ชุดที่ 1 การถ่ายโอนพลังงานของคลื่นกล

คำนำ ชุดการสอนโดยใช้กลวธิ ีอภิปญั ญา หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เรือ่ ง คล่นื กล รายวชิ าฟิสิกส์เพ่ิมเติม รหัสวิชา ว 32202 ช้ันมัธยมศึกษาปีที่ 5 ประกอบด้วยชดุ การสอนท้งั สน้ิ 6 ชดุ ดังนี้ ชุดที่ 1 การถา่ ยโอนพลังงานของคลืน่ กล ชดุ ท่ี 2 การซอ้ นทับกนั ของคล่ืน และสมบตั ิการสะท้อนของคล่นื ชดุ ที่ 3 สมบตั กิ ารหกั เหของคลืน่ ชุดท่ี 4 สมบตั ิการเล้ยี วเบนและการแทรกสอดของคลน่ื ชดุ ที่ 5 การสั่นพ้องและคลืน่ น่งิ ในเส้นเชือก ชดุ ท่ี 6 การสั่นพ้องและคลื่นนง่ิ ของเสียง ในชุดที่ 1 การถ่ายโอนพลงั งานของคลน่ื กล จัดทาขนึ้ ตามสาระ และมาตรฐานการเรียนรู้กลุ่ม สาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ หลักสูตรการศึกษาข้ันพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 ผู้จัดทาได้จัดทาข้ึน เพ่ือพัฒนาการเรียนรู้วิชาฟิสิกส์โดยใช้กลวิธีอภิปัญญาเพ่ือพัฒนาผู้เรยี นให้สามารถเรียนรู้ได้อย่างเตม็ ศกั ยภาพ การจัดกิจกรรมการเรียนโดยใช้กลวิธีอภิปัญญา เพ่ือสร้างการตระหนักรู้ส่วนตัวในความคิด ของตนเอง และความสามารถทจ่ี ะประเมินและควบคุมความคดิ ของตนเอง ความสามารถของบุคคล ในการสร้างกระบวนการรับความรู้ เก็บความรู้ คัดเลือกความรู้มาใช้แก้ปัญญา คาดคะเนผลการ แก้ไขปัญหาท่ีอาจเป็นไปได้ และหาวิธีการแก้ปัญญาในทางอื่น ซ่ึงจะเป็นการพัฒนาให้ผู้เรียนเรียนรู้ อยา่ งยงั่ ยนื ผูจ้ ดั ทาขอขอบคุณ นายสุดใจ สุวรรณหาญ ครชู านาญการพิเศษโรงเรยี นอานาจเจริญ ท่ีได้ให้ คาปรึกษาในการจดั ทาชดุ การสอนโดยใชก้ ลวธิ อี ภิปญั ญา หนว่ ยการเรยี นรู้ที่ 1 เร่อื ง คลื่นกล รายวชิ า ฟสิ ิกส์เพ่ิมเติม รหสั วชิ า ว 32202 ช้ันมัธยมศึกษาปที ่ี 5 ขอขอบคุณ นายสพุ รรณ พันธ์สุวรรณ และเพ่ือนครูโรงเรยี นนา้ ปลีกศกึ ษา ท่ไี ด้ให้คาแนะนา และคอยกระตุ้นใหผ้ ลงานออกมาถกู ต้องตาม หลกั วิชาการ ท้งั ยงั ใหก้ าลังใจในการทางานมาโดยตลอด จึงขอขอบคุณมา ณ โอกาสน้ี นายเถลิงศักด์ิ เถาว์โท

สำรบญั หนำ้ คานา ก สารบญั ข คาชี้แจงสาหรบั ครู ค คาช้ีแจงสาหรบั นกั เรียน ง หน่วยการเรยี นรู้ จ แบบทดสอบก่อนเรียน 1 เนือ้ หาชดุ ท่ี 1 ปรากฏการณ์คล่ืน 6 8 ชนิดของคลนื่ แบง่ ตามลักษณะเฉพาะตวั 8 การถา่ ยโอนพลังงานของคลื่นกล 9 คลนื่ ผวิ น้า 11 การบอกมมุ เฟส (Phase angle) 12 การหาเฟสของจดุ บนคล่นื 13 สรปุ เนอ้ื หา 14 ตวั อย่างวิธกี ารแกป้ ัญหาตามแนวคิดอภิปัญญา 28 แบบฝึกวิธีการแกป้ ัญหาตามแนวคิดอภิปัญญา 45 เฉลยแบบฝึกวิธีการแก้ปัญหาตามแนวคิดอภิปญั ญา 57 แบบทดสอบหลังเรยี น 61 บรรณานกุ รม

คำชี้แจงสำหรบั ครู เม่ือครผู สู้ อนนาชุดการสอนโดยใชก้ ลวธิ อี ภิปัญญา หนว่ ยการเรียนรู้ที่ 1 เรือ่ ง คลนื่ กล รายวิชาฟสิ ิกส์เพม่ิ เตมิ รหัสวชิ า ว 32202 ช้ันมัธยมศกึ ษาปีที่ 5 ชดุ ที่ 1 การถ่ายโอนพลงั งานของคลื่นกล มีขอ้ ควรปฏิบัตดิ ังนี้ 1. ครูผู้สอนจะตอ้ งศกึ ษารายละเอียดของชดุ การสอนทุกชุด ดังน้ี 1.1 ศึกษาแผนการจดั การเรียนรู้ใหล้ ะเอยี ด 1.2 ศกึ ษาชดุ การสอน พร้อมทั้งตรวจสอบอุปกรณป์ ระกอบกจิ กรรมการเรียนรู้ 1.3 หากกจิ กรรมใดเป็นกจิ กรรมการทดลอง ครผู สู้ อนจะต้องตรวจสอบ อปุ กรณ์ และทดลองทากิจกรรมการทดลองกอ่ นนาไปใช้จรงิ 2. บทบาทของคณุ ครูผทู้ าการสอนดว้ ยชดุ การสอนโดยใชก้ ลวธิ อี ภิปัญญา หนว่ ยการเรยี นรู้ท่ี 1 เร่ือง คล่นื กล รายวชิ าฟสิ ิกสเ์ พ่ิมเตมิ รหสั วิชา ว 32202 ชนั้ มธั ยมศึกษาปีที่ 5 ชุดท่ี 1 การถ่ายโอนพลงั งานของคลืน่ กล 2.1 จัดเตรียมเอกสารและอุปกรณ์การสอนใหพ้ รอ้ ม 2.2 จัดเตรียมชนั้ เรยี น ใหพ้ ร้อม ในกิจกรรมกลุ่ม ครูผูส้ อนจะตอ้ งจัดกลุ่ม ผเู้ รียนกล่มุ ละ 6-7 คน พรอ้ มทงั้ เตรยี มอุปกรณ์ให้เพียงพอ 2.3 ดาเนินการควบคุมกิจกรรมใหเ้ ปน็ ไปตามชุดการสอนโดยใชก้ ลวธิ ี อภปิ ัญญา และต้องควบคมุ เวลาให้เปน็ ไปตามทกี่ าหนด 2.4 ดาเนินการจดั กิจกรรมโดยคอยควบคุมดแู ล และให้ความชว่ ยเหลอื ผู้เรยี น ใหส้ ามารถดาเนินกิจกรรมตามคาชแ้ี จงของชุดการสอนโดยเฉพาะใน กิจกรรมทดสอบกอ่ นเรยี น และการทดสอบหลงั เรยี น ครจู ะตอ้ งดาเนนิ การ ให้เปน็ ไปตามระเบียบการควบคมุ หอ้ งสอบโดยเครง่ ครัด 3. ในชดุ การสอนโดยใชก้ ลวิธีอภปิ ญั ญา หน่วยการเรียนรทู้ ่ี 1 เรื่อง คล่นื กล รายวชิ าฟิสกิ ส์เพมิ่ เตมิ รหัสวชิ า ว 32202 ชนั้ มธั ยมศกึ ษาปีที่ 5 ชุดที่ 1 การถา่ ยโอนพลงั งานของคลืน่ กล ประกอบไปดว้ ย 1. แบบทดสอบกอ่ นเรียน 2. ศึกษาเน้ือหา 3. สรปุ เน้ือหา 4. ศกึ ษาตวั อยา่ งการแกป้ ัญหา 5. ทาแบบฝึกหดั 6. ทาแบบทดสอบหลงั เรียน

คำชแี้ จงสำหรับนกั เรยี น การเรียนรดู้ ว้ ยชดุ การสอนโดยใชก้ ลวธิ อี ภิปัญญาหน่วยการ เรียนรู้ท่ี 1 เรอ่ื ง คล่ืนกล รายวิชาฟิสิกส์เพม่ิ เติม รหัสวชิ า ว 32202 ชัน้ มธั ยมศกึ ษาปที ่ี 5 ชดุ ที่ 1 การถ่ายโอนพลังงาน ของคลน่ื กลไปใช้ มขี อ้ ควรปฏิบัตดิ ังน้ี 1. ทาแบบทดสอบกอ่ นเรียน ใช้เวลา 20 นาที 2. ศกึ ษาเนอ้ื หา ใช้เวลา 20 นาที 3. สรุปเน้ือหา ใช้เวลา 15 นาที 4. ศึกษาตัวอย่างการแกป้ ัญหา ใชเ้ วลา 20 นาที 5. ทาแบบฝกึ หดั ใช้เวลา 25 นาที 6. ทาแบบทดสอบหลงั เรยี น ใชเ้ วลา 20 นาที ให้นักเรยี นทำกำรเรียนรู้ ตำม ข้นั ตอน และเวลำทกี่ ำหนด โดยเคร่งครดั นะครับ



แบบทดสอบก่อนเรยี นชดุ กำรเรยี นที่ 1 วิชำ ฟสิ ิกส์ (ว 32202) ชน้ั มธั ยมศึกษำปที ่ี 5 เวลำ 20 นำที คำชีแ้ จง ให้นักเรียนเลอื กคาตอบที่ถกู ต้องแล้วทาเคร่อื งหมาย x ลงในกระดาษคาตอบ (10 คะแนน) 1. คล่ืนชนดิ หนึง่ เกิดจากการสน่ั 3000 รอบต่อนาที คลื่นน้มี ีความถีเ่ ทา่ ไร 1. 50 เฮริ ตซ์ 2. 100 เฮริ ตซ์ 3. 150 เฮริ ตซ์ 4. 300 เฮริ ตซ์ 5. 350 เฮิรตซ์ 2. แหลง่ กาเนดิ คลืน่ ใหค้ ลื่นความถ่ี 400 เฮริ ตซ์ ความยาวคลื่น 0.125 เมตร ถ้าคลื่นชดุ น้ี เคลื่อนที่ใน ระยะทาง 300 เมตร จะใช้เวลาเทา่ ไร 1. 0.6 วนิ าที 2. 3.0 วนิ าที 3. 6.0 วนิ าที 4. 7.5 วินาที 5. 8.0 วนิ าที 3. เมอ่ื เรากระทมุ่ นา้ เป็นจงั หวะสมา่ เสมอ 3 คร้งั /วนิ าที แลว้ จบั เวลาทค่ี ลนื่ ลูกแรกเคล่ือนทไ่ี ปกระทบ ขอบสระอีกดา้ นหนง่ึ อยู่ห่างออกไป 45 เมตร พบวา่ ใชเ้ วลา 3 วนิ าที ความยาวคลน่ื ของคล่ืนผวิ น้าน้ี เทา่ กับเท่าไร 1. 5 เมตร 2. 4 เมตร 3. 3 เมตร 4. 2 เมตร 5. 1 เมตร 4. จากรูป จดุ ใดท่ีมเี ฟสตา่ งกับจดุ G เทา่ กับ 135° 1. A, M 2. C, K 3. D, J 4. E, I 5. H, g

5. แหล่งกาเนิดคลนื่ สร้างคลืน่ ผ่านตาแหนง่ หนึ่ง เป็น 100 รอบต่อวนิ าที คลื่นที่เกิดขนึ้ เป็นคลืน่ ชนิด ใด มคี วามถ่ีและคาบเท่าใด 1. ความถ่ีมคี า่ 10 รอบ/วินาที และ คาบจงึ มีคา่ เท่ากับ 1 วินาที 10 2. ความถ่ีมคี า่ 10 รอบ/วินาที และ คาบจึงมีคา่ เท่ากบั 1 วนิ าที 10 3. ความถี่มคี ่า 100 รอบ/วนิ าที และ คาบจึงมคี ่า เท่ากับ 1 วินาที 100 4. ความถ่ีมีคา่ 100 รอบ/วนิ าที และ คาบจึงมีค่า เท่ากบั 1 วินาที 1,000 5. ความถี่มคี า่ 1,000 รอบ/วินาที และ คาบจงึ มีค่า เทา่ กบั 1 วนิ าที 10,000 6. ถา้ แตล่ ะช่อง ห่างกัน 1 เซนติเมตร คล่นื ลกู นมี้ คี วามยาวคลื่นเปน็ เทา่ ใด 1. มคี วามยาวคลื่นเปน็ 1 เซนติเมตร 2. มีความยาวคลื่นเป็น 2 เซนติเมตร 3. มีความยาวคล่ืนเป็น 3 เซนติเมตร 4. มีความยาวคลน่ื เปน็ 4 เซนติเมตร 5. มคี วามยาวคลืน่ เป็น 5 เซนติเมตร 7. สถานวี ทิ ยเุ อเอ็มสง่ กระจายเสียงดว้ ยความถี่ 530 กโิ ลเฮิรตซ์ จะมคี วามยาวคลืน่ เทา่ ใด 1. มีความยาวคล่นื เปน็ 129 เมตร 2. มีความยาวคลืน่ เปน็ 278 เมตร 3. มคี วามยาวคล่นื เปน็ 392 เมตร 4. มีความยาวคลน่ื เปน็ 489 เมตร 5. มคี วามยาวคลน่ื เป็น 566 เมตร 8. ถา้ คล่ืนลกู นีเ้ คล่ือนท่ีผา่ นจดุ A เป็น 2 รอบตอ่ วินาที คล่ืนลกู นี้ จะมีอตั ราเรว็ เท่าใด 1. มอี ตั ราเรว็ คลื่นเปน็ 2 เซนติเมตต่อวนิ าที 2. มอี ตั ราเรว็ คลื่นเป็น 4 เซนติเมตรต่อวินาที 3. มอี ตั ราเรว็ คลน่ื เป็น 6 เซนตเิ มตรตอ่ วินาที 4. มอี ตั ราเรว็ คลนื่ เป็น 8 เซนติเมตรตอ่ วินาที 5. มอี ตั ราเรว็ คล่ืนเปน็ 10 เซนติเมตรตอ่ วนิ าที

9. คลน่ื ในเชอื กเส้นยาว เม่ือเวลาหนึ่งเป็นดงั ทเ่ี หน็ ในรปู ก หลังจากนั้น 0.5 วนิ าที เปน็ ดังท่เี หน็ ใน รปู ข ความถีข่ อง คลน่ื เปน็ กี่เฮิรตซ์ และความเรว็ คลนื่ เปน็ กีเ่ ซนติเมตรต่อวนิ าที 1. 3.0, 60 2. 2.5, 60 3. 2.0, 30 4. 1.5, 30 5. 1.0, 20 10. คล่ืนน้าท่ีกาหนดใหด้ ังรปู ถ้า A มีเฟสเทา่ กับ 0 องศาแล้วจดุ B จะมเี ฟสเทา่ ไร 1. เฟสของจุด B มคี ่า 152 องศา 2. เฟสของจุด B มคี ่า 252 องศา 3. เฟสของจุด B มคี ่า 252 องศา 4. เฟสของจดุ B มคี ่า 252 องศา 5. เฟสของจุด B มีค่า 252 องศา

กระดำษคำตอบรำยวิชำฟิสกิ ส์ ชือ่ ........................................................................ชนั้ ...............เลขท.ี่ .............. คำชแ้ี จง ใหน้ กั เรยี นทาเครอื่ งหมาย X ลงในคาตอบทถ่ี กู ตอ้ งลงในชอ่ งว่างที่ กาหนดให้ (10 คะแนน) ก ขคง จ ก ขค ง จ ขอ้ A B C D E ขอ้ A B C D E 1 234 5 1 234 5 16 27 38 49 5 10 คะแนนเตม็ คะแนนทไี่ ด้ 10 คะแนน

ชดุ กำรสอนโดยใช้กลวธิ ีอภิปัญญำ ชุดที่ 1 กำรถ่ำยโอนพลงั งำนของคลื่นกล มำตรฐำน ว 5.1 มาตรฐาน ว 5.1 เข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานกับการดารงชีวิต การเปลี่ยนรูป พลังงาน ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารและพลังงาน ผลของการใช้พลังงานต่อชีวิตและ สิ่งแวดล้อม มีกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ ส่ือสารส่ิงท่ีเรียนรู้และนาความรู้ไปใช้ ประโยชน์ มำตรฐำนกำรเรียนร้ชู ว่ งช้นั ม.4-6 มำตรฐำนกำรเรียนรชู้ ว่ งชัน้ ม.4-6 สารวจตรวจสอบ และอธิบายเกย่ี วกบั สมบัตขิ อง คลน่ื กล ความสมั พนั ธ์ระหวา่ งความถีแ่ ละความยาวคลนื่ ผลกำรเรยี นรูท้ ค่ี ำดหวัง (ปลำยทำง) 1. สารวจตรวจสอบ และอธบิ ายสมบตั ขิ องคล่นื กล 2. สารวจ ตรวจสอบความสมั พันธร์ ะหวา่ งความถ่ี ความยาวคล่นื อัตราเร็ว ผลกำรเรยี นรทู้ ีค่ ำดหวัง (นำทำง) 1. อธิบายการถ่ายโอนพลงั งานของคลื่นกลได้ 2. บอกความหมายและอธบิ ายการเกิดคลื่นกลได้ 3. จาแนกประเภทของคลน่ื จากลกั ษณะของการกระจัดของตัวกลางท่คี ลื่นเคลอื่ นท่ี ผ่านได้ 4. อธบิ ายความหมายของสันคล่นื ทอ้ งคล่ืน แอมพลิจูด คาบ ความถี่ ความยาวคล่ืน และบอกความสัมพันธ์ระหวา่ งอตั ราเร็วของคลืน่ ความถีแ่ ละความยาวคลื่นได้

ปรำกฏกำรณ์คลนื่ 1. คลืน่ กล การกระเพ่ือมขึ้นลงของน้าในสระ เสียงของเครื่องดนตรี การกระตุกเชือกขึ้นลงเม่ือ เชอื กขึงตึงในแนวราบ เหลา่ นเี้ ป็นตวั อยา่ งของปรากฏการณค์ ล่ืน เช่น รปู ท่ี 4.1 รูปที่ 1 คลน่ื น้า แสดงใหเ้ ห็นถึงคลื่นนา้ ทเี่ กิดจากการท้ิงวตั ถใุ หต้ กกระแทกผิวน้า เราจะเหน็ การ กระเพอ่ื มขน้ึ ลงของผวิ นา้ แผก่ ระจายออกไป คลน่ื สามารถแบ่งเปน็ 2 พวกใหญ่ๆ คือ ก. คลืน่ กล เป็นคลืน่ ท่เี กดิ ในตวั กลางยดื หยุ่น (ไดแ้ ก่ ของแข็ง ของเหลว และกา๊ ซ) โดยเกิดจากการใชแ้ รงกระตุ้น สามารถถ่ายโอนพลงั งานกลได้ เช่น คล่ืนน้า คลน่ื เชือก คลื่นเสียง เป็นตน้ เราสามารถพิจารณาคลน่ื กลโดยดูการเคลื่อนที่ของตวั กลางซ่งึ จะทาใหแ้ บ่งคลื่นกลเป็น 2 ชนิดดังนี้ ศึกษาเน้ือหาให้เข้าใจนะครับ หากสงสัย สอบถามครูได้โดยตรงนะครบั

- คลน่ื ตำมขวำง เป็นคล่นื ทท่ี ิศทางการเคล่อื นทขี่ องคล่ืนตั้งฉากกบั การสนั่ ของตวั กลาง ไดแ้ ก่ คลน่ื เชือก คลืน่ น้า เป็นตน้ ดังรูปท่ี 2 ถา้ เราดึงเชอื กแลว้ กระตกุ เชือกขึ้นลงในแนวด่งิ (แกน Y) จะเกิดคลน่ื เชอื กเคลอื่ นทอ่ี อกไปด้วยความเร็ว v จะเหน็ ว่ามวลของเชือกเล็ก ๆ เชน่ ตรง จุด A ส่นั ข้ึนลงในแกน Y ตงั้ ฉากกบั การเคล่อื นทีข่ องคล่ืน รูปท่ี 2 ลักษณะสาคัญของคลน่ื ตามขวางและคล่ืนตามยาว - คล่ืนตำมยำว เป็นคลื่นท่ีทิศทางการเคล่ือนที่ของคล่ืนอยู่ในแนวเดียวกับการ เคลือ่ นทข่ี องตัวกลาง ได้แก่ คลนื่ ในสปริง คลื่นเสียง เป็นต้น ดงั รปู ที่ 2 ถา้ เราอัดและยืดสปริงใน แนวแกน X จะเกิดคลื่นในสปรงิ ลักษณะเป็นช่วงอัดและขยายเคลือ่ นทีอ่ อกไปในสปริงด้วยความเร็ว v จุดหนงึ่ บนสปริง เช่นทจี่ ุด B จะส่ันกลับไปกลบั มาในแนวเดยี วกันกบั การเคล่ือนท่ีของคลน่ื ข. คล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟำ้ เปน็ คลืน่ ทเ่ี กดิ จากการเหนี่ยนาของสนามไฟฟ้าและ สนามแมเ่ หล็กสลบั ต่อเนือ่ งกันไปและเคลอื่ นทไ่ี ปโดยไมจ่ าเปน็ ตอ้ งอาศยั ตัวกลาง ดว้ ยอัตราเรว็ สูง มากประมาณ 3108 เมตรตอ่ วินาที ได้แก่ คลนื่ วทิ ยุ คล่ืนไมโครเวฟ คลน่ื โทรทัศน์ รังสอี นิ ฟาเรด แสง รังสอี ัลตราไวโอเลต รังสเี อกซ์ รังสแี กมมา เป็นตน้ คลน่ื แม่เหลก็ ไฟฟา้ จัดเป็นคล่ืนตามขวาง เพราะมันสามารถเกิดปรากฏการณ์ท่เี รียกวา่ โพลำไรเซชนั ซง่ึ เป็นปรากฏการณท์ ่ีเกดิ ไดเ้ ฉพาะกับ คลน่ื ตามขวางเทา่ นนั้ คลนื่ ตามยาวไมส่ ามารถเกิดโพลาไรเซชนั ชนดิ ของคลื่นแบ่งตำมลกั ษณะเฉพำะตัว

คลน่ื ดลรูปวงกลม คล่ืนแบบนี้จะมีแนวหน้าคลืน่ เพียงแนวเดยี วเป็นรูปวงกลมแผก่ ระจาย (circular pulse) ออกไป คลืน่ ดลเสน้ ตรง คลืน่ แบบน้ีจะมแี นวหนา้ คลนื่ เพยี งแนวเดียวเปน็ เส้นตรงแผ่กระจายออกไป (straight pulse) คลนื่ ต่อเนอื่ ง คล่นื แบบน้ีจะถูกส่งออกมาจากแหล่งกาเนดิ อย่างต่อเน่ืองตลอดเวลา (continuous wave) อาจมลี ักษณะเป็นวงกลมหรือเส้นตรงได้ กำรถ่ำยโอนพลงั งำนของคลื่นกล ในชวี ติ ประจาวันของเราได้พบกับปรากฏการณ์แบบคลน่ื เสมอ เชน่ การโยนกอ้ นหนิ ลงไปใน นา้ ทาให้เกิดคลนื่ นา้ กระจายออกไปเป็นวงๆ หรอื การแกวง่ เชอื กโดยปลายข้างหน่งึ ของเชอื กถูกผกู ตรงึ ไว้ ดงั รปู รูปที่ 3 แสดงการเคลอ่ื นที่ของคล่ืนผวิ น้า รูปท่ี 4 แสดงการเคล่ือนที่ของคลื่นในเส้นเชือก คล่นื ผวิ นำ้

รปู ที่ 5 แสดงการเคลอ่ื นท่ีของคลืน่ ผวิ น้า ที่มา http://www.scimath.org/index.php/physicsarticle คลนื่ นา้ เกิดจากการรบกวนแหลง่ กาเนดิ คลน่ื ทเ่ี กิดขึ้นแผ่กระจายไปบนผวิ น้า ส่วนประกอบของคลน่ื ได้แก่ รปู ท่ี 6 แสดงส่วนประกอบของคลืน่ ผวิ น้า สันคลน่ื (Crest) คอื ตาแหน่งสงู สุดของคล่นื มีกระจดั มากที่สุดในทางบวก และมเี ฟสตรงกนั ท้องคลนื่ (Crest) คอื ตาแหนง่ สงู สดุ ของคล่นื มีกระจัดมากทีส่ ดุ ในทางลบ และมีเฟสตรงกนั

แอมพลจิ ูด (Amplitude) เปน็ ระยะการกระจดั มากสุด ทงั้ คา่ บวกและคา่ ลบ ควำมยำวคลื่น (wave length ; ������) คือ ระยะหา่ งระหวา่ งสันคลืน่ ที่ตดิ กัน หรือระยะหา่ ง ระหว่างท้องคล่นื ทีต่ ิดกัน หรือ ระยะห่างระหว่างจดุ 2 จุดทม่ี ีเฟสตรงกัน และอยู่ใกล้กันมากทสี่ ดุ ความยาวคลน่ื แทนดว้ ยสัญลกั ษณ์ ������ มหี น่วยเป็นเมตร (m) หนำ้ คลนื่ (wave surface) คือ เส้นตอ่ จุดทีม่ เี ฟสตรงกันของสนั คลืน่ รังสี (ray) คอื แนวเสน้ ตรงที่ลากต้ังฉากกับหนา้ คลนื่ ว่า รงั สขี องคลน่ื จะแสดงทิศทางการ เคลือ่ นท่ีของคลน่ื หนา้ คลน่ื จะเดินทางไปขา้ งหนา้ ด้วยความเร็วจากัดคา่ หน่ึง คำบ (period) คอื ช่วงเวลาที่คล่ืนเคล่ือนทผ่ี ่านตาแหน่งใดๆ ครบหน่งึ ลกู คล่นื แทนด้วย สัญลักษณ์ T มหี น่วยเปน็ วนิ าทตี ่อรอบ (s) ควำมถี่ (frequency) คอื จานวนลูกคล่ืนทเ่ี คล่ือนท่ีผา่ นตาแหน่งใดๆ ในหนง่ึ หนว่ ยเวลา แทน ดว้ ยสัญลกั ษณม์ หี นว่ ยเป็นรอบต่อวินาที (s-1) หรอื เฮิรตซ์ Hertz (Hz) f  1  อตั รำเรว็ คลน่ื (Velocity, v) คือ ระยะทางทคี่ ลืน่ เคล่อื นที่ได้ในหน่งึ หนว่ ยเวลา มีหนว่ ยเปน็ เมตรต่อวินาที ในช่วงหนงึ่ คาบเวลาของการสั่นของแหลง่ กาเนิด จะทาให้หนา้ คลื่นเดินทางไปไดเ้ ปน็ ระยะทางคา่ หน่ึงซ่ึงเทา่ กบั และความถ่ีคลน่ื (f) จะเท่ากับความถ่ขี องการสนั่ ของแหล่งกาเนิดคลื่น เมือ่ คล่ืนผิวน้าเคล่ือนทข่ี ึน้ ลงครบหนึง่ รอบ คลื่นผวิ น้าจะเคล่ือนทีไ่ ด้หน่ึงลูกหรอื ไดร้ ะยะทาง เท่ากับหน่งึ ความยาวคลืน่ ������ถา้ คล่นื ผิวน้ามคี วามถ่ี f ดงั นนั้ ใน 1 วินาที คลนื่ ผิวนา้ จะเคล่อื นท่ีได้ ระยะทาง f ซ่ึงกค็ ือ อตั ราเรว็ คล่ืน v ดงั นน้ั ������ = ������������ หรอื ������ = ������ ������ ถา้ พจิ ารณาท่ผี วิ นา้ เม่ือเวลาผ่านไปครบหน่ึงคาบ ผิวน้าจะเคลื่อนที่ขึ้นลงแนวดิง่ ไดห้ น่ึงรอบ และ ถ้าคล่นื ไมม่ ีการสูญเสียพลังงาน แอมพลิจดู ของคลน่ื จะมคี า่ คงตวั จงึ กล่าวได้ว่า ผวิ นา้ มีการ เคลอ่ื นท่แี บบ ฮำรม์ อนิกอย่ำงงำ่ ยครบหนึ่งรอบพอดี โดย ณ เวลาหน่ึงผวิ นา้ จะอยทู่ ่ีตาแหน่งหนงึ่ ของรอบ จงึ เรยี กว่า มใี นเฟสหน่ึง เฟสของคล่ืน นักเรียนต้องจานยิ ามใหแ้ มน่ นะครบั เพราะมนั จะช่วยให้เราวิเคราะหโ์ จทยไ์ ดถ้ กู ตอ้ ง

กำรบอกมมุ เฟส (Phase angle) เฟส : คาทีใ่ ชก้ าหนดตาแหน่งของการเคล่ือนท่ีทม่ี ีลักษณะเป็นรอบบอกเป็นมุม เชน่ ดงั รูปท่ี 5 จดุ a, b, c, d, e บนคล่นื มีเฟส 0, 90, 180, 270, และ 360 เปน็ ต้น รปู ท่ี 7 แสดงตาแหน่งมุมเฟส เฟส 0 : จดุ บนคลนื่ ท่ีมีเฟสเป็น 0 จะอยบู่ นระดับปกติ และจะเคลอ่ื นทข่ี ึน้ เมื่อเวลา ผ่านไป เช่น จดุ a ในรูปท่ี 7 เฟส 90 : จุดบนคล่นื ท่ีมีเฟสเปน็ 90 จะอยู่บนสันคลื่น และจะเคล่ือนท่ลี งเม่ือเวลา ผ่านไป เชน่ จดุ b ในรูปที่ 7 เฟส 180 : จดุ บนคลน่ื ที่มเี ฟสเปน็ 180 จะอย่บู นระดบั ปกติ และจะเคลื่อนทีล่ งเม่ือ เวลาผา่ นไป เชน่ จุด c ในรูปท่ี 7 เฟส 270 : จุดบนคล่ืนที่มีเฟสเป็น 270 จะอยู่ที่ท้องคลนื่ และจะเคลื่อนท่ีขน้ึ เม่ือ เวลาผ่านไป เชน่ จดุ d ในรปู ท่ี 7 เฟส 360 : จดุ บนคล่ืนท่ีมีเฟสเป็น 360 จะเหมือน เฟส 0 เช่น จุด e ในรูปท่ี 5 เฟสตรงกนั : จดุ บนคลน่ื คู่ใดทม่ี ีเฟสตรงกัน จะต้อง - การกระจดั ของจดุ คู่น้นั เท่ากนั - เคลื่อนทท่ี างเดียวกัน - อย่หู า่ งกันเปน็ ระยะ n; n = 1, 2, 3,…

เฟสตรงข้ำมกัน : จดุ บนคลนื่ คใู่ หมท่ ี่มเี ฟสตรงขา้ มกนั จะตอ้ ง - การกระจดั เท่ากันแต่เคร่อื งหมายตรงขา้ ม - เคลื่อนที่ตรงข้ามกัน - อยหู่ า่ งกนั เป็นระยะ  n  21 ;n = 1, 2, 3,… หนำ้ คลื่น : แนวของสนั คล่ืนหรือห้องคล่ืนซง่ึ มีเฟสตรงกนั แนวหน้าคลน่ื ต้องตั้งฉากกับทิศ ฉากกบั ทศิ ทางการเคลื่อนทีข่ องคลืน่ เสมอ กำรหำเฟสของจุดบนคลื่น เป็นการบอกตาแหน่งของคลืน่ หรือเฟสนั้น นิยมบอกดว้ ยค่าของมมุ เปน็ องศาหรือเทอมของ เรเดยี นกไ็ ด้ โดย เรเดยี น = 180 องศา ซึ่งจะใช้แกน y หรือ แกน x กไ็ ด้ แต่ทน่ี ยิ มกนั เขานยิ มใช้ แกน x เป็นตัวบอกมุมเฟส ดงั เช่น รปู ที่ 9 แสดงมุมเฟสของคลนื่ การบอกมมุ เฟสไมน่ ิยมบอกค่าเกิน 360 องศา และไม่นยิ มบอกเกนิ 2 เรเดียน โดยบอก จานวนรอบเข้ารว่ มดว้ ยน่ันเอง เช่น มุมเฟสเปน็ รอบที่ 3 มมุ 90 องศา เป็นต้น เราสามารถหามมุ เฟส ได้จาก หรอื เมอ่ื  เปน็ เฟสของจุดบนคลน่ื ทจี่ ุด Y มีหน่วยเปน็ เรเดียน  เปน็ ความยาวคลืน่ มีหนว่ ยเป็น เมตร x เป็นระยะของจุดบนคลื่นจากจุดท่ีมีเฟสเป็น 0 มหี นว่ ยเป็น เมตร

สรปุ เน้อื หา

ตัวอยำ่ ง วธิ กี ำรแก้ปัญหำตำมแนวคดิ อภิปญั ญำ อภปิ ญั ญำคอื กำรตระหนักร้สู ่วนตัวในควำมคดิ ของตนเอง และ ควำมสำมำรถท่จี ะประเมิน และควบคมุ ควำมคิดของ สู้ ตนเอง ควำมสำมำรถของบุคคลในกำรสร้ำงกระบวนกำร สู้ รบั ควำมรู้ เก็บควำมรู้ คัดเลือกควำมรู้มำใช้แก้ปัญหำ คำดคะเนผลกำรแก้ไขปัญหำท่อี ำจเปน็ ไปได้ และหำ วิธีกำรแก้ปัญหำในทำงอ่ืน ขน้ั ตอนกำรแก้ปัญหำตำมกลวธิ อี ภิปญั ญำ ขั้นวำงแผน 1. วเิ คราะห์โจทย์ 2. เลอื กสตู รทใี่ ช้ในการ แกป้ ัญหา 3. เรียงลาดับขั้นตอนการแก้ปญั หา ข้นั กำรกำกับควบคมุ 1. เปา้ หมายในการแก้ปญั หา 2. ปฏบิ ตั กิ ารแก้ปัญหาตามขนั้ ตอนท่ีเลอื กไว้ ขั้นกำรประเมิน 1. แสดงคาตอบของปัญหา 2. ตรวจสอบคาตอบ 3. ตรวจสอบการวางแผน และการปฏิบตั กิ ารแก้ปญั หา แนวคิดอภิปญั ญำจะช่วยให้นกั เรยี นแกป้ ญั หำโจทยฟ์ ิสิกสไ์ ด้อย่ำง ง่ำยดำยครบั เรำมำลองดูตัวอย่ำงในกำรแก้ปัญหำกันเลยดีกวำ่

วธิ กี ำรแก้ปญั หำตำมแนวคดิ อภิปัญญำ โจทย์ 1 ถ้าคล่ืนเชือกมีความยาวคลื่น 10 เซนติเมตร มีความถี่ 50 รอบต่อ วินาที คล่ืนจะมีความเร็วเท่าไร ทำตำมขน้ั ตอน ขั้นวำงแผน นะครบั 1. วเิ ครำะห์โจทย์ สงิ่ ท่โี จทย์บอก ความยาวคลืน่ () 10 เซนติเมตร เปล่ียน เซนติเมตรใหเ้ ป็น เมตร ได้ 10 x 10 -2 เมตร มคี วามถ่ี(f) 50 รอบต่อวนิ าที สิ่งทโ่ี จทย์ถำม ความเรว็ 2. เลอื กสูตรทใ่ี ชใ้ นกำรแกป้ ัญหำ v = f 3. เรยี งลำดับขั้นตอนกำรแก้ปัญหำ 3.1 แทนค่าตัวแปรทโ่ี จทยบ์ อก () = 10 x 10 -2 เมตร, f = 50 รอบต่อวินาที ลงในสูตร ท่เี ลือกไว้ v = f 3.2 แก้สมการหาคาตอบ ข้ันกำรกำกบั ควบคุม เปำ้ หมำยในกำรแกป้ ญั หำที่ต้องคำนึงถงึ เสมอ คือ หาว่าความเรว็ เท่าไร จาก v = f ปฏิบตั ติ ำมกำรแก้ปญั หำตำมขัน้ ตอนทเ่ี ลอื กไว้ v = f v = (10  10-2)m (50) s-1 v = 5 m/s นนั่ คือ ความเร็วคล่ืนเทา่ กบั 5 เมตรต่อวนิ าที

ขั้นกำรประเมนิ 1. คำตอบของปัญหำ คอื ควำมเร็วคลืน่ เท่ำกับ 5 เมตรต่อวินำที 2. นำคำตอบท่ีได้มำตรวจสอบ คำตอบทไ่ี ด้ตรวจสอบควำม เหมำะสมเพรำะ v = (1010-2)m (50) s-1 ความเร็วของคล่นื หาจากการนา v = 0.1x50 v = 5 m/s ความถ่คี ูณดว้ ยความยาวคลื่น 3. กำรตรวจสอบกำรวำงแผน และกำรปฏบิ ัตกิ ำรแกป้ ัญหำมีควำมเหมำะสมหรอื ไม่ มี วิธีกำรวเิ ครำะห์อย่ำงไร เป็นขัน้ ตอนที่ถูกต้องเหมาะสม เพราะ สามารถนามาแกป้ ัญหาไดจ้ ริง และได้ คาตอบท่ีถูกตอ้ ง วธิ กี ำรแกป้ ัญหำตำมแนวคดิ อภิปัญญำ โจทย์ 2 เมื่อสังเกตคลื่นเคล่ือนท่ีไปบนผิวน้าพบว่าน้ากระเพื่อมขึ้นลง 600 รอบใน 1 นาที และระยะ ระหว่างสันคลื่นที่ถัดกันไปวัดได้ 20 เซนติเมตร จงหาว่าเม่ือสังเกตคลื่นลูกหนึ่งเคล่ือนที่ไปใน 1 นาที จะได้ระยะทางกี่เมตร ทาตามขัน้ ตอนขัน้ วางแผน 1. วเิ คราะห์โจทย์ 2. เลอื กสตู รท่ใี ช้ในการแก้ปัญหา 3. เรียงลาดับ ข้นั ตอนการแก้ปญั หา

ข้นั วำงแผน 1. วเิ ครำะหโ์ จทย์ สง่ิ ทโ่ี จทย์บอก น้ากระเพื่อมขึ้นลง 600 รอบใน 1 นาที จะได้ ความถ่ี f = 600/60 = 10 รอบ/วนิ าที ระยะระหว่างสนั คลืน่ ทถ่ี ดั กันไปวดั ได้ 20 เซนตเิ มตรจะได้  = 20 cm = 0.2 m ส่ิงที่โจทย์ถำม ระยะทาง s ในเวลา 1 นาที = ? 2. เลือกสตู รท่ีใชใ้ นกำรแกป้ ัญหำ หาความเร็วจาก v = f และ หาระยะทางจาก s = vt 3. เรยี งลำดับข้นั ตอนกำรแก้ปญั หำ 3.1 แทนค่าตวั แปรท่โี จทย์บอก หาความเรว็ จาก v = f โดย () = 0.2 เมตร, f = 60 รอบต่อวินาที 3.2 แกส้ มการหาคาตอบ ได้ความเร็ว 3.3 นาความเร็วท่ีได้ไปแทนค่าในสมการ หาระยะทางจาก s = vt 3.4 แกส้ มการหาคาตอบ ได้ระยะทาง ขัน้ กำรกำกบั ควบคุม ปฏิบัติตำมกำรแกป้ ัญหำตำมขน้ั ตอนที่ เลอื กไว้ เป้ำหมำยในกำรแก้ปญั หำ ที่ต้องคำนงึ ถึงเสมอ คอื หา v จาก ความเร็วจาก v = f = (10Hz)(0.2m) ระยะทางจาก s = vt = 2 m/s หา s จาก s = vt = (2m/s)(60s) = 120 m

ขั้นกำรประเมิน 1. คำตอบของปัญหำ คือ คลืน่ ลกู หนึ่งเคลื่อนท่ีไปใน 1 นำที จะได้ระยะทำง 120 เมตร 2. นำคำตอบท่ีไดม้ ำตรวจสอบ คำตอบที่ได้ตรวจสอบควำมเหมำะสม เพรำะ หา v จาก = (10Hz)(0.2m) ความเร็วของคล่ืนหาจากการนา = 2 m/s ความถ่ีคูณดว้ ยความยาวคลื่น นาคาตอบคือ 20 เมตร แทนคา่ ย้อนกลบั และระยะทางหาจากความเร็วคนู หา ความเรว็ ได้ ถกู ตอ้ ง ด้วยเวลาในการเคลื่อนที่ หา s จาก 120 m = v(60s) v = (120m/s)/(60s) = 2 m/s 3. กำรตรวจสอบกำรวำงแผน และกำรปฏบิ ตั กิ ำรแก้ปญั หำมีควำมเหมำะสมหรือไม่ มีวิธีกำรวเิ ครำะห์อย่ำงไร เป็นข้นั ตอนท่ถี ูกต้องเหมาะสม เพราะ สามารถนามาแกป้ ัญหาไดจ้ รงิ และได้คาตอบที่ ถูกต้อง วธิ ีกำรแกป้ ัญหำตำมแนวคดิ อภปิ ัญญำ โจทย์ 3 จำกรปู คล่นื นำ้ จุดใดบำ้ งทเ่ี ฟสตรงกบั จุด A และ B

ขน้ั วำงแผน 1. วเิ ครำะหโ์ จทย์ ส่งิ ทีโ่ จทย์บอก คือ จุดทีม่ ีเฟส A มีเฟส 900 จดุ ทม่ี เี ฟส B มเี ฟส 1800 ส่งิ ที่โจทย์ถำม จุดใดบา้ งท่ีเฟสตรงกับจดุ A และ B 2. เลอื กสูตร/นิยำมทใ่ี ช้ในกำรแก้ปญั หำ เฟสตรงกัน : จดุ บนคล่ืนคใู่ ดที่มีเฟสตรงกัน จะต้อง - การกระจดั ของจดุ คนู่ ั้นเทา่ กัน - เคลื่อนท่ีทางเดียวกนั - อย่หู า่ งกนั เป็นระยะ n ; n = 1, 2, 3,… 3. เรียงลำดบั ขั้นตอนกำรแกป้ ัญหำ 3.1 ตรวจสอบส่งิ ทโ่ี จทยใ์ ห้ 3.2 ทาความเขา้ ใจสิ่งทโ่ี จทย์ถาม 3.3 อา่ นนิยามให้เข้าใจ 3.4 สรา้ งรปู ทาความเข้าใจ 3.5 เทียบนิยามหาคาตอบ ขน้ั กำรกำกับควบคมุ เป้ำหมำยในกำรแกป้ ัญหำท่ีตอ้ งคำนงึ ถงึ เสมอ คือ เฟสตรงกนั : จุดบนคลน่ื ค่ใู ดท่ีมเี ฟสตรงกัน จะต้อง การกระจดั ของจดุ ค่นู นั้ เทา่ กัน เคล่อื นท่ที าง เดยี วกัน อยู่หา่ งกันเปน็ ระยะ n ; n = 1, 2, 3,… เข้าใจแนวคดิ อภปิ ญั ญา รับรองสามารถแกโ้ จทย์ ฟิสิกสไ์ ด้แน่นอนครับ

ขน้ั กำรกำกับควบคมุ ปฏบิ ัติตำมกำรแกป้ ัญหำตำมขั้นตอนทเ่ี ลือกไว้ 1 ตรวจสอบสง่ิ ทีโ่ จทยใ์ ห้ 2 ทาความเขา้ ใจสิง่ ทีโ่ จทย์ถาม 3 อา่ นนิยาม เฟสตรงกนั คอื จุดบนคลื่นค่ใู ดท่มี ีเฟสตรงกัน จะต้อง การกระจัดของจุดคู่น้ันเทา่ กนั เคลื่อนทที่ างเดยี วกัน อย่หู ่างกนั เป็นระยะ n ; n = 1, 2, 3,… จุดท่ีมีเฟสตรงกับจุด A คือ E, I และ H จุดที่มีเฟสตรงกับ B คือ F, J, N

ขัน้ กำรประเมนิ 1. คำตอบของปญั หำ คอื จุดทมี่ เี ฟสตรงกับจดุ A คือ E, I และ H จุดท่มี เี ฟสตรงกับจดุ B คอื F, J และ N 2. นำคำตอบท่ีไดม้ ำตรวจสอบ คำตอบท่ไี ดต้ รวจสอบควำม เฟสตรงกัน : จุดบนคลนื่ คู่ใดทม่ี ีเฟสตรงกนั เหมำะสมเพรำะ เปน็ จริงตำมนยิ ำม จะตอ้ ง การกระจดั ของจุดค่นู ้ันเทา่ กัน เคลื่อนที่ เฟสตรงกัน : จุดบนคล่นื คู่ใดทม่ี ี เฟสตรงกนั จะต้อง การกระจัด ทางเดยี วกนั อยหู่ า่ งกนั เปน็ ระยะ n ; n = ของจดุ คนู่ ้นั เทา่ กนั เคลอื่ นที่ทาง 1, 2, 3,… เดยี วกนั อยหู่ ่างกันเป็นระยะ n ; n = 1, 2, 3,… เพราะหา่ งจากจดุ A เทา่ กบั , 2 และ 3 3. กำรตรวจสอบกำรวำงแผน ตามลาดับ และมีการกระจดั จากระดบั สมดุล และกำรปฏบิ ัตกิ ำรแก้ปัญหำมี เทา่ กันหมด ควำมเหมำะสมหรือไม่ มีวธิ ีกำร วิเครำะหอ์ ย่ำงไร เพราะหา่ งจากจดุ B เทา่ กบั , 2 และ 3 ตามลาดบั และมีการกระจัดจากระดบั สมดุล เปน็ ขน้ั ตอนทถ่ี ูกต้อง เท่ากนั หมด เหมาะสม เพราะ สามารถนามา แก้ปัญหาไดจ้ ริง และไดค้ าตอบ ทถี่ กู ต้อง เน้นกำรทำงำนตำมข้นั ตอนแนวคิด อภปิ ญั ญำไม่เกนิ 5ตัวอย่ำง รับรอง สำมำรถแกโ้ จทย์ฟสิ ิกสไ์ ดแ้ น่นอน

วธิ กี ำรแก้ปัญหำตำมแนวคิดอภปิ ัญญำ โจทย์ 4 จำกรปู เป็นคลนื่ นำ้ ซ่งึ กำลังเคล่อื นทไี่ ปบนผิวนำ้ ด้วยอตั รำเรว็ 0.5 เมตรตอ่ วนิ ำที จงคำนวณ ควำมถ่ีของคล่ืนนำ้ ข้ันวำงแผน 1. วิเครำะหโ์ จทย์ ส่งิ ที่โจทย์บอก อัตราเร็วคลืน่ (V=0.5 m/s) และบอก  ผ่านรูป คล่นื เป็น 3 ลูก ความยาวคลนื่ ของคล่ืนนา้ เป็น 70 เมตร จากรูปท่ีโจทย์กาหนดให้จงึ หา  สิ่งท่โี จทย์ถำม ความถี่ของคล่นื น้า (f) 2. เลือกสูตรทใี่ ช้ในกำรแก้ปญั หำ ความเรว็ จาก v = f 3. เรยี งลำดบั ขัน้ ตอนกำรแก้ปญั หำ 3.1. หาความยาวคลืน่ จากรูป ที่โจทย์ให้ 3.2 แทนค่าสงิ่ ที่โจทยใ์ ห้ คอื อัตราเร็วคลนื่ (V=0.5 m/s) และบอก  เพื่อหาความถจี่ าก v = f 3.3 แทนค่าตัวแปรลงใน สมการ 3.4 ทาการคานวณหาคาตอบ

ข้ันกำรกำกับควบคมุ เปำ้ หมำยในกำรแก้ปัญหำที่ตอ้ งคำนงึ ถงึ เสมอ คือ หาความถีจ่ าก v = f ปฏิบตั ิตำมกำรแกป้ ัญหำตำมข้นั ตอนท่ีเลอื กไว้ หา  เมอื่  เป็นความยาวคลืน่ ของคลื่นนา้ จากรปู ท่ีโจทยก์ าหนดใหจ้ ะเหน็ ว่า ปฏบิ ัติตำมกำรแก้ปัญหำตำม หา f เม่อื f เปน็ ความถี่ของคลื่นน้า ขั้นตอนท่เี ลือกไว้ จาก v = f หา  เม่ือ  เปน็ ความยาว f = v = 05 = 2.5 Hz คล่นื ของคลนื่ นา้ จากรูปทีโ่ จทย์  20  102 กาหนดใหจ้ ะเหน็ วา่ นน่ั คือ 3 +  = 70 ควำมถีข่ องคล่นื น้ำมีคำ่ 2.5 เฮิรตซ์ 2 7  = 70 2   = 20 cm เขำ้ ใจแนวคดิ อภปิ ัญญำ รบั รองสำมำรถแก้โจทย์  = 20 x 10-2 m ฟสิ กิ สไ์ ดแ้ น่นอน

ขัน้ กำรประเมนิ 1. คำตอบของปัญหำ คือ ควำมถข่ี องคล่นื น้ำมีค่ำ 2.5 เฮิรตซ์ 2. นำคำตอบทไ่ี ดม้ ำตรวจสอบ คำตอบทีไ่ ด้ตรวจสอบควำม เหมำะสมเพรำะ หา  เมอ่ื  = 20 cm ความถี่ของคลนื่ นา้ มีคา่ 2.5 คำตอบ ควำมถ่ีของคลน่ื น้ำมคี ำ่ 2.5 เฮริ ตซ์ เฮิรตซ์ v = f v = f โจทยใ์ ห้ อัตราเรว็ 0.5 เมตร โจทยใ์ ห้ อตั ราเร็ว 0.5 เมตรต่อวนิ าที ตอ่ วินาที เปน็ จรงิ เมอื่ แทน ค่าความถี่ของคล่นื นา้ มีค่า v = 20 x 10-2 m x 2.5 s-1 2.5 เฮริ ตซ์ v = 0.5 m.s-1 โจทยใ์ ห้ อตั ราเร็ว 0.5 เมตรต่อวินาที เป็นจริง 3. กำรตรวจสอบกำรวำงแผน และกำรปฏิบัติกำรแกป้ ัญหำมีควำมเหมำะสมหรือไม่ มีวิธกี ำรวเิ ครำะห์อย่ำงไร เปน็ ขั้นตอนทถ่ี กู ต้องเหมำะสม เพรำะ สำมำรถนำมำแก้ปัญหำไดจ้ รงิ และได้ คำตอบท่ถี ูกต้อง ข้อควรรู้ คล่นื 1ลูกคือวงกลม 1วง หรอื มเี ฟส 3600 0 a

วธิ กี ำรแก้ปัญหำตำมแนวคดิ อภปิ ญั ญำ โจทย์ 5 คลน่ื น้ำกำลงั เคลอื่ นทไี่ ปทำงขวำมือด้วยควำมเร็ว 0.5 เมตรตอ่ วนิ ำที ดงั รปู ถ้ำขณะน้นั จุด P มีเฟส 45 องศำ ถำมว่ำอยำ่ งเร็วทส่ี ดุ ก่วี ินำที P จึงจะถูกแกวง่ ขน้ึ ไปอยทู่ ี่สันคลนื่ ขั้นวำงแผน 1. วเิ ครำะหโ์ จทย์ สิ่งท่ีโจทย์ ให้ จดุ ท่ี P= 45 สันคลน่ื = 90 จะถกู แกวง่ ข้ึนไปมีเฟสต่างจากจุดP เท่ากับ 90- 45= 45 หา f เมอ่ื f เปน็ ความถี่ของคลื่นนา้ จาก v =f สง่ิ ทโ่ี จทย์ ถาม อยา่ งเร็วท่ีสุดกีว่ ินาที P จงึ จะถกู แกวง่ ขน้ึ ไปอยู่ที่สันคล่ืนก่ีวินาที P จึงจะถูกแกว่ง ขึ้นไปอยู่ทส่ี นั คล่ืน (หาเวลา) 2. เลือกสูตรทใ่ี ชใ้ นกำรแกป้ ญั หำ v =f และ T= 1 f 3. เรยี งลำดบั ขน้ั ตอนกำรแก้ปัญหำ 3.1. หาความยาวคลื่น จุดที่ P จะถูกแกวง่ ขึ้นไปมีเฟสตา่ งจากจดุ Pเท่ากับ 90- 45= 45 3.2 แทนค่าสง่ิ ทโี่ จทยใ์ ห้ คืออัตราเร็วคลื่น (V=0.5 m/s) และบอก  เพ่ือ หาความถี่จาก v = f 3.3 ทาการคานวณหาคาตอบ

ขั้นกำรกำกบั ควบคมุ เปำ้ หมำยในกำรแกป้ ญั หำที่ตอ้ งคำนงึ ถงึ เสมอ คือ เพอ่ื หาความถี่จาก v = f และหาคาบจาก T= 1 f ปฏิบัติตำมกำรแก้ปญั หำตำมขั้นตอนท่เี ลือกไว้ จากรปู จดุ P จะต้องถูกแกว่งข้นึ ไปอย่ทู ี่สนั คล่นื ซ่ึงมี เฟส 90 ดงั นั้น จุดท่ี P จะถูกแกว่งขน้ึ ไปมีเฟสต่างจากจุด P เท่ากับ 90 - 45 = 45 หา f เมอ่ื f เปน็ ความถ่ีของคล่ืนนา้ จาก v = f f = v = 05 = 0.125 Hz l 4 หา T เม่ือ T เป็นคาบของคลืน่ นา้ 1 จาก T = f T = 1 = 8s 0125 หา t เมอ่ื t เป็นเวลาทนี่ อ้ ยที่สุดทจี่ ุด P จะถูกแกว่งขน้ึ ไปท่สี นั คลืน่ จดุ P แกว่ง 360 จะกนิ เวลาเทา่ กบั 8 s จดุ P แกว่ง 45 จะกินเวลาเท่ากับ 8  45 = 1s 360 นนั่ คอื P จะถกู แกว่งขนึ้ ไปอยู่ทส่ี นั คลน่ื ใชเ้ วลาน้อยทีส่ ดุ 1 วินาที

ข้ันกำรประเมิน 1. คำตอบของปญั หำ คอื P จะถูกแกว่งข้นึ ไปอย่ทู ่ีสนั คลน่ื ใช้เวลำนอ้ ยทส่ี ดุ 1 วินำที 2. นำคำตอบท่ไี ด้มำตรวจสอบ คำตอบท่ไี ดต้ รวจสอบควำม เหมำะสมเพรำะ จำก T = 8 วนิ ำที นน่ั คือ คลน่ื 1 ลกู ต้องเคล่ือนใช้ เวลา 8 วินาที หากแบง่ คลน่ื เปน็ 8 สว่ นดงั รูป จะได้ส่วน จุด B ไป C มีคา่ 1 ละ 450 และใชเ้ วลาสว่ นละ 1 วนิ าที วินาที นนั่ คือ P จะถูกแกว่งข้ึน ไปอยู่ท่ีสันคล่นื ใชเ้ วลานอ้ ย ท่ีสุด 1 วนิ าที เปน็ คาตอบที่ ถกู ต้อง ซึ่งจำกโจทย์ถำม คอื จุด B ไป C มคี ่ำ 1 วินำที 3. กำรตรวจสอบกำร วำงแผน และกำร เฟสของคลื่น คอื ตาแหน่งต่างๆ บน ปฏบิ ัตกิ ำรแก้ปัญหำมคี วำม เหมำะสมหรอื ไม่ มีวิธีกำร คล่ืนโดยมีความสมั พันธก์ ับการกระจัดของ วิเครำะห์อย่ำงไร การเคลอื่ นทีข่ องคลื่น เปน็ ขั้นตอนที่ถูกตอ้ ง เหมาะสม เพราะ สามารถ นามาแกป้ ัญหาได้จรงิ และได้ คาตอบที่ถูกตอ้ ง

แบบฝึกหัดโดยใช้กลวธิ อี ภปิ ญั ญำ มีเกณฑใ์ นกำรประเมนิ วธิ กี ำรแกป้ ัญหำตำมแนวคิดอภิปัญญำดังน้ี อภิปญั ญำคือ กำรตระหนักรู้ส่วนตัวในควำมคิดของตนเอง และควำมสำมำรถที่จะประเมิน และควบคุมควำมคิด ของตนเอง ควำมสำมำรถของบุคคลในกำรสร้ำง กระบวนกำรรับควำมรู้ เก็บควำมรู้ คัดเลือกควำมรู้มำ ใช้แกป้ ัญหำ คำดคะเนผลกำรแก้ไขปญั หำท่ีอำจเป็นไปได้ และ หำวิธีกำรแก้ปัญหำในทำงอ่ืน ข้ันตอนกำรแก้ปญั หำตำมกลวธิ อี ภิปญั ญำ ขัน้ วำงแผน 1. วิเคราะห์โจทย์ 2. เลือกสูตรทใ่ี ช้ในการ แกป้ ัญหา 3. เรยี งลาดับข้ันตอนการแก้ปัญหา ข้นั กำรกำกบั ควบคมุ 1. เปา้ หมายในการแกป้ ญั หา 2. ปฏิบตั ิการแกป้ ัญหาตามข้ันตอนทีเ่ ลอื กไว้ ขน้ั กำรประเมนิ 1. แสดงคาตอบของปัญหา 2. ตรวจสอบคาตอบ 3. ตรวจสอบการวางแผน และการปฏิบตั ิการแก้ปัญหา แนวคิดอภปิ ัญญำจะช่วยให้นกั เรียนแกป้ ัญหำโจทยฟ์ สิ กิ ส์ได้อย่ำง งำ่ ยดำยครับ เรำมำลองดูตัวอย่ำงในกำรแก้ปญั หำกนั เลยดกี ว่ำ

เกณฑ์ในกำรประเมินวิธีกำรแก้ปญั หำตำมแนวคดิ อภิปัญญำ ขั้นตอน รำยกำรประเมิน ระดับ คณุ ภำพ 1. วเิ คราะหโ์ จทย์ ไมม่ ีการวเิ คราะห์โจทย์ ระบสุ ิ่งท่ีโจทยบ์ อกถูกตอ้ ง 0 2. เลอื กสตู รทใ่ี ช้ในการ ระบุสิ่งทีโ่ จทย์บอก ระบสุ ่งิ ที่โจทยถ์ ามถกู ตอ้ ง 1 ระบุสงิ่ ท่ีโจทยบ์ อก ระบุสงิ่ ท่โี จทยถ์ าม และสญั ลกั ษณถ์ กู ตอ้ ง 2 ข้นั กำร แกป้ ญั หา ไมเ่ ลือกสูตรทีใ่ ช้ หรอื เลือกสูตรผิด 3 วำงแผน เลอื กสูตรทใ่ี ช้ไดถ้ ูกต้องบางส่วน 0 เลอื กสูตรที่ใชไ้ ด้ถูกตอ้ ง แตเ่ ขียนสญั ลักษณ์ไม่ครบหรอื ไม่ถูก 1 3. เรยี งลาดบั ขนั้ ตอน เลือกสตู รทีใ่ ช้ไดถ้ ูกต้องและเขยี นสญั ลักษณ์ถูกตอ้ ง 2 การแก้ปัญหา ไมม่ กี ารลาดบั ขน้ั ตอนการแกป้ ญั หา 3 มีการลาดบั ข้นั ตอนการแก้ปญั หาแตไ่ ม่ครบ หรอื ถูกตอ้ งบางส่วน 0 ข้นั กำร 1. เปา้ หมายในการ มกี ารลาดบั ข้นั ตอนการแก้ปญั หาถูกต้องบางสว่ นแต่ยงั ไม่ละเอียด 1 กำกับ แก้ปัญหา มกี ารลาดับขนั้ ตอนการแกป้ ัญหาครบหรอื ถูกตอ้ งครบถ้วนแบบละเอียด 2 ควบคุม ไมม่ กี ารกาหนดเปา้ หมายการแก้ปญั หา หรือกาหนดเปา้ หมายผดิ 3 2. ปฏบิ ัติการแก้ปญั หา มีการกาหนดเป้าหมายการแกป้ ญั หาแตไ่ ม่สมบรู ณ์ 0 ตามขนั้ ตอนท่เี ลอื กไว้ มีการกาหนดเปา้ หมายการแกป้ ัญหาถกู ต้องแตย่ งั ไมค่ รบรายละเอยี ด 1 มีการกาหนดเป้าหมายการแกป้ ัญหาถกู ตอ้ งชดั เจน ครบรายละเอียด 2 1. แสดงคาตอบของ ไม่มีการแก้ปัญหา 3 ปัญหา มีการแก้ปญั หา แต่คานวณไม่ถกู ตอ้ ง 0 มีการแก้ปญั หาได้ถูกตอ้ ง คานวณถกู ตอ้ ง แตไ่ ม่สมบูรณ์ เชน่ หนว่ ยผดิ 1 ข้นั กำร 2. ตรวจสอบคาตอบ มกี ารแก้ปญั หาไดถ้ กู ตอ้ ง มกี ารคานวณถูกต้อง และสมบูรณ์ 2 ประเมนิ ไมม่ ีการแสดงคาตอบ 3 มกี ารแสดงคาตอบถกู ตอ้ งแต่ขาดการระบุเป้าหมายของโจทย์ 0 3. ตรวจสอบการ มกี ารแสดงคาตอบถูกตอ้ งและมกี ารระบเุ ป้าหมายของโจทย์แต่ไม่มหี น่วย 1 วางแผน และการ มกี ารแสดงคาตอบถูกตอ้ งและมีการระบุเป้าหมายของโจทยม์ ีหนว่ ยชัดเจน 2 ปฏบิ ัตกิ ารแกป้ ญั หา ไม่มีการตรวจคาตอบ 3 มีการตรวจคาตอบ แต่ไมม่ ีการแสดงเหตุผล 0 มีการตรวจคาตอบ มกี ารแสดงเหตุผลแตย่ งั ไม่สมบรู ณ์ 1 มีการตรวจคาตอบ มีการแสดงเหตุผลไดส้ มบูรณ์ 2 ไมม่ ีการตรวจสอบ 3 มกี ารตรวจสอบการวางแผน และการปฏบิ ตั ิการแต่ไม่มกี ารวิเคราะห์ 0 1 มกี ารตรวจสอบการวางแผน และการปฏบิ ตั กิ ารและมกี ารวิเคราะห์แต่ยังไมส่ มบรู ณ์ 2 3 มกี ารตรวจสอบการวางแผน และการปฏิบัติการ และมกี ารวเิ คราะห์ท่ีสมบรู ณ์ 24 คะแนนรวม

แบบฝึกวิธกี ำรแก้ปัญหำตำมแนวคิดอภิปญั ญำ โจทย์ 1 ถ้าคลื่นเชือกมีมีความถ่ี 100 รอบต่อวินาที และมีความยาวคล่ืน 20 เซนติเมตร คล่ืนจะมี ความเร็วเท่าไร ลงมอื ทำตำม ขน้ั วำงแผน ขั้นตอนนะ ครบั 1. วเิ ครำะหโ์ จทย์ ส่ิงทีโ่ จทย์บอก สิ่งที่โจทย์ถำม 2. เลอื กสูตรท่ีใช้ในกำรแกป้ ัญหำ 3. เรยี งลำดับข้ันตอนกำรแก้ปญั หำ

ข้ันกำรกำกบั ควบคุม เปำ้ หมำยในกำรแกป้ ญั หำที่ต้องคำนึงถึงเสมอ คือ ปฏบิ ัติตำมกำรแก้ปัญหำตำมขนั้ ตอนท่เี ลือกไว้ 1. คำตอบของปญั หำ คือ ขน้ั กำรประเมิน 2. นำคำตอบที่ไดม้ ำตรวจสอบ คำตอบที่ได้ตรวจสอบ ควำมเหมำะสมเพรำะ 3. กำรตรวจสอบกำรวำงแผน และกำรปฏบิ ตั ิกำรแก้ปัญหำมคี วำมเหมำะสมหรือไม่ มี วิธีกำรวเิ ครำะห์อย่ำงไร

แบบฝกึ วธิ ีกำรแกป้ ญั หำตำมแนวคดิ อภปิ ญั ญำ โจทย์ 2 เมือ่ เรำยนื อยู่ท่ีทำ่ น้ำ สังเกตเห็นคล่ืนผวิ น้ำที่เกดิ จำกเรือวิ่งกระทบฝัง่ 20 ลูกคลื่นในเวลำ 10 วินำที และทรำบวำ่ อตั รำเร็วของคลืน่ ผวิ น้ำเทำ่ กับ 10 เมตรตอ่ วินำที อยำกทรำบว่ำสนั คล่นื ทีอ่ ยู่ตดิ กนั หำ่ งกันเท่ำใด ขั้นวำงแผน 1. วิเครำะห์โจทย์ สงิ่ ทโ่ี จทย์บอก สง่ิ ท่ีโจทยถ์ าม 2. เลือกสตู รท่ีใช้ในกำรแกป้ ญั หำ 3. เรียงลำดับข้ันตอนกำรแกป้ ัญหำ

ขนั้ กำรกำกบั ควบคุม เป้ำหมำยในกำรแก้ปญั หำท่ีต้องคำนงึ ถงึ เสมอ คือ ปฏิบัติตำมกำรแก้ปัญหำตำมขนั้ ตอนท่เี ลอื กไว้ ตัง้ ใจทำดว้ ยตนเองนะครับ แนวคดิ อภิปัญญำเนน้ กำรสร้ำงแนวคิดด้วย ตนเอง เร่มิ ต้นอำจชำ้ หน่อยแตจ่ ะอยูถ่ ำวร

1. คำตอบของปญั หำ คอื ข้นั กำรประเมิน 2. นำคำตอบที่ได้มำตรวจสอบ คำตอบท่ไี ดต้ รวจสอบควำม เหมำะสมเพรำะ 3. กำรตรวจสอบกำรวำงแผน และกำรปฏบิ ัติกำรแกป้ ัญหำมีควำมเหมำะสมหรอื ไม่ มวี ิธกี ำร วิเครำะห์อยำ่ งไร

แบบฝึกวิธีกำรแก้ปัญหำตำมแนวคิดอภปิ ัญญำ โจทย์ 3 เม่ือสังเกตคลื่นเคล่อื นที่ไปบนผวิ น้ำกระเพือ่ มขึน้ ลง 600 รอบ ใน 1 นำที และระยะ ระหว่ำง สนั คลืน่ ทถี่ ดั กนั วัดได เซนติเมตร จงหำวำ เมือ่ สังเกตคลน่ื ลกู หนง่ึ เคลอื่ นทไ่ี ปใน 1 นำที จะ ไดระยะทำงกเ่ี มตร ข้นั วำงแผน 1. วเิ ครำะหโ์ จทย์ สิ่งทโี่ จทย์บอก สิง่ ท่ีโจทย์ถำม 2. เลอื กสตู รที่ใช้ในกำรแก้ปัญหำ 3. เรียงลำดับขน้ั ตอนกำรแก้ปัญหำ

ขน้ั กำรกำกบั ควบคมุ เป้ำหมำยในกำรแก้ปญั หำท่ีต้องคำนึงถงึ เสมอ คือ ปฏบิ ตั ิตำมกำรแกป้ ญั หำตำมข้นั ตอนท่เี ลือกไว้ ทำเองนะ คนเรำถงึ แม้โง่ งมนัก กด็ ี ครับ แตว่ ำ่ จิตซ่อื ตรง เทยี่ งแท้ มำขอพ่งึ บุญจัก รบั ก็ ควรแล ฉลำดแตโ่ กงน้นั แล้ว อยำ่ เลย...

1. คำตอบของปญั หำ คอื ข้นั กำรประเมนิ 2. นำคำตอบทีไ่ ด้มำตรวจสอบ คำตอบทไี่ ดต้ รวจสอบ ควำมเหมำะสมเพรำะ คำตอบที่ไดต้ รวจสอบ ควำมเหมำะสมเพรำะ 3. กำรตรวจสอบกำรวำงแผน และกำรปฏบิ ตั กิ ำรแก้ปัญหำมีควำมเหมำะสมหรือไม่ มวี ธิ กี ำร วิเครำะห์อย่ำงไร เขา้ ชมเนือ้ หา การทดลองเร่อื งคล่ืนเพ่มิ เตมิ ท่ีเว็บไซตฟ์ ิสิกส์ นา้ ปลีก เขา้ เว็บไซตโ์ ดยตรงไดท้ ่ี https://sites.google.com/site/physicsnampreek1/

แบบฝกึ วิธกี ำรแกป้ ญั หำตำมแนวคิดอภิปญั ญำ โจทย์ 4 แหลงกำเนิดคล่นื ใหคลืน่ ควำมถี่ 400 Hz ควำมยำวคลน่ื 12.5 cm ถำคล่นื ชดุ นี้เคล่อื นท่ี ในระยะทำง 300 m จะใชเวลำเทำไร ขั้นวำงแผน 1. วเิ ครำะห์โจทย์ สง่ิ ทโ่ี จทย์บอก สงิ่ ทโ่ี จทย์ถำม 2. เลือกสูตรท่ีใช้ในกำรแก้ปัญหำ 3. เรียงลำดับข้ันตอนกำรแก้ปัญหำ

ข้นั กำรกำกบั ควบคมุ เป้ำหมำยในกำรแกป้ ญั หำที่ต้องคำนงึ ถึงเสมอ คือ ปฏิบัติตำมกำรแกป้ ัญหำตำมขัน้ ตอนที่เลอื กไว้

1. คำตอบของปญั หำ คือ ขน้ั กำรประเมิน 2. นำคำตอบที่ได้มำตรวจสอบ คำตอบท่ีไดต้ รวจสอบ ควำมเหมำะสมเพรำะ ตง้ั ใจทำด้วย ตวั เองนะ 3. กำรตรวจสอบกำรวำงแผน และกำรปฏบิ ตั กิ ำรแก้ปญั หำมคี วำมเหมำะสมหรือไม่ มวี ิธกี ำร วิเครำะห์อยำ่ งไร

แบบฝึกวธิ กี ำรแกป้ ญั หำตำมแนวคิดอภิปญั ญำ โจทย์ 5 คล่ืนต่อเน่ืองขบวนหนึ่งมีความเร็วเฟส 20 เมตรต่อวินาที เกิดจากแหล่งกาเนิดคล่ืนสั่น 10 รอบต่อ วินาที ณ จุด 2 จุดบนคล่ืนท่ีอยู่ห่างกัน 1.5 เมตร มีเฟสต่างกันเท่าใด ข้นั วำงแผน 1. วิเครำะห์โจทย์ ส่ิงท่ีโจทย์บอก ส่ิงที่โจทย์ถาม 2. เลือกสูตรทใ่ี ชใ้ นกำรแกป้ ญั หำ 3. เรียงลำดับขัน้ ตอนกำรแกป้ ัญหำ

ขนั้ กำรกำกับควบคมุ เป้ำหมำยในกำรแกป้ ัญหำที่ตอ้ งคำนงึ ถึงเสมอ คือ ปฏิบตั ิตำมกำรแกป้ ญั หำตำมขนั้ ตอนทเี่ ลือกไว้ เขา้ ชมเนื้อหาและการทดลองเรอ่ื งคลนื่ เพม่ิ เตมิ ท่ี เวบ็ ไซตฟ์ สิ ิกสน์ า้ ปลีกโดยพมิ พ์ค้นหาในGoogle โดย พิมพค์ าวา่ Physicsnampreek แล้วพบกัน

1. คำตอบของปัญหำ คอื ขนั้ กำรประเมนิ 2. นำคำตอบทไ่ี ด้มำตรวจสอบ คำตอบท่ีได้ตรวจสอบ ควำมเหมำะสมเพรำะ 3. กำรตรวจสอบกำรวำงแผน และกำรปฏบิ ตั ิกำรแก้ปญั หำมคี วำมเหมำะสมหรอื ไม่ มวี ิธกี ำร วเิ ครำะห์อย่ำงไร เขา้ ชมเน้อื หา การทดลองเรอ่ื งคล่ืนเพิม่ เติมท่ีเว็บไซตฟ์ สิ กิ ส์น้า ปลกี เขา้ เวบ็ ไซต์โดยตรงไดท้ ี่ https://sites.google.com/site/physicsnampreek1/

นักเรยี นจงพยายามทาด้วยตนเองกอ่ นนะครับ เพราะ การจัดกจิ กรรมการเรียนโดยใช้กลวธิ อี ภิปัญญา เพือ่ สรา้ งการ ตระหนักรู้ส่วนตัวในความคดิ ของตนเอง และความสามารถท่จี ะ ประเมิน และควบคมุ ความคดิ ของตนเอง ความสามารถของ บุคคลในการสรา้ งกระบวนการรับความรู้ เกบ็ ความรู้ คัดเลือก ความรมู้ าใช้แก้ปัญหา คาดคะเนผลการแก้ไขปญั หาทอี่ าจเป็นไป ได้ และหาวิธีการแกป้ ัญหาในทางอนื่ ซึ่งจะเป็นการพฒั นาให้ ผู้เรียนเรยี นรูอ้ ยา่ งยงั่ ยนื