คู่มือผู้รับบริการกิจกรรมการศึกษาตามอัธยาศัยด้านสะเต็มศึกษา(STEM EDUCATION)เรือพลังไฟฟ้า

คำนำ คูม่ ือผู้รบั บริการกิจกรรมการศึกษาตามอธั ยาศัยด้านสะเต็มศึกษา (STEM EDUCATION) เป็นเอกสาร สาหรับให้ผู้รับบริการปฏิบัติกิจกรรมที่กาหนดไว้ในฐานการเรียนรู้สะเต็มศึกษา โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อ ใหผ้ ู้รับบรกิ ารมีสมรรถนะด้านคณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี ไดเ้ รียนรใู้ นองค์ความรู้และทักษะทาง คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี สามารถนามาแก้ปัญหาในชีวิตจริง ผ่านกระบวนการออกแบบเชิง วิศวกรรมตามแนวทางสะเต็มศึกษา ซ่ึงกิจกรรมการศึกษาตามอัธยาศัยด้านสะเต็มศึกษา (STEM EDUCATION) จะเป็นกิจกรรมท่ีทดสอบความรู้ความเข้าใจ และฝึกทักษะประสบการณ์ที่จาเป็นในฐานการ เรียนรู้สะเต็มศึกษาผ่านกิจกรรมต่าง ๆ ที่สนุกสนานและท้าทายซ่ึงจะช่วยส่งเสริมให้ผู้รับบริการมีศักยภาพใน การเรียนรู้เพ่ิมข้ึน โดยกิจกรรมจะประกอบด้วยแบบทดสอบก่อนเรียน การแลกเปล่ียนเรียนรู้ท่ีเกิดจากการ ทางานร่วมกันในการรวบรวม ค้นหาข้อมูล สรรหาและเลือกวิธีการแก้ปัญหา วางแผนการทางาน ออกแบบ สร้างและทดสอบต้นแบบซ้าแล้วซ้าเล่าจนเกิดองค์ความรู้ที่สามารถแก้ปัญหาในกิจกรรมได้ตามเง่ือนไขและ ข้อจากัดต่าง ๆ ภายใต้การอานวยความสะดวกของผู้จัดกิจกรรม ท้ังนี้ ผู้รับบริการจะปฏิบัติกิจกรรมต่าง ๆ ที่ เกี่ยวข้องกับฐานการเรียนรู้สะเต็มศึกษา และกิจกรรมที่กาหนดจะมีเฉลยแนวคาตอบให้ผู้รับบริการได้ ตรวจสอบได้ด้วยตนเอง และแบบทดสอบหลังเรียนพรอ้ มเฉลยคาตอบ ศูนย์วิทยาศาสตร์เพื่อการศึกษาสระแก้วหวังว่า คู่มือผู้รับบริการกิจกรรมการศึกษาตามอัธยาศัยด้าน สะเต็มศกึ ษา (STEM EDUCATION) จะเป็นประโยชน์ตอ่ ผ้รู บั บรกิ าร เม่อื ผ้รู ับบริการได้เรียนรู้จากคู่มือดงั กล่าว พร้อมไดท้ ดสอบและปฏิบัตกิ ิจกรรมตามคาแนะนาในเอกสารอย่างสมบูรณ์ครบถ้วนแล้ว ผู้รับบริการจะประสบ ความสาเร็จในการเรียนรู้และปฏิบตั ิกจิ กรรมจากฐานการเรยี นรู้ได้อย่างมีคุณภาพ (นางยวุ ดี แจ้งกร) ผอู้ านวยการศนู ย์วทิ ยาศาสตร์เพ่ือการศึกษาสระแกว้ พฤษภาคม 2562

คำชี้แจง กำรใช้คมู่ ือผู้รบั บริกำรกจิ กรรมกำรศกึ ษำตำมอธั ยำศยั ดำ้ นสะเตม็ ศกึ ษำ (STEM EDUCATION) คู่มือผู้รับบริการกิจกรรมการศึกษาตามอัธยาศัยด้านสะเต็มศึกษา (STEM EDUCATION) น้ี จัดทาขึ้น เพื่อให้ผู้รับบริการได้ใช้ประกอบกิจกรรมตามฐานการเรียนรู้ด้านสะเต็มศึกษา ซึ่งประกอบไปด้วย ฐานการเรียนรู้ จานวน 1 ฐาน ได้แก่ ฐานการเรยี นรู้ท่ี 2 เรือพลงั งานไฟฟ้า คู่มือผู้รับบริการกิจกรรมการศึกษาตามอัธยาศัยด้านสะเต็มศึกษา (STEM EDUCATION) น้ี กาหนดให้ ผรู้ บั บรกิ ารปฏิบัตดิ งั นี้ 1. ให้ผู้รับบริการทาแบบทดสอบก่อนเรียนตามที่แต่ละฐานการเรียนรู้กาหนด เพ่ือให้ ผู้รับบริการทราบความรู้พ้ืนฐานของคนในเรื่องท่ีจะเรียนรู้ตามฐานการเรียนรู้ และตรวจคาตอบจากเฉลย แบบทดสอบท้ายกิจกรรมการเรยี นรู้ 2. ให้ผู้รับบริการปฏิบัติกิจกรรมตามที่ฐานการเรียนรู้กาหนด ได้แก่ การแลกเปลย่ี นเรียนรรู้ ว่ มกัน การออกแบบและทากิจกรรมตามท่ีกาหนด ซึ่งผู้รับบริการสามารถตรวจคาตอบจากเฉลยแนว คาตอบ หากผู้รับบริการทากิจกรรมไม่ถูกต้องให้กลับไปทบทวนเนื้อหาสาระในเรื่องน้ันให้เข้าใจหลังทากิจกรร ม การเรยี นรู้ซ้าอกี ครั้งจนถูกต้อง 3. เม่ือผู้รับบริการทากิจกรรมการเรียนรู้ครบทุกฐานการเรียนรู้แล้ว ให้ทาแบบทดสอบหลังเรียน และตรวจคาตอบจากเฉลยแบบทดสอบท้ายกิจกรรมการเรียนรู้ ในการทากิจกรรมการเรียนรู้นี้ ผ้รู ับบริการจะต้องทากิจกรรมให้ครบถ้วนทุกกจิ กรรมของฐาน การเรยี นรู้ เพ่ือใหก้ ารเรยี นรู้ของผเู้ รยี นมปี ระสทิ ธภิ าพและประสิทธิผล บรรลวุ ัตถุประสงคข์ องแตล่ ะฐาน การเรยี นรูต้ ามคู่มือผรู้ บั บริการกิจกรรมการศึกษาตามอัธยาศัยดา้ นสะเต็มศึกษา (STEM EDUCATION)

สำรบัญ หนำ้ คำนำ ก คำช้แี จงกำรใชค้ มู่ ือ ข สำรบัญ ค ฐำนกำรเรียนร้ทู ี่ 2 เรอื พลังงำนไฟฟำ้ 1 2 กจิ กรรมการเรียนรทู้ ี่ 2 เร่อื ง เรือพลงั งานไฟฟ้า 3 กจิ กรรมการทดสอบก่อนเรียน เรอื พลังงานไฟฟ้า 4 กจิ กรรมการแลกเปล่ียนเรียนรู้ เรื่อง เรือพลังงานไฟฟา้ 5 กิจกรรมการออกแบบและปฏิบตั ิการทาเรือพลังงานไฟฟ้า 9 กจิ กรรมการสรา้ งเรือพลังงานไฟฟ้า 12 กิจกรรมการนาส่ิงท่ีไดเ้ รียนรูไ้ ปปฏิบตั ิและประยุกต์ใช้ 13 กิจกรรมแบบทดสอบหลังเรยี น เรอ่ื ง เรือพลงั งานไฟฟา้ 14 กิจกรรมการประเมนิ ความพึงพอใจของผู้รับบริการ เรอ่ื ง เรือพลังงานไฟฟ้า 15 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน 15 เฉลยแบบทดสอบหลังเรียน

1 ฐานการเรียนรูท้ ี่ 2 เรื่อง เรือพลังงานไฟฟา้

2 กจิ กรรมการเรยี นรูท้ ่ี 2 เร่อื ง เรอื พลังงานไฟฟา้ เวลา 2 ช่ัวโมง แนวคดิ อาร์คิมีดีส ค้นพบหลักการที่ท้าให้ส่ิงต่างๆลอยได้ เร่ิมต้นจากเขาโดดลงอ่างอาบน้า และสังเกตว่า น้า จะล้นออกมาจากอา่ งอาบน้า ขณะท่ีเรอื ลอยอยู่ในน้า เรือก็ \"แทนที่\" น้าในรูปแบบเดียวกัน และยงั คน้ พบอีกว่า น้าส่วนท่ีเรือเข้าไปแทนที่จะต้านกลับด้วยแรงที่เท่ากับน้าหนักของเรือ ความหนาแน่นของเรือเป็นส่ิงส้าคัญ ความหนาแน่น คือ น้าหนักวัตถุที่วัดได้ต่อหนึ่งปริมาตรของวัตถุนัน หากเรือหรือวัตถุใดๆก็ตามมีความ หนาแนน่ น้อยกวา่ นา้ ส่ิงนันจะลอยได้ แตห่ ากวตั ถุมีความหนาแนน่ มากกวา่ น้า สิง่ นนั จะจม วัตถุประสงค์ เม่อื สนิ สุดการปฏบิ ตั ิกจิ กรรมการเรียนรนู้ แี ล้ว ผูร้ บั บรกิ ารสามารถ 1. ทดลองและอธิบายปัจจัยที่ท้าให้เรอื พลังงานไฟฟา้ ลอยน้าและสามารถแลน่ ไดเ้ ร็วที่สุด 2. ออกแบบและสร้างเรือพลงั งานไฟฟ้าจากวัสดทุ ก่ี ้าหนดใหไ้ ด้อย่างเหมาะสม เน้ือหา 1. ความหนาแนน่ ของวัตถุ 2. แรงลอยตวั 3. ปจั จัยทเี่ กีย่ วขอ้ งกบั แรงลอยตัว

3 ขน้ั ตอนการดาเนินกจิ กรรมการเรยี นร้ขู องผรู้ บั บรกิ าร กิจกรรมการทดสอบก่อนเรยี น เรือพลังงานไฟฟา้ คาชแ้ี จง ใหผ้ ู้รบั บรกิ ารท้าแบบทดสอบก่อนเรียนเรื่อง เรอื พลังงานไฟฟา้ ซ่ึงข้อสอบทังหมด จา้ นวน 5 ขอ้ (เมอื่ ผ้รู บั บริการทา้ แบบทดสอบเสร็จเรียบรอ้ ยแลว้ ผ้รู ับบรกิ ารสามารถตรวจคา้ ตอบได้ตามเฉลยค้าตอบท้าย กจิ กรรม) แบบทดสอบก่อนเรียน คะแนนทีไ่ ด้…………คะแนน เรอื่ ง เรือพลงั งานไฟฟ้า คะแนนเต็ม 5 คะแนน คาชแ้ี จง 1. ให้ผรู้ บั บรกิ ารกาเครอ่ื งหมาย x (กากบาท) หน้าข้อทถ่ี ูกต้องเพยี งข้อเดียว 2. แบบทดสอบนีมขี ้อสอบ จา้ นวน 5 ข้อๆละ 1 คะแนน 3. เมื่อผู้รบั บรกิ ารทา้ แบบทดสอบเสร็จเรียบรอ้ ยแลว้ ผ้รู ับบรกิ ารสามารถตรวจค้าตอบไดต้ าม เฉลยคา้ ตอบทา้ ยกิจกรรม 1. การลอยและการจมของวตั ถุ หมายถงึ อะไร 3. ถา้ นา้ หนกั ของวัตถุมคี ่าความหนาแน่น ก. เปน็ แรงดนั ขึนของน้าทีก่ ระท้าต่อวตั ถุ มากกว่าแรงลอยตัววตั ถจุ ะเป็นอยา่ งไร ท่ลี งไปในนา้ ก. วตั ถจุ ะจม ข. เปน็ แรงดันลงของน้าที่กระทา้ ต่อวัตถุ ข. วัตถจุ ะลอย ท่ลี งไปในนา้ ค. วัตถจุ ะแตก ค. เป็นแรงทกี่ ระท้าตอ่ วตั ถุ ง. ไม่มีข้อใดถกู ง. เป็นแรงดนั ของน้า 4. แรงดันขึนของนา้ ท่พี ยงุ วัตถุไว้ เรยี กวา่ 2. ถา้ นา้ หนกั ของวตั ถมุ คี า่ ความหนาแน่นน้อย ก. แรงดัน กว่าแรงลอยตวั จะทา้ ให้วตั ถุเปน็ อย่างไร ข. แรงลม ก. วัตถุจะจม ค. แรงลอยตวั ข. วตั ถจุ ะลอย ค. วตั ถจุ ะแตก 5. แรงเสียดทานแรงลอยตวั นา้ ไปใช้ประโยชน์ใน ง. ไม่มีข้อใดถกู การทา้ สิ่งใด ก. ดา้ นการเกษตร ข. ด้านการขนสง่ ค. ด้านการประดษิ ฐ์ ง. ไมม่ ีขอ้ ใดถกู

4 กิจกรรมการแลกเปล่ยี นเรียนรเู้ รือ่ ง เรอื พลังงานไฟฟ้า คาช้ีแจง 1. ให้ผู้รับบรกิ ารตอบค้าถาม จ้านวน 2 ประเด็น ดังนี ประเด็นที่ 1 “ทา่ นทราบหรอื ไมว่ ่าเหตุใดเรือจึงลอยนา้ ได้” ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ประเด็นที่ 2 “มีปัจจัยใดบ้างที่ท้าใหเ้ รอื ลอยน้าได้” ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… เฉลยแนวคาตอบ ประเด็นที่ 1 “ทา่ นทราบหรอื ไม่วา่ เหตุใดเรอื จงึ ลอยน้าได้” การที่วัตถุสามารถลอยตัวอยู่ในน้าได้ เนื่องจาก วัตถุนันมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้า และน้าก็มี แรงดันวัตถุให้ลอยขึนมา แรงนีเรียกว่า “แรงลอยตัวหรือแรงพยุง” ซ่ึงแรงนีจะขึนอยู่กับปริมาณของน้าที่ ถูกวัตถุนันแทนที่ ย่ิงวัตถุมีพืนท่ีสัมผัสกับน้ามากเท่าไหร่ หรือเข้าไปแทนที่น้าได้มาก ความหนาแน่นของ วตั ถุจะลดลง และแรงลอยตัวจะเพ่ิมขึน วัตถุจึงลอยตัวในน้าได้ดังนันหากแผ่วัตถุให้มีขนาดใหญ่และมีขอบ โค้งขึนมาคลา้ ยเรือ วตั ถุนันกจ็ ะลอยตัวไดด้ ี ประเดน็ ที่ 2 “มีปัจจัยใดบ้างที่ท้าใหเ้ รือลอยนา้ ได้” 1. ความหนาแนน่ ของวัตถุ ความหนาแน่น คือ เปน็ อตั ราส่วนมวลต่อปรมิ าตรของสารในระบบ s.i. มหี นว่ ยเป็นกรัมตอ่ ลูกบาศก์เมตร สูตรการหาความหนาแนน่ ของวัตถุ d = m/v d = ความหนาแน่นของวัตถุ m=มวล v= ปรมิ าตร ความหนาแน่น = มวล/ปริมาตร วิธีการหาความหนาแนน่ ของวัตถุ การหาความหนาแน่นของวตั ถุนนั ใชก้ ับการหาความหนาแน่นของวัตถุทีไ่ มเ่ ป็นรูปร่าง มี รูปร่างท่ีไม่คงที่ เชน่ ก้อนหนิ ดนิ นา้ มัน เป็นต้น โดยการนา้ วัตถุท่ตี อ้ งการหาความหนาแนน่ ใส่ลงไปในถ้วยยรู กิ ้าท่ีใส่น้าจนเตม็ ปร่มิ เม่ือใสว่ ตั ถุ ลงไปแล้ววตั ถจุ ะเขา้ ไปแทนท่ีน้าจะทา้ ใหน้ ้าทถี่ ูกแทนทด่ี ว้ ยวัตถไุ หลออกมา หลงั จากนันนา้ น้าท่ไี หลออกมาไป ใส่กระบอกตวงเพ่ือหาปรมิ าตร เมื่อหาปรมิ าตรเรยี บร้อยแล้ว ก็นา้ วตั ถไุ ปชั่งนา้ หนกั ดว้ ยตาช่ังสปริง เมอ่ื หา มวล เมอ่ื ไดป้ รมิ าตรและมวลของวัตถุเรียบร้อยแล้วก็นา้ ไปแทนคา้ ในสูตรเพ่ือหาความหนาแน่นของวตั ถุ 2. แรงลอยตัว แรงลอยตัว คือ แรงท่ีช่วยพยุงวัตถุ ไม่ให้จมลงในของเหลว โดยมีขนาดขึนอยู่กับความหนาแน่นของ ของเหลวนันและปริมาตรของวตั ถทุ ่ีจมลงในของเหลว ปจั จยั ทีเ่ กีย่ วขอ้ งกบั แรงลอยตัวไดแ้ ก่ 1. ชนิดของวัตถุ วตั ถจุ ะมคี วามหนาแนน่ แตกต่างกันออกไป ยงิ่ วตั ถมุ คี วามหนาแน่นมาก ยง่ิ จมลง ในของเหลวมากย่งิ ขึน 2. ชนดิ ของของเหลว ยิง่ ของเหลวมคี วามหนาแน่นมาก กจ็ ะท้าใหแ้ รงลอยตัวมขี าดมากขึนด้วย 3. ขนาดของวัตถุ จะส่งผลต่อปริมาตรที่จมลงในของเหลวมาก ก็จะท้าให้แรงลอยตัวมีขนาดมากขึน อีกดว้ ย

5 กจิ กรรมการออกแบบและปฏิบัติการทาเรือพลงั งานไฟฟ้า วัตถุประสงค์ 1. ผ้รู บั บริการสามารถทดลองและอธิบายปจั จัยที่ทา้ ใหเ้ รือพลงั งานไฟฟา้ ลอยนา้ และสามารถแลน่ ได้ เร็วทีส่ ุด 2. ผรู้ บั บริการสามารถออกแบบและสรา้ งเรือพลงั งานไฟฟ้าจากวสั ดทุ ่กี า้ หนดให้ได้อยา่ งเหมาะสม เนอ้ื หา 1. ความหนาแนน่ ของวตั ถุ 2. แรงลอยตวั 3. ปจั จัยที่เก่ียวข้องกบั แรงลอยตัว คาชแี้ จง 1. แบ่งผ้รู ับบรกิ ารออกเป็น กลมุ่ ๆ ละ 5 - 10 คน 2. ให้ผู้รับบรกิ ารตามข้อ 1 ปฏิบัติตามใบกจิ กรรมเร่ือง เรอื พลังงานไฟฟ้า โดยด้าเนนิ การตาม ขนั ตอนดงั นี 2.1 อ่านเนือหาเร่ือง เรือพลังงานไฟฟา้ 2.2 ปฏิบัตกิ ิจกรรม ตามทีก่ า้ หนดให้

6 ใบความรู้ เรอื่ ง เรอื พลงั งานไฟฟ้า เนอื้ หาเรื่อง เรือพลงั งานไฟฟา้ เรือเป็นพาหนะท่ีใช้ในการเดินทางทางน้า มีโครงสร้างท่ีท้ามาจากเหล็ก เพื่อความแข็งแรงในการ ทนทานต่อคลื่นลมในทะเล เรือท่ีผลิตมาจากเหล็กท่ีหนักกว่าน้าทะเลมาก แต่สามารถลอยบนน้าทะเลได้ เน่ืองจาก เหล็กมีความหนาแน่นมากกว่าน้าจึงจมน้า แตถ่ ้าน้าเหล็กมาตีแผ่เป็นแผ่นบาง ๆ แล้วท้าเป็นรูปทรง ของเรือ ปริมาตรจะเพิ่มมากขึนทัง ๆ ท่ีมวลเท่าเดิม ท้าให้เรือเหล็กมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้า จึงลอยน้าได้ และน้าก็มีแรงดันให้เรือลอยขึนมาได้แรงนีเรียกว่า “แรงลอยตัวหรือแรงพยุง” ซ่ึงแรงนีจะขึนอยู่กับปริมาณ ของน้าท่ีถูกวัตถุนันแทนท่ี ย่ิงวัตถุมีพืนท่ีสัมผัสกับน้ามากเท่าไหร่ หรือเข้าไปแทนที่น้าได้มาก (สังเกตจาก ปริมาณน้าในขันหรือชามที่สูงขึน) ความหนาแน่นของวัตถุจะลดลง และแรงลอยตัวจะเพ่ิมขึน วัตถุจึง ลอยตัวในนา้ ได้ ดังนันหากแผว่ ัตถใุ ห้มขี นาดใหญ่และมขี อบโค้งขนึ มาคลา้ ยเรือ วตั ถุนนั ก็จะลอยตวั ได้ เมื่อน้าวัตถุลงไปแทนท่ีของเหลว จะมีแรงต้านเท่ากับน้าหนักของของเหลวปริมาตรเท่าส่วนจม จาก หลักการนีท้าให้เข้าใจในหลักการหลายอย่าง เช่น เรือเหล็กท้าไมจึงลอยน้า ของเหลวต่างชนิดกันมีความ หนาแน่นต่างกัน อาร์คีมีดีส เปน็ นักวิทยาศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ ในสมยั กรีกโบราณชีให้เหน็ ถึงเรื่องความหนาแน่น และน้ามาเทียบกับน้าเรียกว่า ความถ่วงจ้าเพาะ อาร์คิมีดีส ค้นพบหลักการที่ท้าให้สิ่งต่างๆลอยได้ เร่ิมต้นจาก เขาโดดลงอ่างอาบน้า และสังเกตว่า น้าจะล้นออกมาจากอ่างอาบน้า ขณะท่ีเรือลอยอยู่ในน้า เรือก็ \"แทนที่\" น้าในรูปแบบเดียวกัน และยังค้นพบอีกว่า น้าส่วนที่เรือเข้าไปแทนที่จะต้านกลับด้วยแรงที่เท่ากับน้าหนักของ เรือ ความหนาแน่นของเรือเป็นส่ิงส้าคัญ ความหนาแน่น คือ น้าหนักวัตถุท่ีวัดได้ต่อหนึ่งปริมาตรของวัตถุนัน หากเรือหรือวัตถุใดๆก็ตามมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้า ส่ิงนันจะลอยได้ แต่หากวัตถุมีความหนาแน่นมากกว่า นา้ สิ่งนันจะจม แรงลอยตัว (buoyant force) แรงลอยตัวคือแรงท่ีช่วยพยุงวัตถุไม่ให้จมลงไปในของเหลวโดยมีขนาดขึนอยู่กับความหนาแน่นของ ของเหลวนนั และปรมิ าตรของงวัตถุสว่ นทจี่ มลงไปในของเหลว แรงลอยตัว คือ แรงที่ช่วยพยุงวัตถุ ไม่ให้จมลงในของเหลว โดยมีขนาดขึนอยู่กับความหนาแน่นของ ของเหลวนันและปรมิ าตรของวตั ถทุ ่ีจมลงในของเหลว ปัจจยั ท่ีเกยี่ วขอ้ งกบั แรงลอยตวั ไดแ้ ก่ 1. ชนดิ ของวตั ถุ วตั ถจุ ะมีความหนาแนน่ แตกตา่ งกนั ออกไป ยง่ิ วตั ถุมคี วามหนาแนน่ มาก ย่ิงจมลง ในของเหลวมากยงิ่ ขึน 2. ชนดิ ของของเหลว ย่ิงของเหลวมีความหนาแนน่ มาก ก็จะท้าใหแ้ รงลอยตัวมีขาดมากขึนด้วย 3. ขนาดของวัตถุ จะส่งผลต่อปริมาตรที่จมลงในของเหลวมาก ก็จะท้าให้แรงลอยตัวมีขนาดมากขึน อีกด้วย

7 แรงลอยตัวหรือแรงพยุงของของเหลวทุกชนิดเป็นไปตามหลักของอาร์คิมีดิส (Archimedes' Principle) ซึ่งกล่าวว่าแรงลอยตัวหรือแรงพยุงที่ของเหลวกระท้าต่อวตั ถุมีขนาดเท่ากับน้าหนักของของเหลวท่ี มปี รมิ าตรเท่ากับปรมิ าตรของวัตถสุ ่วนทีจ่ มอยใู่ นของเหลว    วตั ถุ <  ของเหลว  วตั ถุ =  ของเหลว  วตั ถุ >  ของเหลว หลักของอาร์คิมีดิส (Archimedes principle) กล่าวไว้ว่า เม่ือหย่อนวัตถุลงในน้า ปริมาตรของน้า สว่ นทล่ี น้ ออกมาจะเทา่ กับปรมิ าตรของก้อนวตั ถนุ ันท่ีเขา้ ไปแทนท่นี า้ สรุปหลักอาร์คิมีดสิ ดังนี 1.ปริมาตรของเหลวทถ่ี กู แทนที่ จะเทา่ กับปริมาตรของวัตถุสว่ นทจี่ มลงในของเหลว 2.นา้ หนกั ของวตั ถทุ ี่ชั่งในของเหลว จะมคี า่ น้อยกวา่ นา้ หนกั ของวตั ถุที่ช่ังในอากาศ เนื่องจากแรงพยุง ของของเหลวมีมากกว่าแรงพยงุ ของอากาศ 3. น้าหนักของวัตถทุ หี่ ายไปในของเหลว จะเท่ากบั น้าหนักของของเหลวที่ถูกวตั ถุแทนท่ี ซ่งึ ค้านวณได้ จากผลตา่ งของนา้ หนักของวัตถุท่ชี งั่ ในอากาศกับน้าหนักของวตั ถทุ ชี่ ง่ั ในของเหลว 4. นา้ หนักของของเหลวท่ีถูกแทนที่ จะเทา่ กบั น้าหนักของของเหลวทม่ี ีปริมาตรเท่ากบั วัตถุส่วนทจ่ี ม ความหนาแนน่ ของวัตถุ คอื ความหนาแนน่ ของวัตถุ ความหนาแน่น คือ เปน็ อตั ราสว่ นมวลต่อปรมิ าตรของสารในระบบ เอสไอ มีหน่วยเปน็ กรมั ต่อลูกบาศก์เมตร สตู รการหาความหนาแนน่ ของวตั ถุ d = m/v d = ความหนาแน่นของวตั ถุ m= มวล v= ปริมาตร ความหนาแน่น = มวล/ปริมาตร วิธกี ารหาความหนาแน่นของวัตถุ การหาความหนาแนน่ ของวตั ถนุ ัน ใช้กบั การหาความหนาแนน่ ของวตั ถุท่ไี ม่เปน็ รูปร่าง มี รูปร่างที่ไม่คงท่ี เช่น ก้อนหิน ดนิ น้ามัน เป็นตน้

8 โดยการนา้ วัตถทุ ีต่ ้องการหาความหนาแนน่ ใส่ลงไปในถว้ ยยูเรกา้ ท่ีใส่นา้ จนเตม็ ปร่มิ เม่ือใสว่ ัตถุ ลงไปแลว้ วัตถจุ ะเขา้ ไปแทนที่นา้ จะท้าใหน้ า้ ทถี่ ูกแทนที่ดว้ ยวตั ถุไหลออกมา หลังจากนันน้านา้ ท่ีไหลออกมาไป ใสก่ ระบอกตวงเพื่อหาปริมาตร เมือ่ หาปริมาตรเรยี บร้อยแล้ว กน็ ้าวตั ถุไปชงั่ น้าหนกั ด้วยตาชง่ั สปริง เมอื่ หา มวล เมื่อไดป้ ริมาตรและมวลของวตั ถเุ รียบร้อยแลว้ ก็น้าไปแทนค้าในสตู รเพื่อหาความหนาแนน่ ของวัตถุ อัตราสว่ นระหว่างปรมิ าตรและนา้ หนกั ของวัตถุ โดยวัตถทุ ่ีมีความหนาแนน่ มากกว่าจะมีน้าหนกั มากกวา่ เมื่อ เปรยี บเทยี บ ในปรมิ าตรทีเ่ ท่ากัน 1. วัตถจุ ะไมจ่ มลงไปในของเหลวเมื่อวตั ถนุ นั มีความหนาแนน่ นอ้ ยกวา่ ของเหลว 2. วัตถุจะลอยปริม่ ของเหลวเม่อื วตั ถุนันมีความหนาแน่นใกลเ้ คยี งกับของเหลว 3. วตั ถจุ ะจมลงไปในของเหลวเม่อื วตั ถนุ ันมีความหนาแนน่ มากกวา่ ของเหลว ปจั จยั ท่ีเกี่ยวข้องกบั แรงลอยตัว ไดแ้ ก่ 1. ชนิดของวัตถุ วตั ถุจะมคี วามหนาแน่นแตกตา่ งกันออกไปยง่ิ วตั ถมุ คี วามหนาแนน่ มากก็ยง่ิ จมลงไป ในของเหลวมากยิ่งขนึ 2. ชนิดของของเหลว ยิ่งของเหลวมคี วามหนาแนน่ มาก กจ็ ะทา้ ให้แรงลอยตวั มีขนาดมากขนึ ดว้ ย 3. ขนาดของวตั ถุ จะส่งผลต่อปรมิ าตรทีจ่ มลงไปในของเหลว เมื่อปริมาตรทีจ่ มลงไปในของเหลวมาก กจ็ ะท้าให้แรงลอยตวั มีขนาดมากขึนอีกดว้ ย ประโยชน์ของแรงลอยตัว ใชใ้ นการประคองเรอื ไมใ่ ห้จมน้า

9 กจิ กรรมการสร้างเรอื พลงั งานไฟฟา้ คาช้แี จง 1. แบ่งผรู้ บั บริการออกเป็นกลุ่มๆ 2. ใหแ้ ตล่ ะกลุ่มตามขอ้ 1 ดา้ เนนิ การตามขนั ตอนดังนี ข้นั ตอนที่ 1 สบื คน้ ขอ้ มลู จากอนิ เตอร์เนตเกยี่ วกบั การสรา้ งเรอื พลังงานไฟฟ้า ขั้นตอนที่ 2 แลกเปลีย่ นเรียนรแู้ ละสรุปโดยตอบค้าถาม ดังนี 1) มีปจั จัยอะไรบ้าง มีที่ทา้ ให้เรือพลังงานไฟฟ้าลอยน้าได้ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… เฉลยแนวคาตอบ ปจั จัยทที่ า้ ใหเ้ รือพลังงานไฟฟ้าลอยน้าได้ วัสดุฟ้า น้าหนัก ขนาดของเรอื พลงั งานไฟ 2) มปี จั จัยอะไรบ้าง ทท่ี า้ ใหเ้ รือพลังงานไฟฟา้ สามารถแลน่ ไดเ้ รว็ ทส่ี ดุ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… เฉลยแนวคาตอบ ปจั จยั ทท่ี า้ ใหเ้ รือพลังงานไฟฟ้า สามารถแล่นได้เรว็ ทส่ี ดุ คอื น้าหนัก รูปร่างรปู ทรงของเรือต้าแหน่งจุด ศูนยก์ ลางของการลอย หางเสอื ของเรือชว่ ยให้เรือวงิ่ ไดต้ ามทศิ ทาง ใบจกั รเรือและมอเตอร์ซง่ึ ช่วย ในการขับเคลอื่ นของเรือ ขน้ั ตอนท่ี 3 ออกแบบและสร้างเรือพลังงานไฟฟา้ โดยใหว้ าดร่างแบบเรือพลงั งานไฟฟ้า สามารถ ลอยน้าได้และสามารถแล่นได้เร็ว ขั้นตอนท่ี 4 แต่ละกลุ่ม สรา้ งเรือพลังงานไฟฟา้ ตามท่ีได้ออกแบบไว้ โดยใหเ้ สร็จภายในเวลา 30 นาที โดยมีเงอ่ื นไขในการสรา้ งเรือพลงั งานไฟฟ้า ดงั นี 1) หา้ มตดั หรือเจาะขวดน้า 2) ตอ้ งใชเ้ วลาน้อยท่สี ดุ ในการแล่นจากฝั่งหนึ่งถึงอีกฝ่งั (เร็วทส่ี ดุ ) 3) ใช้วัสดุท่ีมอี ยอู่ ย่างจ้ากัด ไม่มีการขอวสั ดุเพิ่มเติมจากทจี่ ัดให้ ข้นั ตอนท่ี 5 แตล่ ะกลุ่มทดสอบเรอื พลังงานไฟฟ้าให้มปี ระสทิ ธิภาพมากท่ีสุด ขัน้ ตอนท่ี 6 แตล่ ะกลมุ่ นา้ เรือพลังงานไฟฟา้ มาแข่งขันความเร็วในพนื ท่ี ท่ีก้าหนด บันทกึ ผลการปฏบิ ัตกิ จิ กรรมตามขั้นตอนที่ 1 ถึงข้ันตอนท่ี 6 โดยมีรายละเอียดดังนี้ 1. การยกตัวอยา่ งความรทู้ ่ีน้ามาใช้ในการออกแบบและสรา้ งเรอื พลังงานไฟฟ้า ............................................................................................................................. ................................................. ............................................................................................................................. ................................................. .............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. .................................................

10 เฉลยแนวคาตอบ S :วิทยาศาสตร์ - การตอ่ วงจรไฟฟ้า - ความหนาแนน่ ของวัตถแุ ละน้า T :เทคโนโลยี - การสบื ค้นขอ้ มลู ผ่านอินเตอรเ์ นต็ - การเลือกใช้วสั ดใุ นการสร้างเรอื E :วิศวกรรมศาสตร์ - กระบวนการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม (การสรา้ งเรือที่แล่นเรว็ ) - การใชง้ าน - รปู ทรงของเรือ - ตา้ แหนง่ จุดศนู ย์กลางของการลอย - หางเสือของเรือชว่ ยใหเ้ รอื วิ่งได้ตามทศิ ทาง - ใบจักรเรือและมอเตอรช์ ว่ ยในการขบั เคลือ่ นของเรือ M :คณติ ศาสตร์ - การวัด 2. การร่างแบบเรือพลงั งานไฟฟ้า รวมทังอธิบายรายละเอียดอืน่ ๆ ช่อื ช้ินงาน......................................................................................................... เฉลยแนวคาตอบ

11 3. ตารางบนั ทึกผลการทดสอบเรือพลงั งานไฟฟา้ ครัง้ ท่ี เวลาท่ใี ช(้ วินาที) 1 2 3 เวลาเฉลย่ี เฉลยแนวคาตอบ เวลาในแต่ละครัง หารดว้ ย จ้านวนครัง 4. อธบิ ายการปรบั ปรงุ การทา้ งานของเรอื พลังงานไฟฟ้า (กรณีท่ีผลการทดสอบไม่บรรลผุ ลตามท่ีตอ้ งการ หรือมีการปรบั ปรุงชนิ งาน) ............................................................................................................................. ................................................. .............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. ................................................. ............................................................................................................................. ................................................. .............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. ................................................. เฉลยแนวคาตอบ ตา้ แหน่งจดุ ศนู ย์กลางของการลอย หางเสอื ของเรือชว่ ยให้เรอื ว่งิ ไดต้ ามทิศทาง ใบพัด การวางมอเตอร์ 5. บันทึกผลการแข่งขนั ของกลุ่มตนเอง รายการ ผลการแขง่ ขัน เวลาทใี่ ช้ ลาดบั ทีไ่ ด้

12 กิจกรรมการนาสงิ่ ท่ไี ดเ้ รียนรไู้ ปปฏบิ ตั ิและประยุกตใ์ ช้ คาชีแ้ จง ใหผ้ รู้ ับบรกิ ารแตล่ ะคน ตอบคาถามในประเด็น “ ท่านจะนา้ ความรูเ้ ร่ือง เรือพลงั งานไฟฟ้าไปปฏิบตั ิและประยุกต์ใชใ้ นชีวิตประจา้ วนั อย่างไร ” .............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. ................................................. ............................................................................................................................. ................................................. .............................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. ................................................. ............................................................................................................................. ................................................. เฉลยแนวคาตอบ การต่อวงจรไฟฟ้า การออกแบบรูปร่างรูปทรงของเรือ การเลือกชือเรือในการใชง้ านในกิจกรรมท่ีตา่ งกัน การ ประดษิ ฐเ์ รอื พลังงานไฟฟ้าทสี่ ามารถใช้งานได้จรงิ

13 กจิ กรรมแบบทดสอบหลงั เรียน คะแนนท่ีได้…………คะแนน แบบทดสอบหลังเรียน คะแนนเต็ม 5 คะแนน เรอ่ื ง เรอื พลังงานไฟฟ้า คาช้ีแจง 1. ให้ผ้รู ับบรกิ ารกาเคร่อื งหมาย x (กากบาท) หนา้ ขอ้ ท่ีถูกต้องเพยี งข้อเดยี ว 2. แบบทดสอบนีมีข้อสอบ จ้านวน 5 ขอ้ ๆละ 1 คะแนน 3. เมือ่ ผู้รับบริการทา้ แบบทดสอบเสร็จเรียบร้อยแลว้ ผูร้ ับบรกิ ารสามารถตรวจค้าตอบไดต้ าม เฉลยคา้ ตอบทา้ ยกิจกรรม 1. ถ้านา้ หนักของวตั ถุมีค่าความหนาแน่นน้อยกว่าแรงลอยตวั จะท้าให้วัตถเุ ป็นอย่างไร ก. วตั ถุจะจม ข. วตั ถจุ ะลอย ค. วตั ถุจะแตก ง. ไม่มีข้อใดถกู 2. ถ้านา้ หนักของวตั ถมุ ีคา่ ความหนาแน่นมากกว่าแรงลอยตัววัตถจุ ะเป็นอย่างไร ก. วตั ถจุ ะจม ข. วตั ถุจะลอย ค. วตั ถุจะแตก ง. ไมม่ ีขอ้ ใดถูก 3. การลอยและการจมของวตั ถุ หมายถึงอะไร ก. เปน็ แรงดนั ขนึ ของนา้ ทก่ี ระท้าต่อวตั ถุทีล่ งไปในน้า ข. เปน็ แรงดนั ลงของน้าที่กระทา้ ต่อวตั ถุท่ีลงไปในนา้ ค. เปน็ แรงท่กี ระท้าตอ่ วัตถุ ง. เป็นแรงดันของน้า 4. แรงลอยตัวน้าไปใช้ประโยชน์ในดา้ นใด ก. ดา้ นการเกษตร ข. ด้านการขนส่ง ค. ด้านการประดิษฐ์ ง. ไม่มีขอ้ ใดถูก 5. แรงดันขนึ ของน้าทีพ่ ยุงวตั ถไุ ว้ เรียกว่า ก. แรงดัน ข. แรงลม ค. แรงลอยตัว ง. แรงเสียดทาน

14 กิจกรรมการประเมนิ ความพงึ พอใจของผู้รบั บรกิ าร เร่ือง เรือพลังงานไฟฟ้า คาช้ีแจง ใหผ้ ู้รบั บรกิ ารทา้ แบบประเมินความพึงพอใจของผรู้ บั บรกิ ารกิจกรรมการศึกษาตามอธั ยาศยั ด้าน สะเต็มศึกษา (STEM EDUCATION) แบบประเมินความพงึ พอใจของผูร้ ับบรกิ าร กิจกรรมการศึกษาตามอัธยาศัย ด้านสะเต็มศกึ ษา (STEM EDUCATION) ชอื่ -สกุล ผรู้ บั บริการ......................................................................................... ชือ่ ฐานการเรยี นรู้ เรอื พลังงานไฟฟ้า ชื่อ – สกลุ ผู้จัดกจิ กรรม......................................................... วันท่.ี ...........เดือน...........................พ.ศ................... เวลา..................น. ความพึงพอใจท่ีมีต่อการจดั กิจกรรม ประเด็น ระดับความพงึ พอใจ 5 4 3 21 1. กิจกรรมตรงตามความถนัดและตอ้ งการของผูร้ ับบริการ 2. ขนั ตอนการท้ากจิ กรรมมีความชดั เจน 3. ส่ือ/วสั ด/ุ อปุ กรณ์ทีใ่ ช้ท้ากิจกรรมมคี วามเหมาะสม 4. ระยะเวลาที่ใช้ในการทา้ กจิ กรรมมีความเหมาะสม 5. ความรทู้ ่ไี ดร้ ับสามารถน้าไปประยกุ ต์ใชใ้ นชีวติ จริงได้ 6. ผู้รบั รกิ ารมคี วามสุข/สนุกในการท้ากิจกรรม ความพงึ พอใจในภาพรวมตอ่ การจัดกิจกรรม ระดบั 5 หมายถึง ระดับ 4 หมายถึง ระดบั 3 หมายถึง ระดับ 2 หมายถึง ระดบั 1 หมายถึง พงึ พอใจมากทส่ี ุด พึงพอใจมาก พึงพอใจปานกลาง พงึ พอใจน้อย พงึ พอใจน้อยทีส่ ุด ความรปู้ ระสบการณท์ ่ีไดร้ ับ ความคดิ เห็นเพิ่มเติม .......................................................................... ......................................................................... .......................................................................... ......................................................................... .......................................................................... ......................................................................... .......................................................................... ......................................................................... .......................................................................... ......................................................................... .......................................................................... ......................................................................... .......................................................................... ......................................................................... .......................................................................... .........................................................................

15 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรียน เรอื่ ง เรือพลังงานไฟฟ้า 1. ก. เป็นแรงดันขึนของน้าท่ีกระท้าต่อวตั ถุท่ีลงไปในน้า 2. ข. วตั ถจุ ะลอย 3. ก. วัตถุจะจม 4. ค. แรงลอยตวั 5. ค. ดา้ นการประดิษฐ์ เฉลยแบบทดสอบหลงั เรยี น เรอ่ื งเรือพลงั งานไฟฟ้า 1. ข. วตั ถจุ ะลอย 2. ก. วัตถจุ ะจม 3. ก. เป็นแรงดนั ขึนของนา้ ที่กระท้าต่อวัตถทุ ลี่ งไปในน้า 4. ค. ดา้ นการประดิษฐ์ 5. ค. แรงลอยตวั