13333

1 ใบความรูท่ี 9.1.3 เรือ่ ง สว นประกอบของคลน่ื เม่ือพิจารณาลกั ษณะของคลืน่ ผวิ นํา้ หรือคลน่ื บนเสน เชือกอยา งตอ เนื่องท่เี กดิ จากแหลงกําเนิด จะสัน่ อยา ง สมํา่ เสมอ ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ตาํ แหนง ตา ง ๆ ของตัวกลาง (สปรงิ หรือเสน เชือก) จะขยับขึน้ – ลง จากระดบั ปกติ หรือเรยี กวา แนวสมดุล แนวสมดลุ เดิมถงึ ตําแหนง น้นั เรียกวา การกระจดั และการกระจดั ณ ตาํ แหนง ใด ๆ บนคลนื่ หาไดจ ากความยาวของเสน ต้งั ฉากจากระดบั ปกติถึงตาํ แหนง นั้น ๆ - การกระจดั มีคาเปน บวก (+) สาํ หรบั ตําแหนง ทส่ี งู กวาระดบั ปกติ - การกระจดั มีคา เปนลบ (-) สาํ หรับตาํ แหนง ท่ีตํา่ กวา ระดบั ปกติ ภาพท่ี 1 รูปรางของคล่ืนตามขวางแบบฮารม อนิกในเสนเชือกทีเ่ วลา t ตา ง ๆ หลังจากเชือกเรมิ่ ถูก รบกวนดว ยมอื ท่ีกระตุกขนึ้ ลงแบบฮารมอนกิ โดยกําหนดให T เปน เวลา 1 คาบ ที่มา : หนงั สือเรียนฟสิกส เลม 3 (สสวท.) ฉบับปรับปรงุ ’60 ชุดกิจกรรมการเรียนรูที่ 1 เรือ่ งสว นประกอบของคลืน่

2 จากการพิจารณาการแผคล่ืนตามขวางขางตน พบวา จํานวนลูกคล่นื ทีเ่ กดิ ข้นึ เทา กับจาํ นวน รอบของการสะบัดมือ ดังน้นั ความถข่ี องคลืน่ เทากบั ความถี่ของแหลง กําเนิดคล่ืนนน่ั เอง และอนุภาค ของเชอื กมีการสนั่ ในแนวตัง้ ฉากกับทศิ ทางของคลื่น โดยแอมพลจิ ูดของการสนั่ ของอนุภาคของเชือก เปนแอมพลจิ ูดของคล่นื นัน่ เอง ภาพที่ 2 แสดงสวนประกอบท่ีสาํ คัญของคล่นื 1. สนั คลืน่ หรอื ยอดคลน่ื (Crest) คือ ตําแหนง ที่สูงสุดของคล่ืน 2. ทองคลื่น (Trough) คอื ตําแหนง ทตี่ ่าํ สุดของคลน่ื 3. แอมพลจิ ูด (Amplitude; A) คือ ความสงู ของสันคลน่ื หรอื ทองคลืน่ วดั จากแนวสมดุล ซึ่งคา ของแอมพลิจูดจะบอกคาของพลังงานของคลื่นได โดยพลงั งานจะแปรผนั โดยตรงกบั แอมพลจิ ดู คอื - แอมพลจิ ูดมคี ามาก พลงั งานของคลนื่ จะมีคามากดวย - แอมพลิจูดมีคานอย พลังงานของคลน่ื จะมีคา นอ ยดว ย 4. ความยาวคล่ืน (Wavelength; λ) คอื ความยาวของคล่ืน 1 ลกู คล่นื หรือเปนระยะหางจากสนั คล่นื ถงึ สนั คล่ืนที่ติดกนั หรอื ระยะหางจากทองคล่ืนถึงทองคล่ืนที่ติดกัน 5. ความถ่ี (Frequency; f) คอื จาํ นวนลูกคลื่นที่เกดิ ข้นึ ในหน่งึ หนวยเวลา หรอื จํานวนลูกคล่ืนที่ เคล่ือนทผ่ี านจดุ คงท่ีในหนึ่งหนวยเวลา และความถข่ี องคล่ืนจะมคี าเทากบั ความถี่ของการสนั่ ของ แหลง กําเนิด หมายความวา แหลง กําเนิดสั่นครบ 1 รอบจะเกิดคล่นื 1 ลูก ความถี่ มีหนวยเปน ลกู คลื่นตอ วนิ าที รอบตอวนิ าที หรือเฮริ ตซ (Hz) 6. คาบ (Period; T) คอื เวลาทคี่ ลน่ื ใชในการเคล่ือนท่คี รบ 1 รอบ หรอื เวลาทค่ี ล่ืนเคลื่อนทไี่ ดใน 1 ลกู คลนื่ นนั้ คอื 1 ความยาวคลื่น มีหนว ยเปน วนิ าที (s) ความสัมพันธระหวางคาบ และความถ่ี ดงั น้ี หรอื ชดุ กิจกรรมการเรียนรูท่ี 1 เรอ่ื งสว นประกอบของคลนื่

3 7. เฟส หรือ ตาํ แหนง ของคล่ืน คือ จุดใด ๆ บนคลื่น เมอ่ื พจิ ารณาคล่ืน 1 ลูก จะมีเฟส ดงั รปู ภาพท่ี 3 เฟสของคลน่ื จากความสัมพนั ธระหวางการกระจดั กับเวลา การกระจดั กับเฟสของอนุภาคตัวกลาง A -A ภาพที่ 4 ความสมั พันธระหวางการกระจดั กับเวลา ภาพที่ 5 ความสมั พนั ธก ารกระจดั กับเฟสของอนภุ าคตวั กลาง เมือ่ เวลาเรม่ิ ตนอนภุ าคมีการกระจดั เทากับ 0 และเฟสเทากบั 0° (0 เรเดียน) เม่อื เวลา 0.25 T อนภุ าคมกี ารกระจดั เทากับ A มีเฟสเทา กบั 90° (π/2 เรเดยี น) เม่อื เวลา 0.5 T อนภุ าคมีการกระจดั เทากับ 0 มเี ฟสเทา กับ 180° (π เรเดียน) เมื่อเวลา 0.75 T อนภุ าคมกี ารกระจดั เทากับ -A มเี ฟสเทากับ 270° (3π/2 เรเดยี น) เมื่อเวลา T อนภุ าคมกี ารกระจัดเทา กับ 0 มเี ฟสเทา กบั 360° (2π เรเดียน) เม่ือพจิ ารณาอนภุ าคทต่ี าํ แหนง ตางๆ บนลูกคลน่ื แตละอนภุ าคทมี่ เี ฟสตางกนั เปน จํานวนเต็ม เทา ของ 2π หรืออยหู างกนั เปน จํานวนเตม็ เทา λ อนุภาคการส่ันขึ้นลงพรอ มกัน ดงั รปู เชน จุด P กบั P’ เรียกวา เฟสตรงกนั ภาพท่ี 6 จดุ P กบั P’ มเี ฟสตรงกนั ชดุ กิจกรรมการเรียนรูที่ 1 เรอ่ื งสว นประกอบของคล่นื

4 สวนอนภุ าคส่ันขึน้ ลงไมพรอมกนั เรียกวา เฟสตา งกนั ในกรณีเฟสตา งกัน อนุภาคมีเฟสตา งกนั เปน π, 3π, 5π, ... หรือ อยหู า งกันเปน 0.5λ, 1.5 λ, 2.5 λ, ... มีการส่ันขึ้นลงในทิศตรงขามกัน ดังรปู จุด P กับ Q ภาพที่ 7 จดุ P กับ Q มีเฟสตา งกัน ถา ตาํ แหนง บนคลน่ื อยหู างกันเปนระยะทาง X ตาํ แหนง ทั้งสองจะมีเฟสตา งกนั  ตามสมการ      X ( ) โดย    คือ เฟสที่ตา งกันของจุด 2 จุด มหี นวย เรเดียน หรอื องศา    X คือ ระยะการกระจัดทต่ี างกนั ของจดุ 2 จดุ มีหนว ย เมตร (m)   คอื ความยาวคลนื่ มหี นว ย เมตร (m) ชุดกจิ กรรมการเรยี นรูท่ี 1 เร่ืองสว นประกอบของคล่นื

5 กิจกรรมท่ี 9.1.3 เรื่อง คลืน่ ในเสนเชือก จดุ ประสงค 1. ศึกษาสว นประกอบของคลื่น 2. หาคาบ และความยาวคลื่น วัสดุและอุปกรณ 1. โทรศพั ท/โนตบคุ /ไอแพด 2. แบบจาํ ลองคลน่ื ในเสนเชือก : https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-on-a- string/latest/wave-on-a-string_th.html ขัน้ ตอนการทาํ กิจกรรม 1. เขาคิวอารโ คด หรอื เว็บไซต : https://phet.colorado.edu/sims/html/wave-on-a-string/latest/wave-on-a- string_th.html ในโทรศัพท/โนต บุค/ไอแพด 2. นักเรยี นจะเจอหนาตา งตอไปนี้ 3. กดเลอื กที่ “การแกวง กวัด” และ “ปลายไมถูกตรึง” 4. เล่ือนปุม ความหนว งไปที่ “ไมมีเลย” และ กด  ในชอ งไมบรรทัด 5. ใหน กั เรียนวิเคราะหสถานการณดงั ตอไปน้ี ชดุ กิจกรรมการเรยี นรูท่ี 1 เรอ่ื งสวนประกอบของคลน่ื

6 5. ใหนกั เรยี นวิเคราะหสถานการณดงั ตอไปนี้ สถานการณที่ 1 ลกั ษณะคล่นื เม่อื แอมพลจิ ดู คงที่ (A = 1.25 cm) 1. ใหน ักเรียนวาดลักษณะคลื่นทค่ี วามถ่ี 1 Hz, 2 Hz และ 3 Hz โดยนกั เรยี นตอ งระบุ ตําแหนงสันคล่นื ทอ งคลืน่ ความยาวคล่นื 2. ใหน กั เรยี นหาคาบ และความยาวคล่ืนทีค่ วามถ่ี 1 Hz, 2 Hz และ 3 Hz สถานการณท ่ี 2 ลักษณะคลน่ื เมอื่ ความถค่ี งที่ (f = 2 Hz) 1. ใหนักเรียนวาดลกั ษณะคลื่นเมอ่ื คล่นื มแี อมพลจิ ดู 0.5 cm และ 1.0 cm โดยนักเรยี น ตอ งระบุ ตําแหนง สันคลืน่ ทองคลน่ื ความยาวคลื่น 2. ใหน ักเรยี นหาความยาวคล่ืนเมื่อคล่นื มีแอมพลจิ ูด 0.5 cm และ 1.0 cm ชุดกจิ กรรมการเรยี นรูท่ี 1 เรื่องสว นประกอบของคลนื่

7 รายวชิ าฟสิกส3 (ว32203) แบบบันทกึ กจิ กรรมท่ี 9.1.3 บทท่ี 9 คล่ืน ชน้ั มธั ยมศึกษาปท่ี 5 เรื่อง คลื่นในเสน เชอื ก ธรรมชาตขิ องคลื่น สมาชิกในกลุมท…ี่ ………………….. 1......................................................................................................... เลขที่............ ม. 5/...... หัวหนา กลมุ 2......................................................................................................... เลขท่ี............ ม. 5/...... รองหวั หนา 3.......................................................................................................... เลขที่............ ม. 5/...... สมาชกิ กลุม 4........................................................................................................... เลขที่............ ม. 5/...... สมาชกิ กลุม 5............................................................................................................ เลขที่............ ม. 5/......สมาชกิ กลุม 6............................................................................................................ เลขท่ี............ ม. 5/...... เลขานุการ บนั ทึกผลการทํากจิ กรรม สถานการณที่ 1 ลกั ษณะคล่ืนเมอ่ื แอมพลจิ ูดคงที่ (A = 1.25 cm) ลกั ษณะคลน่ื ท่ีความถี่ 1 Hz ลักษณะคลน่ื ที่ความถี่ 2 Hz ลกั ษณะคลนื่ ท่ีความถี่ 3 Hz ชุดกจิ กรรมการเรียนรูท่ี 1 เรื่องสว นประกอบของคลนื่

8 คาบ และความยาวคลนื่ ทคี่ วามถ่ี 1 Hz , 2 Hz และ 3 Hz .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. สถานการณท ี่ 2 ลักษณะคล่นื เมอ่ื ความถี่คงท่ี (f = 2 Hz) ลกั ษณะคลน่ื เมื่อคลืน่ มีแอมพลจิ ดู 0.5 cm ลักษณะคลื่นเม่ือคล่ืนมีแอมพลิจดู 1.0 cm ความยาวคล่ืนเมื่อคล่นื มีแอมพลิจูด 0.5 cm และ 1.0 cm .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. สรปุ ผลการทํากจิ กรรม .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. ชุดกิจกรรมการเรียนรูท่ี 1 เรอ่ื งสวนประกอบของคล่นื

9 รายวชิ าฟส ิกส3 (ว32203) แบบฝก หัดที่ 9.1.3 บทท่ี 9 คลนื่ ช้นั มธั ยมศกึ ษาปท่ี 5 เร่อื ง สวนประกอบของคลืน่ ธรรมชาตขิ องคล่ืน ช่ือ…………………………………………………………………………………………………………ชั้น……..…เลขที่……………… คาํ ชี้แจง ตอนท่ี 1 : ใหน ักเรยี นเตมิ ขอมลู ลงในชอ งวา งใหถ ูกตอง 1. พิจารณารปู ดา นขางแลว ตอบคําถามตอไปน้ี 1) ตําแหนงใดบางทีเ่ ปน ตาํ แหนงสนั คล่ืน ...................................... 2) ตาํ แหนง ใดบางทีเ่ ปนตําแหนง ทอ งคล่นื .................................... 3) คล่นื นีม้ แี อมพลจิ ดู เทากับ .................................................... cm 4) ในรปู นี้มคี ลนื่ ทง้ั หมดกล่ี กู คล่นื ...............................................ลกู 5) ความยาวคล่ืน (λ) มีขนาด ................... m หรือ................. cm 2. พจิ ารณารูปแลว ตอบคาํ ถามตอ ไปนใี้ หถูกตอง จากรูป คลน่ื กําลังเคล่ือนท่ีไปทางขวา 1) B มีเฟส ................องศา หรือ ................ เรเดียน 2) G มีเฟส ................องศา หรือ ................ เรเดยี น 3) J มเี ฟส .................องศา หรอื ................ เรเดยี น 4) จุดทม่ี ีเฟสเดียวกับ จดุ A คอื ........................... 5) จดุ ทม่ี ีเฟสตรงกันขา มกับ จดุ C คือ...................... ชดุ กจิ กรรมการเรยี นรูท่ี 1 เร่อื งสวนประกอบของ คลืน่

10 คําชีแ้ จง ตอนท่ี 2 : ใหนักเรยี นฝกแกโ จทยปญหา เรื่อง สวนประกอบของคล่นื แลว แสดงวิธีทาํ การแกโ จทยป ญ หา อยา งละเอียดตามกลวธิ กี ารแกป ญ หาเอฟโอพเี อส 1.คลนื่ ขบวนหน่ึงมคี วามยาวคล่นื 0.5 เมตร ตําแหนงสองตาํ แหนง บนคลนื่ อยูหางกัน 0.2 เมตร จะมีเฟสตา งกันกี่ เรเดียน วธิ ที าํ ข้นั ท่ี 1 การพจิ ารณารปู แบบของโจทยปญหา .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. ขนั้ ท่ี 2 การจัดขอมูลของโจทยป ญหาลงในแผนภาพ ข้นั ที่ 3 การวางแผนแกโจทยปญหา .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. ขัน้ ที่ 4 การแกโจทยปญหา .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. ชดุ กิจกรรมการเรยี นรูที่ 1 เร่อื งสว นประกอบของคลื่น คลน่ื

11 2. คลื่นผิวนํ้ากระจายจากแหลงกําเนดิ คลืน่ ที่มีความยาวคลื่น 3 เซนตเิ มตร ถาตําแหนงสองตําแหนง มเี ฟสตางกัน 90o จะอยูหางกันกเ่ี ซนตเิ มตร วธิ ที าํ ขัน้ ท่ี 1 การพิจารณารูปแบบของโจทยปญหา .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. ขน้ั ท่ี 2 การจัดขอมลู ของโจทยปญ หาลงในแผนภาพ ข้นั ท่ี 3 การวางแผนแกโ จทยปญ หา .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. ข้นั ท่ี 4 การแกโ จทยป ญหา .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................. ชดุ กิจกรรมการเรียนรูท่ี 1 เร่ืองสวนประกอบของคลื่น

12 นักเรยี นทําแบบทดสอบหลังเรียน เรื่อง สวนประกอบของคลื่น โดยสแกนคิวอารโ คด Click index.htm https://docs.google.com/forms/d/1n7f40kAvVsxfF_28a-lKOEvSIQSWXhzLQrYkEd3vB7M/edit **** เกณฑผาน 7 คะแนน ชดุ กิจกรรมการเรียนรูท่ี 1 เรอื่ งสวนประกอบของคลนื่