ฟิสิกส์ (Physics) By Aueanuch Peankhuntod

การประเมินผลรายวิชาฟิสิกส์พื้นฐาน (ว 31101) ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 อัตราส่วนคะแนน ( 70 : 30 ) งานที่ได้รับมอบหมาย 20% สอบย่อย 40% สอบกลางภาค 10% สอบปลายภาค 30% รวม 100%

Physics บทนำ การเคลื่อนที่แบบต่างๆ สนามของแรง คลื่น 1 บทนำ 2 การเคลื่อนที่แบบต่างๆ 3 สนามของแรง 4 คลื่น 5 กัมมันตภาพรังสีและพลังงานนิวเคลียร์

บทนำ Introduction ปริมาณทางฟิสิกส์และหน่วย การทดลองในวิชาฟิสิกส์ ปริมาณสเกลาร์และปริมาณเวกเตอร์

วิทยาศาสตร์ (Science) วิทยาศาสตร์ชีวภาพ (biological science) คือ การศึกษาเฉพาะส่วนที่เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต เช่น พืช และสัตว์ วิทยาศาสตร์ (Science) วิทยาศาสตร์กายภาพ (physical science) คือ การศึกษาเกี่ยวกับสิ่งไม่มีชีวิต เช่น ฟิสิกส์ เคมี ธรณีวิทยา และดาราศาสตร์ เป็นต้น

ทำไมจึงต้องศึกษาฟิสิกส์ ???

ฟิสิกส์ (Physics) มาจากภาษากรีก แปลว่าธรรมชาติ เป็นแขนงหนึ่งของวิทยาศาสตร์กายภาพ ศึกษาเกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ สิ่งไม่มีชีวิต คุณสมบัติและอัตรกิริยาของสสารต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับขนาด เวลา อุณหภูมิ พลังงานและการแผ่รังสี

ปริมาณทางฟิสิกส์และหน่วย ข้อมูลที่ได้จากการศึกษาด้านฟิสิกส์ถูกแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ 1. ข้อมูลเชิงคุณภาพ (Qualitative Data) เป็นข้อมูลที่ได้จากการสังเกตตามขอบเขตการรับรู้ เช่น รส, รูป, กลิ่น และสี เป็นต้น 2. ข้อมูลเชิงกายภาพ (Quantitative Data) เป็นข้อมูลที่ได้จากการวัดปริมาณต่างๆ ของระบบที่เรากำลังศึกษาโดยใช้เครื่องมือวัดและวิธีวัดที่ถูกต้อง ทำให้ได้ข้อมูลออกมาเป็นเชิงตัวเลข เช่น ระยะทาง, เวลา, มวล และอุณหภูมิ เป็นต้น

ข้อมูลเชิงคุณภาพ ( Qualitative data ) กลิ่น รูปทรง รส สี

ข้อมูลเชิงปริมาณ ( Quantitative data ) ระยะทาง มวล เทอร์มอมิเตอร์ บารอมิเตอร์, มาตรความดันบรรยากาศ

การวัด และ ความละเอียดในการวัด ในการวัดปริมาณแต่ละครั้ง ต้องเลือกใช้เครื่องมือซึ่งมีความละเอียดให้เหมาะสมกับสิ่งที่จะวัด ไม้บรรทัด ความละเอียดสเกล = 1 mm ความละเอียดการอ่าน = 0.1 mm (เหมาะกับการวัดความกว้างของหนังสือ เป็นต้น)

การวัด และ ความละเอียดในการวัด เวอร์เนีย ความละเอียดการอ่าน = 0.1 mm (เหมือนไม้บรรทัด แต่เวอร์เนียจะแม่นยำกว่าไม้บรรทัด) ไมโครมิเตอร์ ความละเอียดการอ่าน = 0.01 mm (เหมาะกับการวัดความหนาของแผ่น CD เป็นต้น)

ตัวอย่าง 1 . จากรูป ควรบันทึกความยาวของดินสอเป็นเท่าใด 1. 5 ซม. 2. 5.0 ซม. 3. 5.00 ซม 4. ถูกทุกข้อ ตอบ ข้อ 3 2. (มช 42) นายแดงวัดเส้นผ่านศูนย์กลางของเหรียญอันหนึ่งได้เท่ากับ 2.542 เซนติเมตร นักเรียนคิดว่านายแดงใช้เครื่องมือชนิดไหนวัดเหรียญอันนี้ 1. ไมโครมิเตอร์ 2. เวอร์เนียร์ 3. ตลับเมตร 4. ไม้บรรทัด ตอบ ข้อ 1

เลขนัยสำคัญ เลขนัยสำคัญ คือ เลขที่ได้จากการอ่านค่าการวัดจากเครื่องมือวัดแบบสเกลโดยตรง รวมกับตัวเลขที่ได้จากการประมาณอีก 1 ตัว ตามหลักการบันทึกตัวเลขที่เหมาะสม เช่น 145.35 เซนติเมตร 145.3 เป็นตัวเลขที่ได้จากการวัด 0.05 เป็นตัวเลขที่ได้จากการคาดคะเน

หลักในการนับจำนวนตัวของเลขนัยสำคัญ  

การบวก และลบ เลขนัยสำคัญ วิธีการ “ให้บวกลบตามปกติ แต่ผลลัพธ์ที่ได้ต้องมีจำนวนทศนิยม เท่ากับจำนวนทศนิยมของตัวตั้งที่มีจำนวนทศนิยมน้อยที่สุด” เช่น 4.187 + 3.4 – 2.32 = 5.267 ตอบ 5.3 การคูณ และ หาร เลขนัยสำคัญ วิธีการ “ให้คูณ หรือ หารตามปกติ แต่ผลลัพธ์ที่ได้ต้องมีจำนวนตัวเลขนัยสำคัญเท่ากับจำนวนเลขนัยสำคัญของตัวตั้งที่มีจำนวนเลขนัยสำคัญน้อยที่สุด” เช่น 3.2 4 x 2.0 = 6.4 8 0 ตอบ 6.5

วิธีการปัดเศษเลขคู่ มีหลักการดังนี้ วิธีการปัดเศษเลขคู่ มีหลักการดังนี้ 1) ตัวเลขถัดไปถ้ามากกว่า 5 ให้ปัดขึ้น 2) ตัวเลขถัดไปถ้าน้อยกว่า 5 ให้ปัดลง 3) ตัวเลขถัดไปถ้าเท่ากับ 5 ให้พิจารณาตัวเลขต่อไป ถ้าตัวเลขถัดไปไม่ใช่ 0 ทั้งหมด ให้ปัดขึ้น ถ้าตัวเลขถัดไปเป็น 0 ทั้งหมด (หรือไม่มีแล้ว) ให้ดูตัวเลขที่อยู่ก่อนหน้า 5 หากเป็นเลขคี่ให้ปัดขึ้น หรือหากเป็นเลขคู่ให้ปัดลง

ตัวอย่าง 3.016 ปัดเศษในทศนิยมตำแหน่งที่สองจะได้ 3.02 (เพราะตัวเลขถัดไปคือ 6 มากกว่า 5) 3.013 ปัดเศษในทศนิยมตำแหน่งที่สองจะได้ 3.01 (เพราะตัวเลขถัดไปคือ 3 น้อยกว่า 5) 3.015 ปัดเศษในทศนิยมตำแหน่งที่สองจะได้ 3.02 (เพราะตัวเลขถัดไปคือ 5 และตัวเลขก่อนหน้านั้นคือ 1 เป็นเลขคี่) 3.045 ปัดเศษในทศนิยมตำแหน่งที่สองจะได้ 3.04 (เพราะตัวเลขถัดไปคือ 5 และตัวเลขก่อนหน้านั้นคือ 4 เป็นเลขคู่) 3.04501 ปัดเศษในทศนิยมตำแหน่งที่สองจะได้ 3.05 (เพราะตัวเลขถัดไปคือ 5 และตัวเลขถัดไปไม่ใช่ 0 ทั้งหมด)

5. จงหาผลลัพธ์ของคำถามต่อไปนี้ตามหลักเลขนัยสำคัญ 4.36 + 2.1 – 0.002 4. (มช 34) นักเรียนคนหนึ่งบันทึกตัวเลขจากการทดลองเป็น 0.0652 กิโลกรัม , 8.20 x 10–2 เมตร , 25.5 เซนติเมตร และ 8.00 วินาที จำนวนเหล่านี้มีเลขนัยสำคัญกี่ตัว 1 ตัว ข. 2 ตัว ค. 3 ตัว ง. 4 ตัว 5. จงหาผลลัพธ์ของคำถามต่อไปนี้ตามหลักเลขนัยสำคัญ 4.36 + 2.1 – 0.002 ก. 6 ข. 6.5 ค. 6.46 ง. 6.458 6. (มช 44) ขนมชิ้นหนึ่งมีมวล 2.00 กิโลกรัม ถูกแบ่งออกเป็นสี่ส่วนเท่ากันพอดี แต่ละส่วนจะมีมวลกี่กิโลกรัม ก. 0.5 ข. 0.50 ค. 0.500 ง. 0.5000 ตอบ ข้อ 3 ตอบ ข้อ 2 ตอบ ข้อ 3

ปริมาณทางฟิสิกส์ (Physical Quantity) และหน่วย (Unit) องค์การระหว่างชาติเพื่อการมาตรฐาน (ISO หรือ International Organization for Standardization) ได้กำหนดระบบหน่วยมาตรฐาน คือ ระบบเอสไอ (SI : Systeme International of Unites) ให้ทุกประเทศใช้กันทั่วโลกแบ่งเป็น 3 ส่วน คือ หน่วยฐาน (Base Unit) หน่วยอนุพันธ์ (Derived Unit) และหน่วยเสริม (Supplementary Units)

ปริมาณทางฟิสิกส์ หน่วยฐาน (Base Unit) คือ ปริมาณขั้นต้นที่จำเป็นต่อการอธิบายปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์มี 7 ปริมาณ ดังตาราง ปริมาณ ชื่อหน่วย สัญลักษณ์ มวล (Mass) กิโลกรัม (kilogram) kg ความยาว (Length) เมตร (meter) m เวลา (Time) วินาที (second) s จำนวนสาร โมล (mole) mol อุณหภูมิเชิงอุณหพลศาสตร์ เคลวิน (kelvin) K กระแสไฟฟ้า (Electric Current) แอมแปร์ (ampare) A ความเข้มของการส่องสว่าง แคนเดลา (candela) cd

ปริมาณทางฟิสิกส์ หน่วยอนุพันธ์ (Derived Unit) คือ ปริมาณที่เกิดขึ้นจากการนำหน่วยฐานมารวมกัน แสดงตัวอย่างดังตาราง ปริมาณ ชื่อหน่วย สัญลักษณ์ มาจากหน่วยพื้นฐาน ความเร็ว (Velocity) เมตรต่อวินาที m/s ความเร่ง (Acceleration) เมตรต่อวินาที2 m /s2 แรง (Force) นิวตัน (newton) N kg m/s2 งาน (Work) จูล (joule) J kg m2/s2 กำลัง (Power) วัตต์ (watt) W kg m2/s3 (J/s) ความดัน (Pressure) พาสคัล (pascal) Pa kg /ms2 (N/m2)

ปริมาณทางฟิสิกส์ หน่วยเสริม (Supplementary Units) 1. เรเดียน (Radian ; rad) คือ มุมที่จุดศูนย์กลางของมุมที่รองรับ ความยาวของส่วนโค้งที่มีความยาวเท่ากับรัศมี เป็นหน่วยวัดมุมในระนาบ 2. สเตอเรเดียน (Steradian ; sr) คือ มุมที่จุดศูนย์กลางของทรงกลมที่รองรับพื้นที่ผิวโค้ง ที่มีพื้นที่เป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีความยาวด้านเท่ากับรัศมี เป็นหน่วยวัดมุมตัน

คำอุปสรรคในระบบ SI คำอุปสรรค คือ คำที่ใช้แทนตัวพหุคูณที่อยู่หน้าหน่วยฐานหรือหน่วยอนุพันธ์ที่มีค่ามากเกินไปหรือน้อยเกินไป คำอุปสรรค ตัวพหุคูณ สัญลักษณ์ เอกซะ (exa) 1018 E เพตะ (peta) 1015 P เทอรา (tera) 1012 T จิกะ (giga) 109 G เมกกะ (mega) 106 M กิโล (kilo) 103 k เฮกโต (hecto) 102 H เดคา (deka) 101 Da คำอุปสรรค ตัวพหุคูณ สัญลักษณ์ เดซิ (deci) 10-1 d เซนติ (centi) 10-2 c มิลลิ (milli) 10-3 m ไมโคร (micro) 10-6  นาโน (nano) 10-9 n พิโค (pico) 10-12 p เฟมโต (femto) 10-15 f อัลโต (atto) 10-18 a

การเปลี่ยนเลขทศนิยมเป็นเลขยกกำลังฐานสิบ 1000 ระดับขนาดเป็น 103 100 ระดับขนาดเป็น 102 10 ระดับขนาดเป็น 101 0.1 ระดับขนาดเป็น 10-1 0.01 ระดับขนาดเป็น 10-2 0.001 ระดับขนาดเป็น 10-3

เลขยกกำลังและ การเขียนตามหลักวิทยาศาสตร์

การเปลี่ยนหน่วย 1. เปลี่ยนตัวเลขของหน่วยให้อยู่ในรูปเลขดัชนีฐานสิบ (เลขยกกำลัง) 2. เปลี่ยนคำอุปสรรคคูณหน้าหน่วยหลักหรือหน่วยอนุพันธ์เป็นตัวพหุคูณนำมาคูณกับข้อ 1 3. ต้องการเปลี่ยนหน่วยใดให้เอาหน่วยนั้นมาหาร 4. หาคำตอบโดยการย้ายขึ้นไปคูณ เครื่องหมายเปลี่ยนเป็นตรงข้าม

2. เรือลำหนึ่งแล่นด้วยความเร็ว 72 กิโลเมตร/ชั่วโมง มีค่ากี่เมตร/วินาที สูตรลัด = อุปสรรคตอนแรก อุปสรรคที่จะเปลี่ยน ตัวอย่าง 1. วัตถุมวล 500 กรัม มีค่ากี่กิโลกรัม, กี่ไมโครกรัม, กี่มิลลิกรัม จงหาคำตอบ 2. เรือลำหนึ่งแล่นด้วยความเร็ว 72 กิโลเมตร/ชั่วโมง มีค่ากี่เมตร/วินาที 3. พื้นที่ 1 ตารางเมตร มีค่ากี่ตารางเซนติเมตร