คมอโปรแกรมสอการเรยนการสอนวชาฟสกส 2(ว30202) เรองงานและพลงงาน

โดยใชการจาลองสถานการณแบบมปฏสมพนธ (INTERACTIVE SIMULATIONS) และโปรแกรม SCILAB

ในปจจบนการเรยนการสอน จะเนนใหนกเรยนเปนศนยกลาง

ในการศกษาคนควาขอมลดวยตนเอง ซงอาจจะเรยนรจากสอตางๆ เชน ซด

สอการเรยนการสอนผานโทรทศนและเครอขายดาวเทยม สอการเรยนการสอน

ผานเครอขายอนเตอรเนต (E-leaning) เปนตน โดยโปรแกรมสอการเรยนการ

สอนวชาฟสกส 2 (ว30202) เรอง งานและพลงงาน โดยใชการจาลองสถานการณ

แบบมปฏสมพนธ (Interactive Simulations) และโปรแกรม SCILAB น

เปนซอฟตแวรทจดทาขนเพอชวยใหการเรยนรทางฟสกสใหเขาใจงายและ

ไมนาเบอ โดยกลมเปาหมาย คอ มงเนนใหนกเรยนระดบมธยมศกษาตอนปลาย

คอ ระดบชนมธยมศกษาปท 4 – 6 ทตองเรยนฟสกสทงในกลมวชาพนฐานและ

วชาเพมเตม ซงโปรแกรมนมลกษณะการโตตอบกบผใชงาน (Interactiv) เพอให

ผใชงานมทกษะการคานวณดวยโปรแกรม SCILAB อยางงาย และสามารถนา

ความรทไดไปใชในการแกปญหาทางฟสกสตอไป

โปรแกรมสอการเรยนการสอนนพฒนาขนโดยใช Interactive

Simulations การจาลองสถานการณแบบมปฏสมพนธ เปนแบบทยอมใหผเรยน

ไดควบคมระบบและสงเกตการเปลยนแปลงองคประกอบ ภายในทมผลตอการ

เปลยนแปลงทงหมด ผเรยนมสวนรวมกบการจาลองสถานการณทเปลยนแปลง

นน จากเวบไซด http://phet.colorado.edu ซงพฒนาโดยกลมนกวจย

โครงการ PhET ของ University of Colorado ประเทศสหรฐอเมรการ เปน

ซอฟแวรทรนบน java และเปนซอฟแวรทใชฟร ไมเสยเงนคาลขสทธของ

ซอฟแวร สวนโปรแกรม SCILAB เปนโปรแกรมภาษาขนสงทถกพฒนาขนโดย

ความรวมมอกนระหวางนกวจยจากสถาบน Institut National De Recherche

En Informatique Et En Automatique (INRIA) และ École nationale des

ponts et chausses (ENPC) ประเทศฝรงเศส ตงแตป ค.ศ. 1990 โดยม

จดมงหมายเพอใชในการคานวณเชงตวเลขและแสดงผลกราฟทซบซอน

นอกจากนโปรแกรม SCILAB ยงเปนโปรแกรมทใหฟร (ไมตองเสยเงนคาลขสทธ

คมอโปรแกรมส อการเรยนการสอนวชาฟสกส 2 (ว30202) เร อง งานและพลงงาน ครยพวรรณ

ตรรตนวชชา โรงเรยนกระแชงวทยา yupaw

on@hotm

ail.com

2

ซอฟตแวร) ผอานสามารถดาวนโหลดไดจาก http://www.scilab.org สาหรบสอการเรยนการสอน

ในคมอโปรแกรมสอการเรยนการสอนวชาฟสกส 2 (ว30202) เรองงานและพลงงาน โดยใชการจาลอง

สถานการณแบบมปฏสมพนธ (Interactive Simulations) และโปรแกรม SCILAB มดงน

• พลงงานศกยยดหยน

• พลงงานศกยโนมถวง

• พลงงานจลน

• กฎการอนรกษพลงงาน

ระบบทแนะนา

ฮารดแวร (Hardware)

รายการ คาอธบาย

CPU Pentium 1.6 GHz ขนไป

RAM 512 MB ขนไป

Hard Disk ตองมพนทเหลอมากกวา 1 GB

VGA 64 MB ขนไป

Operating System Windows XP Service Pack 2

ซอฟแวร (Software)

รายการ คาอธบาย

SCLLAB 5.4.0 เวอรชนนหรอสงกวา

Sun Java 1.5.0_15 เวอรชนนหรอสงกวา

วธการใฃสอการเรยนการสอนวชาฟสกส 2 (ว30202) เรอง งานและพลงงาน โดยใชการจาลอง

สถานการณแบบมปฏสมพนธ (Interactive Simulations) และโปรแกรม SCILAB ดงน

1. ขนตอนการตดตงโปรแกรมสอการเรยนการสอนวชาฟสกส 2 (ว30202) เรอง งานและ

พลงงาน ตดตงโปรแกรม Sun Java 1.5.0_15 โดยกอนการเรมตดตงควรปดโปรแกรมอนๆกอนแลว

คอยตดตง

3

1.1 ตดตง Sun Java 1.5.0_15 โดยการดบเบลคลกท j2re-1_3_1_18-windows-i586-

i.exe ดงภาพท 1

ภาพท 1 แสดงโปรแกรมตดตง Sun Java 1.5.0_15

1.2 โปรแกรมจะแสดงหนาตางการตดตง ใหทาการคลกปม Accept เพอทาการตดตง

ภาพท 2 แสดงหนาตางเรมตนการตดตงโปรแกรม

1.3 เมอตดตงตงโปรแกรมเรยบรอยจะเปนดงภาพท 3

4

ภาพท 3 แสดงหนาตางการสนสดการตดตงโปรแกรม Sun Java 1.5.0_15

1.4 เปดไฟล mass-spring-lab_en.jar เพอด Interactive Simulations

(แบบจาลองสถานการณทมปฏสมพนธ) เกยวกบพลงงานศกยยดหยนโดยจะรนบนเวบบราวเซอรทม

ในเครองคอมพวเตอรนน เชน IE (Internet Explorer) ดงภาพท 4

ภาพท 4 แสดงหนาตาง Interactive Simulations เกยวกบพลงงานศกย

5

1.5 รายละเอยดเกยวกบการใช Interactive Simulations มดงน

ภาพท 5 แสดงรายละเอยดปมปรบคาพารามเตอร Interactive Simulations

คอ ไมบรรทดสาหรบวดระยะทสปรงยดได

คอ เสนอางอง

คอ สปรงทใชสาหรบการทดลอง ม จานวน 3 อน

คอ ตมนาหนกททราบคา (มเลขกากบ) ตมนาหนกทไมทราบคา (ทมส)

คอ ปมปรบแรงเสยดทาน

คอ ปมปรบคานจของสปรง

คอ ปมแสดงคาพลงงาน

คอ ปมเลอกชวงการหนวงของเวลา

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11 12

13

1

1

2

3

4

5

6

7

8

6

คอ ปมเลอกคา g

คอ ปมแสดงเวลา

คอ ปมควบคมการปด/เปดเสยง

คอ แสดงวธการใช

คอ แสดงผพฒนาโปรแกรม

1.6 ทาการปรบเลอนปมท 5 (friction) คาแรงเสยดทาน โดย none ไมมแรงเสยดทาน lots

แรงเสยดทานมาก ดงภาพท 6

ภาพท 6 แสดงปมคาแรงเสยดทาน

1.7 ทาการปรบเลอนปมท 6 (softness spring 3) ปมปรบคานจของสปรง โดย soft คานจ

ของสปรงนอย hard คานจของสปรงนอย ดงภาพท 7

ภาพท 7 แสดงปมปรบคานจของสปรง

1.8 ทาการเลอกปมแสดงกราฟพลงงาน 1 คอ สปรงตวท 1 , 2 คอ สปรงตวท 2 ,

3 คอ สปรงตวท 3 No show คอไมแสดงกราฟ ดงภาพท 8

9

10

11

12

13

7

ภาพท 8 ปมเลอกแสดงกราฟคาของพลงงาน

1.9 เลอกปรบชวงเวลาในการแสดงผล โดย ปม real time คอ เวลาจรง ¼ time คอ หนวง

เวลา ¼ เทาของเวลาจรง 1/16 time คอ หนวงเวลา 1/16 เทาของเวลาจรง pause คอ หยดเวลา

ภาพท 9 ปมเลอกชวงเวลาในการแสดงผล

1.10 เลอกปรบคา g แรงโนมถวง โดยมปมใหเลอก ดงน Jupiter คอ คา g บนดาวจปเตอร

Moon คอ คา g บนดวงจนทร Earth คอ คา g บนโลก Planet X คอ คา g บนดาว X และปม g = 0

ดงภาพท 10

ภาพท 10 ปมปรบคา g แรงโนมถวง

1.11 เลอกแสดงนาฬกาจบเวลา (Stopwatch) และเสยงประกอบในการจาลองสถานการณ

(Sound) โดยการคลกทปม ดงภาพท 11 คอ เลอกใหมเสยงขณะทาการทดลอง

ภาพท 11 ปมเลอกแสดงนาฬกาและเสยง

8

1.12 ปมวธการใช (Show Help) เมอคลกทปมนแลวจะแสดงวธการใช ดงภาพท 13

ภาพท 12 ปม Show Help

ภาพท 13 แสดงวธการใชแบบจาลองสถานการณ

1.13 ทาการทดลอง สงเกตสถานการณจาลอง แลวบนทกผลการทดลอง สรปและอภปรายการ

ทดลองตอไป

1.14 เปดไฟล energy-skate-park-basics_en.jar เพอด Interactive Simulations

(แบบจาลองสถานการณทมปฏสมพนธ) เกยวกบพลงงานศกยโนมถวง พลงงานจลย พลงงานความ

รอน และกฎการอนรกษพลงงาน เครองคอมพวเตอรจะทาการรนโปรแกรม ดงภาพท 14 เมอรน

โปรแกรมเรยบรอยแลวจะได Interactive Simulations ดงภาพท 15

9

ภาพท 14 แสดงการรนโปรแกรม ไฟล energy-skate-park-basics_en.jar

ภาพท 15 Interactive Simulations ไฟล energy-skate-park-basics_en.jar

10

2

1.15 รายละเอยดเกยวกบการใช Interactive Simulations มดงน

ภาพท 16 แสดงรายละเอยดเกยวกบการใช Interactive Simulations

แถบเมนบารม 3 แถบ คอ

o Introduction คอ เมนทแสดงสถานการณจาลองการเลนสเกตบอรดบน

รางพนทไมมแรงเสยดทาน

o Friction คอ เมนทแสดงสถานการณจาลองการเลนสเกตบอรดบนรางพนท

มแรงเสยดทาน

o Track Playground คอ เมนทแสดงสถานการณจาลองการเลนสเกตบอรด

บนรางพนทผทาการทดลองกาหนดรางทดลองไดเอง

รางพนสเกตบอรดมใหเลอกจานวน 3 ราง ดงภาพท 17

พนทฉากหลง

เมนในการเลอกแสดงผลม 7 เมนดวยกน ดงภาพท 18 ดงน

o Bar Graph คอ การแสดงกราฟแทงคาของพลงงาน

1

2

3

4

5

3

4

ภาพท 17 แสดงรางพนสเกตบอรด

11

o Pie Chat คอ การแสดงแผนภมวงกลมคาของพลงงาน

o Gird คอ การแสดงเสนตาราง

o Speed คอ การแสดงความเรวในการเคลอนท

o Skeater Mass คอ การปรบเลอกมวลของผเลนสเกตบอรด ถาปรบเลอนมา

ทางขวามอ (Small) คอ มวลนอย ถาปรบไปทางซายมอ (Large) คอ มวลมาก

o Return Skater คอ การใหนกเลนสเกตบอรดเรมตนใหม

o Reset All คอ การเรมตน Interactive Simulations ใหม

ภาพท 18 แสดงเมนในการเลอกแสดงผล

เมนในการแสดงผลการเคลอนทของนกสเกตบอรด ดงภาพท 19 ดงน

o Slow Motion คอ แสดงผลการเคลอนทแบบชาๆ

o Normal คอ แสดงผลการเคลอนทแบบปกต

o ปมแสดงผลการทดลอง

o ปมหยดการทดลอง

o ปมรเพลยไปขางหนา

5

12

ภาพท 19 เมนในการแสดงผลการเคลอนทของนกสเกตบอรด

1.16 ตวอยางการเลอกปรบปม เมนตางๆ เชน เลอกใหแสดงแผนภมกราฟแทง แผนภมวงกลม

แสดงเสนตาราง แสดงความเรวในการเคลอนท และเลอนปรบใหนกสเกตบอรดมมวลมากทสด จะได

ดงภาพท 20

ภาพท 20 แสดงผลลพธการเลอกเมนตางๆ ตามขอ 1.16

1.17 ตวอยางการเลอกปรบปม เมนตางๆ ในเมนบารท 2 (Friction) กรณรางพนม

แรงเสยดทาน เชน เลอกรางพนแบบท 3 และเลอกใหแสดงแผนภมกราฟแทง แผนภมวงกลม

แสดงเสนตาราง แสดงความเรวในการเคลอนท และเลอนปรบใหรางพนสเกตบอรดมแรงเสยดทาน

เลกนอย จะไดดงภาพท 21

13

ภาพท 21 แสดงผลลพธการเลอกเมนตางๆ ตามขอ 1.17

1.18 ตวอยางการเลอกปรบปม เมนตางๆ ในเมนบารท 3 (Track Playground) กรณกาหนด

รางพนเอง โดยการคลกท Tracks แลวลากมายงบรเวณพนทฉากหลง (3) แลวกาหนดรางพนทการ

เลนสเกตบอรดตามทตองการ ปรบ/เลอนปมตามทตองการ เชน เลอกใหแสดงแผนภมกราฟแทง

แผนภมวงกลม แสดงเสนตาราง แสดงความเรวในการเคลอนท และเลอนปรบใหรางพนสเกตบอรด

ไมมแรงเสยดทาน จะไดดงภาพท 22

14

ภาพท 22 แสดงผลลพธการเลอกเมนตางๆ ตามขอ 1.18

1.19 ทาการทดลอง สงเกตสถานการณจาลอง แลวบนทกผลการทดลอง สรปและอภปราย

การทดลองตอไป

2. ขนตอนการตดตงโปรแกรมสอการเรยนการสอนวชาฟสกส 2 (ว30202) เรอง งานและ

พลงงาน ตดตงโปรแกรม SCLLAB 5.4.0 โดยกอนการเรมตดตงควรปดโปรแกรมอนๆกอนแลว

คอยตดตง

2.1 ดบเบลคลกท เพอทาการตดตงโปรแกรม SCLLAB 5.4.0

2.2 เลอกภาษาในการแสดงผล ในทนใหเลอก English แลวคลกทปม OK ดงภาพท 23

ภาพท 23 เลอกภาษาในการแสดงผล

15

2.3 เมอโปรแกรมรนแลว จะมเงอนไขของซอฟแวรปรากฏ ใหคลกยอมรบเงอนไข (I aceept

the agreement) แลวคลกทปม Next ดงภาพท 24

ภาพท 24 แสดงการยอมรบเงอนไขในการรนโปรแกรม SCLLAB 5.4.0

2.4 เครองจะทาการรนโปรแกรม ดงภาพท 25 และรนโปรแกรมเสรจสมบรณเรยบรอย

ดงภาพท 26

16

ภาพท 25 แสดงผลการรนโปรแกรม SCLLAB 5.4.0

ภาพท 26 รนโปรแกรมเสรจสมบรณเรยบรอย

17

2.5 เปดโปรแกรม SCLLAB 5.4.0

ภาพท 27 แสดงหนาตางในการทางานของโปรแกรม SCLLAB 5.4.0

2.6 เขยนคาสงตามขอมลทไดจากการทดลองกจกรรมท 1 การทดลอง เรองความสมพนธระหวาง

ขนาดของแรงทใชดงสปรงกบระยะทางทสปรงยดออก จะไดผลลพทดงภาพท 28

-->x=0:1:7;

-->k=0.95;

-->y=k*x;

-->plot(x,y);

-->xset("font",5,4);

-->xset("thickness",3);

-->xtitle('LAB1','Distance(cm)','Force(N)')

18

ภาพท 28 แสดงผลลพททไดจากการกจกรรมการทดลองท 1

2.7 คานวณหางานทเกดขนและพลงงานศกยยดหยนในสปรงไดโดยการเขยนคาสงลงใน

โปรแกรม SCLLAB 5.4.0 จะไดงานทเกดขนเทากบ 23.1 จล และพลงงานศกยยดหยนในสปรงเทากบ

23.1 จล ดงภาพท 29 และคาสงในการรนโปรแกรม คอ

-->x=7;

-->y=6.6;

-->w=(1/2)*x*y

w = 23.1

-->E=w

E = 23.1

19

ภาพท 29 แสดงผลลพททไดจากการคานวณหางานและพลงงานศกยยดหยน

2.8 สามารถคานวณหาปรมาณตางๆทางฟสกสและคานวณแกสมการคณตศาสตรได

โดยศกษาเพมเตมไดท http://home.npru.ac.th/piya/webscilab/download.php (ปยะ โคว

นททววฒน. ผศ.ดร. มหาวทยาลยราชภฎนครปฐม)