Post on 30-Aug-2019
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
แบบฝกทกษะ
เรอง งานและพลงงาน
รายวชา ฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษาปท 5
นางพทธนนท แสบงบาล
ต าแหนง คร วทยฐานะ ครช านาญการ
โรงเรยนแกนนครวทยาลย
ส านกงานเขตพนทการศกษามธยมศกษา เขต 25
6 ชดท
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
ก
ค ำน ำ
แบบฝกทกษะ เรอง งานและพลงงาน ประกอบการเรยนรายวชาฟสกส 3 ว32203 ระดบชนมธยมศกษาปท 5 กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร โรงเรยนแกนนครวทยาลย ส านกงานเขตพนทการศกษามธยมศกษา เขต 25 เลมน ไดจดท าตามสาระและมาตรฐานการเรยนรกลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร หลกสตรแกนนกลางการศกษาขนพนฐาน พทธศกราช 2551 เพอใชประกอบการเรยนการสอน เรอง งานและพลงงาน ใหเกดประสทธภาพ โดยผเรยนไดฝกทกษะการค านวณ และการแกปญหา ซงประกอบดวยแบบฝกทกษะ จ านวน 8 ชด
ผจดท าหวงเปนอยางยงวาแบบฝกทกษะ เรอง งานและพลงงาน รายวชาฟสกส 3 ว32203 ระดบชนมธยมศกษาปท 5 เลมน จะชวยใหนกเรยนไดฝกทกษะการค านวณและ แกโจทยปญหาไดอยางถกตองและมประสทธภาพ มความสขในการเรยน พทธนนท แสบงบาล
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
เรอง หนำ ค าน า ............................................................................................................................... ก สารบญ ............................................................................................................................ ข แนวการใชแบบฝกทกษะ ................................................................................................. ค ค าแนะน าส าหรบครผสอนในการใชแบบฝกทกษะ .......................................................... ง ค าแนะน าส าหรบผเรยนในการใชแบบฝกทกษะ .............................................................. จ จดประสงคการเรยนร ...................................................................................................... ฉ ค าชแจงการใชแบบฝกทกษะ ชดท 6 เรอง พลงงานศกยยดหยน .................................. ช แบบทดสอบกอนเรยน ..................................................................................................... 1 ใบความรท 6 เรอง พลงงานศกยยดหยน ..................................................................... 6 แบบฝกทกษะท 6.1 ........................................................................................................ 11 เฉลยแบบฝกทกษะท 6.1 ................................................................................................ 12 แบบฝกทกษะท 6.2 ........................................................................................................ 13 เฉลยแบบฝกทกษะท 6.2 ................................................................................................ 15 แบบฝกทกษะท 6.3 ........................................................................................................ 17 เฉลยแบบฝกทกษะท 6.3 ................................................................................................ 20 แบบทดสอบหลงเรยน ..................................................................................................... 23 กระดาษค าตอบแบบทดสอบกอนเรยน ........................................................................... 26 เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน ............................................................................................. 27 กระดาษค าตอบแบบทดสอบหลงเรยน ............................................................................ 28 เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน ............................................................................................. 29 บรรณานกรม ................................................................................................................... 30
ข
สำรบญ
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
เพอใหการใชแบบฝกทกษะ เรอง งานและพลงงาน รายวชา ฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษาปท 5 กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร บรรลเปาหมาย ใหผเรยนใชประกอบ การเรยนอยางมขนตอน ผเขยนไดเสนอแนวทางการใชแบบฝกทกษะเลมน ดงตอไปน
1. โครงสรางของแบบฝกทกษะ เรอง งานและพลงงาน รายวชาฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษาปท 5 กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร ประกอบดวย
1.1 แบบทดสอบกอนเรยน 1.2 ใบความร 1.3 แบบฝกทกษะท 1 1.4 เฉลยแบบฝกทกษะท 1 1.5 แบบฝกทกษะท 2 1.6 เฉลยแบบฝกทกษะท 2 1.7 แบบฝกทกษะท 3 1.8 เฉลยแบบฝกทกษะท 3 1.9 แบบทดสอบหลงเรยน 1.10 เฉลยแบบทดสอบกอนเรยน – หลงเรยน
แนวกำรใชแบบฝกทกษะ
เพอพฒนำผลสมฤทธทำงกำรเรยน เรอง งำนและพลงงำน รำยวชำฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษำปท 5
ค
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
2. แบบฝกทกษะ เรอง งานและพลงงาน รายวชาฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษาปท 5 กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร มจ านวน 8 ชด ดงน
แบบฝกทกษะท 1 เรอง งาน
แบบฝกทกษะท 2 เรอง การหางานจากพนทใตกราฟ
แบบฝกทกษะท 3 เรอง ก าลง
แบบฝกทกษะท 4 เรอง พลงงานจลน
แบบฝกทกษะท 5 เรอง พลงงานศกยโนมถวง
แบบฝกทกษะท 6 เรอง พลงงานศกยยดหยน
แบบฝกทกษะท 7 เรอง กฎการอนรกษพลงงานกล
แบบฝกทกษะท 8 เรอง เครองกล
3. การใชแบบฝกทกษะ เรอง งานและพลงงาน รายวชาฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษาปท 5 กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร เพอพฒนาผลสมฤทธทางการเรยนใชประกอบการสอนแผนการจดการเรยนรอยางมขนตอน
4. เพอใหการใชแบบฝกทกษะมคณภาพและไดผลตามจดประสงคการเรยนร นกเรยนควรตงใจศกษาและไมควรเปดดเฉลยกอน
พทธนนท แสบงบาล
ง
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
1. กอนใชแบบฝกทกษะควรศกษาแนวการใชแบบฝกทกษะและศกษาแบบฝกทกษะทงหมด 8 ชด ใหเขาใจ
2. ศกษาแผนการจดการเรยนร ผลการเรยนรทคาดหวง จดประสงคการเรยนร คณลกษณะทพงประสงค สาระการเรยนร การวดผลและประเมนผลใหเขาใจ
3. ศกษาการใชสอการเรยนรใหถกตอง 4. ตรวจสอบและจดเตรยมวสดอปกรณ สอการเรยนร เครองมอวดผลประเมนผลตามท
ก าหนดไวใหอยในสภาพทจะใชงานไดด 5. กอนสอนควรชแจงบทบาทหนาทของผเรยน ก าหนดขอตกลงรวมกนและใหนกเรยน
ศกษาค าแนะน าส าหรบผเรยนในการใชแบบฝกทกษะใหเขาใจ 6. ใหนกเรยนท าแบบทดสอบวดผลสมฤทธกอนเรยน เรอง งานและพลงงาน จ านวน
30 ขอ และท าแบบทดสอบกอนเรยนในแตละแบบฝกทกษะ ชดละ 10 ขอ กอนเรยน เพอประเมนความรพนฐานของนกเรยน
7. ขณะทนกเรยนท ากจกรรมครควรเปนทปรกษาแนะน ากลมนกเรยนทมปญหา โดยเนนใหนกเรยนไดรวมท ากจกรรมและสรปผลการเรยนรเชอมโยงสการบรณาการ
8. ครสงเกตและบนทกพฤตกรรมดานทกษะและคณลกษณะทพงประสงคจากการปฏบตกจกรรมระหวางเรยนลงในแบบบนทกผลกจกรรม พรอมทงประเมนผล
9. เมอนกเรยนท าแบบฝกทกษะครบแลว ใหนกเรยนท าแบบทดสอบหลงเรยนแตละชด จ านวน 10 ขอ เพอประเมนความรหลงเรยน
10. เมอนกเรยนเรยนรจากแบบฝกทกษะครบทกชดแลว ใหนกเรยนท าแบบทดสอบวดผลสมฤทธทางการเรยน เรอง งานและพลงงาน จ านวน 30 ขอ เพอทราบผล การพฒนาในภาพรวม
ค ำแนะน ำส ำหรบครผสอนในกำรใชแบบฝกทกษะ
จ
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
1. นกเรยนศกษาและปฏบตตามขนตอนการใชแบบฝกทกษะอยางเครงครด 2. นกเรยนท าแบบทดสอบวดผลสมฤทธกอนเรยน จ านวน 30 ขอ ดวยความซอสตย
และละเอยดรอบคอบ 3. นกเรยนศกษาผลการเรยนรทคาดหวงและจดประสงคการเรยนรน าทางดวยความตงใจ 4. นกเรยนศกษาแบบฝกทกษะและรวมแสดงความคดเหนในกลมและในชนเรยนอยางม
เหตผล 5. นกเรยนฝกทกษะตามทก าหนดไว ดวยความละเอยดรอบคอบ 6. นกเรยนตอบค าถามในแบบฝกทกษะลงในสมดดวยความตงใจ โดยไมเปดดเฉลยกอน 7. นกเรยนตรวจค าตอบจากเฉลยแนวค าตอบ 8. นกเรยนรวมกจกรรมสรปบทเรยนอยางตงใจ 9. นกเรยนท าแบบทดสอบหลงเรยนในแตละชด ชดละ 10 ขอ ดวยความละเอยด
รอบคอบ 10. เมอศกษาแบบฝกทกษะครบทกชด จ านวน 8 ชด แลวนกเรยนท าแบบทดสอบวดผล
สมฤทธหลงเรยน จ านวน 30 ขอ ดวยความซอสตยและละเอยดรอบคอบ
ฉ
ค ำแนะน ำส ำหรบผเรยนในกำรใชแบบฝกทกษะ
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
ช
จดประสงคกำรเรยนร
1. บอกความหมายของพลงงานศกยยดหยนได
2. ระบปรมาณทท าใหเกดพลงงานศกยยดหยนได
3. บอกความสมพนธระหวางงานกบพลงงานศกยยดหยนได
4. ค านวณหาพลงงานศกยยดหยนจากสถานการณทก าหนดใหได
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
1
ค ำชแจงกำรใชแบบฝกทกษะงำนและพลงงำน รำยวชำ ฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษำปท 5
ชดท 6 เรอง พลงงำนศกยยดหยน
1. ท าแบบทดสอบกอนเรยน จ านวน 10 ขอ ในเวลา 10 นาท 2. ศกษาใบความรท 6 เรอง พลงงานศกยยดหยน 3. ท าแบบฝกทกษะท 6.1 4. ตรวจค าตอบแบบฝกทกษะท 6.1 5. ท าแบบฝกทกษะท 6.2 6. ตรวจค าตอบแบบฝกทกษะท 6.2 7. ท าแบบฝกทกษะท 6.3 8. ตรวจค าตอบแบบฝกทกษะท 6.3 9. ท าแบบทดสอบหลงเรยน 10. ตรวจค าตอบแบบทดสอบกอนเรยน – หลงเรยน
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
2
แบบทดสอบกอนเรยน แบบฝกทกษะงำนและพลงงำน
รำยวชำฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษำปท 5 ชดท 6 เรอง พลงงำนศกยยดหยน
ค ำชแจง ใหนกเรยนเลอกค าตอบทถกตองทสดเพยงขอเดยว
1. สปรง ก และ ข มคานจสปรงไมเทากน ถกกดดวยแรงทเทากน ขอความใดทเปนจรง ก. สปรง ก และ ข ออกแรงตานไมเทากน ข. สปรง ก และ ข มพลงงานศกยยดหยนเทากน ค. สปรงทมคานจสปรงมากจะมพลงงานศกยยดหยนมากกวา ง. สปรงทมคานจสปรงนอยจะมพลงงานศกยยดหยนมากกวา
2. ขอใดกลาวถกตองเกยวกบพลงงานศกยยดหยน
ก. เกดขนเมอวตถเคลอนทดวยความเรว ข. เปนพลงงานทสะสมอยในสปรงทยดหรอหด ค. เกดจากแรงโนมถวงของโลกกระท ากบวตถ ง. เกดจากวตถเคลอนทไดระยะทางในหนงหนวยเวลา
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
3
3. ขอใดกลาวถกตองเกยวกบความสมพนธระหวางแรงกบระยะยดหรอหดของสปรง
ก. แรงแปรผนตรงกบก าลงสองของระยะยดหรอหด ข. แรงแปรผกผนกบก าลงสองของระยะยดหรอหด ค. แรงแปรผนตรงกบระยะยดหรอหด ง. แรงแปรผกผนกบระยะยดหรอหด
4. พนทใตกราฟระหวาง F กบระยะยดหรอหดของสปรง x หมายถงปรมาณใด
ก. คานจสปรง ข. พลงงานจลน ค. พลงงานศกยโนมถวง ง. พลงงานศกยยดหยน
5. กลองมวล 1 กโลกรม เคลอนทดวยความเรว 2 เมตร/วนาท บนผวราบทปราศจากความฝดไปชนกบปลายของสปรงทเคลอนทไปมาอยางอสระ ถาคานจของสปรงเทากบ 400 นวตน/เมตร สปรงจะถกอดเปนระยะกเมตร
ก. 0.10 เมตร ข. 0.20 เมตร ค. 0.35 เมตร ง. 0.45 เมตร
6. รถทดลอง 0.01 กโลกรม วงเขาชนสปรงทมคานจ 100 นวตน/เมตร ดวยอตราเรว 6 เมตร/วนาท สปรงหดสนทสดกเมตร
ก. 0.01 เมตร ข. 0.06 เมตร ค. 0.10 เมตร ง. 0.15 เมตร จ.
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
4
7. ในการทดลองเรอง การยดของสปรง ไดกราฟระหวางแรงทดงสปรงกบระยะทสปรงยดออก ดงรป จงหาพลงงานศกยยดหยน
ก. 5 จล ข. 25 จล ค. 50 จล ง. 75 จล
8. จากกราฟในขอ 7 สปรงมคาคงทเทาใด ก. 1 นวตน/เมตร ข. 10 นวตน/เมตร ค. 25 นวตน/เมตร ง. 50 นวตน/เมตร
0
10
10 X (m)
F (N)
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
โจทยตอไปนใชตอบค ำถำม ขอ 9-10
จากรป ถารถมความเรว 2 เมตร/วนาท เขาชนสปรง ซงมคานจ 400 นวตน/เมตร และระหวางลอรถกบพนไมมความฝดเลย และรถมมวล 4 กโลกรม
9. เมอรถชนสปรง สปรงจะหดสนทสดเทำไร
ก. 2 เซนตเมตร ข. 4 เซนตเมตร ค. 10 เซนตเมตร ง. 20 เซนตเมตร
10. สปรงออกแรงกระท าตอรถมากทสดเทาใด ในหนวยนวตน ก. 20 นวตน ข. 40 นวตน ค. 80 นวตน ง. 160 นวตน
5
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
เมอสปรงเกดการยดหรอหดตวจากสภาพปกต จะท าใหเกดแรงในตวสปรงโดยขนาดของแรงจะแปรผนตามระยะยดหรอหดของสปรง
ก าหนดใหสปรงมความยาวปกต l0 เมอถกดงหรออดดวยแรง P จะท าใหสปรงยดออกหรอหดตวเปนระยะเทากบ x ดงรป
ในขณะทสปรงยดหรอหดตวจากสภาพปกต จะเกดแรงในสปรง ใหมขนาดเทากบ F จากนยาม จะได F α x หรอ F = kx นนคอ
เมอ F = แรงในสปรง มหนวยเปน นวตน (N) X = ระยะยดหรอหดของสปรงจากสภาพปกต มหนวยเปน เมตร (m) k = คานจของสปรง หรอ คอแรงทท าใหสปรงยดหรอหดหนงหนวย มหนวยเปน นวตน/เมตร (N/m)
ใบควำมรท 6
เรอง พลงงำนศกยยดหยน รำยวชำฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษำปท 5
F = kx
6
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
พลงงานศกยยดหยน คอ พลงงานทสะสมอยในสปรง อนเนองจากระยะยด
หรอหดของสปรง มคาเทากบงานเนองจากแรงในสปรงทจะท าใหวตถกลบคนสแนวปกต ก าหนดใหวตถมวล m ยดตดกบสปรงและสปรงมความยาวปกตดงรปบน เมอสปรงยด
ตวออก x ปรากฏดงรปลาง แรงทเกดในสปรงมความสมพนธกบระยะยด ดงกราฟ รปขวามอ
เนองจากแรงในสปรงไมคงท ดงนน งานในการดงสปรงจาก A ไป B จงมคาเทากบ
พนทใตกราฟ F กบ x แทนคา W = พนทใตกราฟ F กบ x
W = Fx
เมอ F = kx , W = Fx x
W =
kx2
ปรมาณงานทท าในการดงหรอกดสปรงใหมระยะเปลยนไป x จะเทากบ
kx2
ปรมาณนกคอ พลงงานศกยยดหยน แทนดวยสญลกษณ EP
EP =
kx2
7
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
ตวอยำงท 1 สปรงอนหนง มคาคงตวสปรงเทากบ 150 นวตนตอเมตร จงหา
ก. แรงทใชดงสปรงขณะสปรงยดออกจากเดม 0.25 เมตร ข. พลงงานศกยยดหยนเมอสปรงยดออกจากเดม 0.25 เมตร
วธท ำ ก. จาก F = kx
F = (150)(0.25)
F = 37.5 N
ดงนน แรงทใชดงสปรงใหยดออก 0.25 เมตร เปน 37.5 นวตน
ข. จาก EP =
kx2
EP =
(150)(0.25)2
= 4.6875 J
ดงนน พลงงานศกยยดหยนเมอสปรงยดออก 0.25 เมตร เปน 4.6875 จล
ตวอยำงท 2 วตถชนหนงมมวล 2 กโลกรม ถกแขวนหอยดวยสปรงขดหนง ปรากฏวาสปรงยดออก 5 เซนตเมตร จงหาคานจสปรง
วธท ำ จาก F = kx mg = kx
2(10) = k(0.05)
k =
= 400 N/m ดงนน คานจสปรง เปน 400 นวตนตอเมตร
8
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
ตวอยำงท 3 ออกแรงดงสปรงอนหนง ขณะทสปรงยดออกจากต าแหนงสมดล 0.1 เมตร ใชแรงดง 10 นวตน ถาเพมแรงดงเปน 40 นวตน ขณะนนสปรงมพลงงานศกยยดหยนเทาไร วธท ำ จาก F = kx 10 = k (0.1)
k =
= 100 N/m
เมอเพมแรงดงเปน 40 นวตน สปรงจะยดออก
x =
=
= 0.4 m
จาก EP =
kx2
=
(100)(0.4)2
= 8 J
ดงนน สปรง ทถกแรง 40 นวตน ดง จะมพลงงานศกยยดหยน 8 จล
9
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
ตวอยำงท 4 ถาแรง F เปลยนตามระยะทาง x ดงรป อยากทราบวาพลงงานศกยยดหยนเปนเทาไร วธท ำ จาก Ep = พนทใตกราฟ
=
ผลบวกดานคขนาน สง กวาง ยาว
=
= 36 J ดงนน พลงงานศกยยดหยนเปน 36 จล
0 2 4 6
4
8
X (cm)
F (N)
เรำมำลองท ำแบบฝกทกษะกนลองดคะ
10
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
จดประสงค
1. บอกความหมายของพลงงานศกยยดหยนได
2. ระบปรมาณทท าใหเกดพลงงานศกยยดหยนได
3. บอกความสมพนธระหวางงานกบพลงงานศกยยดหยนได
ค ำสง ใหนกเรยนเตมค าในชองวางใหสมบรณ (7 คะแนน)
1. พลงงานศกยยดหยน หมายถง ............................................................................................................. 2. สตรการหาพลงงานศกยยดหยน คอ .................................................................................................... 3. พลงงานศกยยดหยนมหนวย คอ .......................................................................................................... 4. สปรงตวเดยวกนมคาคงตวเทากนหรอไม ............................................................................................. 5. พนทใตกราฟระหวางแรงกบระยะยดหรอหดของสปรง หมายถง ........................................................ 6. น าขอมลตอไปนมาเขยนกราฟระหวางแรงกบระยะยดของสปรง แลวค านวณหาพลงงานศกย
ยดหยน (2 คะแนน)
แรง F (N) 0 5 10 15 20 ระยะยดของสปรง X (m) 0 2 4 6 8
แบบฝกทกษะท 6.1 เรอง พลงงำนศกยยดหยน รำยวชำฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษำปท 5
11
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
แบบฝกทกษะท 6.1 เรอง พลงงำนศกยยดหยน รำยวชำฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษำปท 5
1. พลงงานศกยยดหยน หมายถง พลงงานทสะสมอยในสปรงทท าใหยดออกหรอหดเขาจากต าแหนงสมดล
2. สตรการหาพลงงานศกยยดหยน คอ
kx2
3. พลงงานศกยยดหยนมหนวย คอ จล
4. สปรงตวเดยวกนมคาคงตวเทากนหรอไม เทากน
5. พนทใตกราฟระหวางแรงกบระยะยดหรอหดของสปรง หมายถง พลงงานศกยยดหยน
6. น าขอมลตอไปนมาเขยนกราฟระหวางแรงกบระยะยดของสปรง แลวค านวณหาพลงงานศกยยดหยน (2 คะแนน)
แรง F (N) 0 5 10 15 20 ระยะยดของสปรง X (m) 0 2 4 6 8
20
15
10
0 2 4 6 8 10 x (m)
F (N)
5
หาพลงงานศกยยดหยน จาก พนทใตกราฟ
=
x 8 x 20
= 80 J ดงนน พลงงานศกยยดหยนเปน 80 จล
12
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
จดประสงค
1. ค านวณหาพลงงานศกยยดหยนจากสถานการณทก าหนดใหได
ค ำสง ใหนกเรยนเตมค าในชองวางใหสมบรณ (8 คะแนน)
1. ตาชงสปรงอานคาไดระหวาง 0 - 50 นวตน ยดออก 0.2 เมตร ขณะอานได 50 นวตน ถาน ามวลขนาด 3 กโลกรม แขวนไวทปลายตาชง ขณะนนสปรงมพลงงานศกยยดหยนเปนเทาใด
วธท ำ จาก F = kx
50 = k(………)
k =
= ............ N/m
เมอแขวนวตถขนาด 3 กโลกรม สปรงจะยดออก
X =
=
= …………… m
จาก
kx2
=
(………….)(………….)2
= …………… J
ดงนน สปรงทแขวนมวล 3 กโลกรม จะมพลงงานศกยยดหยน ............................... จล
แบบฝกทกษะท 6.2 เรอง พลงงำนศกยยดหยน รำยวชำฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษำปท 5
13
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
2. ออกแรง 3 นวตน ดงสปรง ท าใหสปรงยดออกจากต าแหนงสมดล 1 เมตร คาคงตวของสปรงเปน กนวตนตอเมตร
วธท ำ จาก F = kx 3 = k(………) k =
= ............ N/m
ดงนน คาคงตวของสปรงเปน ................. นวตนตอเมตร
3. ออกแรงดงสปรงใหยด 1 เมตร คาคงตวของสปรงเปน 1,000 นวตนตอเมตร จงหาพลงงานศกยยดหยนมคากจล
วธท ำ จาก
kx2
=
(………….)(………….)2
= …………… J
ดงนน พลงงานศกยยดหยนมคา ................. จล
4. ออกแรงดงสปรงจากเดมยาว 0.05 เมตร เมอสปรงยดตวแลววดแรงได 40 นวตน และงานทเกดขน 36 จล จงหาวาสปรงถกยดออกเปนความยาวเทาไร
วธท ำ จาก F = kx
............ = k(………)
k =
= ............ N/m
จาก
kx2
36 =
(………….)x2
x2 =
x = ............ m
ดงนน สปรงจะยดออก ............................... เมตร
14
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
1. ตาชงสปรงอานคาไดระหวาง 0 - 50 นวตน ยดออก 0.2 เมตร ขณะอานได 50 นวตน ถาน ามวลขนาด 3 กโลกรม แขวนไวทปลายตาชง ขณะนนสปรงมพลงงานศกยยดหยนเปนเทาใด
วธท ำ จาก F = kx 50 = k(0.2)
k =
= 250 N/m เมอแขวนวตถขนาด 3 กโลกรม สปรงจะยดออก
X =
=
= 0.12 m
จาก
kx2
=
(250)(0.12)2
= 1.8 J
ดงนน สปรงทแขวนมวล 3 กโลกรม จะมพลงงานศกยยดหยน 1.8 จล 2. ออกแรง 3 นวตน ดงสปรง ท าใหสปรงยดออกจากต าแหนงสมดล 1 เมตร คาคงตวของสปรงเปน กนวตนตอเมตร
วธท ำ จาก F = kx 3 = k(1)
k =
= 3 N/m
ดงนน คาคงตวของสปรงเปน 3 นวตนตอเมตร
แบบฝกทกษะท 6.2 เรอง พลงงำนศกยยดหยน รำยวชำฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษำปท 5
15
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
3. ออกแรงดงสปรงใหยด 1 เมตร คาคงตวของสปรงเปน 1,000 นวตนตอเมตร จงหาพลงงานศกยยดหยนมคากจล
วธท ำ จาก
kx2
=
(1,000)(1)2
= 500 J
ดงนน พลงงานศกยยดหยนมคา 500 จล
4. ออกแรงดงสปรงจากเดมยาว 0.05 เมตร เมอสปรงยดตวแลววดแรงได 40 นวตน และงานทเกดขน 36 จล จงหาวาสปรงถกยดออกเปนความยาวเทาไร
วธท ำ จาก F = kx
40 = k(0.05)
k =
= 800 N/m
จาก
kx2
36 =
(800)x2
x2 =
x = 0.3 m
ดงนน สปรงจะยดออก 0.3 เมตร
16
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
จดประสงค 1. ค านวณหาพลงงานศกยยดหยนจากสถานการณทก าหนดใหได
ค ำสง จงแสดงวธท า (8 คะแนน) 1. ถาออกแรงดง 8 นวตน ดงสปรงๆ จะยดออกเปน 0.2 เมตร ถาออกแรงดงสปรง 120 นวตน
พลงงานศกยยดหยนในสปรงมคาเทาใด ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
2. มวล 1 กโลกรม ผกตดสปรง ถาดงมวลออกมาดวยแรง 1 นวตน ในทศขนานกบพน ท าใหสปรงยดออกมา 2 เมตร จงหาคาพลงงานศกยยดหยนของสปรงน ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ..............................................................................................................................................................
แบบฝกทกษะท 6.3 เรอง พลงงำนศกยยดหยน รำยวชำฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษำปท 5
17
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
3. ถาความสมพนธระหวางแรงทใชดงสปรงกบระยะสปรงยดออกเปนไปตามกราฟ ขณะทสปรงถกดง
ดวยแรง 40 นวตน จะมพลงงานศกยยดหยนเทาไร
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
30
20
x (m) 0 1 2 3 4
F (N)
10
40
18
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
4. สปรงอนหนงแขวนในแนวดง สปรงจะยดออกเมอเตมมวลถวงทปลายสปรง เมอน าคาการยดออกของสปรงและมวลทใชถวงมาเขยนกราฟจะมลกษณะดงรป อยากทราบวาเมอสปรงยดออกเปนระยะ 20 เซนตเมตร พลงงานศกยยดหยนของสปรงจะเปนกจล
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
0 2 4 6 x (m)
0.2
0.4
0.6
m (kg)
19
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
1. ถาออกแรงดง 8 นวตน ดงสปรงๆ จะยดออกเปน 0.2 เมตร ถาออกแรงดงสปรง 120 นวตน พลงงานศกยยดหยนในสปรงมคาเทาใด
วธท ำ จาก F = kx
k =
= 40 N/m ถาออกแรงดง 120 นวตน จะมพลงงานศกยยดหยน
kx2
=
(40)(3)2
= 180 J ดงนน พลงงานศกยยดหยนในสปรงมคา 180 จล
2. มวล 1 กโลกรม ผกตดสปรง ถาดงมวลออกมาดวยแรง 1 นวตน ในทศขนานกบพน ท าใหสปรงยดออกมา 2 เมตร จงหาคาพลงงานศกยยดหยนของสปรงน วธท ำ จาก F = kx
k =
= 0.5 N/m
kx2
= (0.5)(2)2
= 1 J ดงนน พลงงานศกยยดหยนในสปรงมคา 1 จล
แบบฝกทกษะท 6.3 เรอง พลงงำนศกยยดหยน รำยวชำฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษำปท 5
หา x จาก
x =
=
x = 3 m
20
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
3. ถาความสมพนธระหวางแรงทใชดงสปรงกบระยะสปรงยดออกเปนไปตามกราฟ ขณะทสปรงถกดง
ดวยแรง 40 นวตน จะมพลงงานศกยยดหยนเทาไร
วธท ำ จาก EP = พนทใตกราฟ
=
(40)(4)
= 80 J ดงนน จะมพลงงานศกยยดหยน 80 จล
30
20
x (m) 0 1 2 3 4
F (N)
10
40
21
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
4. สปรงอนหนงแขวนในแนวดง สปรงจะยดออกเมอเตมมวลถวงทปลายสปรง เมอน าคาการยดออกของสปรงและมวลทใชถวงมาเขยนกราฟจะมลกษณะดงรป อยากทราบวาเมอสปรงยดออกเปนระยะ 20 เซนตเมตร พลงงานศกยยดหยนของสปรงจะเปนกจล
วธท ำ จาก F = kx
k =
= 1 N/m
kx2
= (1)(0.2)2
= 0.02 J ดงนน พลงงานศกยยดหยนของสปรงมคา 0.02 จล
0 2 4 6 x (m)
0.2
0.4
0.6
m (kg)
22
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
แบบทดสอบหลงเรยน แบบฝกทกษะงำนและพลงงำน
รำยวชำฟสกส 3 ว32203 ชนมธยมศกษำปท 5 ชดท 6 เรอง พลงงำนศกยยดหยน
ค ำชแจง ใหนกเรยนเลอกค าตอบทถกตองทสดเพยงขอเดยว
1. ขอใดกลาวถกตองเกยวกบความสมพนธระหวางแรงกบระยะยดหรอหดของสปรง
ก. แรงแปรผนตรงกบก าลงสองของระยะยดหรอหด ข. แรงแปรผกผนกบก าลงสองของระยะยดหรอหด ค. แรงแปรผนตรงกบระยะยดหรอหด ง. แรงแปรผกผนกบระยะยดหรอหด
2. กลองมวล 1 กโลกรม เคลอนทดวยความเรว 2 เมตร/วนาท บนผวราบทปราศจากความฝดไปชนกบปลายของสปรงทเคลอนทไปมาอยางอสระ ถาคานจของสปรงเทากบ 400 นวตน/เมตร สปรงจะถกอดเปนระยะกเมตร
ก. 0.10 เมตร ข. 0.20 เมตร ค. 0.35 เมตร ง. 0.45 เมตร
3. สปรง ก และ ข มคานจสปรงไมเทากน ถกกดดวยแรงทเทากน ขอความใดทเปนจรง ก. สปรง ก และ ข ออกแรงตานไมเทากน ข. สปรง ก และ ข มพลงงานศกยยดหยนเทากน ค. สปรงทมคานจสปรงมากจะมพลงงานศกยยดหยนมากกวา ง. สปรงทมคานจสปรงนอยจะมพลงงานศกยยดหยนมากกวา
2. ขอใดกลาวถกตองเกยวกบพลงงานศกยยดหยน
ก. เกดขนเมอวตถเคลอนทดวยความเรว ข. เปนพลงงานทสะสมอยในสปรงทยดหรอหด ค. เกดจากแรงโนมถวงของโลกกระท ากบวตถ ง. เกดจากวตถเคลอนทไดระยะทางในหนงหนวยเวลา
23
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
24
โจทยตอไปนใชตอบค ำถำม ขอ 4-5
จากรป ถารถมความเรว 2 เมตร/วนาท เขาชนสปรง ซงมคานจ 400 นวตน/เมตร และระหวางลอรถกบพนไมมความฝดเลย และรถมมวล 4 กโลกรม
4. เมอรถชนสปรง สปรงจะหดสนทสดเทำไร ก. 2 เซนตเมตร ข. 4 เซนตเมตร ค. 10 เซนตเมตร ง. 20 เซนตเมตร
5. สปรงออกแรงกระท าตอรถมากทสดเทาใด ในหนวยนวตน ก. 20 นวตน ข. 40 นวตน ค. 80 นวตน ง. 160 นวตน
6. พนทใตกราฟระหวาง F กบระยะยดหรอหดของสปรง x หมายถงปรมาณใด ก. คานจสปรง ข. พลงงานจลน ค. พลงงานศกยโนมถวง ง. พลงงานศกยยดหยน
7. รถทดลอง 0.01 กโลกรม วงเขาชนสปรงทมคานจ 100 นวตน/เมตร ดวยอตราเรว 6 เมตร/วนาท สปรงหดสนทสดกเมตร
ก. 0.01 เมตร ข. 0.06 เมตร ค. 0.10 เมตร ง. 0.15 เมตร
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
25
8. ในการทดลองเรอง การยดของสปรง ไดกราฟระหวางแรงทดงสปรงกบระยะทสปรงยดออก ดงรป จงหาพลงงานศกยยดหยน
ก. 5 จล ข. 25 จล ค. 50 จล ง. 75 จล
9. จากกราฟในขอ 8 สปรงมคาคงทเทาใด ก. 1 นวตน/เมตร ข. 10 นวตน/เมตร ค. 25 นวตน/เมตร ง. 50 นวตน/เมตร
10. ขอใดกลาวถกตองเกยวกบพลงงานศกยยดหยน
ก. เกดขนเมอวตถเคลอนทดวยความเรว ข. เปนพลงงานทสะสมอยในสปรงทยดหรอหด ค. เกดจากแรงโนมถวงของโลกกระท ากบวตถ ง. เกดจากวตถเคลอนทไดระยะทางในหนงหนวยเวลา
0
10
10 X (m)
F (N)
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
ชอ............................................................................. ชน .................... เลขท ..............
ขอ ก ข ค ง
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
กระดำษค ำตอบแบบทดสอบกอนเรยน ชดท 6 เรอง พลงงำนศกยยดหยน
คะแนนทได
26
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
ขอ ก ข ค ง
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
แบบทดสอบกอนเรยน ชดท 6 เรอง พลงงำนศกยยดหยน
27
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
ชอ............................................................................. ชน .................... เลขท ..............
ขอ ก ข ค ง
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
คะแนนทได
กระดำษค ำตอบแบบทดสอบหลงเรยน ชดท 6 เรอง พลงงำนศกยยดหยน
28
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
ขอ ก ข ค ง
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
แบบทดสอบหลงเรยน ชดท 6 เรอง พลงงำนศกยยดหยน
29
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
จรญ บระตะ. (2555). คมอเรยนรดวยตนเองฟสกส เลม 2 ม.4-6. กรงเทพมหานคร : ส านกพมพนพนธ. จกรนทร วรรณโพธกลาง. (2554). คมอรำยวชำเพมเตม ฟสกส เลม 2 ชนมธยมศกษำปท 4-6. กรงเทพมหานคร : พ.ศ.พฒนา. เฉลมชย มอญสข า. (2554). หนงสอเสรมกำรเรยนฟสกสเพมเตม ชนมธยมศกษำปท 4-6 เลม 2. กรงเทพมหานคร : เดอะบคส. ชวง ทมทตชงค และคณะ. (2554). Hi-ED’s Physics ฟสกส ม.4-6 เลม 2 (รำยวชำเพมเตม). กรงเทพมหานคร : ไฮเอดพบลชชง. __________. (2537). APPLIED PHYSICS ฟสกส 2 ม.4 . กรงเพมหานคร : ไฮเอดพบลชชง. ณฐวฒ ดษฎ. (2539.). PHYSICS TEST ม.ปลำย. กรงเทพมหานคร : แมค. ดนย ลสวสดรตนากล. (ม.ป.ป.). คมอ ฟสกส ม.4-5-6. กรพเทพมหานคร : ประสานมตร. ธระศกด วระภาสพงษ. (2537). PHYSICS FOR ENTRANCE. กรงเทพมหานคร : แมค. ________. (2538). PRINCIPLE OF MODERN PHYSICS 2. กรงเทพมหานคร : แมค. นรนทร เนาวประทป. (ม.ป.ป.). รวมหลกฟสกส ม.5 (ว022-ว023). กรงเทพมหำนคร : ฟสกสเซนเตอร. นรนดร สวรตน. (2551). คมอสำระกำรเรยนรพนฐำนและเพมเตม กลมสำระกำรเรยนรวทยำศำสตร ฟสกส กลศำสตร 2. กรงเทพมหานคร : พ.ศ.พฒนา. พรเพญ วฒนพานช. (ม.ป.ป.). คมอเตรยมสอบสำระกำรเรยนรวทยำศำสตรรำยวชำเพมเตม ฟสกส เลม 2. กรงเทพมหานคร : ภมบณฑต. ภาคภม เพงสวรรณ. (2555). วเครำะหโจทย พชตขอสอบฟสกส ม.4 เทอม 1-2. กรงเพมหานคร : ไฮเอดพบลชชง. มานส มงคลสข. (2534). CONDENSED PHYSICS TESTS ม.ปลำย. กรงเทพมหานคร : แมค. วโรจน มงคละมณ. (ม.ป.ป.). ต ำรำเรยนแนวใหม ฟสกส ว022 ชนมธยมศกษำปท 4 เลม 2. กรงเทพมหานคร : ประสานมตร.
บรรณำนกรม
30
งานและพลงงาน ชดท 6 พลงงานศกยยดหยน โดย นางพทธนนท แสบงบาล คร โรงเรยนแกนนครวทยาลย
ศกษาธการ, กระทรวง. (2546). คมอครสำระกำรเรยนรพนฐำนและเพมเตม ฟสกส เลม 1. กรงเทพมหานคร : ครสภาลาดพราว. ________. (2546). คมอวดประเมนผลวทยำศำสตร. กรงเทพมหานคร : ครสภาลาดพราว. ________. (2541). หนงสอเรยนวชำฟสกส 2 ว026. กรงเทพมหานคร : ครสภาลาดพราว. ________. (2536). หนงสอเรยนวชำฟสกส เลม 3 ว026. พมพครงท 3. กรงเทพมหานคร : ครสภาลาดพราว. ________. (2548). หนงสอเรยนรำยวชำเพมเตมฟสกส เลม 2. กรงเทพมหานคร : โรงพมพ สกสค. ลาดพราว.
บรรณำนกรม (ตอ)
31