รายวิชา ฟิสิกส์ 3 32203 ชนั้มธัยมศึกษาปีที่5 ชุดที่ 6 · งานและพลังงาน ชุดที่

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


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


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


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


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


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


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


ช

จดประสงคกำรเรยนร

1. บอกความหมายของพลงงานศกยยดหยนได

2. ระบปรมาณทท าใหเกดพลงงานศกยยดหยนได

3. บอกความสมพนธระหวางงานกบพลงงานศกยยดหยนได

4. ค านวณหาพลงงานศกยยดหยนจากสถานการณทก าหนดใหได


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


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


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.


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)


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


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


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


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


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


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


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



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


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


13


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


............ = k(………)

k =

= ............ N/m

จาก

kx2

36 =

(………….)x2

x2 =

x = ............ m

ดงนน สปรงจะยดออก ............................... เมตร

14


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


15


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


40 = k(0.05)

k =

= 800 N/m

จาก

kx2

36 =

(800)x2

x2 =

x = 0.3 m

ดงนน สปรงจะยดออก 0.3 เมตร

16


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 ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ..............................................................................................................................................................


17


3. ถาความสมพนธระหวางแรงทใชดงสปรงกบระยะสปรงยดออกเปนไปตามกราฟ ขณะทสปรงถกดง

ดวยแรง 40 นวตน จะมพลงงานศกยยดหยนเทาไร

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

30

20

x (m) 0 1 2 3 4

F (N)

10

40

18


4. สปรงอนหนงแขวนในแนวดง สปรงจะยดออกเมอเตมมวลถวงทปลายสปรง เมอน าคาการยดออกของสปรงและมวลทใชถวงมาเขยนกราฟจะมลกษณะดงรป อยากทราบวาเมอสปรงยดออกเปนระยะ 20 เซนตเมตร พลงงานศกยยดหยนของสปรงจะเปนกจล

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

..............................................................................................................................................................

0 2 4 6 x (m)

0.2

0.4

0.6

m (kg)

19


1. ถาออกแรงดง 8 นวตน ดงสปรงๆ จะยดออกเปน 0.2 เมตร ถาออกแรงดงสปรง 120 นวตน พลงงานศกยยดหยนในสปรงมคาเทาใด


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


หา x จาก

x =

=

x = 3 m

20


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


4. สปรงอนหนงแขวนในแนวดง สปรงจะยดออกเมอเตมมวลถวงทปลายสปรง เมอน าคาการยดออกของสปรงและมวลทใชถวงมาเขยนกราฟจะมลกษณะดงรป อยากทราบวาเมอสปรงยดออกเปนระยะ 20 เซนตเมตร พลงงานศกยยดหยนของสปรงจะเปนกจล


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


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


3. สปรง ก และ ข มคานจสปรงไมเทากน ถกกดดวยแรงทเทากน ขอความใดทเปนจรง ก. สปรง ก และ ข ออกแรงตานไมเทากน ข. สปรง ก และ ข มพลงงานศกยยดหยนเทากน ค. สปรงทมคานจสปรงมากจะมพลงงานศกยยดหยนมากกวา ง. สปรงทมคานจสปรงนอยจะมพลงงานศกยยดหยนมากกวา



23


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



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



0

10

10 X (m)

F (N)


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



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

แบบทดสอบกอนเรยน ชดท 6 เรอง พลงงำนศกยยดหยน

27


ชอ............................................................................. ชน .................... เลขท ..............


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

คะแนนทได

กระดำษค ำตอบแบบทดสอบหลงเรยน ชดท 6 เรอง พลงงำนศกยยดหยน

28



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

แบบทดสอบหลงเรยน ชดท 6 เรอง พลงงำนศกยยดหยน

29


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


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

Documents

รายวิชา ฟิสิกส์ 3 32203 ชนั้มธัยมศึกษาปีที่5 ชุดที่ 6 · งานและพลังงาน ชุดที่