วัตถุประสงค์
1.สามารถระบุนิยามของพลังงานศักย์โน้มถ่วงและงานไดอ้ย่างถูกต้องและแม่นยำ
2.สามารถระบุการเปลี่ยนแปลงระหว่างงานที่กระทาโดยแรงภายนอกและพลังงานภายในระบบได้อย่างถูกต้อง
วัตถุมีมวล m มีการ เคลื่อนที่เปลี่ยนตำแหน่ง โดยเป็นการเปลี่ยนระดับในแนวดิ่งจากตำแหน่งอ้างอิงระดับหนึ่ง เรียกว่า แนวสมดุล ในที่นี้กำหนดให้วัตถุมีการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งจากแนวสมดุลเป็นระยะ h งานของแรงโน้มถ่วง = mgh
จากสมการจะเห็นว่า งานของแรงภายนอกที่ใช้ในการยกวัตถุให้สูงขึ้นจากพื้นเป็นระยะ h นั้นมีค่าเท่ากับ mgh ซึ่งจะมีค่าเท่ากับงานที่ทำโดยแรงโน้มถ่วงของโลกต่อวัตถุแต่งานของแรงโน้มถ่วงจะมีค่าเป็นลบเพราะทิศของแรงตรงกันข้ามกับทิศของการกระจัด ปริมาณ mgh ซึ่งเป็นงานของแรงภายนอกเอาชนะแรงของสนามโน้มถ่วงถือว่าเป็นพลังงานศักย์โน้มถ่วงของวัตถุนั่นเองทั้งนี้โดยกำหนดให้ พลังงานศักย์โน้มถ่วงมีค่าเท่ากับศูนย์เมื่อวัตถุอยู่ที่พื้นหรือระดับใดระดับหนึ่งที่ใช้เป็นระดับอ้างอิง สรุปได้ว่าพลังงานศักย์โน้มถ่วงเป็นพลังงานศักย์ที่เปรียบเทียบกับพื้นซึ่งใช้เป็นระดับอ้างอิง พลังงานศักย์ของวัตถุมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อวัตถุอยู่สูงขึ้นจากระดับอ้างอิงอาจมีค่าเป็นลบเมื่ออยู่ต่ำกว่าระดับอ้างอิง
อุปกรณ์การทดลอง
1.รางไม้
2.รถทดลอง
3.เครื่องชั่งสปริง
4.ไม้เมตร
ภาพประกอบการทดลอง
จากการทดลองในครั้งนี้นักเรียนสามารถอธิบายเกี่ยวกับพลังศักย์โน้มถ่วงและงานที่เกี่ยวข้องได้ เกิดทักษะในการคิดอย่างเป็นระบบ การวางแผนการทดลอง การกำหนดตัวแปรอิสระและตัวแปรควบคุม ทำให้เกิดความเคยชินในการอภิปรายผลร่วมกับผู้อื่นและการทำงานเป็นคณะ และที่สำคัญการที่นักเรียนได้ลงมือปฏิบัติจริง ทำให้เกิดความสนุกสนานในการเรียนและมีทัศนคติในแง่บวกเกี่ยวกับวิชาฟิสิกส์และวิชาอื่นๆในสาขาวิทยาศาสตร์
การที่นักเรียนได้ลงมือปฏิบัติ ทำให้เกิดทักษะและสร้างแรงกระตุ้นให้อยากเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในอนาคตครับ
ตอบลบ