PANYA SOCIETY

ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์

สรุปเนื้อหาฟิสิกส์ ม.4 เทอม 1 เรื่อง ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์

สรุปเนื้อหาที่สำคัญ

     เดินทางมาสู่บทที่ 1 ของฟิสิกส์ ม. 4 เทอม 1ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์ซึ่งนับว่าเป็นบทสำคัญอย่างยิ่ง เพราะเป็นพื้นฐานที่สำคัญในการเรียนบทต่อ ๆ ไป ในวิชาฟิสิกส์ ม. ปลาย และในสถิติข้อสอบ TCAS สัดส่วนการออกข้อสอบบทนี้ในปีที่ผ่าน ๆ มา ของข้อสอบ 9 วิชาสามัญ พบความถี่ในการออกข้อสอบโดยเฉลี่ยประมาณ 1 ข้อในทุกปี

       นับว่าบทเรียนฟิสิกส์ ม.4 เทอม 1 เรื่อง ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์มีความสำคัญอย่างยิ่งที่น้อง ๆ จะต้องทำความเข้าใจเนื้อหาโดยละเอียด และอัดพื้นฐานของบทนี้ให้แน่น เพื่อพร้อมรับมือกับการทำข้อสอบที่มีความหลากหลาย และควรฝึกทำโจทย์ที่ประยุกต์หลายบทเข้าไว้ด้วยกัน ที่มีเนื้อหาร่วมกับบทนี้

      อย่างที่กล่าวข้างต้น ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์ ออกข้อสอบทุกปี ดังนั้น น้อง ๆ ก็ควรใช้เป็นข้อที่ทำคะแนนอย่างยิ่ง เพื่อให้การอ่านหนังสือเตรียมสอบเข้ามหาวิทยาลัยคุ้มค่าที่สุด

ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์ มีหน่วยย่อย ดังนี้

  • กระบวนการทางวิทยาศาสตร์
  • การวัดเชิงฟิสิกส์ 
  • การวัดและเลขนัยสำคัญ 
  • ค่าความคลาดเคลื่อน 
  • ทักษะทางวิทยาศาสตร์ 
  • ปริมาณเวกเตอร์ 
  • หน่วยของการวัด 
  • การบันทึกผลการทดลอง 

กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ 

กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ มีทั้งหมด 5 ขั้นตอน ดังนี้

1. สังเกต, ตั้งคำถาม

2. ตั้งสมมุติฐาน

    – ตั้งให้เข้าใจได้ง่าย

    – มีแนวทางในการตรวจสอบได้

    – ตรวจสอบได้ด้วยการทดลอง

    – สอดคล้อง, อยู่ในขอบเขตของปัญหาที่เราตั้ง

3. การทดลอง

    – กำหนดตัวแปรต้น

    – กำหนดตัวแปรตาม

    – กำหนดตัวแปรควบคุม

4. วิเคราะห์ผล

5. สรุปผลการทดลอง

การวัดเชิงฟิสิกส์

การวัดจะสามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือวัดต่าง ๆ แต่การอ่านค่าที่ได้จากเครื่องมือจะมีหลักการในการดูดังนี้

1) อ่านค่าจากเครื่องมือตามความละเอียดของเครื่องมือ

2) ประมาณตัวเลขเพิ่มความละเอียดจากเครื่องมือเพิ่มอีก 1 หลักตามความสามารถของผู้อ่านค่า

เช่น

อ่านค่าจากเครื่องมือได้ประมาณ 52 กว่า ๆ

ประมาณตัวเลขเพิ่มความละเอียดอีกหนึ่งหลัก อาจเป็น 52.1, 52.2, 52.3, 52.4 หรือ 52.x ก็ได้

ดังนั้น จะตอบค่าใด อยู่ที่การประมาณของผู้อ่านค่า

การวัดและเลขนัยสำคัญ

หลักการในการนับเลขนัยสำคัญ

1. ตัวเลข 1-9 นับเป็นนัยสำคัญหมด
2. เลข 0 หน้าเลขอื่นไม่นับ
3. เลข 0 ที่อยู่ระหว่างเลขอื่นและอยู่หลังเลขอื่นนับด้วย
4. เลข 0 ที่อยู่หลังเลขอื่นและไม่มีจุดทศนิยมจะกำกวม ให้ทำเป็นสัญกรณ์วิทยาศาสตร์เพื่อให้ชัดเจน
เช่น    120  ทำให้มีเลขนัยสำคัญ 3 ตัวได้ = 1.20 × 102
               ทำให้มีเลขนัยสำคัญ 2 ตัวได้ = 1.2 × 102

การดำเนินการของนัยสำคัญ

หลักการบวก และการลบ

1. บวก, ลบกันธรรมดา

2. คำตอบจะมี ทศนิยม เท่ากับตัวเลขที่มี ทศนิยมน้อยสุด ของเลขที่นำมาบวกหรือลบกัน

3. การปัดเลข ถ้าเป็นเลข 5 ขึ้นไป ให้ปัดขึ้น ถ้าน้อยกว่า 5 ให้ปัดทิ้ง

เช่น   51.43 + 2.0 = ?

       51.43 + 2.0 = 53.43

       ตัวที่มีทศนิยมน้อยสุดคือ 2.0 มีทศนิยม 1 ตำแหน่ง ดังนั้นคำตอบต้องมีทศนิยม 1 ตำแหน่งเช่นกัน

       ตอบ 53.4 (เลข 3 โดนปัดทิ้ง)

หลักการคูณ และการหาร

1. คูณ, หารกันธรรมดา

2. คำตอบจะมีจำนวน เลขนัยสำคัญ เท่ากับตัวเลขที่มี นัยสำคัญน้อยสุด ของตัวเลขที่นำมาคูณหรือหารกัน

3. การปัดเลข ถ้าเป็นเลข 5 ขึ้นไป ให้ปัดขึ้น ถ้าน้อยกว่า 5 ให้ปัดทิ้ง

เช่น   27.5 × 2.0 = ?

       27.5 × 2.0 = 55.00

       27.5 มีนัยสำคัญ 3 ตัว

       2.0 มีนัยสำคัญ 2 ตัว (น้อยสุด)

      คำตอบต้องมีนัยสำคัญ 2 ตัว

      ตอบ 55

สัญกรณ์วิทยาศาสตร์

คือ การเขียนจำนวนใด ๆ ในรูป A × 10n โดยที่ 1 ≤ A < 10 และ n เป็นจำนวนเต็ม

มีหลักการเขียน 2 แบบ

  1. เลื่อนจุดทศนิยมไปทางซ้าย แล้วเลื่อนจุดไปกี่ตำแหน่ง ให้คูณ 10จำนวนตำแหน่งที่เลื่อนไป เพิ่มไป
  2. เลื่อนจุดทศนิยมไปทางขวา แล้วเลื่อนจุดไปกี่ตำแหน่ง ให้คูณ 10-(จำนวนตำแหน่งที่เลื่อนไป) เพิ่มไป

เช่น    102.1 × 10-6 เขียนเป็นสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ได้ โดย

                      เลื่อนจุดทศนิยมไปทางซ้าย 2 ตำแหน่ง แล้วคูณด้วย 102 เพิ่มไป
                      = 1.021 × 10-6 × 102 = 1.021 × 10-4

        0.5831 เขียนเป็นสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ได้ โดย

                     เลื่อนจุดทศนิยมไปทางขวา 1 ตำแหน่ง แล้วคูณด้วย 10-1 เพิ่มไป
                     = 5.831 × 10-1

ค่าความคลาดเคลื่อน

คือ ผลต่างระหว่างค่าที่วัดได้กับค่าที่แท้จริง ซึ่งโดยปกติค่าที่แท้จริงจะวัดได้ยาก จึงต้องหาค่าที่ใกล้เคียงกับค่าที่แท้จริง โดยวัดหลาย ๆ ครั้ง แล้วหาค่าเฉลี่ย และค่าความคลาดเคลื่อน

การคำนวณจำนวนที่มีค่าคลาดเคลื่อน

ทักษะทางวิทยาศาสตร์

ทักษะขั้นมูลฐาน

  1. การสังเกต
  2. การวัด
  3. การจำแนก, จัดประเภท
  4. ความสัมพันธ์ระหว่าง space และเวลา
  5. การคำนวณ, การใช้จำนวน
  6. การสื่อความหมายข้อมูล
  7. การลงความเห็นจากข้อมูล
  8. การพยากรณ์

ทักษะขั้นสูง

  1. การตั้งสมมุติฐาน
  2. การควบคุมตัวแปร
  3. การตีความหมาย และลงข้อสรุป
  4. การกำหนดนิยามเชิงปฏิบัติการ
  5. การทดลอง

ปริมาณเชิงเวกเตอร์

Vector (เวกเตอร์)

คือ ปริมาณที่ต้องบอกทั้งขนาด และทิศทางถึงจะรู้เรื่อง

เช่น เลื่อนโต๊ะไปทางซ้าย 5 m, วิ่งไปทางขวา 10 m เป็นต้น


การรวมเวกเตอร์

เนื่องจากเวกเตอร์มีทั้งขนาด และทิศทาง การรวมจึงไม่เหมือนการรวมเลขธรรมดา

กรณีที่ 1 เวกเตอร์อยู่ในแนวเดียวกัน

สามารถใช้เทคนิคในการบวกลบแบบรรมดาได้ ด้วยการกำหนดทิศของ Vectorเป็นเครื่องหมายบวกหรือลบ

– ทิศเดียวกันนำขนาดมาบวกกัน ทิศมีทิศเดิม

– ทิศตรงข้ามกันนำขนาดมาลบกัน ทิศไปทางทิศที่มีขนาดเยอะกว่า

เช่น

กรณีที่ 2 เวกเตอร์ไม่ได้อยู่ในแนวเดียวกัน

1.) ทั้ง 2 เวกเตอร์ตั้งฉากกัน หาเวกเตอร์ลัพธ์ได้จาก

2.) ทั้ง 2 เวกเตอร์ทำมุมไม่ตั้งฉากกัน หาเวกเตอร์ลัพธ์ได้จาก


การหาทิศของเวกเตอร์ลัพธ์

หน่วยของการวัด

หน่วยมูลฐาน (SI)

คือ หน่วยของปริมาณที่นักวิทยาศาสตร์ตกลงกันให้เป็นปริมาณพื้นฐานที่ใช้นำไปหาปริมาณอื่น ๆ

หน่วยมูลฐานมีอยู่ 7 ปริมาณ ดังนี้

  1. ความยาว                           หน่วยเป็น        เมตร (m)
  2. มวล                                 หน่วยเป็น        กิโลกรัม (kg)
  3. เวลา                                หน่วยเป็น         วินาที (s)
  4. กระแสไฟฟ้า                        หน่วยเป็น        แอมแปร์ (A)
  5. อุณหภูมิ                            หน่วยเป็น        เคลวิน (K)
  6. ปริมาณสาร                        หน่วยเป็น         โมล (mol)
  7. ความเข้มของการส่องสว่าง      หน่วยเป็น         แคนเดลา (cd)


หน่วยอนุพันธ์

คือ หน่วยที่เกิดจากการนำหน่วยมูลฐานมากระทำกัน

เช่น    – ปริมาตร = กว้าง × ยาว × สูง

                       มีหน่วยเป็น ความยาว × ความยาว × ความยาว = m3

         – ความเร็ว มีหน่วยเป็น km/hr

                     หรือถ้าจะให้เป็นหน่วย SI ก็จะมีหน่วยเป็น ความยาว/เวลา = m/s


คำนำหน้าหน่วย
(Prefix)

คือ คำที่นำมาใส่ลงไปหน้าหน่วยของสิ่งต่าง ๆ เพื่อให้สะดวกในการพูดถึงค่าของสิ่งนั้น

คำนำหน้าหน่วยที่ควรรู้

p = 10-12

n = 10-9

µ = 10-6

m = 10-3

c = 10-2

d = 10-1

k = 103

M = 106

G = 109

T = 1012

การแปลงหน่วย

  1. คูณด้วยสัดส่วนที่เท่ากันทั้งเศษ และส่วนของแต่ละหน่วย
  2. หน่วยที่ต้องการหา ให้เป็น “เศษ”

เช่น

การบันทึกผลการทดลอง

การบันทึกผลการทดลองโดยใช้กราฟเพื่อดูความสัมพันธ์ของสิ่งที่เราทดลองได้อย่างชัดเจนขึ้น

สมมติการทดลองหนึ่ง

ใส่น้ำลงไปในบีกเกอร์ 200 ml , 400 ml , 600 ml นำไปชั่งจะได้มวลเฉลี่ย (รวมบีกเกอร์)

จากการชั่ง 5 รอบ ได้มวลเฉลี่ย 0.5 kg , 0.7 kg , 0.9 kg ตามลำดับ

และได้ค่าความคลาดเคลื่อน 0.1 , 0.2 , 0.1 ตามลำดับ


นำค่าเหล่านี้มาใส่ในกราฟ
 

โดยทั่วไปจะกำหนดให้ แกน x คือ สิ่งที่เราควบคุมได้ ในที่นี้คือ ปริมาตร

                        แกน y คือ สิ่งที่ควบคุมไม่ได้ คือ มวล

จะได้กราฟดังนี้

จากกราฟ คล้ายสมการเส้นตรง จึงอาจใช้สมการ y = mx + c ในการหาความสัมพันธ์

คุยกันท้ายบท

       จะเห็นได้ว่า ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์ ในฟิสิกส์ ม.4 เทอม 1 เป็นพื้นฐานในการเรียนวิชาฟิสิกส์ ซึ่งถ้าน้องคนไหน ไม่มีความรู้ความเข้าใจที่แท้จริงก็จะยิ่งสร้างปมปัญหาต่อมาถึงบทถัดไป ดังนั้น ควรทบทวน ธรรมชาติและพัฒนาการทางฟิสิกส์ ให้คล่องที่สุด

       ที่สำคัญคือ อย่าลืมฝึกทำโจทย์บ่อย ๆ และใช้เวลาว่างบนหน้าเว็บไซต์ของ Panya Society ลองฝึกทำโจทย์ที่พี่ให้ไว้ หรือเข้าไปชมตัวอย่างวิดีโอการสอนต่าง ๆ พร้อมคิดคำนวณตามไปด้วย เพื่อให้ได้ประโยชน์จากการทบทวนความรู้ครับ แล้วพบกันในบทต่อไป เข้มข้นยิ่งขึ้นกับ การเคลื่อนที่แนวตรง มีรูปแบบการคิดแบบใหม่ สนุกแน่นอนครับผม 🙂

       พี่หวังว่า น้อง ๆ จะสนุกกับการเรียนฟิสิกส์ ม.4 เทอม 1 ไปตลอดทั้งเทอม ขอให้น้อง ๆ ประสบความสำเร็จในการเรียน ได้เกรดดังหวัง คะแนนปังทุกคนเลยครับ แวะไปชมเนื้อหาบทต่อไปของฟิสิกส์ ม.4 เทอม 1 กันด้วยนะ…อย่าเทพี่แชร์กลางทางนะครับ

กลับหน้าบทความหลัก

บทที่ 2 การเคลื่อนที่แนวตรง

ตัวอย่างการสอน โดยพี่แชร์

เรียนสนุก ทำโจทย์คล่อง สอบให้ติด

: คอร์สแนะนำ :

SHARE: