อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่
ที่นี่ครับ
ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ
http://kostuff.blogspot.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ สำหรับบันทึกการสอนต่างๆในอดีตเข้าไปดูที่
http://atriumtech.com/sci_kids/ นะครับ
(คราวที่แล้วเรื่อง "
แป้งข้าวโพดเต้นระบำ การวิวัฒนาการของตา การหักเหและสะท้อนของแสง" ครับ)
วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนเฟิร์น และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้
เด็กอนุบาลสามและประถมต้นได้ทดลองเล่นกลขวดตกโดยใช้เชือกยาวประมาณหนึ่งเมตรผูกกับขวดใส่น้ำพลาสติกที่ปลายข้างหนึ่ง ส่วนปลายอีกข้างหนึ่งผูกติดกับยางลบก้อนเล็กๆ เริ่มด้วยวางเชือกพาดนิ้วให้ขวดห้อยอยู่โดยดึงเชือกด้านที่มียางลบไว้ แล้วปล่อยปลายเชือกด้านยางลบให้ขวดตกลงมา จะพบว่าขวดจะตกลงมาไม่มากแล้วเชือกจะตวัดไปพันนิ้วหลายรอบหยุดยั้งการตกของขวดได้ เด็กๆได้ทดลองและเห็นว่าความฝืดเพิ่มขึ้นอย่างมากมายเมื่อจำนวนรอบที่เชือกพันกับหลักเพิ่มขึ้น สำหรับเด็กประถมปลายได้ศึกษาการสะท้อนกับผิวสะท้อนรูปทรงพาราโบลา การสะท้อนภายในวงรี และการสะท้อนกับสิ่งประดิษ์ที่เรียกว่า Retroreflector ที่สะท้อนแสงกลับไปในทิศทางขนานกับแสงที่วิ่งเข้ามา นอกจากนี้เด็กๆประถมปลายได้ดูวิดีโอคลิปการรวมแสงอาทิตย์ด้วยจานพาราโบลาจนจุดโฟกัสร้อนมากจนสามารถเผาผลาญและหลอมละลายสิ่งของต่างๆได้ครับ
กลขวดตกทำอย่างนี้ครับ เอาขวดพลาสติกขนาดประมาณครึ่งลิตรใส่น้ำสักครึ่งขวดปิดให้สนิท ผูกด้วยเชือกยาวประมาณหนึ่งเมตรที่ปลายข้างหนึ่ง ผูกปลายเชือกอีกข้างกับก้อนยางลบ แล้วก็เอาเชือกไปพาดกับนิ้วให้ขวดห้อยอยู่โดยเราจับปลายเชือกด้านยางลบไว้ครับ จากนั้นเราก็ปล่อยยางลบให้ขวดตกลงสู่พื้น ปลายเชือกที่ผูกยางลบก็จะตกลงและถูกดึงเข้าหานิ้วเรา เมื่อไปถึงนิ้วก็จะมีความเร็วและแกว่งเร็วพอจะพันนิ้วหลายรอบ แรงเสียดทานที่เชือกพันนิ้วก็จะมากพอที่จะหยุดขวดน้ำให้หยุดตกได้ วิดีโอคลิปการทดลองเป็นอย่างนี้ครับ:
ผมมีคลิปที่น่าจะเห็นได้ชัดขึ้นถ่ายเก็บไว้ตั้งแต่สองปีที่แล้วด้วยครับ ผมใช้ก้อนดินน้ำมันใหญ่แทนขวดน้ำ และก้อนดินน้ำมันเล็กแทนยางลบครับ:
กลนี้ทำงานได้ด้วยความจริงที่ว่า
ความฝืดของเชือกที่พันหลักอยู่จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (เรียกว่าเพิ่มแบบเรขาคณิตหรือเอ็กซ์โปเนนเชียล) เมื่อจำนวนรอบที่พันเชือกเพิ่มขึ้น และกฎเกณฑ์เกี่ยวกับเรื่องการทรงตัวของปริมาณการหมุน (
Conservation of Angular Momentum) เมื่อเรามองปลายยางลบที่แกว่งตัวลงมา เมื่อเชือกสั้นลงเรื่อยๆยางลบก็หมุนเร็วขึ้นเรื่อยๆจนขึ้นไปพันนิ้วได้ (คล้ายๆเวลาคนเล่นสเกตน้ำแข็งแล้วหมุนตัว เมื่อกางแขนกางขาจะหมุนไม่เร็ว พอหุบแขนหุบขาจะหมุนเร็ว)
คลิปนี้เป็นการทดลองพันเชือกกับแท่งไม้แล้วลองดึงดูให้รู้สึกว่าความฝืดมันเพิ่มขึ้นตามจำนวนรอบอย่างรวดเร็วครับ:
ผมเคยทำการทดลองวัดแรงฝืดด้วยเครื่องชั่งน้ำหนักแบบสปริงไปเมื่อสองปีที่แล้ว ถ้าสนใจเข้าไปดูที่ "
ความฝืดมหาศาล กลเชือกไม่ยอมตกพื้น และของเล่นตัวไต่ราว"
สำหรับเด็กอนุบาลสามก็ได้เห็นและทดลองเล่นกลขวดตกและทดลองความฝืดจากการพันเชือกเหมือนเด็กประถมต้นครับ:
สำหรับเด็กๆประถมปลาย ผมให้ทำแบบฝึกหัดเกี่ยวกับการสะท้อนของแสง เพื่อให้เข้าใจมากขึ้นครับ ผมเอาภาพพาราโบลาและวงรีมาให้เด็กๆ สมมุติว่าเรามีกระจกเป็นรูปพาราโบลาและวงรีตามภาพ แล้วให้เด็กๆวาดลำแสงที่ไปกระทบกระจก ดูว่าแนวที่ตั้งฉากกับผิวกระจกที่แสงตกกระทบอยู่ในแนวไหน แล้วใช้หลักการที่ว่ามุมตก=มุมสะท้อน วาดลำแสงสะท้อนว่าวิ่งไปในทิศทางได้ครับ
ภาพพาราโบลาและวงรีเป็นอย่างนี้ครับ วงรีมีจุดโฟกัสสองจุด พาราโบลามีจุดโฟกัสหนึ่งจุด:
![](https://4.bp.blogspot.com/-6ZUiHOTBGps/Ut9N8U6FKzI/AAAAAAAAN8U/d_OhEAYlX-s/s1600/Ellipse+copy.png) |
วงรีมีจุดโฟกัสสองจุด ถ้าเลื่อนจุดโฟกัสให้ใกล้กันเรื่อยๆ วงรีก็จะกลมขึ้นๆ ถ้าจุดโฟกัสทับกัน วงรีก็จะกลายเป็นวงกลม |
![](https://2.bp.blogspot.com/-oT5o8mTPIys/Ut9N8mHsV0I/AAAAAAAAN8c/PMlLiZMxxOo/s1600/Parabola+copy.png) |
พาราโบลามีจุดโฟกัสหนึ่งจุด |
จากนั้นเด็กๆก็หัดประมาณกระจกโค้งๆด้วยกระจกแบนๆชิ้นเล็กๆที่เอาไปทาบต่อๆกันครับ ถ้าเด็กโตขึ้นจนรู้จักแคลคูลัส วิธีนี้ก็คือการหาความชันของกระจกที่จุดต่างๆนั่นเอง
ถ้าเรากระจกเป็นรูปพาราโบลา
แสงที่วิ่งเข้ามาตรงๆจะสะท้อนเข้าไปที่จุดเดียวกัน (เรียกว่าจุดโฟกัส)
ถ้าเอาไปรับแสงแดด จุดโฟกัสจะร้อน ถ้าทำเป็นจานรับสัญญาณดาวเทียม
สัญญาณที่จุดโฟกัสจะแรง ถ้าเอาเสาอากาศไว้ที่จุดโฟกัส
สัญญาณวิทยุจะวิ่งออกไปตรงๆทางปากที่เปิดของพาราโบลา เด็กๆได้เข้าใจการประมาณด้วยการสมมุติว่าเอากระจกแบนเล็กๆหลายๆอันไป
ติดที่ผิวที่โค้งเพื่อหามุมตกมุมสะท้อนครับ
รูปวงรีมีจุดโฟกัสสองจุด (ภาษาอังกฤษ: foci = จุดโฟกัสมากกว่าหนึ่งจุด)
เราสามารถวาดรูปวงรีได้โดยการปักตะปูไว้ที่จุดโฟกัสทั้งสอง
แล้วหาเชือกที่ยาวกว่าระยะระหว่างจุดโฟกัสมาผูกที่จุดทั้งสอง
แล้วเอาปากการั้งเชือกให้ตึงแล้วลากไป เส้นที่ปากกาลากจะเป็นวงรี
ถ้าเราทำวัสดุสะท้อนแสงเป็นรูปวงรี
แสงที่วิ่งออกจากจุดโฟกัสหนึ่งจะสะท้อนไปอีกจุดโฟกัสหนึ่ง
![](https://1.bp.blogspot.com/-fkzl2mK3AQw/Ut9QTSPHUHI/AAAAAAAAN9I/QjNr7kyOs28/s1600/IMG_4233.JPG) |
แสงที่วิ่งจากจุดโฟกัสหนึ่งของวงรี จะสะท้อนและวิ่งไปผ่านอีกจุดโฟกัสหนึ่ง |
เด็กๆได้ดูวิดีโอคลิปการรวมแสงที่มีคนเอากระจกเล็กๆ 5,800 อันไปติดบนจานดาวเทียมที่เป็นรูปพาราโบลาแล้วรวมแสงเข้าจุดโฟกัสครับ ร้อนมาก เผาไม้ โลหะ ดิน หิน ได้หมด:
ได้ดูเตาพลังแสงอาทิตย์ที่มีส่วนสะท้อนแสงเป็นพาราโบลาครับ:
ได้ดูข่าวที่
ตึกที่ผิวโค้งๆในลอนดอนติดกระจกแล้วสะท้อนแสงรวมแสงมาทำให้คนและรถข้างล่างร้อนครับ:
ได้ดู
รางรวมแสงอาทิตย์รูปพาราโบลาครับ:
ได้เห็นภาพไมโครโฟนดักฟังเสียงไกลๆด้วยแผ่นสะท้อนเสียงรูปพาราโบลาที่รวมเสียงเข้าสู่ไมโครโฟนที่อยู่ที่โฟกัสของพาราโบลา:
และได้ดูวิธีวาดวงรีด้วยการตอกหมุดที่จุดโฟกัสทั้งสองแล้วเอาเชือกผูกที่หมุดแล้วเอาปากกามารั้งเชือกให้ตึงแล้ววาดไปด้วยครับ:
หลังจากดูวิดีโอต่างๆเสร็จ ผมก็ทวงการบ้านที่ผมให้เด็กๆไปคิดหรือหามาว่าจะออกแบบตัวสะท้อนแสงอย่างไร ให้แสงสะท้อนวิ่งกลับไปในทิศทางที่แสงวิ่งเข้ามากระทบกระจก มีเด็กบางคนไปหามาได้ว่าถ้าวางกระจกสามอันให้ตั้งฉากกันเหมือนกับก้นกล่องสี่เหลี่ยม แสงที่วิ่งเข้าไปกระทบกระจกจะสะท้อนสองครั้งแล้ววิ่งกลับมาในทิศทางขนานกับทิศทางที่แสงวิ่งเข้าไปครับ สิ่งประดิษฐ์ที่สะท้อนแสงกลับแบบนี้เรียกว่า
Retroreflector เราติดเจ้า retroreflector ไว้ตามถนน รถจักรยาน วางไว้บนดวงจันทร์เพื่อยิงเลเซอร์ไปจับเวลาหาระยะห่างระหว่างโลกและดวงจันทร์
ต่อไปนี้คือบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ของเด็กๆครับ อัลบั้มเต็มอยู่
ที่นี่นะครับ
--
Posted By Blogger to
Interesting Things at 1/22/2014 01:54:00 PM