค่าสูงกว่าแรงผลักทางไฟฟ้า แรงดังกล่าวเรียกว่า
แรงนวิ เคลียร์ จากน้ันศึกษาความรเู้ พ่มิ เตมิ จากวีดทิ ัศน์เกีย่ วกบั แรงนวิ เคลยี ร์
จากนั้นครูอาจถามคำ�ถามชวนคดิ ในหนังสอื เรียนทา้ ยหน้า 77 ใหน้ กั เรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครู
เปิดโอกาสให้นกั เรยี นแสดงความคิดเหน็ อยา่ งอิสระ ไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบท่ถี ูกต้อง

แนวค�ำ ตอบชวนคดิ

แรงนิวเคลยี รข์ น้ึ กบั ระยะทางอยา่ งไรเม่อื เทยี บกับแรงโนม้ ถ่วงและแรงแม่เหลก็ ไฟฟ้า
แนวคำ�ตอบ แรงนวิ เคลียรส์ ง่ ผลในระยะทางจ�ำ กัด แตแ่ รงโน้มถ่วงและแรงแมเ่ หล็กไฟฟ้า

สง่ ผลในระยะทไี่ มจ่ �ำ กัด

ครใู หน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 2.5 ขอ้ 1 โดยอาจมกี ารเฉลยค�ำ ตอบและอภปิ ราย
ค�ำ ตอบร่วมกัน
จากน้ันครูนำ�นักเรียนอภิปรายเกี่ยวกับแรงพื้นฐานอีกประเภทหนึ่ง   ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสลายตัว
ของธาตุกัมมันตรังสี จากนั้นครูอาจถามคำ�ถามชวนคิดในหนังสือเรียนหน้า 78 ให้นักเรียนอภิปราย
รว่ มกนั โดยครเู ปิดโอกาสให้นักเรยี นแสดงความคดิ เหน็ อย่างอิสระ ไม่คาดหวังค�ำ ตอบทถี่ ูกตอ้ ง

แนวคำ�ตอบชวนคิด

แรงอ่อนเกีย่ วข้องกับการสลายของนวิ เคลียสกัมมนั ตรงั สีอย่างไร
แนวค�ำ ตอบ แรงอ่อนอธิบายการสลายให้อนภุ าคบตี าท่เี กดิ ขนึ้ ในนิวเคลียสกัมมันตรงั สี

สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 2 | แรงในธรรมชาติ วทิ ยาศาสตรก์ ายภาพ เล่ม 2

92

2.5.1 แรงอ่อน

ความเข้าใจคลาดเคลือ่ นท่อี าจเกิดขึ้น

ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง

1. แรงออ่ นมคี วามเขม้ นอ้ ยทส่ี ดุ เมอื่ เทยี บกบั 1. แรงอ่อนมีความเข้มมากกว่าแรงโน้มถ่วง

แ ร ง เ ข้ ม แ ร ง แ ม่ เ ห ล็ ก ไ ฟ ฟ้ า แ ล ะ แต่มีความเข้มน้อยกว่าแรงเข้มและแรง

แรงโน้มถ่วง แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า

สง่ิ ทีค่ รตู ้องเตรียมลว่ งหนา้
1. วดี ทิ ศั นเ์ กย่ี วกบั การสลายใหอ้ นภุ าคบตี า เชน่ https://www.youtube.com/watch?v=yOiA-

BZM7wTU ในชว่ งนาทีท่ี 7.01-7.11

แนวการจัดการเรียนรู้
ครูชี้แจงจุดประสงค์การเรียนรู้ข้อท่ี 11และ 12 ในส่วนของแรงอ่อนจากหัวข้อ 2.5 ตาม
หนังสอื เรยี น
ครูให้นักเรียนสืบค้นเกี่ยวกับแรงอ่อนซึ่งเป็นแรงพ้ืนฐานในธรรมชาติที่เกี่ยวช้องกับการสลายให้
อนุภาคบีตา และการนำ�ความรู้ไปประยุกต์ใช้ จากนั้นให้นักเรียนอภิปรายร่วมกันจนได้ข้อสรุป
ตามแนวทางในหนังสือเรียน และครูอาจใช้วีดิทัศน์เกี่ยวกับการสลายให้อนุภาคบีตาประกอบ
การอภปิ ราย
ครใู หน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 2.5 ขอ้ 2 โดยอาจมกี ารเฉลยค�ำ ตอบและอภปิ ราย
คำ�ตอบรว่ มกัน
จากนั้นครูนำ�นักเรียนอภิปรายเก่ียวแรงพื้นฐานที่เก่ียวข้องกับแรงนิวเคลียร์ โดยแรงดังกล่าว
เรยี กวา่ แรงเขม้ จากนนั้ ครอู าจถามค�ำ ถามชวนคดิ ในหนงั สอื เรยี นหนา้ 79 ใหน้ กั เรยี นอภปิ รายรว่ มกนั
โดยครเู ปิดโอกาสใหน้ ักเรยี นแสดงความคิดเห็นอยา่ งอิสระ ไมค่ าดหวงั คำ�ตอบทถ่ี ูกตอ้ ง

สถาบันสง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2 บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ

93

แนวคำ�ตอบชวนคิด

แรงเข้มเก่ยี วข้องกบั แรงยดึ เหนี่ยวของอนภุ าคทีเ่ ลก็ กวา่ นวิ คลีออนอยา่ งไร
แนวค�ำ ตอบ อนุภาคทเ่ี ล็กกวา่ นวิ คลอี อนเรียกว่า ควารก์ ซ่ึงอนภุ าคควาร์กถูกยดึ เหน่ยี วกนั

ไว้ในนวิ คลีออนด้วยแรงทม่ี คี วามเข้มสูงมาก และเรยี กแรงน้ีว่า แรงเขม้ แรงเขม้ จงึ เป็นแรง
พ้ืนฐานท่ีเก่ยี วข้องกบั แรงนวิ เคลียร์

2.5.2 แรงเขม้

ความเขา้ ใจคลาดเคล่อื นทีอ่ าจเกิดขน้ึ

ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง

1. อนุภาคควาร์กอิสระสามารถถูกพบได้ใน 1. อนภุ าคควารก์ อสิ ระไมส่ ามารถถกู พบไดใ้ น
ธรรมชาติ ธรรมชาติ เนื่องจากมีแรงเข้มยึดเหนี่ยว
อ นุ ภ า ค ค ว า ร์ ก ใ ห้ อ ยู่ ร ว ม กั น ภ า ย ใ น
นิวคลีออน

สิง่ ท่คี รตู อ้ งเตรยี มล่วงหนา้
1. วสั ดุอปุ กรณ์สำ�หรบั ทำ�กิจกรรมลองทำ�ดู
2. ว ดี ทิ ศั นส์ �ำ หรบั อธบิ ายเพมิ่ เตมิ เกย่ี วกบั แรงเขม้ เชน่ https://www.youtube.com/watch?v=d-

f4LoJph76A ในชว่ งนาทีที่ 5.04-5.28

แนวการจดั การเรียนรู้
ครูชี้แจงจุดประสงค์การเรียนรู้ข้อท่ี 11 และ 12 ในส่วนของแรงเข้ม จากหัวข้อ 2.5 ตาม
หนังสอื เรยี น
ครูทบทวนความรู้เก่ียวกับแรงนิวเคลียร์ท่ียึดเหน่ียวนิวคลีออนเข้าไว้ด้วยกัน โดยแรงนิวเคลียร์มี
ความเขม้ สงู กวา่ แรงผลกั ทางไฟฟา้ จากนน้ั ครนู �ำ นกั เรยี นอภปิ รายวา่    ภายในนวิ คลอี อนยงั มอี นภุ าคท่ี
เลก็ กวา่ นวิ คลอี อน เรยี กวา่ ควารก์ โดยอนภุ าคควารก์ เหลา่ นถี้ กู ยดึ เหนยี่ วไวภ้ ายในนวิ คลอี อนดว้ ยแรง
ที่มคี วามเข้มสูงมาก เรียกว่า แรงเขม้ ท�ำ ให้ไม่สามารถพบอนภุ าคควาร์กอิสระในธรรมชาติได้ แรงเขม้
จงึ เป็นแรงพ้นื ฐานในธรรมชาติท่มี คี วามเกีย่ วข้องกบั แรงนิวเคลยี ร์

สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2

94

กจิ กรรมลองท�ำ ดู

เวลาทใี่ ช้ 20 นาที

ขอ้ เสนอแนะการทำ�กิจกรรม
สปริงที่ใช้ในกจิ กรรมควรเปน็ สปรงิ แข็ง

ตัวอยา่ งผลการทำ�กิจกรรม
เม่ือออกแรงดึงวัตถุให้ห่างออกจากกัน   จะมีแรงดึงกลับจากสปริงหรือหนังยางดึงให้
วัตถุท้ังสองเข้าหากัน   และต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการดึงวัตถุ   ถ้าต้องการให้วัตถุอยู่ห่าง
กันมากขน้ึ

ครูเปรียบเทียบผลจากการทำ�กิจกรรมลองทำ�ดูกับพฤติกรรมของแรงเข้มที่กระทำ�ต่ออนุภาค
ควาร์กว่าแรงท่ีใช้ดึงวัตถุให้ห่างออกจากกันเปรียบเทียบได้กับแรงผลักทางไฟฟ้า ส่วนแรงดึงกลับท่ี
สปรงิ หรอื หนงั ยางดงึ ใหว้ ตั ถทุ งั้ สองกลบั เขา้ หากนั เปรยี บเทยี บไดก้ บั แรงเขม้ และการทต่ี อ้ งใชพ้ ลงั งาน
มากข้ึน ในการดึงวัตถุให้ห่างกันมากข้ึนเปรียบเทียบได้กับการที่จะต้องใช้พลังงานมากขึ้น เพ่ือทำ�ให้
อนภุ าคควารก์ อยหู่ า่ งกนั มากขนึ้ ดงั นน้ั ในธรรมชาตอิ นภุ าคควารก์ จงึ อยรู่ วมกนั ไมส่ ามารถพบอนภุ าค
ควาร์กอสิ ระได้
จากนั้นเน้นกับนักเรียนว่าการใช้สปริงหรือหนังยางแทนแรงเข้มเป็นการเปรียบเทียบเพ่ือให้เห็น
ภาพ และแรงเข้มจะส่งผลเฉพาะเม่ือระยะห่างของควาร์กไม่เกินขนาดของนิวเคลียสเท่านั้น โดยครู
อาจใชว้ ดี ทิ ศั นใ์ นการประกอบการอธิบายเพ่มิ เตมิ
ครใู หน้ กั เรยี นสบื คน้ เกย่ี วกบั แรงเขม้ และการน�ำ ความรไู้ ปประยกุ ตใ์ ช้ จากนน้ั ใหน้ กั เรยี นอภปิ ราย
รว่ มกันจนไดข้ ้อสรปุ ตามแนวทางในหนังสือเรยี น
ครใู หน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 2.5 ขอ้ 3 โดยอาจมกี ารเฉลยค�ำ ตอบและอภปิ ราย
คำ�ตอบร่วมกนั
จากนน้ั ครนู �ำ นกั เรยี นอภปิ รายเกยี่ วแรงพน้ื ฐานในธรรมชาตทิ ง้ั หมด 4 แรง ไดแ้ ก่ แรงโนม้ ถว่ ง แรง
แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า แรงออ่ น และแรงเข้ม ในด้านทีเ่ ก่ียวขอ้ งกับระยะทางที่แรงส่งผลและการเปรียบเทียบ
ความเข้มของแรงแตล่ ะชนดิ จนไดข้ อ้ สรปุ ตามหนงั สือเรยี น

สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2 บทท่ี 2 | แรงในธรรมชาติ

95

แนวการวดั และประเมนิ ผล
1. ความรู้เกี่ยวกับแรงแข้มและแรงอ่อน จากคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจ การสรุป

การนำ�เสนอ ค�ำ ถามท้ายบทและแบบทดสอบ
2. ท กั ษะการจ�ำ แนกประเภท และการคดิ อยา่ งมวี จิ ารณญาณ จากค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ

และการใหน้ กั เรียนพจิ ารณาการเปรียบเทยี บแรงทัง้ สี่
3. จิตวทิ ยาศาสตร์ดา้ นความมีเหตุผล จากการอภิปรายร่วมกัน

แนวคำ�ตอบตรวจสอบความเข้าใจ 2.5

1. ใ นนิวเคลยี ส โปรตอนและนวิ ตรอนอยู่รวมกันไดด้ ้วยแรงชนิดใด
แนวค�ำ ตอบ แรงนิวเคลยี ร์ ซงึ่ เป็นผลมาจากแรงเข้ม

2. ก ารท่ีนิวเคลียสของสารกัมมันตรังสีสลายให้อนุภาคบีตาแล้วเปล่ียนไปเป็นนิวเคลียส
ใหม่ทีม่ ีความเสถยี รมากขึ้น เกีย่ วข้องกบั แรงใด

แนวค�ำ ตอบ แรงอ่อน

3. อนุภาคท่ีเป็นองค์ประกอบของโปรตอนและนิวตรอนคืออะไร   และแรงที่ยึดเหน่ียว
อนภุ าคเหล่านี้ไวค้ อื อะไร

แนวคำ�ตอบ อนุภาคควารก์ และแรงเขม้

สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2

96

เ ฉลยแบบฝึกหดั ท้ายบทที่ 2

1. แ รงโน้มถ่วงท่ีดวงอาทิตย์กระทำ�กับดวงจันทร์   ทำ�ให้ดวงจันทร์โคจรรอบดวงอาทิตย์ได้
อย่างไร

แ น ว คำ � ต อ บ    แ ร ง โ น้ ม ถ่ ว ง ที่ ด ว ง อ า ทิ ต ย์ ก ร ะ ทำ � กั บ ด ว ง จั น ท ร์    ทำ � ห น้ า ที่ เ ป็ น
แรงสูศ่ ูนย์กลางทำ�ให้ดวงจนั ทร์โคจรรอบดวงอาทิตย์ได้

2. ร ะหว่างดาวเทยี มท่อี ยูใ่ กลก้ บั ดาวเทยี มทอี่ ย่ไู กลจากศูนยก์ ลางของโลก ดาวเทียมดวงใด
ได้รับแรงโน้มถ่วงจากโลกมากกวา่ กนั โดยให้ดาวเทยี มทงั้ สองมีมวลเท่ากนั

แนวคำ�ตอบ   ดาวเทียมท่ีอยู่ใกล้ศูนย์กลางของโลกจะได้รับแรงโน้มถ่วงที่โลกกระทำ�
มากกว่า    เพราะตำ�แหน่งที่อยู่ใกล้ศูนย์กลางโลกมากกว่าจะมีขนาดของสนามโน้มถ่วง
มากกวา่ สง่ ผลใหข้ นาดของแรงโนม้ ถ่วงมีค่ามากกว่า

3. ว ัตถุ A มวล 5 กโิ ลกรัม กับวัตถุ B มวล10 กโิ ลกรัม ถูกปล่อยจากท่ีสงู ระดับเดียวกนั โดย
ไม่ห่างจากพ้ืนโลกมากนกั ขอ้ ใดตอ่ ไปนถี้ กู ต้องบา้ ง

1) วตั ถุ B ตกลงมาด้วยความเร่งมากกวา่ วัตถุ A
2) วตั ถทุ ง้ั สองชน้ิ ตกลงมาดว้ ยความเร่งเพมิ่ ข้นึ
3) วตั ถทุ ั้งสองชิน้ ตกลงมาดว้ ยความเร่งคงตวั
4) วัตถุทงั้ สองชิน้ ตกลงมาด้วยความเร็วเพิ่มขึน้
5) วตั ถุท้ังสองช้นิ ตกลงมาด้วยความเรว็ คงตัว
แนวคำ�ตอบ   ข้อ   3)   และ   4)   วัตถุท้ังสองได้รับแรงโน้มถ่วงท่ีโลกกระทำ�ไม่เท่ากัน

แต่ได้รับสนามโน้มถ่วงเท่ากันและมีความเร่งเท่ากัน   และกรณีวัตถุท้ังสองอยู่ห่างจาก
พื้นโลกไม่มาก   ค่าความเร่งโน้มถ่วงมีค่าประมาณ   9.8   เมตรต่อวินาที2   ทำ�ให้ตกลงมา
ด้วยความเร็วท่ีเพ่มิ ขึ้น

สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2 บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ

97

4. อนุภาคโปรตอนเคลื่อนท่ีเข้าไปในสนามแม่เหล็ก   โดยมีทิศทางขนานกับสนามแม่เหล็ก
แนวการเคลอ่ื นที่ของอนภุ าคโปรตอนจะเปน็ อย่างไร

แนวคำ�ตอบ   อนุภาคโปรตอนจะไม่เปล่ียนแนวการเคลื่อนที่   เน่ืองจากไม่เกิดแรง
แม่เหล็กกระทำ�กบั อนภุ าค

5. เมอื่ นำ�เข็มทิศมาวางท่ีตำ�แหนง่ ดงั รปู เขม็ ทศิ จะชี้ในลักษณะใด

1) 2) 3) 4)

แนวค�ำ ตอบ   ขอ้ 4) เนอ่ื งจากสนามแม่เหล็กจากแทง่ แมเ่ หล็กมีทิศพงุ่ ออกจากขว้ั เหนือ
และมที ศิ พงุ่ เขา้ ขวั้ ใต้

6. ว างลวดตวั นำ�ไวใ้ นสนามแม่เหล็กดงั รปู เม่ือให้กระแสไฟฟ้า I เขา้ ไปในเส้นลวดตัวนำ�จะ
เกดิ แรงแม่เหล็กกระทำ�ตอ่ ลวดตวั นำ�น้ีในทิศทางใด

1) ไปทางซ้าย (เข้าหา N) 2) ไปทางขวา (เขา้ หา S)
3) ลงข้างลา่ ง 4) ข้ึนด้านบน

แนวคำ�ตอบ   ขอ้ 4) สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 2 | แรงในธรรมชาติ วิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2

98

7. ล ำ�อนุภาค  P  และ  Q  เมื่อเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็ก   B   ที่มีทิศทางพุ่งออกตั้งฉากกับกระ
ดาษมีการเบ่ียงเบนดังรูป   ถ้านำ�อนุภาคท้ังสองไปวางไว้ในบริเวณท่ีมีสนามไฟฟ้าสม่ำ�เสมอ
ทศิ การเคลือ่ นท่ขี องอนภุ าคทัง้ สองจะเป็นอย่างไรเมอื่ เทียบกบั ทิศสนามไฟฟา้

P

Q

แนวคำ�ตอบ   เปรียบเทียบจากการเคลื่อนท่ีของลำ�อิเล็กตรอนในหลอดรังสีแคโทด
อนุภาค P เป็นอนุภาคท่ีมีประจุลบ   ส่วนอนุภาค   Q  เป็นอนุภาคท่ีมีประจุบวก   เมื่อ
อนุภาคท้ังสองอยู่ในสนามไฟฟ้า   อนุภาค  P  ซ่ึงมีประจุลบจะเคลื่อนที่ในทิศตรงข้าม
กับทิศของสนามไฟฟ้า  ส่วนอนุภาค Q ซึ่งมีประจุบวกจะเคล่ือนที่ในทิศเดียวกับทิศ
ของสนามไฟฟา้

8. เหตใุ ดอนภุ าคโปรตอนและนิวตรอนอยู่รวมกันในนิวเคลียสได้
แ น ว คำ � ต อ บ    เ นื่ อ ง จ า ก ภ า ย ใ น นิ ว เ ค ลี ย ส มี แ ร ง นิ ว เ ค ลี ย ร์ ซ่ึ ง มี ค ว า ม เ ข้ ม ม า ก ก ว่ า

แรงแม่เหล็กไฟฟ้ายึดเหน่ียวระหว่างอนุภาคโปรตอนกับโปรตอน   นิวตรอนกับโปรตอน
และนิวตรอนกับนิวตรอน ท�ำ ใหอ้ นภุ าคเหล่าน้ีอย่รู วมกนั ในนิวเคลยี สได้

9. แรงเข้ม แรงแม่เหล็กไฟฟ้า และแรงโน้มถว่ งขึ้นอย่กู บั ระยะทางอย่างไร
แนวคำ�ตอบ   แรงเข้มจะส่งผลในระยะทางท่ีจำ�กัด   แต่แรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วง

ส่งผลในระยะทางที่ไมจ่ �ำ กัด

10.  ร ะหว่างแรงนิวเคลียร์และแรงไฟฟ้า   แรงใดมีอิทธิพลต่อเสถียรภาพของนิวเคลียส
มากกว่ากนั จงให้เหตุผล

แนวคำ�ตอบ   แรงนิวเคลียร์   เนื่องจากภายในนิวเคลียส   แรงนิวเคลียร์มีความเข้ม
มากกว่าแรงไฟฟา้

11.  น วิ เคลยี สในอะตอม 2 อะตอมท่อี ยู่ติดกัน จะมแี รงนิวเคลยี รก์ ระท�ำ ตอ่ กันหรอื ไม่ เพราะ
เหตใุ ด

แ น ว คำ � ต อ บ    ไ ม่ มี    เ นื่ อ ง จ า ก แ ร ง นิ ว เ ค ลี ย ร์ จ ะ ส่ ง ผ ล เ ฉ พ า ะ ภ า ย ใ น นิ ว เ ค ลี ย ส
แต่ละนวิ เคลียสเท่านั้น

สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2 บทท่ี 3 | พลังงาน

69

บทท่ี 3

พลงั งาน

ipst.me/8833

ตัวช้วี ัด

1. ส บื คน้ ขอ้ มลู และอธบิ ายพลงั งานนวิ เคลยี ร์ ฟชิ ชนั และฟวิ ชนั และความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งมวลกบั
พลงั งานทป่ี ลดปลอ่ ยออกมาจากฟชิ ชนั และฟวิ ชนั

2. ส ืบค้นข้อมูลและอธิบายการเปล่ียนพลังงานทดแทนเป็นพลังงานไฟฟ้า   รวมท้ังสืบค้นและ
อภิปรายเก่ียวกับเทคโนโลยีอ่ืน  ๆ  ท่ีนำ�มาแก้ปัญหาหรือตอบสนองความต้องการทางด้าน
พลงั งานโดยเนน้ ดา้ นประสทิ ธภิ าพและความคมุ้ คา่ ดา้ นคา่ ใชจ้ า่ ย

การวเิ คราะห์ตวั ชว้ี ดั

ตวั ชว้ี ดั
1. ส ืบค้นข้อมูลและอธิบายพลังงานนิวเคลียร์ ฟิชชันและฟิวชัน และความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับ

พลงั งานทป่ี ลดปลอ่ ยออกมาจากฟชิ ชนั และฟวิ ชนั
จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้
1. อธบิ ายฟชิ ชนั
2. อธบิ ายความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งมวลกบั พลงั งานทป่ี ลดปลอ่ ยจากฟชิ ชนั
3. อธบิ ายฟวิ ชนั
4. อธบิ ายความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งมวลกบั พลงั งานทป่ี ลดปลอ่ ยจากฟวิ ชนั

ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์
ทางวทิ ยาศาสตร์
1. การจ�ำ แนกประเภท (จากการ 1. การใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ 1. ด้านความอยากรู้อยากเห็น

บอกความแตกต่างระหว่าง (ในการเข้าถึงสารสนเทศที่ ความใจกว้าง และ ความมี

ฟชิ ชันกับฟวิ ชนั ) เก่ียวกบั เน้อื หา) เหตุผล จากการอภิปรายรว่ ม

2. การคิดอย่างมีวิจารณญาณ กัน และการนำ�เสนอ

(การวิเคราะห์และประเมิน 2. ด ้านความร่วมมือช่วยเหลือ

ความน่าเช่ือถือของข้อมูลที่ จากความร่วมมือและการ

ได้จากการสบื คน้ ) ทำ�งานเป็นทีมในการสืบค้น

3. การส่อื สาร (การนำ�เสนอ) ข้อมลู และการน�ำ เสนอ

4. ความร่วมมือและการทำ�งาน 3. ด ้ า น ก า ร เ ห็ น คุ ณ ค่ า ท า ง
เปน็ ทมี (การรว่ มมอื กนั สบื คน้
วิ ท ย า ศ า ส ต ร์ จ า ก ก า ร
ขอ้ มูลภายในกลุม่
อภิปรายร่วมกัน และการ

นำ�เสนอ

สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พลงั งาน วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2

100

ตวั ชว้ี ดั
2. ส ืบค้นข้อมูลและและอธิบายการเปล่ียนพลังงานทดแทนเป็นพลังงานไฟฟ้า รวมท้ังสืบค้นและ

อภปิ รายเกย่ี วกบั เทคโนโลยอี น่ื ๆ ทน่ี �ำ มาแกป้ ญั หาหรอื ตอบสนองความตอ้ งการทางดา้ นพลงั งาน
โดยเนน้ ดา้ นประสทิ ธภิ าพและความคมุ้ คา่ ดา้ นคา่ ใชจ้ า่ ย
จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้
1. อธบิ ายการเปลย่ี นพลงั งานแสงอาทติ ยเ์ ปน็ พลงั งานไฟฟา้ ของเซลลส์ รุ ยิ ะ
2. บอกแนวทางการน�ำ เซลลส์ รุ ยิ ะมาใชง้ านในชวี ติ ประจ�ำ วนั
3. อธบิ ายกระบวนการเปลย่ี นพลงั งานนวิ เคลยี รเ์ ปน็ พลงั งานไฟฟา้ ของโรงไฟฟา้ พลงั งานนวิ เคลยี ร์
4. ยกตวั อยา่ งเทคโนโลยดี า้ นพลงั งาน
5. บอกแนวทางการนำ�เทคโนโลยีด้านพลังงานไปแก้ปัญหาหรือตอบสนองความต้องการด้าน
พลงั งาน

ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์

ทางวทิ ยาศาสตร์ 1. ก ารใชเ้ ทคโนโลยสี ารสนเทศ 1. ด้านความอยากรู้อยากเห็น
-

(จากการสบื คน้ ) ความใจกว้าง และ ความมี

2. การคิดอย่างมีวิจารณญาณ เหตุผล จากการอภปิ รายรว่ ม

(การประเมินความน่าเช่ือ กนั และการน�ำ เสนอ

ถอื ความสมั พนั ธ์ และ ความ 2. ด ้านความร่วมมือช่วยเหลือ

สมบูรณ์ของข้อมูลท่ีได้จาก จากความร่วมมือและการ
การสืบค้น และการเปรียบ ทำ�งานเป็นทีมในการสืบค้น
ขอ้ มูลและการน�ำ เสนอ
เทยี บขอ้ ดแี ละขอ้ จ�ำ กดั )
3. ด ้ า น ก า ร เ ห็ น คุ ณ ค่ า ท า ง
3. การคิดสร้างสรรค์ (ในการ
วทิ ยาศาสตร์ จากการอภปิ ราย
สรา้ งสอ่ื ส�ำ หรบั น�ำ เสนอ)
รว่ มกัน และการนำ�เสนอ
4. การสอ่ื สาร (การน�ำ เสนอ)

5. ความรว่ มมอื และการท�ำ งาน

เป็นทีม (ในการร่วมกัน

สบื คน้ ขอ้ มลู )

สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2 บทท่ี 3 | พลงั งาน

101

ผังมโนทศั น์
พลงั งาน

พลงั งาน

นำ�ไปใช้ประโยชนโ์ ดยอาศัยเทคโนโลยีตา่ ง ๆ เช่น

เซลลส์ ุริยะ พลังงานนวิ เคลยี ร์ เทคโนโลยดี า้ นพลงั งาน

เปลี่ยน เชน่

พลังงานแสงอาทติ ย์ แบตเตอร่ี

เปน็ เปลย่ี นเป็น เซลล์เชอื้ เพลงิ

พลงั งานไฟฟ้า เทคโนโลยีดา้ น
พลงั งานในอาคาร
ซงึ่ มาจาก
และทีพ่ กั อาศยั
มวลทล่ี ดลง

หลงั การเกดิ เทคโนโลยดี า้ น
พลงั งานในภาค
อตุ สาหกรรม

ฟิชชัน ฟวิ ชนั

เป็นปฏิกิรยิ าที่ เป็นปฏกิ ิริยาท่ี

นิวเคลยี สแตกตวั นวิ เคลียสรวมตวั

ทีเ่ กดิ ขน้ึ อย่างต่อเนือ่ ง

ปฏิกิรยิ าลูกโซ่

สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พลังงาน วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เล่ม 2

102

สาระส�ำ คัญ

เซลลส์ รุ ยิ ะ (solar cell) คือ อปุ กรณท์ เ่ี ปลย่ี นพลังงานแสงเปน็ พลงั งานไฟฟา้ เซลล์สุรยิ ะท่ีใช้
ทว่ั ไปท�ำ จากสารกง่ึ ตวั น�ำ เมอ่ื แสงอาทติ ยต์ กกระทบเซลลส์ รุ ยิ ะ จะท�ำ ใหเ้ กดิ ความตา่ งศกั ยร์ ะหวา่ งวสั ดุ
ทงั้ สอง และเมอื่ ตอ่ วงจรไฟฟา้ จะท�ำ ใหเ้ กดิ กระแสไฟฟา้ ในวงจร ท�ำ ใหอ้ ปุ กรณไ์ ฟฟา้ สามารถท�ำ งานได้
โดยประสทิ ธภิ าพของเซลลส์ รุ ยิ ะ (solar cell efficiency) หมายถงึ อตั ราสว่ นระหวา่ งพลงั งานไฟฟา้
ทไี่ ดจ้ ากเซลลส์ รุ ยิ ะกบั พลงั งานแสงอาทติ ยท์ ง้ั หมดทตี่ กกระทบเซลลส์ รุ ยิ ะ ซงึ่ โดยสว่ นใหญจ่ ะระบเุ ปน็
เปอร์เซน็ ต์
พลังงานนิวเคลียร์ (nuclear energy) คือพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากฟิชชันหรือฟิวชัน
โดยฟิชชัน (fission) เป็นปฏิกิริยาที่นิวเคลียสที่มีมวลมากแตกออกเป็นนิวเคลียสท่ีมีมวลน้อยกว่า
ฟิชชันท่ีเกิดขึ้นอย่างต่อเน่ืองเรียกว่าปฏิกิริยาลูกโซ่ (chain reaction) ส่วนฟิวชัน (fusion) เป็น
ปฏกิ ริ ยิ าทน่ี วิ เคลยี สทมี่ มี วลนอ้ ยรวมตวั กนั เกดิ เปน็ นวิ เคลยี สทม่ี มี วลมากขน้ึ พลงั งานนวิ เคลยี รท์ ปี่ ลด
ปลอ่ ยออกมาจากฟิชชนั และฟิวชนั มีค่าเป็นไปตามความสมั พันธ์ระหวา่ งมวลกบั พลังงาน
โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ (nuclear power plant) เปลี่ยนพลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงาน
ไฟฟ้า โดยอาศัยเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (nuclear reactor) ท่ีทำ�หน้าท่ีสร้างและควบคุมปฏิกิริยา
ลกู โซ่ เพอ่ื ใหม้ กี ารปลดปลอ่ ยพลังงานนิวเคลียรใ์ นปริมาณท่ีเหมาะสม สำ�หรับนำ�ไปถา่ ยโอนใหก้ บั นำ�้
ส่งผลให้เกิดไอน้ำ�ท่ีสามารถใช้หมนุ กังหนั และเครือ่ งก�ำ เนิดไฟฟา้
แบตเตอรี่ เซลลเ์ ชอ้ื เพลงิ วสั ดฉุ นวนความรอ้ น เครอ่ื งใชไ้ ฟฟา้ ประหยดั พลงั งาน เปน็ ตวั อยา่ ง
ของเทคโนโลยีที่นำ�มาใช้แก้ปัญหาหรือตอบสนองความต้องการทางด้านพลังงาน การพิจารณาเลือก
เทคโนโลยีมาช่วยแก้ปัญหาพลังงาน ไม่เพียงควรคำ�นึงถึงประสิทธิภาพในการใช้งานเท่าน้ัน แต่ควร
ค�ำ นึงถึงความค้มุ ค่าดา้ นคา่ ใชจ้ า่ ย ขนาดทเ่ี หมาะสม และความจำ�เป็นต่อการใช้งานจริง ๆ

สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2 บทที่ 3 | พลงั งาน

103

เวลาทใี่ ช้ 7 ชวั่ โมง
2 ชวั่ โมง
บทนคี้ วรใชเ้ วลาสอนประมาณ 3 ชว่ั โมง
2 ชั่วโมง
3.1 เซลล์สรุ ยิ ะ
3.2 พลงั งานนวิ เคลยี ร์
3.3 เทคโนโลยีดา้ นพลังงาน

ความรู้กอ่ นเรียน

พลังงานไฟฟ้า วงจรไฟฟ้าอย่างง่าย การถ่ายโอนพลังงาน กฎการอนุรักษ์พลังงาน สัญลักษณ์
นวิ เคลยี ร์ โครงสร้างอะตอม ไอโซโทป

นำ�เขา้ สูบ่ ทที่ 3
ครูให้นกั เรียนพจิ ารณาภาพแสดงการทำ�กิจกรรมต่าง ๆ ในชวี ิตประจำ�วันท่ีใกลต้ วั นกั เรยี น แลว้ ให้
ระบุแหล่งของพลังงานท่ีใช้ในการทำ�กิจกรรมน้ัน ๆ จากน้ันครูต้ังคำ�ถามว่า แหล่งพลังงานหลักของ
ประเทศไทย คอื แหลง่ พลงั งานชนิดใด และในอนาคตจะมีแหลง่ พลังงานไวใ้ ชเ้ พียงพอหรือไม่
ครชู แ้ี จงหวั ขอ้ ทนี่ กั เรยี นจะไดเ้ รยี นรใู้ นบทที่ 3 และค�ำ ถามส�ำ คญั ทนี่ กั เรยี นควรตอบไดห้ ลงั จากการ
เรยี นรบู้ ทที่ 3 ตามรายละเอียดในหนงั สอื เรียน

สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พลงั งาน วิทยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2

104

3.1 เซลล์สรุ ยิ ะ

จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้
1. อธบิ ายการเปล่ียนพลังงานแสงอาทิตยเ์ ปน็ พลงั งานไฟฟ้าของเซลลส์ รุ ิยะ
2. บอกแนวทางการนำ�เซลลส์ ุริยะมาใช้งานในชวี ติ ประจ�ำ วัน

ความเขา้ ใจคลาดเคลือ่ นทีอ่ าจเกิดขึ้น

ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง

1. ก า ร ใ ช้ เ ซ ล ล์ สุ ริ ย ะ กั บ เ ค ร่ื อ ง ใ ช้ ไ ฟ ฟ้ า 1. เ ซ ล ล์ สุ ริ ย ะ ใ ห้ ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ า ท่ี เ ป็ น
สามารถต่อเซลล์สุริยะเข้ากับเครื่องใช้ ไฟฟา้ กระแสตรง การน�ำ มาตอ่ กบั เครอื่ งใช้
ไฟฟ้าทุกชนิดได้ ไฟฟา้ ทใ่ี ชก้ บั ไฟฟา้ กระแสสลบั จ�ำ เปน็ ตอ้ ง
มี เ ค ร่ื อ ง แ ป ล ง ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ า ห รื อ
อินเวอร์เตอร์ เพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าจาก
กระแสตรงเปน็ กระแสสลับ

2. การใชพ้ ลงั งานไฟฟา้ จากเซลลส์ รุ ยิ ะใชไ้ ด้ 2. พ ลงั งานไฟฟา้ ทไ่ี ดจ้ ากเซลลส์ รุ ยิ ะสามารถ
เฉพาะในเวลาทม่ี แี สงแดด นำ�ไปกักเก็บไว้ในแบตเตอร่ี สำ�หรับนำ�มา
ใช้ในเวลามีแสงแดดน้อย หรือเวลากลาง
คนื

ส่ิงที่ครูตอ้ งเตรียมล่วงหน้า
1. ถา้ มกี ารให้ทำ�กิจกรรมเสนอแนะ ใหเ้ ตรียมวสั ดุอปุ กรณต์ ่าง ๆ และทดสอบการท�ำ งานให้พร้อม
2. เ ครื่องใช้ไฟฟ้าหรือของเล่นท่ีทำ�งานโดยอาศัยพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์สุริยะ สำ�หรับการสาธิต

หรือนำ�เขา้ สบู่ ทเรยี น
3. คลปิ วดี ทิ ศั นห์ รอื รปู แสดงการท�ำ งานของยานพาหนะหรอื เครอื่ งใชไ้ ฟฟา้ ทใี่ ชพ้ ลงั งานไฟฟา้ จาก

เซลลส์ ุรยิ ะ ส�ำ หรับการสาธติ หรือน�ำ เขา้ สู่บทเรียน

สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2 บทที่ 3 | พลังงาน

105

แนวการจัดการเรยี นรู้
ครชู ีแ้ จงจดุ ประสงคก์ ารเรยี นร้ขู องหวั ขอ้ 3.1 จากน้ันครใู หน้ กั เรยี นดภู าพน�ำ บทที่ 3 เครือ่ งบิน
Solar Impulse 2 หรอื น�ำ เครอ่ื งใชไ้ ฟฟา้ หรอื ของเลน่ ทมี่ เี ซลลส์ รุ ยิ ะมาสาธติ การท�ำ งาน แลว้ ตง้ั ค�ำ ถาม
ให้นักเรียนอภิปรายร่วมกันว่า เซลล์สุริยะมีหลักการทำ�งานอย่างไร โดยครูให้นักเรียนแสดงความคิด
เห็นอยา่ งอิสระ ไม่คาดหวงั คำ�ตอบทถ่ี กู ตอ้ ง

ครูอธิบายเก่ียวกับประสิทธิภาพของเซลล์สุริยะ และหลักการทำ�งานของเซลล์สุริยะ ตามราย
ละเอยี ดในหัวข้อ 3.1 ช่วงแรก และหัวขอ้ 3.1.1 แลว้ อภิปรายร่วมกนั จนได้ขอ้ สรุปว่า
1. ประสิทธิภาพของเซลล์สุริยะ เป็นอัตราส่วนระหว่างพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์สุริยะกับ

พลังงานแสงอาทติ ย์ทั้งหมดทตี่ กกระทบเซลล์สรุ ยิ ะ ซึ่งสว่ นใหญ่จะระบเุ ป็นเปอร์เซน็ ต์
2. เซลลส์ รุ ยิ ะเปน็ อปุ กรณท์ เี่ ปลยี่ นพลงั งานแสงอาทติ ยเ์ ปน็ พลงั งานไฟฟา้ โดยการใชว้ สั ดทุ ท่ี �ำ

จากสารกึง่ ตัวนำ� เม่ือเซลล์สุริยะไดร้ บั แสง จะทำ�ใหเ้ กดิ กระแสไฟฟา้
ครูอาจให้นักเรียนทำ�กิจกรรมเสนอแนะ ปัจจัยท่ีมีผลต่อพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์สุริยะ
ตามแตเ่ วลาจะอำ�นวย

สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พลงั งาน วทิ ยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2

106

กจิ กรรมเสนอแนะ ปัจจยั ที่มีผลต่อพลงั งานไฟฟา้ ที่ไดจ้ ากเซลลส์ รุ ยิ ะ

จุดประสงค์
1. บ อกความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานไฟฟ้าท่ีได้จากเซลล์สุริยะกับมุมท่ีแหล่งกำ�เนิด

แสงทำ�กับระนาบของแผ่นเซลล์สุริยะ   และปริมาณฝุ่นละอองบนผิวหน้าของ
เซลลส์ รุ ิยะ
2. บ อกความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานไฟฟ้าท่ีได้จากเซลล์สุริยะหลายเซลลท์ ต่ี ่อกนั แบบ
ขนานและตอ่ กนั แบบอนกุ รม

วสั ดุและอุปกรณ์

1. เซลล์สรุ ิยะ ขนาด 3 โวลต์ 2 เซลล์

2. มลั ติมเิ ตอร์ 1 เคร่ือง

3. สายไฟพรอ้ มปากหนบี สีแดงและดำ� 3 คู่

4. ไฟฉาย 1 อัน

5. นาฬิกาจบั เวลา 1 เครือ่ ง

6. คร่ึงวงกลมวดั องศา 1 อัน

7. แป้งฝนุ่ 1 กระปุก

8. เทปกาว 1 มว้ น

9. กรรไกร 1 เล่ม

วิธีการทำ�กจิ กรรม
ตอนท่ี 1
1. จ ดั เซลล์สรุ ิยะ 1 เซลล์ ใหม้ ีระนาบตัง้ ฉากกบั พน้ื โต๊ะ โดยอาจนำ�ไปตดิ กับก�ำ แพง

หรือวัตถทุ ี่มีลักษณะเป็นกลอ่ ง

สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2 บทท่ี 3 | พลงั งาน

107

2. ว ัดระยะห่างจากจุดก่ึงกลางของเซลล์สุริยะไปในแนวระดับตามแนวเส้นสมมุติเป็นระยะ
1  เมตร  ทำ�เครื่องหมายโดยใช้เทปกาว   ดังรูป   จากน้ัน   ใช้คร่ึงวงกลมวัดมุมจากเส้นสมมติ
ไปในทิศทางตามเขม็ นาฬกิ าเป็นมมุ 30 60 และ 90 องศา ตามลำ�ดบั โดยแต่ละมมุ ให้
ใช้ไม้เมตรวัดระยะจากจดุ ก่งึ กลางของเซลล์สุรยิ ะไปยงั ต�ำ แหน่งทห่ี ่างออกไป 1 เมตร และ
ท�ำ เครื่องหมายแต่ละตำ�แหน่งบนพ้นื โตะ๊ โดยใช้เทปกาว ดังรปู

มุมมองจากด�านบน

100 CM 1 เสน� สมมติ

2 เทปกาวใช�ทำเครอ่ื งหมายของ
ตำแหน�งท่หี �างจากเซลล�สรุ ิยะ
1 เมตร ที่ทำมุมตา� ง ๆ กับเส�นสมมติ

50 CM1m 1m 3
30o 4

60o 1m

0 10 90o
180 170
20 30
150
160 40

140 60
50 120

130

110 70

CM0 80
100

90 5080 100 110

70

40 120
60 130

ไม�เมตร 160 140 30
20
180 170 150
0 10
1m

เซลลส� ุรยิ ะวางตั้งฉากกับพน้ื โต�ะและยึดติดกบั แท�งไม�

รูป ตัวอยา่ งการท�ำ เครือ่ งหมายบนโตะ๊ ตามตำ�แหน่งที่ทำ�มุม 0 30 60 และ 90 องศา
กบั เสน้ สมมตซิ ึง่ ขนานกับระนาบเซลลส์ ุรยิ ะ และห่างจากจุดก่ึงกลางของเซลลส์ ุริยะเปน็
ระยะทาง 1 เมตร

3. นำ�ไฟฉายไปวางไว้ท่ีตำ�แหน่งท่ี   1  และเปิดสวิตซ์ของไฟฉายเพ่ือให้ลำ�แสงจากไฟฉายไป
ตกกระทบเซลลส์ รุ ิยะ

สถาบันสง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พลงั งาน วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2

108

4. เลือกย่านการวัดของมัลติมิเตอร์เป็นย่านการวัดความต่างศักย์ของไฟฟ้ากระแสตรง
ในชว่ งที่เหมาะสม จากนั้นตอ่ มลั ติมิเตอรเ์ ข้ากบั เซลล์สรุ ยิ ะ ดังแสดงในรูป

รปู การจัดวางอุปกรณ์เพื่อศกึ ษาความสมั พันธ์ระหว่างพลงั งานไฟฟ้าท่ีได้จากเซลลส์ ุรยิ ะ
กับมุมท่แี หล่งก�ำ เนิดแสงทำ�กบั ระนาบของแผน่ เซลล์สุรยิ ะ

5. เปดิ สวติ ซไ์ ฟฉายเพอื่ ใหแ้ สงจากไฟฉายไปตกกระทบเซลลส์ รุ ยิ ะและบนั ทกึ ความตา่ งศกั ย์
ทอี่ ่านได้จากมัลตมิ ิเตอร์ พรอ้ มทง้ั บันทกึ คา่ มมุ ของตำ�แหนง่ ท่วี างไฟฉาย

6. ป ดิ ไฟฉาย จากนัน้ เปลี่ยนตำ�แหนง่ ของไฟฉายเป็นต�ำ แหนง่ ท่ี 2, 3 และ 4 แล้ว ท�ำ ซำ�้
ขอ้ 5.

7. อ ภิปรายและสรุปเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างมุมท่ีแสงตกกระทบทำ�กับระนาบเซลล์
สุรยิ ะกับพลังงานไฟฟา้ ทีไ่ ด้จากเซลล์สุริยะ

ตอนที่ 2
1. จ ัดเซลล์สรุ ิยะใหม้ รี ะนาบขนานกบั พืน้ โดยใหด้ า้ นท่ีรบั แสงของเซลล์สุรยิ ะหงายข้นึ ฉาย

แสงจากไฟฉายลงไปทเ่ี ซลล์สุรยิ ะ
2. เ ลือกย่านการวัดของมัลติมิเตอร์เป็นย่านการวัดความต่างศักย์ของไฟฟ้ากระแสตรง

ในช่วงท่ีเหมาะสม จากนั้นต่อมัลติมิเตอร์กับเซลลส์ ุรยิ ะ
3. โรยแป้งบนเซลล์สุริยะ   พร้อมสังเกตความต่างศักย์ของไฟฟ้ากระแสตรงท่ีแสดงบนจอ

แสดงผลของมลั ตมิ เิ ตอร์
4. อ ภิปรายและสรุปเกี่ยวกับผลของปริมาณฝุ่นละอองท่ีผิวหน้าของเซลล์สุริยะกับพลังงาน

ไฟฟา้ ทีไ่ ดจ้ ากเซลลส์ รุ ิยะ

สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2 บทท่ี 3 | พลงั งาน

109

ตอนท่ี 3
1. น ำ�เซลล์สุริยะ  2  เซลล์มาตอ่ กนั แบบอนุกรม โดยใช้สายไฟพร้อมปากหนบี สแี ดงและสีด�ำ

ชว่ ยในการตอ่
2. เ ลือกย่านการวัดของมัลตมิ เิ ตอรเ์ ป็นย่านการวัดความต่างศักยข์ องไฟฟ้ากระแสตรง ช่วง

ไมเ่ กนิ 20 โวลต์ จากน้ันตอ่ มลั ติมิเตอรก์ บั เซลล์สรุ ิยะท้งั 2 ดังรูป

−+ −+ ΩV

AV

A COM V Ω

รปู การตอ่ เซลลส์ รุ ิยะ 2 เซลล์ แบบอนกุ รม และการตอ่ กับมัลติมเิ ตอรเ์ พอื่ วดั ความตา่ งศักย์

3. เ ปดิ สวิตช์ไฟฉาย สังเกตความตา่ งศักย์รวมบนจอมลั ติมิเตอร์ บันทึกผล
4. ทำ�ซ้ำ�ข้อ   1  –  3   แต่เปลี่ยนการต่อเซลล์สุริยะ   2   เซลล์จากแบบอนุกรมเป็นแบบขนาน

ดังรูป

−+ −+ ΩV

AV

A COM V Ω

รูป การตอ่ เซลล์สรุ ิยะ 2 เซลล์ แบบขนาน และการต่อกับมัลติมเิ ตอรเ์ พ่ือวดั ความต่างศักย์

5. อภิปรายและสรุปเกี่ยวกับความต่างศักย์รวมที่วัดได้จากการต่อเซลล์สุริยะแบบอนุกรม
และแบบขนาน

สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พลงั งาน วทิ ยาศาสตรก์ ายภาพ เล่ม 2

110

แนวคำ�ตอบคำ�ถามทา้ ยกิจกรรม

มมุ ทร่ี ะนาบของเซลลส์ รุ ยิ ะท�ำ ตอ่ ล�ำ แสงของไฟฉายมคี วามสมั พนั ธอ์ ยา่ งไรกบั พลงั งาน
ไฟฟา้ ทีไ่ ด้จากเซลล์สรุ ยิ ะ
แ นวคำ�ตอบ  เม่ือมุมท่ีระนาบของเซลล์สุริยะทำ�ต่อลำ�แสงของไฟฉายเป็นมุม
ประมาณ 90 องศา หรอื มุมฉาก พลงั งานไฟฟ้าทีไ่ ด้จากเซลลส์ ุรยิ ะจะมีค่ามาก
ทส่ี ดุ และถา้ มมุ ดงั กลา่ วมนี ้อยลงหรอื มากขึน้ พลังงานที่ไดจ้ ากเซลลส์ ุรยิ ะจะลดลง
เรือ่ ย ๆ

ปรมิ าณผงแปง้ ทบี่ รเิ วณผวิ หนา้ ของเซลลส์ รุ ยิ ะมผี ลอยา่ งไรกบั พลงั งานไฟฟา้ ทไี่ ดจ้ าก
เซลลส์ รุ ิยะ
แ นวค�ำ ตอบ  ย่ิงปรมิ าณผงแป้งท่ีตกบริเวณผวิ หน้าของเซลล์สรุ ิยะมากขึ้น พลงั งาน
ไฟฟ้าที่ได้จากเซลลส์ ุริยะยิ่งลดลง

การตอ่ เซลลส์ รุ ยิ ะ 2 เซลล์ แบบอนกุ รมและแบบขนาน สง่ ผลอยา่ งไรกบั พลงั งานไฟฟา้
ทไี่ ดจ้ ากเซลลส์ รุ ยิ ะ
แ นวคำ�ตอบ การตอ่ เซลลส์ รุ ยิ ะ 2 เซลล์ แบบอนกุ รม จะท�ำ ใหไ้ ด้พลงั งานไฟฟา้ จาก
เซลลส์ ุริยะเพม่ิ ข้นึ เปน็ 2 เทา่ ส่วนการต่อเซลล์สรุ ิยะ 2 เซลล์ แบบขนาน จะท�ำ ใหไ้ ด้
พลังงานไฟฟ้าจากเซลล์สรุ ิยะเทา่ เดมิ แกจ้ าก

อภปิ รายหลงั ท�ำ กจิ กรรม

จากการทำ�กิจกรรม   จะเห็นได้ว่า   ปัจจัยที่มีผลต่อพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากเซลล์
สุริยะได้แก่   มุมที่ระนาบของเซลล์สุริยะทำ�กับลำ�แสงที่มาจากแหล่งกำ�เนิดแสง   ปริมาณ
ผงแป้งบนผิวหน้าเซลลส์ ุรยิ ะ และ การนำ�เซลล์สุรยิ ะมากกว่า 1 เซลล์ มาต่อกัน ดงั นนั้ ใน
การพิจารณานำ�เซลลส์ รุ ยิ ะไปใช้งาน จงึ ตอ้ งคำ�นงึ ถงึ ปจั จัยเหลา่ น้ี เพ่ือประสิทธิภาพสูงสดุ
ของพลังงานไฟฟา้ ทไ่ี ดจ้ ากเซลลส์ ุรยิ ะ

ครนู �ำ เขา้ สกู่ ารเรยี นรหู้ วั ขอ้ 3.1.2 โดยตงั้ ค�ำ ถามใหน้ กั เรยี นอภปิ รายรว่ มกนั วา่ ถา้ เราจะน�ำ เซลล์
สุริยะมาใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านจะทำ�ได้อย่างไร โดยเปิดโอกาสให้นักเรียนอภิปรายอย่างอิสระ
จากน้ัน ให้นักเรียนศึกษาเนื้อหาในหวั ขอ้ 3.1.2

สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2 บทที่ 3 | พลงั งาน

111

ครูและนักเรียนอภิปรายร่วมกันเพื่อสรุปเก่ียวกับแนวทางการนาเซลล์สุริยะมาใช้งาน ซึ่งควร
สรุปได้วา่
1. ก ารน�ำ เซลลส์ รุ ยิ ะมาใชง้ านตอ้ งมกี ารน�ำ เซลลส์ รุ ยิ ะมาตอ่ กนั หลายเซลลเ์ ปน็ มอดลู เซลลส์ รุ ยิ ะ

หรือแผงเซลลส์ รุ ยิ ะ
2. กระแสไฟฟา้ ทไ่ี ดจ้ ากเซลลส์ รุ ยิ ะเปน็ ไฟฟา้ กระแสตรง การน�ำ มาใชก้ บั เครอื่ งใชห้ รอื อปุ กรณ์

ไฟฟ้าท่วั ไปซึง่ ใชก้ ับกระแสสลบั ตอ้ งมีการใช้อนิ เวอรเ์ ตอรใ์ นการแปลงกระแสไฟฟ้า
3. สามารถใช้แบตเตอร่ีกักเก็บพลังงานไฟฟ้าท่ีได้จากเซลล์สุริยะไว้ใช้ในเวลาที่มีแสงอาทิตย์

น้อยหรือในเวลากลางคืน
จากนน้ั ใหน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจทา้ ยหวั ขอ้ 3.1 โดยอาจมกี ารเฉลยค�ำ ตอบ
และอภปิ รายค�ำ ตอบรว่ มกัน

แนวการวดั และประเมินผล
1. ค วามรู้เกี่ยวกับการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า ประสิทธิภาพของเซลล์

สุริยะ และแนวทางการนำ�เซลลส์ ุริยะมาใชง้ าน จากคำ�ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 3.1
2. จิตวทิ ยาศาสตรด์ า้ นการเห็นคุณคา่ ทางวทิ ยาศาสตร์ จากการอภิปรายร่วมกนั

สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พลังงาน วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เล่ม 2

112

แนวค�ำ ตอบตรวจสอบความเข้าใจ 3.1

1.  เ ซลลส์ รุ ิยะเปลยี่ นพลงั งานแสงอาทติ ยเ์ ปน็ พลงั งานไฟฟ้าได้อย่างไร
แนวคำ�ตอบ   เซลล์สุริยะประกอบด้วยวัสดุสองชิ้นที่ทำ�จากสารก่ึงตัวนำ�  เม่ือแสง

อาทิตย์ตกกระทบเซลล์สุริยะ  พลังงานแสงอาทิตย์จะทำ�ให้เกิดความต่างศักย์
ระหว่างวัสดุทั้งสอง   และเม่ือต่อเซลล์สุริยะเข้ากับสายไฟและเครื่องใช้ไฟฟ้า   จะ
ทำ�ให้มีกระแสไฟฟ้าและการถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้า   ช่วยให้เครื่องใช้ไฟฟ้าช้ินนั้น
ท�ำ งาน

2. ประสิทธภิ าพของเซลลส์ ุรยิ ะสามารถหาได้จากอัตราสว่ นระหวา่ งปริมาณใด
แนวคำ�ตอบ   อัตราส่วนระหว่างพลังงานไฟฟ้าท่ีได้จากเซลล์สุริยะกับพลังงานแสง

อาทติ ย์ทัง้ หมดที่ตกกระทบเซลลส์ รุ ยิ ะ ซ่ึงโดยส่วนใหญ่จะคิดเป็นเปอร์เซ็นต์

3.  ก ารน�ำ เซลล์สุริยะมาใชก้ ับเคร่อื งใช้ไฟฟา้ ทใ่ี ชใ้ นบ้านเรอื นทั่วไป ตอ้ งใช้อปุ กรณ์เสริม
อะไร ใหร้ ะบมุ า 2 ชนิ้

แนวคำ�ตอบ  อินเวอเตอร์สำ�หรับแปลงกระแสไฟฟ้าจากไฟฟ้ากระแสงตรงเป็น
ไฟฟ้ากระแสสลับ  และแบตเตอรี่เพ่ือใช้กักเก็บพลังงานไฟฟ้าไว้ใช้ในช่วงเวลา
กลางคนื

4. ก ารเปล่ียนมาใชเ้ ซลล์สรุ ยิ ะแทนการใช้ไฟฟา้ ปกตทิ ง้ั หมด ทำ�ให้ไมต่ ้องเสยี ค่าใช้จ่าย
ด้านพลงั งานไฟฟ้าหรอื ไม่ อย่างไร

แนวคำ�ตอบ  การนำ�เซลล์สุริยะมาเป็นอุปกรณ์ให้พลังงานไฟฟ้าแทนการใช้ไฟฟ้า
ปกติ  ถึงแม้จะไม่ต้องเสียค่าไฟ  แต่จะมีค่าใช้จ่ายในการจัดซื้อแผงเซลล์สุริยะ
ค่าติดต้ัง ค่าอุปกรณเ์ สริมอืน่   ๆ คา่ บำ�รุงรักษา และคา่ อปุ กรณ์ท่มี อี ายกุ ารใชง้ าน
จ�ำ กัด เชน่ แบตเตอร่ี

สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วิทยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2 บทท่ี 3 | พลงั งาน

113

3.2 พลังงานนิวเคลียร์

จุดประสงค์การเรียนรู้
1. อธบิ ายฟชิ ชัน
2. อธิบายความสัมพนั ธร์ ะหวา่ งมวลกับพลงั งานทปี่ ลดปลอ่ ยจากฟิชชัน
3. อธิบายกระบวนการเปลี่ยนพลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงาน

นิวเคลยี ร์
4. อธิบายฟวิ ชัน
5. อธิบายความสัมพันธร์ ะหว่างมวลกับพลังงานท่ปี ลดปลอ่ ยจากฟิวชัน

ความเข้าใจคลาดเคลื่อนทอี่ าจเกิดขึ้น

ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง

1. พลังงานนิวเคลียร์ได้มาจากการระเบิด 1. พลังงานนิวเคลียร์ยังได้มาจากการยิง

เท่านน้ั นวิ ตรอน ไปพบกบั ไอโซโทปกมั มนั ตรงั สใี น

เคร่ืองปฏิกรณน์ วิ เคลยี ร์

2. เ ช้ือเพลิงท่ีใช้ผลิตไฟฟ้าในโรงไฟฟ้า 2. เ ชื้ อ เ พ ลิ ง ที่ ใ ช้ ผ ลิ ต ไ ฟ ฟ้ า ใ น โ ร ง ไ ฟ ฟ้ า
พลังงานนิวเคลียร์สามารถทำ�ให้เกิดการ พลังงานนิวเคลียร์มีความเข้มข้นไม่มาก
ระเบดิ ได้เหมอื นระเบดิ นวิ เคลียร์ พอที่จะทำ�ให้เกิดการระเบิดได้เหมือน
ระเบิดนวิ เคลียร์

3. น ้ำ�หรือควันท่ีปล่อยออกจากโรงไฟฟ้า 3. น ำ้�หรือควันท่ีปล่อยออกจากโรงไฟฟ้า
พลังงานนิวเคลียร์เป็นของเสียและมีสาร พลงั งานนวิ เคลยี รม์ าจากสว่ นระบายความ
กมั มนั ตรังสปี นเปอ้ื น ร้อนของโรงไฟฟ้า ซึ่งแยกออกจากน้ำ�ใน
ส่วนผลติ ไฟฟา้ และส่วนแลกเปลี่ยนความ
ร้อน จงึ ไม่มีสารกมั มนั ตรงั สปี นเปอ้ื น

สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พลังงาน วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เล่ม 2

114

แนวการจดั การเรียนรู้
ครชู แี้ จงจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรขู้ องหวั ขอ้ 3.2 จากนน้ั ครนู �ำ เขา้ สบู่ ทเรยี นโดยตงั้ ค�ำ ถาม เชน่ นกั เรยี น
เคยได้ยินหรือได้อ่านเก่ียวกับพลังงานนิวเคลียร์หรือไม่ ถ้าเคยให้นักเรียนอธิบายส้ัน ๆ ว่าพลังงาน
นวิ เคลียร์คอื อะไร โดยครเู ปดิ โอกาสให้นกั เรยี นตอบอยา่ งอิสระ ไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบทถ่ี กู ตอ้ ง
ครูอธิบายว่า พลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานที่ได้จากการเปล่ียนแปลงที่นิวเคลียสของอะตอม
จากนน้ั ครทู บทวนความรเู้ ดมิ ของนกั เรยี นเกยี่ วกบั โครงสรา้ งของอะตอม แลว้ ชใี้ หเ้ หน็ วา่ พลงั งานทใ่ี ช้
ในชีวิตประจำ�วันส่วนใหญ่เป็นพลังงานท่ีได้จากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงซากดึกดำ�บรรพ์ ซ่ึงเป็น
การเปล่ียนแปลงในระดบั อะตอมและโมเลกลุ ของสสารเทา่ นน้ั
ครชู แ้ี จงวา่ ในหวั ขอ้ 3.2 น้ี นกั เรยี นจะไดศ้ กึ ษาวา่ การท�ำ ใหน้ วิ เคลยี สของอะตอมมกี ารเปลย่ี นแปลง
จะมีการใหพ้ ลงั งานออกมาอยา่ งไร และถ้าจะนำ�พลังงานนั้นมาใชป้ ระโยชน์ จะท�ำ ได้อย่างไร
ครูแบ่งกลุ่มนักเรียนเพ่ือให้เลือกศึกษา สืบค้น และนำ�เสนอเกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์ในหัวข้อ
ตอ่ ไปน้ี
ก. ฟิชชนั และพลังงานนวิ เคลียร์จากฟชิ ชนั
ข. ฟวิ ชันและพลังงานนิวเคลยี ร์จากฟวิ ชนั
ค. โรงไฟฟ้าพลงั งานนวิ เคลยี ร์

ในการเลือกหัวข้อ บางกลุ่มอาจเลอื กเร่อื งที่ซ้ำ�กันได้ แตร่ วมทกุ กลมุ่ ตอ้ งมกี ารเสนอครบทั้งสามหัวข้อ
ครูให้นักเรียนสืบค้นข้อมูลในหัวข้อที่แต่ละกลุ่มได้เลือกไว้ โดยอาจสืบค้นเนื้อหาในหนังสือเรียน
หรือ แหล่งเรียนรู้อ่ืน ๆ ทางอินเทอร์เน็ต จากน้ันให้นักเรียนสรุปและเตรียมตัวนำ�เสนอ โดยอาจมี
การใหน้ กั เรียนท�ำ ส่อื ประกอบการนำ�เสนอตามระยะเวลาที่มี
ครูให้นักเรียนออกมานำ�เสนอ และเม่ือสิ้นสุดการนำ�เสนอของแต่ละกลุ่ม เปิดโอกาสให้มีการถาม
และตอบ ทง้ั นร้ี ะหวา่ งการน�ำ เสนอ ครคู อยประเมนิ ทกั ษะการสอื่ สาร ทกั ษะการใชเ้ ทคโนโลยสี ารสนเทศ
และการคดิ อยา่ งมวี จิ ารณญาณของแตล่ ะกลมุ่ ตามแนวทางการประเมนิ ทช่ี แ้ี จงไว้ โดยครอู าจมกี ารให้
นักเรยี นประเมนิ เพือ่ นนกั เรียนหรือประเมินตนเองดว้ ย

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2 บทที่ 3 | พลังงาน

115

ครูและนักเรยี นรว่ มกันอภปิ รายจนได้ขอ้ สรปุ เก่ยี วกับพลงั งานนิวเคลียร์ ดงั น้ี
1. ฟ ิชชัน เป็นปฏิกิริยาท่ีเกิดข้ึนจากการควบคุมให้นิวตรอนไปพบกับนิวเคลียสที่มีมวลมาก

แล้วนิวเคลียสจับนวิ ตรอนไว้   ท�ำ ใหน้ ิวเคลียสไม่เสถยี ร จงึ แตกเปน็ สองนิวเคลยี สที่มีมวลนอ้ ย
กวา่ พรอ้ มปลดปล่อยนิวตรอนและพลงั งานออกมา
2. ฟวิ ชนั เปน็ ปฏกิ ริ ยิ าทน่ี วิ เคลยี สซง่ึ มมี วลนอ้ ยเคลอื่ นทมี่ าหลอมรวมกนั เกดิ เปน็ นวิ เคลยี สทม่ี มี วล
มากขน้ึ พร้อมปลดปล่อยอนุภาคบางชนิดและพลังงานออกมา
3. พ ลงั งานทปี่ ลดปลอ่ ยออกมาจากฟชิ ชนั หรอื ฟวิ ชนั เรยี กวา่ พลงั งานนวิ เคลยี ร์ ซงึ่ มคี วามสมั พนั ธ์
กบั มวลท่ีลดลง
4. พลังงานนิวเคลียร์เปลี่ยนเป็นพลังงานไฟฟ้าด้วยการถ่ายโอนพลังงานนิวเคลียร์ในรูปพลังงาน
ความร้อนให้กับน้ำ� จนน้ำ�กลายเป็นไอนำ้� จากนั้นไอน้ำ�ที่ได้ถูกนำ�ไปใช้หมุนกังหันและเคร่ือง
กำ�เนิดไฟฟา้

ครูใหน้ กั เรยี นตอบคำ�ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 3.2.1 – 3.2.3 โดยอาจเฉลยคำ�ตอบและอภิปราย
คำ�ตอบร่วมกัน

แนวการวัดและประเมินผล
1. ความรู้เกี่ยวกับพลังงานนิวเคลียร์ ฟิชชัน และ ฟิวชัน จากคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจ

ทา้ ยหวั ขอ้ และการนำ�เสนอ
2. ความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับพลังงานท่ีปลดปล่อยออกมาจากปฏิกิริยา

นวิ เคลียร์ จากค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจทา้ ยหวั ขอ้ และการน�ำ เสนอ
3. ความรู้เกี่ยวกับการเปล่ียนพลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานไฟฟ้าจากคำ�ถามตรวจสอบความ

เข้าใจท้ายหวั ขอ้ และการนำ�เสนอ
4. ท กั ษะการคดิ อยา่ งมวี จิ ารณญาณ จากการอภปิ รายและสรปุ เกยี่ วกบั ขอ้ มลู ทไ่ี ดจ้ ากการสบื คน้

ข้อมูล
5. ท กั ษะการใชเ้ ทคโนโลยสี ารสนเทศ ความรว่ มมอื และการท�ำ งานเปน็ ทมี และ การสอ่ื สาร จาก

การสบื ค้นและการนำ�เสนอ
6. จติ วทิ ยาศาสตรดา้ นความอยากรอู้ ยากเหน็ และความมเี หตผุ ลจากการตอบและถามค�ำ ถาม

การอภปิ รายและสรุป
7. จิตวทิ ยาศาสตรด์ า้ นความรว่ มมือช่วยเหลอื จากการรว่ มมอื กันสืบคน้ และนำ�เสนอ

สถาบันสง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พลงั งาน วิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2

116

แนวคำ�ตอบตรวจสอบความเข้าใจ 3.2.1

1.  ฟ ิชชนั เกิดข้ึนได้อยา่ งไร
แนวคำ�ตอบ   เมื่อบังคับให้อนุภาคนิวตรอนเคลื่อนท่ีเข้าไปพบกับนิวเคลียสของธาตุ

หนกั บางชนิด ทำ�ให้นิวเคลยี สนั้นมคี วามไมเ่ สถยี ร จึงแตกออกจากกัน

2.  ส ง่ิ ทไ่ี ด้จากฟิชชนั มีอะไรบา้ ง
แนวค�ำ ตอบ   นิวเคลยี สของธาตุใหม่ 2 นวิ เคลยี ส อนุภาคนวิ ตรอน และ พลงั งาน

3.  ม วลทลี่ ดลงหลังจากการเกิดฟิชชันเปลีย่ นไปเปน็ อะไร
แนวค�ำ ตอบ   พลงั งานนวิ เคลยี ร์

แนวค�ำ ตอบตรวจสอบความเข้าใจ 3.2.2

1.  เ ครอื่ งปฏกิ รณน์ ิวเคลียร์มหี นา้ ทหี่ ลกั คอื อะไร
แนวคำ�ตอบ  ทำ�ให้เกิดฟิชชันอย่างต่อเนื่องหรือปฏิกิริยาลูกโซ่   และสามารถควบคุม

ปฏิกิรยิ าลูกโซท่ เี่ กิดขึ้นให้มีอตั ราทเี่ หมาะสม

2.  ใ นโรงไฟฟ้านวิ เคลียร์ พลังงานนวิ เคลยี ร์นำ�ไปผลติ ไฟฟา้ ได้อยา่ งไร
แนวคำ�ตอบ   โรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ใช้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สร้างและ

ควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่   ทำ�ให้มีการปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ในปริมาณท่ี
         ger

เหมาะสมกับการนำ�ไปถ่ายโอนให้กับน้ำ�  เพ่ือทำ�ให้นำ้�กลายเป็นไอ   ซ่ึงไอนำ้�ท่ีได้จะ
นำ�ไปหมนุ กังหนั ทเี่ ชอ่ื มต่อกบั เครือ่ งก�ำ เนดิ ไฟฟา้ ทำ�ให้เกิดการผลติ ไฟฟ้า

3.  ส าเหตใุ ดโรงไฟฟา้ พลงั งานนวิ เคลยี รบ์ างแห่งจึงมีสถานท่ีต้ังใกลแ้ หลง่ นำ�้
แนวคำ�ตอบ   เพราะโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์ต้องใช้นำ้�จำ�นวนมากในการระบาย

ความรอ้ นออกสู่สิ่งแวดลอ้ ม

สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2 บทที่ 3 | พลังงาน

117

แนวค�ำ ตอบตรวจสอบความเข้าใจ 3.2.3

1.  ในการเกิดฟวิ ชนั นวิ เคลยี สมีการเปล่ียนแปลงอยา่ งไร
แนวคำ�ตอบ  ในการเกิดฟิวชัน   นิวเคลียสจะหลอมรวมกัน   ทำ�ให้ได้นิวเคลียสใหม่ท่ีมี

มวลมากกว่า

2.  พ ลังงานนิวเคลียร์ต่อมวลท่ีได้จากฟิวชันแตกต่างจากพลังงานนิวเคลียร์ต่อมวลรวมที่
ไดจ้ ากฟชิ ชนั อยา่ งไร

แนวคำ�ตอบ  ปริมาณพลังงานนิวเคลียร์ต่อมวลรวมนิวเคลียสที่ได้จากฟิวชัน   มีค่า
ประมาณ 3 - 5 เท่าของพลงั งานนิวเคลียร์ทไี่ ดจ้ ากฟชิ ชัน

3.  เหตใุ ด การท�ำ ให้เกิดฟวิ ชนั ขึ้นบนโลกจึงยากกว่าฟชิ ชนั
แนวคำ�ตอบ   เพราะฟิวชันจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่ออยู่ในสภาวะที่อุณหภูมิและความดัน

สงู มาก ในขณะท่ีฟชิ ชันสามารถเกดิ ขึ้นในในสภาวะท่ีอณุ หภมู ิและความดันปกติ

สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พลังงาน วิทยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2

118

3.3 เทคโนโลยดี ้านพลงั งาน

จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้
1. ยกตวั อยา่ งเทคโนโลยดี า้ นพลงั งาน
2. บอกแนวทางการนำ�เทคโนโลยีด้านพลังงานไปแก้ปัญหาหรือตอบสนองความต้องการด้าน
พลังงาน

สงิ่ ที่ครูตอ้ งเตรียมล่วงหนา้
1. อุปกรณห์ รือของเลน่ ทใ่ี ช้พลังงานไฟฟา้ จากแบตเตอรีห่ รือเซลลเ์ ชื้อเพลิง สำ�หรับการสาธิต

หรอื นำ�เข้าสู่บทเรียน
2. ค ลปิ วดี ทิ ศั นห์ รอื รปู ทแี่ สดงการท�ำ งานของยานพาหนะ เครอื่ งใช้ หรอื ของเลน่ ทใ่ี ชพ้ ลงั งาน

ไฟฟ้าจากแบตเตอรี่หรือเซลล์เช้อื เพลงิ เช่น รถยนต์ไฟฟา้ รถไฟท่ีใช้เซลล์เช้ือเพลิง ส�ำ หรบั
การสาธติ หรอื นำ�เข้าสบู่ ทเรียน

ความเข้าใจคลาดเคลอื่ นทีอ่ าจเกิดขึน้
-

แนวการจัดการเรยี นรู้
ครูช้แี จงจดุ ประสงค์การเรียนรู้ของหวั ข้อ 3.3 จากน้นั ครูสาธิตหรอื ใหน้ ักเรยี นชมวีดิทัศน์เกี่ยวกับ
การใช้พลังงานจากแบตเตอร่ีหรือเซลล์เช้ือเพลิง เช่น นำ�รถของเล่นที่ใช้พลังงานจากแบตเตอร่ีหรือ
เซลลเ์ ชอ้ื เพลงิ มาสาธติ การท�ำ งาน หรอื ใหน้ กั เรยี นสบื คน้ คลปิ วดี ทิ ศั นใ์ นอนิ เทอรเ์ นต็ เกยี่ วกบั แบตเตอร่ี
หรอื เซลลเ์ ชื้อเพลงิ แลว้ มาน�ำ เสนอโดยให้มกี ารลงคะแนนเสยี งคลปิ ยอดนยิ ม หรอื ครอู าจน�ำ เสนอขา่ ว
การพฒั นายานพาหนะทใ่ี ชแ้ บตเตอรหี่ รอื เซลลเ์ ชอื้ เพลงิ จากนนั้ ตง้ั ค�ำ ถามใหน้ กั เรยี นอภปิ รายรว่ มกนั
ว่า แบตเตอรี่หรือเซลล์เชื้อเพลิง สามารถช่วยแก้ปัญหาด้านพลังงานได้หรือไม่ อย่างไร โดยครูให้
นักเรยี นแสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระ และไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบท่ถี กู ตอ้ ง
จากนนั้ ครแู บง่ กลมุ่ นกั เรยี นใหเ้ ลอื กศกึ ษา สบื คน้ และน�ำ เสนอเกยี่ วกบั เทคโนโลยดี า้ นพลงั งาน ดงั น้ี
ก. แบตเตอร่ี
ข. เซลล์เช้ือเพลงิ
ค. เทคโนโลยีด้านพลงั งานในอาคารและท่ีพักอาศัย
ง. เทคโนโลยดี า้ นพลงั งานในภาคอตุ สาหกรรม
โดยก�ำ หนดใหแ้ ตล่ ะกล่มุ ต้องน�ำ เสนอเทคโนโลยีนนั้ ๆ ในประเด็น การช่วยแกป้ ัญหาด้านพลงั งาน
ประสิทธิภาพ และข้อจำ�กัดของเทคโนโลยีนั้น โดยบางกลุ่มอาจเลือกเร่ืองท่ีซำ้�กันได้ แต่รวมทุกกลุ่ม
ตอ้ งมกี ารเสนอครบทั้งส่ีหวั ขอ้

สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วิทยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2 บทท่ี 3 | พลงั งาน

119

ใหน้ กั เรยี นสบื คน้ ขอ้ มลู ในหวั ขอ้ ทกี่ ลมุ่ นกั เรยี นไดเ้ ลอื กไวโ้ ดยอาจสบื คน้ เนอื้ หาในหนงั สอื เรยี นหรอื
แหลง่ เรียนร้อู ื่น ๆ ทางอินเทอร์เนต็ หลงั จากใหเ้ วลาพอสมควร ให้นักเรียนสรุปและเตรียมตวั นำ�เสนอ
โดยอาจมกี ารใหน้ กั เรยี นทำ�สอ่ื ประกอบการน�ำ เสนอตามเวลาทอ่ี ำ�นวย
ครูให้นักเรียนออกมานำ�เสนอ และเม่ือสิ้นสุดการนำ�เสนอของแต่ละกลุ่ม เปิดโอกาสให้มีการถาม
และตอบระหวา่ งนกั เรยี นทเี่ ปน็ ผฟู้ งั กบั ผนู้ �ำ เสนอ ทงั้ นี้ ระหวา่ งการน�ำ เสนอ ครคู อยประเมนิ ทกั ษะการ
สอ่ื สาร ความคดิ สร้างสรรค์ และการท�ำ งานร่วมกนั ของแต่ละกล่มุ ตามแนวทางการประเมนิ ท่ีชแ้ี จงไว้
และ ครอู าจมกี ารใหน้ กั เรียนประเมินเพ่ือนนกั เรยี นหรอื ประเมนิ ตนเองดว้ ย

ครูและนกั เรยี นรว่ มกนั อภิปรายจนได้ข้อสรุปเกย่ี วกับเทคโนโลยีดา้ นพลังงาน ดงั น้ี
1. เ ทคโนโลยีด้านพลังงานเป็นการนำ�ความรู้ความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ใช้ในการ

เปล่ียนพลังงานต่าง ๆ ในธรรมชาติให้อยู่ในรูปแบบท่ีเหมาะสมกับการนำ�ไปใช้ประโยชน์แล้ว
รวมท้ัง ใช้ในการสร้างอุปกรณ์หรือผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ท่ีช่วยให้การใช้พลังงานมีประสิทธิภาพ
ยิ่งขนึ้
2. ตวั อยา่ งเทคโนโลยดี า้ นพลงั งานและแนวทางการน�ำ ไปใชแ้ กป้ ญั หาหรอื ตอบสนองความตอ้ งการ
ด้านพลงั งาน เช่น
• แบตเตอรี่ใช้กักเก็บพลังงาน สำ�หรับใช้ในเวลาท่ีต้องการ ช่วยให้สามารถใช้พลังงานทดแทน

ได้อย่างมปี ระสิทธภิ าพ
• เซลลเ์ ชอื้ เพลงิ ใหพ้ ลงั งานทสี่ ะอาด ไมส่ ง่ ผลกระทบกบั สงิ่ แวดลอ้ ม ชว่ ยทดแทนการใชเ้ ชอื้ เพลงิ

ฟอสซลิ
• วสั ดฉุ นวนความรอ้ น ใชป้ อ้ งกนั การถา่ ยโอนความรอ้ นจากภายนอกทพ่ี กั อาศยั ชว่ ยใหป้ ระหยดั

คา่ ไฟฟ้า
• เ คร่ืองใช้ไฟฟ้าประหยัดพลังงาน ช่วยให้การทำ�งานของเครื่องใช้ไฟฟ้ามีประสิทธิภาพ ทำ�ให้

ประหยัดพลังงาน
• ระบบการน�ำ ความรอ้ นท้ิงกลบั มาใชป้ ระโยชน์ ช่วยลดการใช้เช้อื เพลิงในกระบวนการผลิต

ครตู รวจสอบความเขา้ ใจเนอื้ หาในหวั ขอ้ 3.3 โดยใหน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจทา้ ย
หวั ขอ้ 3.3 แลว้ อภปิ รายค�ำ ตอบรว่ มกนั ถา้ นกั เรยี นยงั ไมส่ ามารถตอบไดถ้ กู ตอ้ ง ครอู าจอธบิ ายเพมิ่ เตมิ
ในส่วนท่ีตอบไมถ่ กู ต้องอกี คร้งั หรือให้นกั เรียนไปทบทวนเนื้อหาทีย่ งั ตอบไมไ่ ดเ้ พิม่ เติม

สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 3 | พลงั งาน วิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2

120

แนวการวดั และประเมนิ ผล
1. ค วามรู้เก่ียวกับเทคโนโลยีด้านพลังงานจากคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจระหว่างเรียน

การสรปุ การนำ�เสนอ คำ�ถามทา้ ยบทและแบบทดสอบ
2. ท ักษะการคิดอย่างมีวิจารณญาณและการคิดสร้างสรรค์จากข้อมูลที่นำ�เสนอ ส่ือประกอบ

การนำ�เสนอ ทักษะการใช้เทคโนโลยีสารสนเทศ ความร่วมมือและการทำ�งานเป็นทีม และ
การส่ือสาร จากการสบื ค้นขอ้ มูลและการนำ�เสนอ
4. จ ติ วทิ ยาศาสตรด์ า้ นความอยากรอู้ ยากเหน็ และความมเี หตผุ ล จากการตอบและถามค�ำ ถาม
การอภิปรายและสรปุ
5. จิตวิทยาศาสตรด์ า้ นความรว่ มมือช่วยเหลอื จากการรว่ มมือกนั สบื คน้ และนำ�เสนอ
6. จิตวิทยาศาสตร์ด้านการเห็นคุณค่าทางวิทยาศาสตร์ จากการอภิปรายร่วมกัน และการนำ�
เสนอ

แนวคำ�ตอบตรวจสอบความเข้าใจ 3.3

1.  แบตเตอร่เี ปล่ียนจากพลังงานชนดิ ใดเปน็ พลงั งานชนดิ ใด
แนวค�ำ ตอบ  แบตเตอร่เี ปล่ียนพลังงานเคมีเปน็ พลงั งานไฟฟา้

2.  ย กตัวอย่างเทคโนโลยีท่ีช่วยลดการถ่ายโอนความร้อนจากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่ภายใน
อาคารหรอื ทพี่ ักอาศยั มา 2 ชนิด

แนวคำ�ตอบ  1. ผนังสองชน้ั โดยมชี อ่ งวา่ งตรงกลาง 2.กระจกเขยี วตัดแสง

3.  เ พราะเหตุใด  ประสิทธิภาพการใช้พลังงานในภาคอุตสาหกรรมจึงมีความสำ�คัญกับ
การแกไ้ ขปัญหาดา้ นพลังงานของประเทศ

แนวคำ�ตอบ   เน่ืองจากภาคอุตสาหกรรมมีการใช้พลังงานในปริมาณสูงเป็นลำ�ดับ
สองรองจากภาคขนส่ง   หากสามารถใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพแล้วจะ
สามารถประหยดั พลังงานของประเทศไดเ้ ป็นปริมาณมาก

4.  เ ซลลเ์ ช้อื เพลิงใชอ้ ะไรเป็นเชื้อเพลิงและได้ผลผลิตคอื อะไร
แนวคำ�ตอบ  เซลลเ์ ชือ้ เพลิงใช้แก๊สไฮโดรเจนและออกซเิ จนเปน็ เชอื้ เพลงิ ผลผลติ ที่

ไดจ้ ากเซลล์เชือ้ เพลิงคอื พลงั งานไฟฟ้า น้�ำ และความร้อน

สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เล่ม 2 บทท่ี 3 | พลังงาน

121

ครูและนักเรียนร่วมอภิปรายและทบทวนส่ิงท่ีได้เรียนรู้ในบทที่ 3 ตามสรุปเน้ือหาภายในบทเรียน
ของหนังสือเรียน ก่อนจะมอบหมายให้นักเรียนตอบคำ�ถามในแบบฝึกหัดท้ายบท โดยอาจเป็นการ
ใหน้ กั เรยี นทำ�ในหอ้ งเรียน หรือท�ำ เปน็ การบา้ น ส�ำ หรับการประเมนิ เปน็ คะแนนระหวา่ งเรยี น

เฉลยแบบฝึกหัดท้ายบทที่ 3

1. เซลล์สรุ ยิ ะเปลีย่ นพลังงานแสงอาทิตย์เปน็ พลังงานไฟฟ้าไดอ้ ยา่ งไร
แนวคำ�ตอบ  เม่ือแสงอาทิตย์ตกกระทบเซลล์สุริยะ   จะทำ�ให้เกิดความต่างศักย์

ระหว่างวัสดุสองช้ินท่ีทำ�จากสารก่ึงตัวนำ�   และเม่ือต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้าจะทำ�ให้เกิด
กระแสไฟฟ้าในวงจร ทำ�ให้อุปกรณไ์ ฟฟา้ สามารถทำ�งานได้

2.  ก ารใช้เซลล์สุริยะมีส่วนช่วยในการแกป้ ญั หาดา้ นพลงั งานได้อยา่ งไร
แนวค�ำ ตอบ เซลลส์ รุ ยิ ะใชพ้ ลังงานแสงอาทติ ย์ซ่ึงเป็นพลังงานหมุนเวยี น ทำ�ใหช้ ว่ ย

ลดปรมิ าณการใช้เชอื้ เพลิงฟอสซลิ ทม่ี อี ยู่อย่างจ�ำ กัด

3.  ก ารใช้เซลล์สุริยะสำ�หรับให้พลังงานกับเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน   สามารถนำ�เซลล์
สรุ ิยะมาตอ่ กับเคร่อื งใชไ้ ฟฟ้าไดโ้ ดยตรงหรือไม่

แนวคำ�ตอบ   การใช้เซลล์สรุ ิยะสำ�หรับใหพ้ ลงั งานกบั เครอื่ งใชไ้ ฟฟ้าภายในบา้ น ตอ้ ง
มเี ครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า หรือ อินเวอรเ์ ตอร์ (inverter) สำ�หรบั แปลงไฟฟา้ กระแส
ตรงเปน็ ไฟฟ้ากระแสสลับ กอ่ นที่จะนำ�พลงั งานไฟฟา้ จากเซลล์สุริยะไปใช้งาน

4.  ฟ ิชชันแตกต่างจากฟิวชนั อยา่ งไร
แนวคำ�ตอบ   ฟิวชันเป็นการหลอมรวมกันของนิวเคลียสของธาตุเบา  ส่วนฟิชชัน

เปน็ การแตกตวั ออกจากกนั ของนวิ เคลียสของธาตหุ นัก

5.  พ ลังงานนิวเคลียร์ทป่ี ล่อยออกมาจากฟิชชันและฟวิ ชนั มคี า่ แตกตา่ งกนั อย่างไร และ
มคี วามสมั พนั ธ์กับปริมาณใด

แนวคำ�ตอบ   พลังงานนิวเคลียร์ต่อมวลของนิวเคลียสที่ได้จากฟิวชันมีค่ามากกว่า
พลังงานท่ีได้จากฟิชชันประมาณ   3   –   5   เท่า   ซ่ึงพลังงานท่ีปลดปล่อยออกมาจาก
ฟชิ ชันและฟิวชนั มคี วามสัมพนั ธ์กับปริมาณของมวลทลี่ ดลงหลังการเกิดปฏิกิริยา

สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 3 | พลังงาน วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2

122

6.  จ ากภาพด้านล่าง   ระบุช่ือส่วนประกอบของโรงไฟฟ้าพลังงานนิวเคลียร์และหน้าที่ตาม
หมายเลขที่ก�ำ หนด

2
34

1

5
รูปประกอบแบบฝกึ หดั ทา้ ยบทขอ้ ที่ 6

แนวค�ำ ตอบ
1. เคร่ืองปฏกิ รณน์ ิวเคลียร์ ทำ�หนา้ ท่สี รา้ งฟชิ ชนั ปฏิกริ ยิ าลกู โซ่ และควบคมุ ปฏิกิรยิ า

ลูกโซ่
2. สว่ นแลกเปลยี่ นความรอ้ น ท�ำ หน้าท่ีถ่ายโอนความรอ้ นใหก้ บั น้ำ� เพอ่ื ท�ำ ให้นำ�้ กลายเปน็

ไอน้�ำ
3. กังหนั ท�ำ หน้าท่หี มนุ ตามแรงดันจากไอนำ้�และทำ�ให้เครอ่ื งกำ�เนิดไฟฟา้ หมนุ
4. เคร่อื งก�ำ เนดิ ไฟฟา้ ทำ�หนา้ ท่ีเปลยี่ นพลงั งานกลเป็นพลงั งานไฟฟา้
5. ระบบระบายความรอ้ น ท�ำ หน้าท่รี ะบายความรอ้ นออกส่สู ่งิ แวดลอ้ ม

7.  ถ ้ามนุษย์สามารถควบคุมพลังงานนิวเคลียร์จากฟิวชันให้เปล่ียนเป็นพลังงานไฟฟ้าในรูป
แบบทใี่ ชป้ ระโยชน์ได้ จะส่งผลอยา่ งไรกับปญั หาด้านพลังงาน

แนวคำ�ตอบ ชว่ ยลดปัญหาดา้ นพลังงานได้มาก เนอ่ื งจากฟิวชันให้พลงั งานตอ่ มวลมาก
ทีส่ ุดและเชื้อเพลิงของฟิวชนั เปน็ ส่วนประกอบอยใู่ นโมเลกลุ ของนำ้�ซงึ่ มอี ย่ทู ว่ั ไป

8.   เพราะเหตใุ ดการพัฒนาเทคโนโลยขี องแบตเตอรจี่ งึ สามารถชว่ ยแก้ปัญหาด้านพลงั งานได้
แ นวค�ำ ตอบ แบตเตอรีส่ ามารถกกั เก็บพลงั งานไฟฟา้ ทไี่ ด้จากเซลลส์ ุริยะ กงั หันลมผลิต

ไฟฟ้า หรือ แหล่งผลติ ไฟฟ้าอ่นื ๆ ส�ำ หรับน�ำ มาใชใ้ นเวลาที่ตอ้ งการ เม่อื แบตเตอรม่ี กี าร
พัฒนาใหม้ คี วามจุมากขน้ึ ขนาดเล็กลง ประจุไดเ้ ร็วข้ึน และ มอี ายุการใชง้ านไดน้ านขึน้
ช่วยเพิ่มศักยภาพการใช้พลังงาน  อีกท้ัง  ยังช่วยให้การนำ�แบตเตอร่ีไปประยุกต์ใช้งาน
ได้หลากหลายมากขนึ้ เชน่ การใช้พลงั งานไฟฟ้าจากแบตเตอร่ีในการขบั เคล่อื นรถยนต์
สามารถทดแทนการใชพ้ ลงั งานจากเช้ือเพลิงฟอสซลิ ทมี่ ีอยอู่ ยา่ งจ�ำ กดั

สถาบันสง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2 บทที่ 3 | พลงั งาน

123

9. ย กตัวอย่างการใช้เทคโนโลยีด้านพลังงานในภาคอุตสาหกรรมมาอย่างน้อย   2  ตัวอย่าง
และอธิบายว่า เทคโนโลยีนน้ั ช่วยแก้ปัญหาดา้ นพลังงานได้อยา่ งไร

แนวคำ�ตอบ
1. เครือ่ งใช้ไฟฟ้าประหยดั พลังงาน ช่วยใหก้ ารใชพ้ ลงั งานไฟฟ้ามีประสิทธภิ าพ
2. วัสดุฉนวนความร้อน ชว่ ยลดการใช้พลังงานไฟฟ้าของเคร่อื งปรบั อากาศ

10.  ย กตัวอย่างการใช้เทคโนโลยีด้านพลังงานในภาคอุตสาหกรรมมาอย่างน้อย   2   ตัวอย่าง
และอธิบายวา่ เทคโนโลยนี ้ันช่วยแก้ปัญหาด้านพลงั งานได้อยา่ งไร

แนวคำ�ตอบ
1. มอเตอร์ประสิทธิภาพสงู (high efficiency motor) ทม่ี ีการออกแบบและเลอื กใช้วสั ดุใน

การประกอบมอเตอรท์ ี่ดีขน้ึ   สามารถใชง้ านไดใ้ นลกั ษณะเดยี วกบั มอเตอร์มาตรฐาน แต่
ลดการสูญเสยี พลังงานไดร้ ้อยละ 25 – 30
2. ห ลอดไฟแอลอีดีท่ีมีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงมากกว่า
หลอดแบบดัง้ เดิม ชว่ ยลดการใชพ้ ลงั งานมากกว่าร้อยละ 50

11.  เ พราะเหตใุ ดการใชเ้ ซลลเ์ ชอ้ื เพลงิ จึงยงั ไมแ่ พร่หลาย
แ นวคำ�ตอบ   เนื่องจากเซลล์เช้ือเพลิงขนาดใหญ่มีราคาแพง   และไม่มีสถานีเติมเช้ือเพลิง

ไฮโดรเจนรองรับมากเพียงพอ   อีกทั้งการผลิตแก๊สไฮโดรเจนเพ่ือบรรจุในถังแก๊สยังไม่มี
ประสิทธิภาพเพียงพอ   และแก๊สไฮโดรเจนเป็นแก๊สท่ีสามารถติดไฟได้ง่าย    สามารถทำ�ให้
เกดิ อันตรายได้

12.  เ ซลลเ์ ชือ้ เพลิงเหมือนและแตกต่างจากแบตเตอรอี่ ยา่ งไร
แนวคำ�ตอบ   เซลล์เช้ือเพลิงเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้าเช่นเดียวกับแบตเตอรี่

แต่ใช้สารเคมีต่างกัน    และเซลล์เช้ือเพลิงต้องมีการป้อนสารที่ทาหน้าที่เป็นเช้ือเพลิง
เขา้ ไปในเซลล์ตลอดเวลา

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2 บทที่ 4 | ปรากฏการณ์ของคลน่ื กล

124

บทท่ี 4

ปรากฏการณ์ของคลนื่ กล

ipst.me/8884

ตวั ช้ีวัด

1. สงั เกตและอธบิ ายการสะทอ้ น การหกั เห การเลย้ี วเบน และการรวมคลน่ื
2. สงั เกตและอธบิ ายความถธ่ี รรมชาติ การสน่ั พอ้ ง และผลทเ่ี กดิ ขน้ึ จากการสน่ั พอ้ ง

การวเิ คราะห์ตัวชว้ี ัด

ตวั ชว้ี ดั
1. สงั เกตและอธบิ าย การสะทอ้ น การหกั เห การเลย้ี วเบน และการรวมคลน่ื
จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้
1. อธบิ ายสว่ นประกอบของคลน่ื
2. บอกความแตกตา่ งของคลน่ื ตามยาวและคลน่ื ตามขวาง
3. สงั เกตและอธบิ ายการสะทอ้ นของคลน่ื
4. สงั เกตและอธบิ ายการหกั เหของคลน่ื
5. สงั เกตและอธบิ ายการเลย้ี วเบนของคลน่ื
6. สงั เกตและอธบิ ายการรวมคลน่ื

ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์
ทางวทิ ยาศาสตร์ -
1. ความมีเหตุผล (จากการ
1. การสงั เกต (การสะท้อน การ อภปิ รายรว่ มกัน)
หกั เห การเลยี้ วเบน การรวม
คลน่ื จากการสาธิตหรอื
วีดทิ ศั น)์

2. การลงความเหน็ จากข้อมลู
(จากการอภิปรายเกี่ยวกบั ผลที่
ได้รับจากการสงั เกตการสะทอ้ น
การหักเห การเลีย้ วเบน และ
การรวมคลนื่ )

สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2 บทที่ 4 | ปรากฏการณข์ องคลน่ื กล

125

ตวั ชว้ี ดั
2. สงั เกตและอธบิ ายความถธ่ี รรมชาติ การสน่ั พอ้ ง และผลทเ่ี กดิ ขน้ึ จากการสน่ั พอ้ ง
จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้
1. สงั เกตและอธบิ ายความถธ่ี รรมชาติ
2. สงั เกตและอธบิ ายการสน่ั พอ้ ง และผลทเ่ี กดิ ขน้ึ จากการสน่ั พอ้ ง

ทกั ษะกระบวนการ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์
ทางวทิ ยาศาสตร์
1. ก ารสังเกต (การแกวง่ ของ 1. ก ารสอื่ สาร (จากการอภปิ ราย 1. ความมีเหตุผล (จากการ
ลกู ตุม้ ) ร่วมกนั และการนำ�เสนอ) อ ภิ ป ร า ย ร่ ว ม กั น แ ล ะ ก า ร
2. การพยากรณ์ (การแกวง่ สรปุ )
ของลกู ต้มุ ในชดุ กิจกรรมชุด 2. ค วามรว่ มมอื การท�ำ งานเปน็
ลูกตุ้ม ทีมและภาวะผู้นำ� (จากการ 2. ค วามรว่ มมอื ชว่ ยเหลอื (จาก
3. การลงความเห็นจากขอ้ มูล ท�ำ กจิ กรรม) การท�ำ กจิ กรรม)
(จากการอภปิ รายผลการ
สงั เกตในกิจกรรมเก่ยี วกบั
ความถี่ธรรมชาติ และแกวง่
ลกู ตมุ้ ในชุดลกู ตุ้ม)

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 4 | ปรากฏการณ์ของคล่นื กล วิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2

126

ผงั มโนทัศน์
ปรากฏการณข์ องคล่ืนกล

คลน่ื กล

ปริมาณทเี่ กีย่ วข้อง ประเภทของคลื่น พฤตกิ รรมของคล่ืน ปรากฏการณ์
ไดแ้ ก่ แบ่งไดเ้ ปน็ ได้แก่ บางอยา่ ง
คล่นื ตามยาว การสะท้อน
แอมพลจิ ดู เม่ือกระตุน้ ใหว้ ัตถุสั่น
คล่ืนตามขวาง การหักเห อยา่ งอิสระ
ความยาวคล่นื
การเลีย้ วเบน ความถีธ่ รรมชาติ
ความถี่
คาบ เมอ่ื กระตุน้ วัตถดุ ้วย
ความถ่ีท่ตี รงกับความถ่ี
ธรรมชาติ

การส่นั พอ้ ง

การรวมคลื่น

สถาบนั ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2 บทที่ 4 | ปรากฏการณ์ของคลน่ื กล

127

สาระสำ�คญั

คลนื่ อยรู่ อบตวั มนษุ ย์ ทง้ั ทมี่ องเหน็ และมองไมเ่ หน็ การศกึ ษาธรรมชาตขิ องคลนื่ จงึ มคี วามจ�ำ เปน็
เพอ่ื น�ำ ไปประยกุ ตใ์ ชป้ ระโยชนจ์ ากคลนื่ ตอ่ ไป คลน่ื กลเปน็ คลน่ื ทมี่ คี วามเกยี่ วขอ้ งในชวี ติ ประจ�ำ วนั ซงึ่
เป็นคลื่นท่ีอาศัยตัวกลางในการถ่ายโอนพลังงาน คล่ืนกลมีปริมาณที่เกี่ยวข้องคือ แอมพลิจูด
ความยาวคลนื่ ความถแี่ ละคาบ สามารถแบง่ ตามทศิ ทางการสน่ั ของอนภุ าคตวั กลางกบั ทศิ การเคลอื่ นที่
ของคลน่ื เปน็ คลืน่ ตามขวางและคล่ืนตามยาว
คลืน่ กลมพี ฤติกรรมต่างๆ ได้แก่ การสะทอ้ น การหกั เห การเลี้ยวเบน และการรวมคลนื่
การสะท้อนของคล่ืนเกิดข้ึนเม่ือคลื่นเคลื่อนที่ไปตกกระทบสิ่งกีดขวางและเคลื่อนท่ีกลับมาใน
ตวั กลางเดมิ
การหักเหของคล่ืนเกิดขึ้นเม่ือคล่ืนเคล่ือนที่ผ่านรอยต่อระหว่างตัวกลางท่ีมีสมบัติต่างกัน
อัตราเร็วคล่ืนและความยาวคลน่ื จะเปล่ียนไปและอาจทำ�ใหท้ ศิ การเคล่อื นทเี่ ปลยี่ นไปจากเดมิ
การเลยี้ วเบนของคลน่ื เกดิ ขนึ้ เมอ่ื คลน่ื เคลอื่ นทไี่ ปพบขอบสงิ่ กดี ขวางหรอื ชอ่ งเปดิ คลน่ื สว่ นหนง่ึ
จะสามารถออ้ มไปด้านหลงั ของสงิ่ กีดขวางหรอื อ้อมขอบช่องเปดิ ได้
การรวมคลื่นเกิดข้ึนเม่ือคล่ืนสองขบวนมาพบกันเกิดการรวมการกระจัดในตำ�แหน่งที่คล่ืนพบ
กัน เกิดรูปร่างของคลื่นรวมโดยอาจเป็นการรวมแบบเสริมหรือแบบหักล้าง หลังจากท่ีคลื่นทั้งสอง
เคลือ่ นท่ีผ่านกนั ไปแล้วแต่ละคล่นื จะกลับมามรี ูปร่างแบบเดมิ และเคลื่อนท่ีในทศิ ทางเดิม
เม่ือปล่อยให้วัตถุสั่นหรือแกว่งอย่างอิสระ วัตถุจะส่ันด้วยความถี่ค่าหน่ึง เรียกว่า ความถ่ี
ธรรมชาติ ซึ่งมคี ่าขึ้นกบั สมบตั บิ างประการของวัตถุ
การกระตุ้นวัตถุด้วยความถ่ีที่ตรงกับความถี่ธรรมชาติ วัตถุจะสั่นแรงข้ึน เรียกว่า การสั่นพ้อง
ของวตั ถุซึง่ อาจท�ำ ใหว้ ัตถทุ ่ีเกดิ การสนั่ พอ้ งช�ำ รุดเสียหายได้

สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทท่ี 4 | ปรากฏการณ์ของคล่ืนกล วทิ ยาศาสตรก์ ายภาพ เลม่ 2

128

เวลาทใี่ ช้ 9 ช่วั โมง
2 ชัว่ โมง
บทน้คี วรใช้เวลาสอนประมาณ 5 ชว่ั โมง
2 ช่ัวโมง
4.1 คลน่ื กล
4.2 พฤตกิ รรมของคลื่น
4.3 ความถธี่ รรมชาติ และการสั่นพ้อง

ความรู้กอ่ นเรยี น

ความหมายของคลื่น คล่นื กล สว่ นประกอบของคล่ืน

นำ�เข้าสู่บทที่ 4
ครูนำ�เข้าสู่บทเรียนโดยให้นักเรียนสังเกตภาพในหนังสือเรียน จะเห็นภาพคล่ืนนำ้�ทะเลที่นักเรียน
คุ้นเคย ครตู ั้งคำ�ถามวา่ ลกั ษณะของคล่ืนน้ำ�ทะเลทส่ี งั เกตไดเ้ ปน็ อยา่ งไร

สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เล่ม 2 บทท่ี 4 | ปรากฏการณข์ องคลื่นกล

129

4.1 คลน่ื กล

จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้
1. อธบิ ายส่วนประกอบของคล่ืน
2. บอกความแตกต่างของคลืน่ ตามยาวและคลื่นตามขวาง

แนวการจดั การเรยี นรู้
ครใู หน้ กั เรยี นดภู าพหรอื คลปิ วดี ทิ ศั นค์ ลน่ื กลชนดิ ตา่ งๆทไี่ ดศ้ กึ ษามาแลว้ ตอ่ จากนน้ั ใหน้ กั เรยี น
อภปิ รายร่วมกนั เพอื่ ทบทวนเก่ียวกบั คลน่ื กลถงึ การอาศยั ตวั กลางแตล่ ะชนิดในการเคล่อื นที่

4.1.1 ส่วนประกอบของคลื่น

จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้
1. อธิบายส่วนประกอบของคลื่น

ความเขา้ ใจคลาดเคล่อื นที่อาจเกิดขึน้
-

ส่ิงทีค่ รตู ้องเตรยี มล่วงหน้า
1. เตรียมภาพหรอื คลปิ วดี ทิ ัศนข์ องคล่ืนกลในชวี ติ ประจำ�วนั หรือท่ีนา่ สนใจ
2. ขดลวดสปรงิ

แนวการจดั การเรียนรู้
ครชู ีแ้ จงจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ขอ้ ท่ี 1 ของหัวข้อ 4.1 ตามหนงั สอื เรียน
ครตู งั้ คำ�ถามวา่ คลื่นมีองค์ประกอบอะไรบา้ ง โดยอาจใช้ภาพประกอบในหนงั สอื เรยี น ครูและ
นกั เรยี นรว่ มกนั อภปิ รายเพอื่ ทบทวนสว่ นประกอบของคลนื่ จนไดข้ อ้ สรปุ วา่ มี แอมพลจิ ดู ความยาวคลน่ื
ความถ่ี และคาบ ตามรายละเอยี ดหนงั สอื เรยี น ครใู หน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 4.1.1

สถาบันส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 4 | ปรากฏการณข์ องคล่ืนกล วทิ ยาศาสตร์กายภาพ เลม่ 2

130

แนวค�ำ ตอบตรวจสอบความเข้าใจ 4.1.1
แนวคำ�ตอบตรวจสอบความเขา้ ใจ 4.1.1

1. จากรูปคลน่ื ขบวนน้มี คี ล่ืนกล่ี ูกคล่นื
แ นวค�ำ ตอบ คลนื่ เคลื่อนทผี่ ่านไป 1 ลูกคลื่น จะพบ 1 สันคลน่ื และ 1 ทอ้ งคลน่ื จากภาพ

พบ 2 สนั คลนื่ และ 2 ทอ้ งคลน่ื จึงมีคล่นื ทั้งหมด 2 ลูกคลน่ื
2. ถา้ คล่ืนขบวนนี้เคลอ่ื นทไี่ ด้ตามรปู ในเวลา 1 วนิ าที คลนื่ ขบวนนีม้ ีความถีเ่ ทา่ ใด
แ นวค�ำ ตอบ มคี ลนื่ จ�ำ นวน 2 ลกู คลน่ื เคลอื่ นทผี่ า่ นในเวลา 1 วนิ าที นนั่ คอื อนภุ าคตวั กลาง

สนั่ ได้ 2 รอบในเวลา 1 วนิ าที จงึ มีความถี่ 2 รอบตอ่ วินาที หรือ 2 Hz
3. คาบในการเคลื่อนทข่ี องคลนื่ ขบวนน้ี มีคา่ เทา่ ใด
แ นวค�ำ ตอบ อนภุ าคสน่ั ไดค้ รบ 2 รอบ ในเวลา 1 วนิ าที อนภุ าคสน่ั ไดค้ รบ 1 รอบ ในเวลา

0.5 วินาทีดังนน้ั จะไดค้ าบในการเคลอื่ นทขี่ องคลื่นขบวนน้เี ท่ากับ 0.5 วนิ าที

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2 บทท่ี 4 | ปรากฏการณ์ของคลื่นกล

131

4.1.2 ประเภทของคลื่นกล

จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้
1. บอกความแตกตา่ งของคลื่นตามยาวและคลื่นตามขวาง

ความเข้าใจคลาดเคลอื่ นที่อาจเกดิ ข้ึน

ความเข้าใจคลาดเคลื่อน ความเข้าใจที่ถูกต้อง

1. ค ลื่นตามยาว ตัวกลางจะเคลื่อนท่ีไป 1. คล่ืนตามยาว ตัวกลางไม่ได้เคล่ือนที่ไป

พรอ้ มกบั คล่ืน พร้อมกับคล่นื

สิ่งทคี่ รูต้องเตรยี มล่วงหน้า
1. เตรียมภาพหรอื คลปิ วดี ิทศั น์คลื่นบนขดลวดสปรงิ
2. ขดลวดสปรงิ

แนวการจดั การเรียนรู้
ครชู ีแ้ จงจุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ขอ้ ท่ี 2 ของหวั ข้อ 4.1 ตามหนงั สือเรยี น
ครทู บทวนคล่นื ตามยาวและตามขวาง โดยใช้คลิปวีดิทัศน์คลืน่ บนขดลวดสปรงิ หรืออาจน�ำ ขด
ลวดสปรงิ มาสาธิตการสรา้ งคลืน่ ตามขวางและตามยาว ครูและนักเรียนรว่ มกนั อภปิ รายจนไดข้ ้อสรปุ
วา่ คลนื่ กลแบง่ ออกตามทศิ ทางการสนั่ ของอนภุ าคกบั ทศิ การเคลอ่ื นทขี่ องคลน่ื เปน็ คลนื่ ตามขวางและ
คลื่นตามยาว โดยคลื่นตามขวางจะสงั เกตพบสันคล่นื และท้องคล่นื คล่นื ตามยาวจะสงั เกตพบสว่ นอดั
และสว่ นขยาย ตามรายละเอียดในหนังสือเรยี น

สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

บทท่ี 4 | ปรากฏการณข์ องคลืน่ กล วิทยาศาสตร์กายภาพ เล่ม 2

132

แนวการวัดและประเมินผล
1. ค วามรู้เก่ียวกับองค์ประกอบและปริมาณท่ีเก่ียวข้องของคล่ืน คล่ืนตามยาวและคลื่นตามขวาง

จากการอภิปรายสรุปร่วมกัน ค�ำ ถามตรวจสอบความเข้าใจและสรปุ
2. ทกั ษะการสังเกตและการลงความเห็นจากขอ้ มลู จากการอภปิ รายสรปุ รว่ มกนั
3. จติ วทิ ยาศาสตร์ดา้ นความมีเหตุผล จากการอภิปรายรว่ มกัน

แนวคำ�ตอบตรวจสอบความเข้าใจ 4.1.2

1. เราสามารถสงั เกตพบสว่ นอดั และสว่ นขยายได้จากคลืน่ กลประเภทใด
แนวคำ�ตอบ คลนื่ ตามยาว
2. เราสามารถสังเกตพบสันคลืน่ และทอ้ งคล่ืนไดจ้ ากคลื่นกลประเภทใด
แนวค�ำ ตอบ คลนื่ ตามขวาง
3. ในคลื่นตามยาวและคล่ืนตามขวาง อนุภาคตัวกลางจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับคล่ืนหรือไม่

อยา่ งไร
แ นวค�ำ ตอบ เมอ่ื คลน่ื ตามยาวผา่ นตวั กลาง อนภุ าคตวั กลางจะเคลอื่ นทก่ี ลบั ไปกลบั มาใน

แนวเดียวกับทิศการเคล่ือนท่ีของคลื่น แล้วจึงกลับสู่ตำ�แหน่งสมดุลโดยไม่ได้เคลื่อนที่ไป
พรอ้ มกบั คล่นื
เมือ่ คลนื่ ตามขวางผ่านตัวกลาง อนภุ าคตัวกลางจะเคล่ือนที่กลบั ไปกลบั มา
ในแนวตงั้ ฉากกบั ทศิ การเคลอ่ื นทขี่ องคลนื่ แลว้ จงึ กลบั สตู่ �ำ แหนง่ สมดลุ โดยไมไ่ ดเ้ คลอื่ นท่ี
ไปพร้อมกับคลืน่

สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

วทิ ยาศาสตรก์ ายภาพ เล่ม 2 บทท่ี 4 | ปรากฏการณ์ของคล่ืนกล

133

4.2 พฤติกรรมของคลื่น

จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้
1. สงั เกตและอธิบายการสะท้อนของคลืน่
2. สงั เกตและอธิบายการหกั เหของคล่ืน
3. สงั เกตและอธบิ ายการเล้ียวเบนของคล่ืน
4. สงั เกตและอธบิ ายการรวมคลนื่

4.2.1 การสะทอ้ นของคลื่น

จดุ ประสงค์การเรียนรู้
1. สงั เกตและอธิบายการสะทอ้ นของคล่ืน

ความเข้าใจคลาดเคล่อื นท่ีอาจเกิดขึน้
-

สิง่ ทีค่ รตู อ้ งเตรียมลว่ งหนา้
1. เตรยี มภาพหรือคลปิ วดี ทิ ศั น์การสะท้อนของคลนื่ ในชวี ติ ประจำ�วนั

แนวการจัดการเรยี นรู้
ครชู ี้แจงจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรขู้ อ้ ท่ี 3 ของหวั ขอ้ 4.2 ตามหนังสอื เรียน
ครูตั้งคำ�ถามเกี่ยวข้องกับการสะท้อนคล่ืนในชีวิตประจำ�วัน เช่น นักเรียนเคยสังเกตคลื่นนำ้�ท่ี
ตกกระทบสิ่งกีดขวาง เช่น ท่าเรือ ตลิ่งฝ่ังนำ้� ขอนไม้ จะมีลักษณะอย่างไร โดยให้นักเรียนตอบตาม
ความคิดอย่างอิสระ ครูนำ�ภาพหรือคลิปวิดีทัศน์คล่ืนบริเวณท่าเรือ คลื่นน้ำ�กระทบส่ิงกีดขวาง เช่น
เข่ือน ให้นักเรียนสังเกตและแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับคล่ืนในภาพหรือคลิปวีดิทัศน์ดังกล่าว ครูใช้
คำ�ถามว่าคลน่ื กลทกุ ชนดิ เม่ือพบสง่ิ กีดขวางจะมีพฤตกิ รรมเหมอื นหรือตา่ งจากคล่นื นำ�้ อย่างไร
หลงั จากนน้ั ครใู หน้ กั เรยี นท�ำ กจิ กรรมการสะทอ้ นของคลน่ื บนขดลวดสปรงิ โดยใหน้ กั เรยี นสงั เกต
พฤติกรรมคลนื่ ภายหลังกระทบส่งิ กีดขวาง

สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

บทที่ 4 | ปรากฏการณ์ของคลนื่ กล วิทยาศาสตรก์ ายภาพ เล่ม 2

134

กิจกรรม 4.1 การสะทอ้ นของคลน่ื บนขดลวดสปริง

จุดประสงค์
1. สงั เกตและอธิบายการสะท้อนของคลืน่ บนขดลวดสปริง

เวลาท่ีใช้ 25 นาที

วัสดแุ ละอุปกรณ์ 1 ขด
1. ขดลวดสปรงิ 1 เสน้
2. เสน้ เชือกส�ำ หรับผูกสปริง

ข้อเสนอแนะการทำ�กิจกรรม
1. จัดวางลวดสปรงิ บนพ้นื ห้อง ผูกเชือกทปี่ ลายข้างหนงึ่ ของสปริงและมดั ตรงึ แนน่ ไว้

กับขาต้ัง (ให้เป็นปลายทถ่ี ูกตรึง) หรอื ใช้มอื กดปลายสปริงดา้ นน้ใี หอ้ ยนู่ ง่ิ ผูกดา้ ยสีไว้
ทีต่ ัวสปริงเพ่ือเปน็ จุดสังเกต แลว้ ดึงปลายสปริงอกี ข้างหนงึ่ ใหย้ ดื ออกจนมคี วามยาว
พอประมาณ (2-4 เมตร) จากน้นั ให้สะบัดปลายลวดสปริงในแนวขนานกับพน้ื ห้อง
ซา้ ย-ขวา 1 คร้งั ใหน้ ักเรียนสังเกตทศิ ทาง ลกั ษณะของคลน่ื กอ่ นการตกกระทบ และ
หลงั จากการตกกระทบ มคี วามแตกตา่ งกันหรอื เหมอื นกนั อย่างไร
2. จดั สปรงิ เหมือนขอ้ 1 ดงึ และดันปลายสปรงิ เข้าออกในแนวระดับ 1 ครัง้ ใหน้ ักเรียน
สังเกตทิศทาง ลักษณะของคล่นื กอ่ นการตกกระทบ และหลังจากการตกกระทบ มี
ความแตกตา่ งกันหรือเหมอื นกนั อยา่ งไร

ตวั อยา่ งผลการทำ�กจิ กรรม
คล่ืนทีส่ ังเกตเห็นจะมลี ักษณะตามรูป 4.6ก. และ 4.6ข. ในหนังสือเรยี น

สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี