Más contenido relacionado Similar a Interractive simulation (20) Más de Miss.Yupawan Triratwitcha (20) Interractive simulation1. ครูยุพวรรณ ตรรตนวชชา โรงเรียนกระแชงวทยา yupawon@hotmail.com
คูมือโปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิชาฟิ สิกส์ 2 (ว30202) เรื่อง งานและพลังงาน
่
ีั ์ิ
คู่มือโปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิ ชาฟิ สิกส์ 2(ว30202)
เรื่องงานและพลังงาน
โดยใชการจาลองสถานการณ์แบบมีปฏิสมพันธ์
้ ํ ั
(INTERACTIVE SIMULATIONS) และโปรแกรม SCILAB
ิ
ในปจจุบันการเรียนการสอน จะเนนใหนักเรียนเปนศูนยกลาง
ในการศึกษาคนควาขอมูลดวยตนเอง ซึ่งอาจจะเรียนรูจากสื่อตางๆ เชน ซีดี
สื่อการเรียนการสอนผานโทรทัศนและเครือขายดาวเทียม สื่อการเรียนการสอน
ผานเครือขายอินเตอรเน็ต (E-leaning) เปนตน โดยโปรแกรมสื่อการเรียนการ
สอนวิชาฟสิกส 2 (ว30202) เรื่อง งานและพลังงาน โดยใชการจําลองสถานการณ
แบบมีปฏิสัมพันธ (Interactive Simulations) และโปรแกรม SCILAB นี้
เปนซอฟตแวรที่จัดทําขึ้นเพื่อชวยใหการเรียนรูทางฟสิกสใหเขาใจงายและ
ไมนาเบื่อ โดยกลุมเปาหมาย คือ มุงเนนใหนักเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย
คือ ระดับชั้นมัธยมศึกษาปที่ 4 – 6 ที่ตองเรียนฟสิกสทั้งในกลุมวิชาพื้นฐานและ
วิชาเพิ่มเติม ซึ่งโปรแกรมนี้มีลักษณะการโตตอบกับผูใชงาน (Interactiv) เพื่อให
ผูใชงานมีทักษะการคํานวณดวยโปรแกรม SCILAB อยางงาย และสามารถนํา
ความรูที่ไดไปใชในการแกปญหาทางฟสิกสตอไป
โปรแกรมสื่อการเรียนการสอนนี้พัฒนาขึ้นโดยใช Interactive
Simulations การจําลองสถานการณแบบมีปฏิสัมพันธ เปนแบบที่ยอมใหผูเรียน
ไดควบคุมระบบและสังเกตการเปลี่ยนแปลงองคประกอบ ภายในที่มีผลตอการ
เปลี่ยนแปลงทั้งหมด ผูเรียนมีสวนรวมกับการจําลองสถานการณที่เปลี่ยนแปลง
นั้น จากเว็บไซด http://phet.colorado.edu ซึ่งพัฒนาโดยกลุมนักวิจัย
โครงการ PhET ของ University of Colorado ประเทศสหรัฐอเมริการ เปน
ซอฟแวรที่รันบน java และเปนซอฟแวรที่ใชฟรี ไมเสียเงินคาลิขสิทธิ์ของ
ซอฟแวร สวนโปรแกรม SCILAB เปนโปรแกรมภาษาขั้นสูงที่ถูกพัฒนาขึ้นโดย
ความรวมมือกันระหวางนักวิจัยจากสถาบัน Institut National De Recherche
En Informatique Et En Automatique (INRIA) และ École nationale des
ponts et chausses (ENPC) ประเทศฝรั่งเศส ตั้งแตป ค.ศ. 1990 โดยมี
จุดมุงหมายเพื่อใชในการคํานวณเชิงตัวเลขและแสดงผลกราฟที่ซับซอน
นอกจากนี้โปรแกรม SCILAB ยังเปนโปรแกรมที่ใหฟรี (ไมตองเสียเงินคาลิขสิทธิ์
2. 2
ซอฟตแวร) ผูอานสามารถดาวนโหลดไดจาก http://www.scilab.org สําหรับสื่อการเรียนการสอน
ในคูมือโปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิชาฟสิกส 2 (ว30202) เรื่องงานและพลังงาน โดยใชการจําลอง
สถานการณแบบมีปฏิสัมพันธ (Interactive Simulations) และโปรแกรม SCILAB มีดังนี้
• พลังงานศักยยืดหยุน
• พลังงานศักยโนมถวง
• พลังงานจลน
• กฎการอนุรักษพลังงาน
ระบบที่แนะนํา
ฮารดแวร (Hardware)
รายการ คําอธิบาย
CPU Pentium 1.6 GHz ขึ้นไป
RAM 512 MB ขึ้นไป
Hard Disk ตองมีพื้นที่เหลือมากกวา 1 GB
VGA 64 MB ขึ้นไป
Operating System Windows XP Service Pack 2
ซอฟแวร (Software)
รายการ คําอธิบาย
SCLLAB 5.4.0 เวอรชันนี้หรือสูงกวา
Sun Java 1.5.0_15 เวอรชันนี้หรือสูงกวา
วิธีการใฃสื่อการเรียนการสอนวิชาฟสิกส 2 (ว30202) เรื่อง งานและพลังงาน โดยใชการจําลอง
สถานการณแบบมีปฏิสัมพันธ (Interactive Simulations) และโปรแกรม SCILAB ดังนี้
1. ขั้นตอนการติดตั้งโปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิชาฟสิกส 2 (ว30202) เรื่อง งานและ
พลังงาน ติดตั้งโปรแกรม Sun Java 1.5.0_15 โดยกอนการเริ่มติดตั้งควรปดโปรแกรมอื่นๆกอนแลว
คอยติดตั้ง
3. 3
1.1 ติดตั้ง Sun Java 1.5.0_15 โดยการดับเบิ้ลคลิกที่ j2re-1_3_1_18-windows-i586-
i.exe ดังภาพที่ 1
ภาพที่ 1 แสดงโปรแกรมติดตั้ง Sun Java 1.5.0_15
1.2 โปรแกรมจะแสดงหนาตางการติดตั้ง ใหทําการคลิกปุม Accept เพื่อทําการติดตั้ง
ภาพที่ 2 แสดงหนาตางเริ่มตนการติดตั้งโปรแกรม
1.3 เมื่อติดตั้งตั้งโปรแกรมเรียบรอยจะเปนดังภาพที่ 3
4. 4
ภาพที่ 3 แสดงหนาตางการสิ้นสุดการติดตั้งโปรแกรม Sun Java 1.5.0_15
1.4 เปดไฟล mass-spring-lab_en.jar เพื่อดู Interactive Simulations
(แบบจําลองสถานการณที่มีปฏิสัมพันธ) เกี่ยวกับพลังงานศักยยืดหยุนโดยจะรันบนเว็บบราวเซอรที่มี
ในเครื่องคอมพิวเตอรนั้น เชน IE (Internet Explorer) ดังภาพที่ 4
ภาพที่ 4 แสดงหนาตาง Interactive Simulations เกี่ยวกับพลังงานศักย
5. 5
1.5 รายละเอียดเกี่ยวกับการใช Interactive Simulations มีดังนี้
5
3
6
7
9
2
1
8
4
10
13 11
12
ภาพที่ 5 แสดงรายละเอียดปุมปรับคาพารามิเตอร Interactive Simulations
1 คือ ไมบรรทัดสําหรับวัดระยะที่สปริงยืดได
2 คือ เสนอางอิง
3 คือ สปริงที่ใชสําหรับการทดลอง มี จํานวน 3 อัน
4 คือ ตุมน้ําหนักที่ทราบคา (มีเลขกํากับ) ตุมน้ําหนักที่ไมทราบคา (ที่มีสี)
5 คือ ปุมปรับแรงเสียดทาน
6 คือ ปุมปรับคานิจของสปริง
7 คือ ปุมแสดงคาพลังงาน
8 คือ ปุมเลือกชวงการหนวงของเวลา
6. 6
9 คือ ปุมเลือกคา g
10 คือ ปุมแสดงเวลา
11 คือ ปุมควบคุมการปด/เปดเสียง
12 คือ แสดงวิธีการใช
13 คือ แสดงผูพัฒนาโปรแกรม
1.6 ทําการปรับเลื่อนปุมที่ 5 (friction) คาแรงเสียดทาน โดย none ไมมีแรงเสียดทาน lots
แรงเสียดทานมาก ดังภาพที่ 6
ภาพที่ 6 แสดงปุมคาแรงเสียดทาน
1.7 ทําการปรับเลื่อนปุมที่ 6 (softness spring 3) ปุมปรับคานิจของสปริง โดย soft คานิจ
ของสปริงนอย hard คานิจของสปริงนอย ดังภาพที่ 7
ภาพที่ 7 แสดงปุมปรับคานิจของสปริง
1.8 ทําการเลือกปุมแสดงกราฟพลังงาน 1 คือ สปริงตัวที่ 1 , 2 คือ สปริงตัวที่ 2 ,
3 คือ สปริงตัวที่ 3 No show คือไมแสดงกราฟ ดังภาพที่ 8
7. 7
ภาพที่ 8 ปุมเลือกแสดงกราฟคาของพลังงาน
1.9 เลือกปรับชวงเวลาในการแสดงผล โดย ปุม real time คือ เวลาจริง ¼ time คือ หนวง
เวลา ¼ เทาของเวลาจริง 1/16 time คือ หนวงเวลา 1/16 เทาของเวลาจริง pause คือ หยุดเวลา
ภาพที่ 9 ปุมเลือกชวงเวลาในการแสดงผล
1.10 เลือกปรับคา g แรงโนมถวง โดยมีปุมใหเลือก ดังนี้ Jupiter คือ คา g บนดาวจูปเตอร
Moon คือ คา g บนดวงจันทร Earth คือ คา g บนโลก Planet X คือ คา g บนดาว X และปุม g = 0
ดังภาพที่ 10
ภาพที่ 10 ปุมปรับคา g แรงโนมถวง
1.11 เลือกแสดงนาฬิกาจับเวลา (Stopwatch) และเสียงประกอบในการจําลองสถานการณ
(Sound) โดยการคลิกที่ปุม ดังภาพที่ 11 คือ เลือกใหมีเสียงขณะทําการทดลอง
ภาพที่ 11 ปุมเลือกแสดงนาฬิกาและเสียง
8. 8
1.12 ปุมวิธีการใช (Show Help) เมื่อคลิกที่ปุมนี้แลวจะแสดงวิธีการใช ดังภาพที่ 13
ภาพที่ 12 ปุม Show Help
ภาพที่ 13 แสดงวิธีการใชแบบจําลองสถานการณ
1.13 ทําการทดลอง สังเกตสถานการณจําลอง แลวบันทึกผลการทดลอง สรุปและอภิปรายการ
ทดลองตอไป
1.14 เปดไฟล energy-skate-park-basics_en.jar เพื่อดู Interactive Simulations
(แบบจําลองสถานการณที่มีปฏิสัมพันธ) เกี่ยวกับพลังงานศักยโนมถวง พลังงานจลย พลังงานความ
รอน และกฎการอนุรักษพลังงาน เครื่องคอมพิวเตอรจะทําการรันโปรแกรม ดังภาพที่ 14 เมื่อรัน
โปรแกรมเรียบรอยแลวจะได Interactive Simulations ดังภาพที่ 15
9. 9
ภาพที่ 14 แสดงการรันโปรแกรม ไฟล energy-skate-park-basics_en.jar
ภาพที่ 15 Interactive Simulations ไฟล energy-skate-park-basics_en.jar
10. 10
1.15 รายละเอียดเกี่ยวกับการใช Interactive Simulations มีดังนี้
1
2 4
3
5
ภาพที่ 16 แสดงรายละเอียดเกี่ยวกับการใช Interactive Simulations
แถบเมนูบารมี 3 แถบ คือ
o Introduction คือ เมนูที่แสดงสถานการณจําลองการเลนสเก็ตบอรดบน
รางพื้นที่ไมมีแรงเสียดทาน
o Friction คือ เมนูที่แสดงสถานการณจําลองการเลนสเก็ตบอรดบนรางพื้นที่
มีแรงเสียดทาน
o Track Playground คือ เมนูที่แสดงสถานการณจําลองการเลนสเก็ตบอรด
บนรางพื้นที่ผูทําการทดลองกําหนดรางทดลองไดเอง
2 รางพื้นสเก็ตบอรดมีใหเลือกจํานวน 3 ราง ดังภาพที่ 17
3 พื้นที่ฉากหลัง
4 เมนูในการเลือกแสดงผลมี 7 เมนูดวยกัน ดังภาพที่ 18 ดังนี้
o Bar Graph คือ การแสดงกราฟแทงคาของพลังงาน
ภาพที่ 17 แสดงรางพื้นสเก็ตบอรด
11. 11
o Pie Chat คือ การแสดงแผนภูมิวงกลมคาของพลังงาน
o Gird คือ การแสดงเสนตาราง
o Speed คือ การแสดงความเร็วในการเคลื่อนที่
o Skeater Mass คือ การปรับเลือกมวลของผูเลนสเก็ตบอรด ถาปรับเลื่อนมา
ทางขวามือ (Small) คือ มวลนอย ถาปรับไปทางซายมือ (Large) คือ มวลมาก
o Return Skater คือ การใหนักเลนสเก็ตบอรดเริ่มตนใหม
o Reset All คือ การเริ่มตน Interactive Simulations ใหม
ภาพที่ 18 แสดงเมนูในการเลือกแสดงผล
5 เมนูในการแสดงผลการเคลื่อนที่ของนักสเก็ตบอรด ดังภาพที่ 19 ดังนี้
o Slow Motion คือ แสดงผลการเคลื่อนที่แบบชาๆ
o Normal คือ แสดงผลการเคลื่อนที่แบบปกติ
o ปุมแสดงผลการทดลอง
o ปุมหยุดการทดลอง
o ปุมรีเพลยไปขางหนา
12. 12
ภาพที่ 19 เมนูในการแสดงผลการเคลื่อนที่ของนักสเก็ตบอรด
1.16 ตัวอยางการเลือกปรับปุม เมนูตางๆ เชน เลือกใหแสดงแผนภูมิกราฟแทง แผนภูมิวงกลม
แสดงเสนตาราง แสดงความเร็วในการเคลื่อนที่ และเลื่อนปรับใหนักสเก็ตบอรดมีมวลมากที่สุด จะได
ดังภาพที่ 20
ภาพที่ 20 แสดงผลลัพธการเลือกเมนูตางๆ ตามขอ 1.16
1.17 ตัวอยางการเลือกปรับปุม เมนูตางๆ ในเมนูบารที่ 2 (Friction) กรณีรางพื้นมี
แรงเสียดทาน เชน เลือกรางพื้นแบบที่ 3 และเลือกใหแสดงแผนภูมิกราฟแทง แผนภูมิวงกลม
แสดงเสนตาราง แสดงความเร็วในการเคลื่อนที่ และเลื่อนปรับใหรางพื้นสเก็ตบอรดมีแรงเสียดทาน
เล็กนอย จะไดดังภาพที่ 21
13. 13
ภาพที่ 21 แสดงผลลัพธการเลือกเมนูตางๆ ตามขอ 1.17
1.18 ตัวอยางการเลือกปรับปุม เมนูตางๆ ในเมนูบารที่ 3 (Track Playground) กรณีกําหนด
รางพื้นเอง โดยการคลิกที่ Tracks แลวลากมายังบริเวณพื้นที่ฉากหลัง (3) แลวกําหนดรางพื้นที่การ
เลนสเก็ตบอรดตามที่ตองการ ปรับ/เลื่อนปุมตามที่ตองการ เชน เลือกใหแสดงแผนภูมิกราฟแทง
แผนภูมิวงกลม แสดงเสนตาราง แสดงความเร็วในการเคลื่อนที่ และเลื่อนปรับใหรางพื้นสเก็ตบอรด
ไมมีแรงเสียดทาน จะไดดังภาพที่ 22
14. 14
ภาพที่ 22 แสดงผลลัพธการเลือกเมนูตางๆ ตามขอ 1.18
1.19 ทําการทดลอง สังเกตสถานการณจําลอง แลวบันทึกผลการทดลอง สรุปและอภิปราย
การทดลองตอไป
2. ขั้นตอนการติดตั้งโปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิชาฟสิกส 2 (ว30202) เรื่อง งานและ
พลังงาน ติดตั้งโปรแกรม SCLLAB 5.4.0 โดยกอนการเริ่มติดตั้งควรปดโปรแกรมอื่นๆกอนแลว
คอยติดตั้ง
2.1 ดับเบิลคลิกที่ เพื่อทําการติดตั้งโปรแกรม SCLLAB 5.4.0
2.2 เลือกภาษาในการแสดงผล ในที่นี้ใหเลือก English แลวคลิกที่ปุม OK ดังภาพที่ 23
ภาพที่ 23 เลือกภาษาในการแสดงผล
15. 15
2.3 เมื่อโปรแกรมรันแลว จะมีเงื่อนไขของซอฟแวรปรากฏ ใหคลิกยอมรับเงื่อนไข (I aceept
the agreement) แลวคลิกที่ปุม Next ดังภาพที่ 24
ภาพที่ 24 แสดงการยอมรับเงื่อนไขในการรันโปรแกรม SCLLAB 5.4.0
2.4 เครื่องจะทําการรันโปรแกรม ดังภาพที่ 25 และรันโปรแกรมเสร็จสมบูรณเรียบรอย
ดังภาพที่ 26
17. 17
2.5 เปดโปรแกรม SCLLAB 5.4.0
ภาพที่ 27 แสดงหนาตางในการทํางานของโปรแกรม SCLLAB 5.4.0
2.6 เขียนคําสั่งตามขอมูลที่ไดจากการทดลองกิจกรรมที่ 1 การทดลอง เรื่องความสัมพันธระหวาง
ขนาดของแรงที่ใชดึงสปริงกับระยะทางที่สปริงยืดออก จะไดผลลัพทดังภาพที่ 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. 18
ภาพที่ 28 แสดงผลลัพทที่ไดจากการกิจกรรมการทดลองที่ 1
2.7 คํานวณหางานที่เกิดขึ้นและพลังงานศักยยืดหยุนในสปริงไดโดยการเขียนคําสั่งลงใน
โปรแกรม SCLLAB 5.4.0 จะไดงานที่เกิดขึ้นเทากับ 23.1 จูล และพลังงานศักยยืดหยุนในสปริงเทากับ
23.1 จูล ดังภาพที่ 29 และคําสั่งในการรันโปรแกรม คือ
-->x=7;
-->y=6.6;
-->w=(1/2)*x*y
w = 23.1
-->E=w
E = 23.1
19. 19
ภาพที่ 29 แสดงผลลัพทที่ไดจากการคํานวณหางานและพลังงานศักยยืดหยุน
2.8 สามารถคํานวณหาปริมาณตางๆทางฟสิกสและคํานวณแกสมการคณิตศาสตรได
โดยศึกษาเพิ่มเติมไดที่ http://home.npru.ac.th/piya/webscilab/download.php (ปยะ โควิ
นททวีวัฒน. ผศ.ดร. มหาวิทยาลัยราชภัฎนครปฐม)