คู่มือการเรียนรู้สำาหรับ...

คมอการเรยนรสำาหรบนกเรยน

หนวยการเรยนรท 4: นวตกรรมดานฟสกส

โครงการพฒนาการอาชวศกษาดาน STEM Education

โดยความรวมมอระหวางสำานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษา

กบ บรตช เคานซล ประเทศไทย

โดยการสนบสนนของกองทนนวตน (Newton Fund)

พมพครงท 1มกราคม พ.ศ. 2560 จำานวน 200 เลม

แกไขครงท 1กรกฏาคม พ.ศ. 2561

ผจดทำาและเผยแพรโดยสำานกงานคณะกรรมการการอาชวศกษาบรตช เคานซล ประเทศไทย และกองทนนวตน

สงวนลขสทธตามพระราชบญญต พมพ ทบรษท ภณธรนทร จำากด48 ซอย 48 ถนนเฉลมพระเกยรต ร.9 แขวงดอกไม เขตประเวศ กรงเทพฯ 10250โทรศพท 0-2726-5707-8 โทรสาร 0-2328-0406

ออกแบบรปเลมโดยบรษท ดบด จำากด (Dib Dee Co.,Ltd.)99/129 หมท 2 ตำาบลคลองเกลอ อำาเภอปากเกรด จงหวดนนทบร 11120โทรศพท 092-7478293, 083-4411686

วตถประสงคหลก

ผลการเรยนรทคาดหวง

ใบงานหนวยการเรยนรท 4

หนา

5

6

12

สารบญ

ชอ-นามสกล ...........................................................................................................................................................

เลขท ...................................................... ชนเรยน .................................................................................................

สถาบน ...................................................................................................................................................................


หนวยการเรยนรท 4: นวตกรรมดานฟสกส 05

หนวยการเรยนรท 4 มวตถประสงคหลกดงน

1. เพอพฒนาความรและความเขาใจของนกเรยนเกยวกบการสอสาร ในแงมมตางๆ ดงน • อปกรณการสอสารถกสรางขนอยางไร • องคประกอบตางๆ ของสเปกตรมแมเหลกไฟฟามอะไรบาง และทำางานอยางไร • ดาวเทยมสอสารทำางานอยางไร • ความเสยงทอาจเกดจากโทรศพทมอถอ • เราสอสารในอวกาศอยางไร

2. เพอพฒนาทกษะการสบคนขอมลและการหาขอสรปจากหลกฐานทไดมา

3. เพอพฒนาและปรบปรงทกษะการปฏบตและการสบเสาะในหองปฏบตการ

4. เพอนำาเสนอแนวทางการจดการเรยนรทหลากหลาย ทมงเนนใหนกเรยน เปนผนำาการเรยนรและเนนการพฒนาทกษะสะเตม

5. เพอแนะนำาใหนกเรยนรจกกลยทธและเครองมอตางๆ ทจะสามารถนำาไปใช ในการเรยนรเรองอนๆ ได

6. เพอเนนทกษะทางสะเตม ซงจะนำาไปใชในการเรยนรทงในรายวชาวทยาศาสตร คณตศาสตร เทคโนโลย และวชาชพสาขาวชา/สาขางาน

7. เพอพฒนาทกษะดานการสอสาร (รวมถงภาษาองกฤษ) และตวเลข ซงเกยวของกบการเรยนรของนกเรยน

8. เพอสรางพนฐานทมนคงในการเรยนรหนวยการเรยนรอนๆ รวมถงการทำางาน และโครงงานทเปนสวนหนงของหลกสตร

9. เพอพฒนาความคดของนกเรยนเกยวกบการประเมนตนเองและการประเมน เพอนรวมชน ซงจะเปนประโยชนตอการศกษาในวทยาลย มหาวทยาลย และตลอดชวตการทำางาน

10. เพอพฒนาคณธรรม จรยธรรม ความสนใจใฝร ความรบผดชอบ ความซอสตย ความสะอาด (กาย วาจา ใจ) และภาวะความเปนผนำาของนกเรยน

วตถประสงคหลก

หนวยการเรยนรท 4

นวตกรรมดานฟสกส

MODULE 4

PHYSICS INNOVATION

หนวยการเรยนรท 4: นวตกรรมดานฟสกส06


• เขาใจความสมพนธระหวางปรมาณกบการเคลอนทประเภทตางๆ คณสมบต ของคลนกล ปรมาณของเสยงและการไดยน คณสมบต ประโยชนและโทษ ของคลนแมเหลกไฟฟา กมมนตภาพรงส และพลงงานนวเคลยร • เขาใจทมาและววฒนาการของระบบสรยะ กาแลกซ จกรวาล และความสำาคญ ของเทคโนโลยอวกาศ • เขาใจวาความรทางวทยาศาสตรสามารถสงผลใหเกดการพฒนาเทคโนโลยตางๆ ไดอยางไร และการพฒนาทางเทคโนโลยสามารถนำาไปสการคนพบความรทาง วทยาศาสตรระดบสง รวมถงผลกระทบทเทคโนโลยมตอชวต สงคม และสงแวดลอม • ระบปญหา ตงคำาถามเพอการสบคน และระบความสมพนธระหวางตวแปรตางๆ สบคนขอมลจากแหลงขอมลทหลากหลาย เสนอสมมตฐานทเปนไปไดหลากหลาย และตดสนใจเลอกพสจนสมมตฐานทนาจะมความเปนไปไดมากทสด • วางแผนกระบวนการการสบคนและทดสอบเพอการแกปญหาหรอหาคำาตอบ วเคราะหและเชอมโยงความสมพนธของตวแปรตางๆ ดวยการใชสมการทาง คณตศาสตรหรอสรางแบบจำาลอง จากผลลพธหรอความรทไดจากการสบเสาะ และทดสอบ • สอสารความคดและความรทไดจากการสบเสาะผานการนำาเสนอแบบพดหรอเขยน จดแสดง หรอประยกตใชขอมลเทคโนโลยสารสนเทศ • อธบายความรดานวทยาศาสตรและนำากระบวนการทางวทยาศาสตรไปใชในชวต ประจำาวนและในการแสวงหาความรเพมเตม สรางโครงงานหรอผลงานตาม ความสนใจของตนเอง • แสดงความสนใจ ความตงใจ ความรบผดชอบ ความใสใจ และความซอสตยใน การสำารวจตรวจสอบและแสวงหาความร โดยใชเครองมอและวธการตางๆ เพอใหได ผลลพธทถกตองและนาเชอถอ • ตระหนกถงคณคาของความรดานวทยาศาสตรและเทคโนโลย ทพบในชวตประจำาวน แสดงความชนชม ภาคภมใจ ความเคารพและอางองถงความสำาเรจทมาจาก ภมปญญาทองถนและการพฒนาเทคโนโลยสมยใหม • แสดงความพงพอใจและชนชมความสามารถในการคนพบความร คำาตอบ หรอ แกปญหา • ทำางานรวมกบผอนไดอยางด แสดงความคดเหนโดยยดตามแหลงอางองทนาเชอถอ หรอมเหตผลทเกดจากการพฒนาและประยกตใชวทยาศาสตรและเทคโนโลย ตระหนกถงหนาททมตอสงคมและสงแวดลอม และพรอมจะรบฟงความคดเหน ของผอน

หลกสตร

การอาชวศกษา

หมวดวชา

พนฐานประยกต

กลมวชา

วทยาศาสตร

ผลการเรยนรทคาดหวงสำาหรบผจบการศกษาระดบประกาศนยบตรวชาชพ (ปวช.)



• มแนวคดเกยวกบระบบจำานวนจรง คาสมบรณของจำานวนจรง และจำานวนจรง ทแสดงในรปแบบกรณฑและเลขยกกำาลง และเลขยกกำาลงทเปนจำานวนตรรกยะ สามารถหาคาประมาณของจำานวนจรงทอยในจำานวนทเปนกรณฑและเลขยกกำาลง ดวยวธการคำานวณทเหมาะสม และสามารถนำาคณสมบตของจำานวนจรงไปใชงานได • สามารถนำาความรเรองอตราสวนตรโกณมตไปใชกบการหาคาประมาณของระยะทาง และความสง สามารถแกปญหาตางๆในดานการวดได • มความเขาใจและสามารถนำาการใชตรรกะเหตผลแบบนรนยและอปนย • มแนวคดเกยวกบเรองความสมพนธ และฟงกชนซงสามารถนำาไปใชแกปญหา ในสถานการณตางๆ • สามารถนำาวธการอนหลากหลายไปใชในการแกปญหา มความร ทกษะ และกระบวนการทางดานคณตศาสตรและเทคโนโลยสำาหรบการแกปญหา ในสถานการณตางๆ สามารถตดสนใจไดอยางมเหตผล และนำาเสนอขอสรปทได อยางเหมาะสม สามารถใชภาษาและสญลกษณทางคณตศาสตรในการสอและ นำาเสนอแนวคดทางคณตศาสตรไดอยางถกตองชดเจน สามารถเชอมโยงองคความร หลกการ และกระบวนการทางคณตศาสตรเขากบความรดานอนๆ อยางสรางสรรค

• ดวยการวางแผนอยางเปนระบบ นกเรยนสามารถดแลสขภาพ เสรมสรางสขภาพ และปกปองตนเองจากโรคภยตางๆ หลกเลยงปจจยเสยง และพฤตกรรมเสยง ตอสขภาพ และการเกดอบตเหต การใชยาผด การตดยา และความรนแรง • สามารถวเคราะหและประเมนสขภาพของตนเองเพอระบกลยทธในการลดความเสยง เสรมสราง และรกษาสขภาพทด รวมถงการปองกนโรค และความสามารถในการ บรหารอารมณและความเครยดไดอยางเหมาะสม

• เขาใจวธการทำางานตางๆ สรางความสำาเรจดวยการคดอยางสรางสรรค มทกษะ ในการทำางานเปนทม ทกษะการบรหาร ทกษะการแกปญหา และการแสวงหา ความร ทำางานอยางมศลธรรมจรรยาและตระหนกรถงการใชพลงงานและ ทรพยากรตางๆ อยางยงยนและคมคา • เขาใจความสมพนธระหวางเทคโนโลยและศาสตรดานอนๆ วเคราะหระบบ เทคโนโลยแบบตางๆ มความคดสรางสรรคในการแกปญหาหรอตอบสนอง ตอความตองการตางๆ สรางและพฒนาวสด อปกรณ หรอวธการโดยใชกระบวนการ

หลกสตร




กลมวชาสงคมศกษา

และมนษยศาสตร

หลกสตร




กลมวชา

คณตศาสตร

หลกสตร


หมวดวชาชพ

กลมวชาชพพนฐาน



ทางเทคโนโลยทปลอดภยอยางการใชซอฟตแวรในการออกแบบหรอนำาเสนอ ความสำาเรจตางๆ วเคราะห และเลอกทจะนำาเทคโนโลยทเหมาะสมตอชวตประจำาวน ไปใชอยางสรางสรรคเพอประโยชนตอชวต สงคม และสงแวดลอม บรหารจดการ เทคโนโลยดวยเทคโนโลยสะอาด • เขาใจองคประกอบของระบบขอมล องคประกอบและหลกการของระบบคอมพวเตอร ระบบการสอสารขอมลในเครอขายคอมพวเตอร ลกษณะตางๆของคอมพวเตอร และอปกรณเชอมโยง มทกษะเชยวชาญในการใชคอมพวเตอรในการแกปญหา เขยนโปรแกรมดวยภาษาคอมพวเตอร ใชฮารดแวรและซอฟตแวร สอสารและสบคน ขอมลทางอนเทอรเนต ใชคอมพวเตอรในการประมวลผลเพอใชขอมลในการตดสนใจ ใชเทคโนโลยสารสนเทศและการสอสารในการนำาเสนอความสำาเรจและใช คอมพวเตอรสรางผลงานหรอโครงงาน • เขาใจแนวทางในการเขาสชวตการทำางาน เลอกและใชเทคโนโลยตางๆ ทเหมาะสม ตออาชพการงาน มประสบการณในอาชพการงานทตนเองถนดและสนใจ มคณลกษณะเหมาะสมกบอาชพการงาน




รายละเอยดกจกรรมท 1-19หนวยการเรยนรท 4

กจกรรม บนทกการเรยนรวนท

กจกรรมท 1: อะไรคอสงทคณร

อยแลวเกยวกบคลนและสเปกตรม

แมเหลกไฟฟา

กจกรรมท 2: สวนตางๆ ของ

สเปกตรมแมเหลกไฟฟาสามารถ

นำามาใชสอสารไดอยางไร

กจกรรมท 3: เราจะนำาเสนอ

ไทมไลนของอปกรณการสอสาร

ทมพฒนาการมาเรอยๆ อยางไร

กจกรรมท 4: เราสามารถเพม

สงประดษฐดานการสอสารอน

ในไทมไลนไดอก

กจกรรมท 5: ขอดและขอเสย

ของการสอสารแบบเชอมสาย

และแบบไรสาย

กจกรรมท 6: เพราะเหตใด

คลนวทยความถตางๆ จงนำามา

ใชงานในการสอสารทแตกตางกน



กจกรรม วนท บนทกการเรยนร

กจกรรมท 7: ดาวเทยมนำามาใช

ในการสอสารไดอยางไร

กจกรรมท 8: GPS คออะไร

และใชงานอยางไร

กจกรรมท 9: คลนไมโครเวฟ

นำามาใชในการสอสารอยางไร

กจกรรมท 10: โทรศพทมอถอ

เปนอนตรายตอเราอยางไร

กจกรรมท 11: เราสามารถ

ใชแสงสงขอมลไดอยางไร

กจกรรมท 12: เราจะสรางภาพ

โดยใชแสงไดอยางไร

กจกรรมท 13: เสนใยแกวนำาแสง

ทำางานอยางไร



กจกรรม วนท บนทกการเรยนร

กจกรรมท 14: ขอดและขอเสย

ของสญญาณดจทลกบสญญาณ

แอนะลอกคออะไร

กจกรรมท 15: ตวแปลงสญญาณ

เสยง (sound transducer) คออะไร

และทำางานอยางไร

กจกรรมท 16: สำารวจอวกาศ –

เหตใดจงใชกลองโทรทรรศนวทย

เพอสำารวจอวกาศ

กจกรรมท 17: อะไรคอตนกำาเนด

ของ CMBR (รงสไมโครเวฟ

พนหลงของจกรวาล)

กจกรรมท 18: ปรากฎการณ

ดอปเพลอร (Doppler Effect)

คออะไร

กจกรรมท 19: เราจะคนหา

การสอสารจากนอกโลกไดอยางไร




ใบงานหนวยการเรยนรท 4


ใหนกเรยนสราง

รายการสงประดษฐอนๆ

และสบคนทาง

อนเตอรเนต

เพอคนหาวาม

“สงประดษฐเกยวกบ

โรคเบาหวาน”

อะไรอกบางทเรา

สามารถนำามาใสลง

ในไทมไลนทสรางขนน

ใบงาน: ตาราง QuADS Grid

คำาถาม (Question) รายละเอยด (Details)คำาตอบ (Answer) แหลงขอมล (Sources)

กจกรรมท 4 เราสามารถเพมสงประดษฐดานการสอสารอนในไทมไลนไดอก


กจกรรมท 5 ขอดและขอเสยของการสอสารแบบเชอมสาย และแบบไรสาย

ตารางสำาหรบระบขอดและขอดอย(Pros and Cons)

ขอด (Pros) ขอดอย (Cons)


กจกรรมท 6 เพราะเหตใดความถแบบตางๆ จงนำามาใชงานในการสอสารทแตกตางกน

ใบงานเรอง: เครองจำาลองคลนวทยและสนามแมเหลกไฟฟา Radio Waves & Electromagnetic Fields Simulation

1. สำาหรบคำาถามน ขอใหใชเครองจำาลอง “คลนวทยและสนามแมเหลกไฟฟา” ชวยในการทำาความเขาใจวาการสงสญญาณวทยและเครองรบวทยทำางานอยางไร เปดดคลปวดโอและแบบจำาลองเพอตอบคำาถามในใบงานจากลงคน https://phet.colorado.edu/en/simulation/legacy/radio-waves

1.1 เมอสถานวทยดำาเนนการกระจายเสยงรายการหนง จะผลตสญญาณคลนแมเหลกไฟฟาอยางไร อธบายวาสงใดเปนตวสรางสญญาณและกระบวนการสรางสญญาณทำาอยางไร คำาตอบ: • อเลกตรอนจะแกวงภายในเสาอากาศ • เมอไหรกตามทอนภาคทมประจถกเรงมนจะเสยพลงงานเชนเดยวกบคลนแมเหลกไฟฟา 1.2 เสาอากาศจบคลนสญญาณแมเหลกไฟฟาอยางไร (กระจายสนามไฟฟา) ขอใหบรรยายวาเสาอากาศวทยทำางานอยางไรในการจบคลน และอธบายถงหลกการทางฟสกสทเกยวของ คำาตอบ: สนามไฟฟาและสนามแมเหลกในคลนวทยทำาใหอเลกตรอนในเสาอากาศถกแกวงและสรางไฟฟา กระแสสลบ

2. ในการใชเครองจำาลอง ขอใหปรบ “การเคลอนไหวของตวสงสญญาณ” (Transmitter movement’) ไปท “แกวง” (Oscillate) เพอใหอเลกตรอนแกวงขนลงในความถปกตและสามารถมองเหนคลนไซน นคอวธการการกระจายสญญาณวทยออกไป และทำาเครองหมายถกทชอง “สวนโคง” (curve) และ “สนามแผรงส” (radiated field)

2.1 สวนโคงเปนตวแทนของอะไร ทำาเครองหมาย (x) ลงในชองวางทถกตอง

ก. เสนอเลกตรอนแผกระจายออกจากเสาอากาศ แลวทำาใหอเลกตรอนทตวรบเคลอนไหว

ข. เสนทางทอเลกตรอนวงไป ซงขนอยกบคลนแมเหลกไฟฟา

ค. อเลกตรอนทมชองวางระหวางประจเทากนเคลอนขนลงระหวางเสาอากาศทงสอง

ง. สนามประจลบทเคลอนไหวในพนทวาง

จ. ความแรงและทศทางของกำาลงทสงออกไปยงอเลกตรอนประจหนงโดยคลนแมเหลกไฟฟา

เครองจำาลองคลนวทยและสนามแมเหลกไฟฟาRadio Waves & Electromagnetic Fields Simulation



2.2 ปรบความถและแอมพลจดใหอยตรงจดกงกลางของตวปรบ มเครองหมายบนตารางประมาณกอน ทบงบอกถงความยาวของคลน? คำาตอบ: 5 ชอง

(ใชปม pause หรอ step เมอตองการวดอยางละเอยด ปดจำานวนเครองหมายบนตารางทนบไดใหเปนตวเลข จำานวนเตมทใกลเคยงทสด หากแอมพลจดเพมขน ความยาวคลนจะ... (ทำาเครองหมาย (x) ลงในชองวางทถกตอง)

2.3 ใชเครองจำาลองประเมนความถกตองของขอความเหลาน ทำาเครองหมาย (x) ในชองวางเพอระบวาจรงหรอไมจรง

ก. ลดลง

ข. เพมขน

ค. เทาเดม

หากความถของการแกวงของอเลกตรอนทสงออกไปลดตำาลง ความถของอเลกตรอนในตวรบกจะไดรบผลกระทบโดยทนท

อเลกตรอนในเสาอากาศเครองรบแกวงในอตราความถตำากวาอเลกตรอนในเสาอากาศเครองสงเพราะระยะหางระหวางเสาอากาศทงสอง

หากความถของการแกวงเพมขน แตแอมพลจดของการแกวงของอเลกตรอนยงคงเทาเดม เทากบวาอเลกตรอนในเสาอากาศเครองสงกำาลงเรงความเรวครงใหญ (ขอใหนกถงสงทไดเรยนเกยวกบการเรงความเรวและการเคลอนไหว)

จงเขยนอธบายคำาตอบของคำาถามน โดยอธบายดวยวามนสงผลกระทบตอความแรงของสญญาณคลนแมเหลกไฟฟาทสงออกไปอยางไร? (กลบไปดทเครองจำาลองอกครงหากไมไดสงเกตเหนวาเกดอะไรขนกบความแรงของสญญาณทสงออกไป) คำาตอบ: การเพมความถของการแกวงเพมความแรงของสนาม สนามทกระทำากบอเลกตรอน ในเสาอากาศตวรบทำาใหมนเปลยนทศทางไดมากกวาปกต แรงทใสเขาไปในอเลกตรอน ทมากขน F = ma จะทำาใหอเลกตรอนมความเรงมากขน

ไมจรงจรง


4. สำาหรบตวสงคลนวทยในเครองจำาลอง ทศทางใดตอไปนของเสาอากาศตวรบจะรบสญญาณได (ทำาเครองหมาย (x) ในขอทถกตอง สามารถตอบไดมากกวาหนงขอ)

หากแอมพลจดเพมขนแตความถเทาเดม แสดงวาอเลกตรอนทเสาอากาศเครองรบกำาลงมคาแรงสงสด แตแกวงในระดบความถเทาเดม

หากความถของอเลกตรอนทสงออกมาลดลงหนงหรอสองตวประกอบ จะใชเวลานานขนในการทสญญาณแมเหลกไฟฟาจะไปถงเสาอากาศเครองรบ

หากความถลดลง ความยาวคลนจะลดลงดวย

คลนแมเหลกไฟฟาทเสาอากาศเครองสงสรางขนผลตกระแสไฟฟาในเสาอากาศของเครองรบ

เมออเลกตรอนในเสาอากาศเครองสงขนสระดบสงสด อเลกตรอนในเสาอากาศเครองรบจะขนสระดบสงสดดวยเสมอ

เสาอากาศอยในแนวตง

เสาอากาศอยในแนวขวาง (ขนานกบพน) ปลายชไปยงเสาอากาศตวสง (ทศทางตะวนออก - ตะวนตก)

เสาอากาศอยในแนวขวาง ตงฉากกบเสาอากาศในคำาตอบกอนหนาน (ทศทางเหนอ - ใต)




5. กราฟชดใดสอดคลองกบความเคลอนไหวของอเลกตรอนในเสาอากาศตวรบ (ควรนกถงเรองความสมพนธ ระหวางแรงกบการเรงความเรว และใชปม “Step” เพอกาวขามการเคลอนไหวของอเลกตรอนและใหลกศรแสดง “แรงของอเลกตรอน” (force on an electron))

b.

+

0

-po

sitio

ntime

+

0

-Vel

oci

ty

time

+

0

-Acc

eler

atio

n

time

a.

+

0

-po

sitio

n

time

+

0

-Vel

oci

ty

time

+

0

-Acc

eler

atio

n

time

c.

+

0

-po

sitio

n

time

+

0

-Vel

oci

ty

time

+

0

-Acc

eler

atio

n

time

e.

+

0

-po

sitio

n

time

+

0

-Vel

oci

ty

time

+

0

-Acc

eler

atio

n

time

d.

+

0

-po

sitio

n

time

+

0

-Vel

oci

ty

time

+

0

-Acc

eler

atio

n

time

f.

+

0

-po

sitio

n

time

+

0

-Vel

oci

ty

time

+

0

-Acc

eler

atio

n

time

กราฟชดใดสอดคลองกบความเคลอนไหวของอเลกตรอนในเสาอากาศตวรบ ทำาเครองหมาย (x) ลงในชองวางทถกตอง

ABC

DEF


ใบงาน: ตาราง KWHL Grid











เรารอะไร?What do I Know?

เราจะทำามนอยางไร?ตอนไหน?

How will I do it?By when?

เราอยากทำาอะไร?What do I Want to do?

อะไรทบอกเราวาการเรยนรของเรา

ประสบความสำาเรจWhat will tell me that my Learning is successful?

กจกรรมท 7 ดาวเทยมนำามาใชในการสอสารไดอยางไร?


กจกรรมท 8 GPS คออะไรและใชงานอยางไร

ใบงานเรอง: กจกรรมสามเหลยมระยะTrilateration activity



ใบงานเรอง: กจกรรมสามเหลยมระยะTrilateration activity

กจกรรม: การหาตำาแหนงโดย GPS ทำาไดอยางไร

ดาวเทยมทโคจรอยรอบโลกจำานวนมากมายเปนระบบระบตำาแหนงบนโลก Global Positioning System (GPS) แนวคดเบองหลง GPS เปนเรองงาย แตการประยกตใช และนำาไปใชจำาเปนตองมความแมนยำาอยางมาก

การระบตำาแหนงของ GPS ทำางานโดยหลกคณตศาสตรพนฐาน 2 แนวคด สงแรกเรยกวาสามเหลยมระยะ ซงหมายถงการระบตำาแหนงโดยใชระยะทางสามตำาแหนง แนวคดทสองคอความสมพนธระหวางระยะการเดนทาง ความเรวของการเคลอนท และปรมาณของเวลาทใชในการเดนทาง หรอ:

ระยะทาง = ความเรว × เวลา

แนวคดแรก สามเหลยมระยะ ซงเปนจดเนนของกจกรรมน คอหลกการสำาคญในการหาตำาแหนงของคณบนโลกโดยทราบตำาแหนงของดาวเทยม GPS ทโคจรรอบโลกและระยะทางระหวางดาวเทยมเหลานนกบตำาแหนงของคณ แตการวดระยะทางจากตำาแหนงของคณไปยงดาวเทยมดวยเชอก หรอสายวด ไมสามารถทำาได ดงนนเราจะใชสามเหลยมระยะไดอยางไรถาเราไมสามารถวดระยะทางแทจรงได คำาตอบนอยบนแนวคดทสอง ความสมพนธระหวางระยะทาง ความเรวและเวลา เคลดลบกคอดาวเทยม GPS มกจะสงสญญาณวทยออกมา

ในการระบตำาแหนง GPS ความเรว คอสญญาณวทยเดนทางไดไวเพยงใดซงมคาเทากบความเรวของแสง (299,792,458 เมตรตอวนาท) เวลา คอดาวเทยม GPS ใชเวลานานเพยงใดในการสงสญญาณมายงตวรบทอยบนโลกเมอเราทราบความเรวและเวลา เราสามารถใชในการคำานวณหาระยะทางระหวางดาวเทยมและตวรบ หลงจากทเราไดระยะทางจากดาวเทยมอยางนอย 3 ดวง เราสามารถทจะหาตำาแหนงสามมตทอยบนผวโลกได

เพอเรยนรวา GPS ทำางานอยางไร มแบบฝกทสาธตหลกการของสามเหลยมระยะ สามเหลยมระยะเปนการระบตำาแหนงโดยทราบระยะทางจากจดอยางนอย 3 จดใน GPS จดกคอดาวเทยม มนสำาคญทจะตองเขาใจวาแบบฝกนชวยใหเขาใจหลกการงายๆ ของสามเหลยมระยะ ไมใชกระบวนการระบตำาแหนงของ GPS อยางแทจรง แบบฝกนเราจะใชแผนทแบบแบนราบและเชอก ซงความจรงโลกจะโคงกลม และดาวเทยมจะอยบนทองฟาไมใชบนพนดน แมวาบางคนอาจจะ “เหน” ดาวเทยมมากกวา 3 ดวงบนทองฟา นเปนแคตวอยางของบางประเดนเกยวกบดาวเทยม


แบบฝกนเปนตวอยางในการอธบายเกยวกบการทำางานของ GPS

แบบฝกนจะมประสทธภาพทสดเมอมสมาชกในกลม 3-4 คน

วสด อปกรณ • เชอกสตางกน 4 เสน (ยงไมตด) • ปากกาหรอดนสอสำาหรบการระบตำาแหนงทถกตอง จากแตละสญญาณ • แผนทขนาดใหญ

ภาพรวม ในแบบฝกนเราจะจำาลองให GPS ระบตำาแหนงโดยใชดาวเทยม 4 ดวง นกเรยนสามารถสมมตวานกเรยนเปนผรบสญญาณ GPS ในตำาแหนงใดกไดบนแผนทและหาวาคณอยในตำาแหนงใดตาม “สญญาณ” ทนกเรยนไดรบแตสำาหรบนกเรยน (และสำาหรบผรบ GPS) สญญาณทงหมดนนจะบอกนกเรยนวาดาวเทยมอยทไหนในขณะทมนสงสญญาณ และระยะเวลาทสงสญญาณจากดาวเทยมมายงนกเรยนเปนเวลาเทาไร นกเรยนจะรดวยวาดาวเทยมอยทไหนเมอมนสงสญญาณมาทนกเรยน โดยตำาแหนงของดาวเทยมจะแสดงบนแผนท ทงนนกเรยนจะตองพจารณาตำาแหนงของนกเรยนจากปรมาณเวลาทผานไป เมอเราทราบความเรวของสญญาณ (R) และเวลาทผานไป (T) เราสามารถทจะหาระยะทาง (D)

ระยะทาง (D) = ความเรว (R) x เวลา (T)

ในกรณของการระบตำาแหนง 3 มตของ GPS ในชวตจรง สญญาณจากดาวเทยมจะนำาเสนอในรปทรงกลม ในแบบฝกนเราใชวงกลมเนองจากวาเราใชแผนท 2 มต ดงนนในฐานะทเปนตวรบสญญาณ GPS นกเรยนจะตองหาวาดาวเทยมแตละดวงหางจากนกเรยนเทาใด และตองจำาไววานกเรยนสามารถอยตำาแหนงไหนกได




วธทำา 1. วางแผนทบนโตะและตดดวยเทปทง 4 มม 2. ใชเชอก 4 เสน ความยาวประมาณ ½ เมตรและมสตางกน 4 ส (เราตองการทราบวานกเรยนอยหางจากจดตางกน 4 จดโดยใชเชอก ทมสตางกน 4 เสน) 3. หาความยาวของเชอกทสามารถคำานวณไดจากสมการ D = R × T อตราเรวแสง (R) คอ 299,792,458 m/s ใชเวลาทแตละสญญาณสงจากดาวเทยมมายงตวรบทใหดานลาง เพอหาคา D

เวลาสำาหรบสญญาณใชในการสงมายงเครองรบ GPS 1. A = .00505783 วนาท 2. B = .00423206 วนาท 3. C = .00836090 วนาท 4. D = .00712225 วนาท เมอนกเรยนทราบตำาแหนงของแตละดาวเทยมจากตำาแหนงของนกเรยนบนโลก ทำาตอในขนตอนท 4 เพอหาอตราสวนระยะทาง

เวลา(วนาท)

ระยะทาง(เมตร)

อตราสวนระยะทาง (เมตร)

อตราสวนระยะทาง (เซนตเมตร)

.00505783

1516299.28784614

.07124

7.12

.00423206

1268739.66980348

0.05961

5.96

.00836090

2506534.7620922

0.11776

11.76

.00712225

2135196.8339905

0.10032

10.03

ดาวเทยม Aเชอกส

ดาวเทยม Bเชอกส

ดาวเทยม Cเชอกส

ดาวเทยม Dเชอกส

4. ตอนนนกเรยนทราบวาเชอกแตละเสนยาวเทาใด แตระยะทางจรง จะมากกวาเสนเชอกทเราตดมาก นกเรยนจะตองหาอตราสวนในแผนท แผนทนมอตราสวนเปน 1:21,283,839 หมายความวาระยะ 1 เมตร ในแผนทจะเทากบ 21,283,839 เมตรบนผวโลก ใชอตราสวนอยางงาย ในการคำานวณวาระยะทางควรจะเปนเทาใด ปรบหนวยเปนเซนตเมตร เพอใหงายตอการวด [หมายเหต: ถามเวลานอย อาจจะมการคำานวณ ไวให] สงทสำาคญมากสงเดยวในแบบฝกนคอ จะตองวดความยาวของเชอก



ใหถกตองทสดเทาทจะเปนไปได เพราะวานกเรยนจะตองใชเชอกในการ วาดวงกลมแสดงตำาแหนงทเปนไปไดวาสญญาณดาวเทยมไดสงมาใน ชวงเวลาหนง ในบางกรณวงกลมอาจจะไมสามารถวาดไดในกระดาษ แตสามารถแสดงไดเพยงสวนหนงของสวนโคงวงกลม นกเรยนและเพอน รวมทมจะตองหาวธการททำาใหวงกลมและสวนโคงวงกลมถกตอง มากทสด คดกอนทจะตดเชอก ลองคดถงเทคนคทชวยใหวงกลมและ สวนโคงของวงกลมถกตองมากขน ตดเชอกเพอเขาสขนตอไป

5. ตอนนนกเรยนมเชอกอย 4 เสน ซงแสดงถงระยะทางจากดาวเทยม 4 ดวง ใชเทคนคอะไรกไดทนกเรยนคดไวและเรมวาดวงกลมและสวนโคง วงกลมโดยใหดาวเทยมเปนจดศนยกลาง สวนโคงวงกลมนจะแสดงถง ตำาแหนงของสญญาณดาวเทยมทเวลาทผานไป จำาไววาตำาแหนงของเรา อยตรงไหนกไดบนสวนโคงวงกลมเนองจากสญญาณเดนทางในทกทศทาง ทำาเชนนนกบเชอก B และจด B ซงนกเรยนจะพบวามอยางนอย 2 จด ทนาจะเปนตำาแหนงของนกเรยน ตำาแหนงทงสองนนคออะไร

ทำาซำากบเชอก C และ D

6. ตอนนนกเรยนมสวนโคงของวงกลมและวงกลมทตดกน 2-3 จด แตมนจะตองมเพยงจดเดยวในแผนทททกอนตดกน ตำาแหนงของนกเรยนคอทใด เพราะเหตใดเสนทตดของนกเรยนไมไดตดทจดเดยวกนจรงๆ ลองดวา นกเรยนไดคำาตอบใกลเคยงแคไหน ระดบความแมนยำาเปนเทาใด ตำาแหนงของนกเรยนมความแมนยำาเมอเทยบกบ GPS ทใชกนอยทวไป ในทองตลาดไดดเพยงใด ตำาแหนงของนกเรยนมความแมนยำาเมอเทยบกบ GPS ทใชเพอการสำารวจ ไดดเพยงใด

สรป การหาตำาแหนงดวย GPS ไมใชเรองงาย เพอทจะทราบตำาแหนงจากดาวเทยม มายงตวรบ เราจะตองรวาดาวเทยมอยทใดอยางแนชด ขอมลตำาแหนงนนจะรวม อยในสญญาณจากดาวเทยม อกทงกไมไดเทากบความเรวแสง (แตมความใกลเคยงมาก) และมหลายสงทอาจทำาใหเกดการชาของสญญาณ เชน สภาพบรรยากาศ และยงอาจจะมปญหาเกยวกบคลนสะทอน (สญญาณชนกบพนหรอสงกอสราง) การแตกกระจายความเถรตรง (การกระจายของดาวเทยมบนทองฟาทไมด) และปจจยอนๆ แตอนทจรงแลว มนเปนสงทเขาใจไดงาย












ใบงาน: ตาราง QuADS Grid

ปญหา (Question) รายละเอยด (Details)คำาตอบ (Answer) แหลงขอมล (Sources)

กจกรรมท 9 คลนไมโครเวฟนำามาใชในการสอสารอยางไร


กจกรรมท 10 โทรศพทมอถอเปนอนตรายตอเราอยางไร

ใบความรเรอง: โทรศพทมอถอMobile phones

โทรศพทมอถอ

ประชาชนทวไปในทกวนนรขอมลเกยวกบสขภาพและกจกรรมทสงผลตอสขภาพมากกวาทกสมยทผานมา การใชโทรศพทมอถอในชวตประจำาวนเพมขนอยางมหาศาลนบตงแตทศวรรษ 1980 ตงแตป 2011 มงานวจยหลายชนทพยายามคนหาวาการใชโทรศพทมอถอเชอมโยงกบการเกดมะเรงหรอไม และในปเดยวกนนสำานกงานระหวางประเทศเพอการวจยดานมะเรงไดรวมโทรศพทมอถอใหอยในรายการสาเหตของมะเรงเปนครงแรก โดยกลาววาโทรศพทมอถอ “อาจ” กอใหเกดมะเรงได แตหลกฐานนนไมเพยงพอทจะใหขอสรปทชดเจน มงานวจยชนหนงสำารวจประชาชน 6,000 คน ใน 13 ประเทศเกยวกบ สขภาพและการใชโทรศพทมอถอของพวกเขา ครงหนงของคนกลมนปวย และตอบวาตนปวยเปนมะเรงรปแบบใดแบบหนง สวนอกครงหนงมสขภาพด งานวจยนเผยวาคน10% ทใชโทรศพทมอถอบอยทสดไดรบการวนจฉยวาเปนมะเรงสมอง แตทมผวจยไมไดสรปวาโทรศพทมอถอเปนสาเหตของมะเรงสมองโดยตรง แตประเดนตางๆ ในงานวจยนอาจนำามาอธบายขอสงเกตทพบได

คำาถาม ก: โทรศพทมอถอเครอขายโทรศพทมอถอใชคลนจากสเปกตรมแมเหลกไฟฟา ในการสงสญญาณผานอากาศ คลนเหลานเรยกวาอะไร 1. คลนวทย 2. คลนเสยง 3. รงสแกมมา 4. รงสไมโครเวฟ


คำาถาม ง: โทรศพทมอถอเหตใดจงควรกำาหนดใหมการศกษาเพมเตมในงานวจยน 1. ผคนจะไดซอโทรศพทมอถอ 2. เพอใหประชาชนทราบวามความเสยงตอสขภาพ ขณะใชโทรศพทมอถอ 3. ผคนจะไดเลอกอยางมความรบผดชอบ วาจะเสยงตอสขภาพของตนเองหรอไม 4. เพอลดการเกดโรคมะเรง

คำาตอบ: 2 และ 3 เปนคำาตอบทถกตองทงค – เนองจากทงสองคำาตอบอางถงหลกฐานทางและขอแนะนำาทางวทยาศาสตรและสทธของประชาชนในการตดสนใจจากทางเลอกตางๆ

คำาถาม ค: โทรศพทมอถอจงบอกขอดของการใชกลมตวอยางจำานวนมากในงานวจย

คำาตอบ: • เพอใหแนใจวามขอมลทเพยงพอในการลงขอสรปทถกตอง • เพอวาถาหรอหากเขาพบความเชอมโยง (ความสมพนธ) เขาสามารถ มนใจไดวาเกดขนจรง • เพอลดผลของขอมลทผดพลาดหรอขอมลทไมสามารถระบเจาของไดหมายเหต: ไมเพยงพอทจะตอบเพยง ‘เพอแนใจวาไดผลทถกตอง’ เนองจากคำาตอบไมเฉพาะเจาะจงเพยงพอ

คำาตอบ: นกเรยนควรตอบคำาถามทงสองประเดนดานลางใหสมบรณประเดนแรก กลมนถกเรยกวาอะไรหรอใชอยางไรโดยปกต (กลมควบคม/เปรยบเทยบ)ประเดนทสอง เชอมโยงหนาทของวตถประสงคของกลมควบคมในบรบทของการศกษานตวอยางเชน ทำาหนาทเปนกลมควบคมหรอกลมเปรยบเทยบ-เพอใหนกวจยสามารถเปรยบเทยบการใชโทรศพทมอถอและปญหาสขภาพระหวางสองกลม


คำาถาม ข: โทรศพทมอถอเหตใดจงใหผเขารวมวจยครงหนงในงานนเปนผมสขภาพด



คำาถาม จ: โทรศพทมอถอทมผวจยดจะไมใหความสำาคญวาโทรศพทมอถอเชอมโยงกบการเกดมะเรงสมอง เหตผลตอไปนอาจเปนเหตผลตางๆ ทผวจยมองเชนนน คณเหนดวยกบเหตผลขอใดบาง 1. 10% ของกลมตวอยางถอเปนจำานวนทไมสงมาก 2. คนเหลานอาจปวยเปนมะเรงสมองอยแลวกอนเขารวมการวจย 3. ผคนอาจกลาวเกนจรงเกยวกบปรมาณการใชโทรศพทมอถอของตน 4. งานของพวกเขาอาจเสยงตอการเกดมะเรงสมองอยแลว 5. ผลลพธไมนาเชอถอ 6. ระยะหางของการใชโทรศพทขนตำากบขนสงนนนอยมาก

คำาถาม ฉ: โทรศพทมอถอนกวทยาศาสตรคนหนงระบวางานวจยสวนใหญมงเนนไปทผใหญ สวนนกวทยาศาสตรอกคนหนงกไดใหเหตผลวาเพราะเหตใด “นำาเดกมารวมในงานวจยทางวทยาศาตรไมไดเพราะจะกอใหเกดประเดน ปญหาเรอง __________”

คดวาคำาทหายไปนนคอคำาวาอะไร? สามารถเลอกไดจากรายการตอไปน ศลธรรม สงคม สงแวดลอม การเงน เทคนค

จงอานขอมลตอไปน

ระหวางการประชมนานาชาตเรองการวจยโรคมะเรง มการบนทกวานกวทยาศาสตรไดกลาวสงตอไปน • “เชอไมไดหรอกวาผคนจะพดความจรงวาตนเองใชโทรศพทมอถอ มากนอยแคไหน โดยเฉพาะคนทคดวาตนเองกำาลงใชมากเกนควร” • “เดยวนงานวจยบางงานกไดเงนอดหนนจากบรษทโทรศพทมอถอ เองเลยทเดยว!” • “งานวจยเหลานสวนมากเกยวของกบผใหญ” • “มะเรงสมองสามารถสงผลตอความจำาและปญหาการไดยนในผคน”



คำาถาม ช: โทรศพทมอถอคดวาเหตใดนกวทยาศาสตรคนหนงถงกงวลวางานวจยบางงานไดรบการสนบสนนจากบรษทโทรศพทมอถอ • The research findings may be biased • The researchers may be encouraged by the mobile phone company not to publish any negative health effects

• Negative health effects may be played down by the researchers if they are being paid by the mobile phone companies • The researchers might not be impartial because they are working for the mobile phone company N.B. An answer such as ‘research results won’t be reported fairly’ would be insufficient because it lacks detail of why this might occur and also the use of ‘fairly’ needs to be clarified e.g. unbiased/both sides of argument, etc.

จงอานขอมลตอไปน

คณคดวาการกลาวเชนนมความหมายวาอยางไร

เชนเดยวกบการใหระบขอมลเกยวกบการปลอยรงสในคมอการใช บางประเทศเสนอวาโทรศพทมอถอทมการปลอยรงสตำาทสดควรไดรบสญลกษณพเศษเพอบอกใหผใชทราบ



คำาถาม ซ: โทรศพทมอถอคดวาเหตใดบางประเทศจงเสนอแนะเชนนน

จงอานขอมลตอไปนอกงานวจยหนงไดคนควาหาความเชอมโยงทอาจเปนไปไดระหวางการใชโทรศพทมอถอกบการมบตรของเพศชาย กราฟ 1 แสดงผลลพธของงานวจยน

Sper

m c

oun

t (m

illio

ns/c

m3 s

emen

)

00 <2 2 to 4

Mobile phone use (hours/day)

>4

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

กราฟ 1

คำาถาม ฌ: โทรศพทมอถอตารางขอมลใดแสดงผลลพธเหมอนกบในกราฟ 1 A B C D



การใชโทรศพท(ชวโมงตอวน)

0

นอยกวา 2

ระหวาง 2 ถง 4

มากกวา 4

จำานวนอสจ (ลานตว / นำาอสจหนงลกบาศกเซนตเมตร)

95

80

68

63

ตาราง A


0

>2

2-4

<4


90

73

64

71

ตาราง D


ไมม

<2

2-4

>2


58

70

81

90

ตาราง C


0

1 – 1.9

2,3,4

มากกวา 4


92

81

70

58

ตาราง B


คำาถาม ฌ: โทรศพทมอถอขอความใดอธบายแนวโนมของผลลพธทนำาเสนออยในกราฟ 1 ไดดทสด 1. มความสมพนธในเชงลบ 2. ไมมความเชอมโยงระหวางการใชโทรศพทมอถอกบจำานวนอสจ 3. ยงจำานวนชวโมงของการใชโทรศพทมอถอตำา จำานวนอสจกตำาดวย 4. เมอจำานวนชวโมงการใชโทรศพทมอถอในแตละวนเพมขน จำานวน อสจกลดลง เพราะแทงทแสดงบนกราฟตำาลงเมอการใชงานโทรศพท มอถอเพมขน 5. Correct answer is D.



สญญาณแอนะลอก เพลงและการกลาวสนทรพจนเปนความถและแอมพลจดทตอเนอง ในทางเดยวกนสญญาณแอนะลอกสามารถเปลยนแปลงทงในความถ แอมพลจด หรอทงสองคณนาจะไดยนคำาวาวทย เอฟ เอม (FM) หรอ เอ เอม (AM) การผสมทางความถของคลนวทย (Frequency Modulated Radio) หรอการผสมทางแอมพลจดของคลนวทย (Amplitude Modulated Radio)

ออสซลโลสโคปแชนแนลของสญญาณแอนะลอก

สญญาณดจทล สญญาณดจทลเปนชวงสญญาณทมสองสภาวะ คอ เปด (1) หรอ ปด (0) ไมมคาตรงกลาง วทย DAB หรอการสงสญญาณเสยงแบบดจทล (Digital Audio Broadcast radio) เปนการสงสญญาณเปนสญญาณดจทล

ออสซลโลสโคปแชนแนลของสญญาณดจทล

กจกรรมท 14 ขอดและขอเสยของสญญาณดจทลกบสญญาณแอนะลอก คออะไร

ใบความรเรอง: สญญาณแอนะลอกและดจทลAnalogue and digital signals

สญญาณสอสารสามารถทำาเปนแอนะลอกหรอดจทล

สญญาณรบกวน คณควรจะสามารถอธบายไดวาเพราะเหตใดสญญาณดจทลรกษาคณภาพไดดกวาสญญาณแอนะลอก สญญาณทกสญญาณจะออนลงเมอเดนทางเปนระยะทางไกล และบางครงอาจจะจบเอาสญญาณอนปนเขามา ซงเรยกวา สญญาณรบกวน ซงจะไดยนเปนเสยงดงหรอเสยงซาในรายการวทย สญญาณรบกวนบางทเปนสาเหตใหสญญาณอนเทอรเนตตกหรอชาลงเมอโมเดมพยายามทจะปรบ

สญญาแอนะลอก สญญาณรบกวนจะเพมขอมลเกนเขาไปยงสญญาณแอนะลอก ในแตละครงทขยายสญญาณ สญญาณรบกวนกจะขยาย สญญาณจะคอยๆ ลดลง ลดลงเหมอนสญญาณเรมตน ในบางครงอาจจะทำาใหเปนไปไมไดทจะสงเพลงกระจายเสยงออกไปไดโดยปราศจากสญญาณรบกวน เปนตน

สญญาณดจทล สญญาณรบกวนจะเพมขอมลทไมแนนอนเขาไปยงสญญาณดจทล อยางไรกตามสญญาณรบกวนมกจะมคาแอมพลจดตำากวาแอมพลจดของสภาวะเปด ซงเปนผลใหระบบอเลกทรอนกในเครองขยายเสยงสามารถหลกเลยงสญญาณรบกวนและทำาใหมนไมสามารถเขามาได จงทำาใหคณภาพของเสยงจงยงคงอย ซงเปนเหตผลวาเพราะเหตใดสถานโทรทศนและวทยจงเปลยนมาใชการสงสญญาณแบบดจทลแทนแอนะลอก



การสงผานขอมล เราไมสามารถมองเหนรงสอนฟราเรด แตเรารบรไดจากพลงงานความรอน เครองรบอนฟราเรดสามารถจบความรอนไดจากรางกายของเรา และนำามาใชใน • หลอดไฟทใหความปลอดภย security lights • สญญาณกนขโมย รงสอนฟราเรดยงนำามาใชในการสงผานขอมลจาก ทหนงไปยงอกทหนง ไดแก • รโมตคอนโทรลสำาหรบปรบรายการโทรทศน และเครองเลน ดวด • การเชอมตอขอมลในระยะใกลระหวางคอมพวเตอร และโทรศพทมอถอ

สายใยแกวนำาแสงขอมล เชน ขอมลคอมพวเตอร และโทรศพท สามารถเปลยนเปนสญญาณไฟฟา ซงสามารถสงผานโดยใชสายเคเบลหรอสงผานโดยใชคลนไมโครเวฟหรอคลนวทย อยางไรกตาม ขอมลกสามารถเปลยนเปนชวงของรงสอนฟราเรดและสงผานสายใยแกวนำาแสง

สายใยแกวนำาแสงสามารถสงขอมลไดมากกวาสายเคเบลปกตทมความหนาเทากน สญญาณในสายใยแกวนำาแสงจะไมออนลงแมเดนทางในระยะทางทไกลเมอเปรยบเทยบกบสายเคเบลปกต

ระดบทเหนอกวา สายใยแกวนำาแสงสามารถสงขอมลไดมากกวาเพราะวาการรวมสญญาณ ซงทำาใหสญญาณดจทลจำานวนมากถกแทรกสอดหรอสงผานไปพรอมกนโดยไมรวมกน การสงสญญาณวทยและโทรทศนดจทลกสามารถสงขอมลไดมากกวาการสงสญญาณแอนะลอกเพราะสามารถทจะรวมสญญาณได ซงทำาใหมประสทธภาพในการใชทมากกวาความถวทยทมอย ตวอยางเชน สามารถทจะสงผานชองสญญาณไดมากขน และทำาใหมสญญาณโทรทศนคมชดสง (HD) และมทางเลอก ‘ปมแดง’

ขอมลจาก http://www.bbc.co.uk/schools/gcsebitesize/science/ocr_gateway/home_energy/data_transmissionrev1.shtml


1 (a) แผนภาพแสดงคอมพวเตอรเชอมตอกบอนเทอรเนตโดยใชการเชอมโยงจากดาวเทยม

1 (a) (i) จงบอกประเภทของคลนแมเหลกไฟฟาทใชสงและรบขอมลจากดาวเทยม ………………………………………………………………………...……………………...…………………………………………………………………...………………………………………..…………………….…..............……………………………………………………….……….................................…………………..……………….….………………

(1 คะแนน)

1 (a) (ii) ขอมลถกสงและรบจากดาวเทยมโดยใชสญญาณดจทล จงบรรยายวา สญญาณดจทล คออะไรนกเรยนสามารถเขยนแผนภาพประกอบคำาตอบได ………………………………………………………………………...……………………...…………………………………………………………………...………………………………………..…………………….…..............……………………………………………………….……….................................…………………..……………….….………………


ใบงานเรอง: สญญาณทถกสงและรบTransmitting and receiving?



1 (a) (iii) จงบอกขอดหนงประการของการสงขอมลเปนสญญาณดจทลแทนทจะสงเปนสญญาณแอนะลอก ………………………………………………………………………...……………………...…………………………………………………………………...………………………………………..…………………….…..............……………………………………………………….……….................................…………………..……………….….………………

(1 คะแนน)

1 (b) คลนแมเหลกไฟฟาเดนทางดวยความเรว 300,000,000 เมตรตอวนาท คลนทเดนทางไปสและจากดาวเทยมมความยาวคลน 15 ซม. จงใชสมการในกรอบดานลางคำานวนความถของคลนเหลาน

ความเรวคลน = ความถ x ความยาวคลน

แสดงใหเหนชดเจนวาคณหาคำาตอบมาไดอยางไร………………………………………………………………………...……………………...…………………………………………………………………...………………………………………..…………………….…..............……………………………………………………….……….................................…………………..……………….….………………ความถ = ................................................................................................................................................................

(3 คะแนน)

1 (c) ในป 2009 หลายพนทในประเทศเคนยาซงอยในทวปแอฟรกาเชอมโยงกบอนเทอรเนตดวยเสนใยแกวนำาแสงความเรวสง กอนหนานนการเชอมตออนเทอรเนตทงหมดตองผานดาวเทยม

1 (c) (i) จงเตมชองวางในประโยคตอไปนสญญาณสามารถถกสงผานเสนใยแกวนำาแสงดวยการใชแสงทมองเหนไดหรอ.............................................................

(1 คะแนน)

1 (c) (ii) จงบอกเหตผลประการหนงวาเหตใดการสงสญญาณผานเสนใยแกวนำาแสงจงไปถงทหมายไดเรวกวาการสงแบบเชอมตอกบดาวเทยม ………………………………………………………………………...……………………...…………………………………………………………………...………………………………………..…………………….…..............……………………………………………………….……….................................…………………..……………….….………………

(1 คะแนน)


กจกรรมท 15 ตวแปลงสญญาณเสยง (sound transducer) คออะไร และทำางานอยางไร

ใบความรเรอง: การใชกฎของฟาราเดย Faraday’s law in action

ใหนกเรยนใชความรเกยวกบการเหนยวนำาแมเหลกไฟฟาอธบายการทำางานของเครองมอน โดยสามารถวาดและเขยนบนภาพพรอมเขยนคำาอธบายได

การใชกฎของฟาราเดย

Cross-Section of Dynamic Microphoneภาพตดขวางของ ไมโครโฟนไดนามก

เมอแมเหลกเคลอนทเขาใกลกบขดลวดจะทำาใหเกดกระแสไฟฟาในขดลวด ใชหลกการทางแมเหลกไฟฟา ไดนามกไมโครโฟนใชขดลวดและแมเหลกในการสรางสญญาณเสยง

ไดอะแฟรมจะยดตดกบขดลวด เมอคลนเสยงชนกบไดอะแฟรม มนจะสนและทำาใหขดลวดเคลอนทไปขางหนาและยอนกลบผานแมเหลก ซงทำาใหเกดกระแสในขดลวด และเคลอนจากไมโครโฟนผานเสนลวดในรปสญญาณเสยงไฟฟา

Loudspeakerลำาโพง

ลำาโพงชวยใหคณไดยนเสยง สนกกบภาพยนตร หรอ ไดยนเสยงจากโทรศพท

ลำาโพงมขดลวดทสามารถเคลอนทไปขางหนาและยอนกลบผานขวของแมเหลกถาวร ซงขดลวดนเชอมตดกบกรวย เสนลวดจากเครองขยายเสยงจะนำากระแสไฟฟาสลบซงทำาใหขดลวดและกรวยเคลอนทไปขางหนาและยอนกลบดวยความถเดยวกนและเปลยนกระแสไฟฟา กรวยจะทำาใหอากาศเคลอนทไปขางหนาและยอนกลบและทำาใหเกดเสยงทำาใหคลนเสยงผานอากาศมายงห

คำาอธบายเพมเตมเกยวกบการทำางานของลำาโพงอยในลงคน http://www.explainthatstuff.com/loudspeakers.html


กจกรรมท 17 อะไรคอตนกำาเนดของ CMBR (รงสไมโครเวฟพนหลงของจกรวาล)

บทความเรอง จกรวาล: เสยงสะทอนของบกแบงCosmic anniversary: Big bang echo

ความเขาใจของมนษยชาตเกยวกบจกรวาลไดกาวหนาไปอยางมากใน 50 ปทผานมา

ในวนท 20 พฤษภาคม พ.ศ. 2507 นกดาราศาสตรวทยชาวอเมรกน โรเบรท วลสน และ อารโน เพนเซยส ไดคนพบ รงสไมโครเวฟพนหลงของจกรวาล (CMB) แสงโบราณทเกดในจกรวาล 380,000 ปหลงจากทจกรวาลถกสรางขน ซงการคนพบนเปนการคนพบโดยบงเอญ หองปฏบตการฮอลมเดล ฮอรน แอนเทนนา ในรฐนวเจอรซ จบสญญาณเสยงแปลกประหลาดทเกดขนทวทองฟาไดตลอดเวลา เสยงรบกวนนเปนทสงสยของวลสนและเพนเซยส ซงไดพยายามกำาจดแหลงสญญาณรบกวนทกอยาง แมกระทงเสยงของนกพราบททำารงในเสาอากาศ

“เมอครงแรกทเราไดยนเสยงทไมสามารถอธบายได เราไมเขาใจวามนมความสำาคญ และเราไมเคยฝนวามนจะเชอมโยงกบการกำาเนดของจกรวาล” เพนเซยสกลาววา “จนกระทงเราไดพยายามหาทกคำาอธบายทเปนไปไดสำาหรบตนกำาเนดเสยงน ถงทำาใหเราตระหนกวาเราพบบางอยางทยงใหญ” และมนกใหญจรง เพนเซยสและวลสนเหนจด CMB ซงเปนเสยงสะทอนความรอนจากการระเบดทเปนจดกำาเนดของจกรวาล เปนจดหลกททำาใหพบวาทฤษฎบกแบงมความเปนไปไดในการอธบายเกยวกบการกำาเนดจกรวาลวาจกรวาลกำาเนดจากเมลดเลกๆ – จดๆ เดยว – ประมาณ 13.8 พนลานปมาแลว

รงสไมโครเวฟพนหลงของจกรวาลทผดปกตสองเสนทสงเกตเหนทหอดดาวแพลงค (the Planck observatory's predecessor) นาซา ดบเบลย เอม เอ พ (NASA's WMAP) ไดรบการยนยนวาเปนขอมลใหมทมความถกตองสงเมอวนท 21 มนาคม 2557 ในภาพนแสดงขอบเขตของความผดปกต ซงไดใสสแดงและนำาเงนเพอทำาใหมองเหนไดชดเจนยงขนภาพจาก: ESA และ the Planck Collaboration

โดย ไมค วอลล นกเขยนอาวโส วนท 20 พฤษภาคม พ.ศ. 2557 เวลา 07:08 น. (เวลาตามมาตรฐานตะวนออก)http://www.space.com/25945-cosmic-microwave-background-discovery-50th-anniversary.html

วนครบรอบรงสคอสมก: เสยงสะทอนของบกแบง ถกคนพบในวนนเมอ 50 ปทผานมา


นกดาราศาสตรวทยทงสองทานไดรบรางวลโนเบลในป 2521 สำาหรบผลงานของพวกเขา และไดรางวลรวมกบนกวทยาศาสตรโซเวยต ปออรต คาปตซา

แสงโบราณ CMB เปนแสงทเกาแกทสดในจกรวาล มอายตงแตยคแรกทโฟตอนสามารถเคลอนทไดอยางอสระ ไมนานหลงจากการเกดบกแบง จกรวาลกลายเปนหมอกทบของพลาสมาและพลงงานทรอนอยางมาก เมอเวลาผานไป 380,000 ป สงตางๆ เรมเปลยนแปลงเพราะอณหภมทลดลง อะตอมทมคาไฟฟาเปนกลางเกดขน และจกรวาลกเรมทจะโปรงใส CMB เปนสงทสนบสนนทฤษฎการขยายตวของจกรวาล ทกลาววาจกรวาลขยายตวไดเรวกวาความเรวแสงในเวลาเพยงสดสวนเลกๆ ของวนาทหลงจากการเกดบกแบง

“รงสไมโครเวฟพนหลงจกรวาลมอณหภมเหมอนกนในจดทตางกนบนทองฟา เพราะทฤษฎการขยายตวของจกรวาลไดบงบอกวาทองฟาทงหมด เรากำาเนดมาจากพนทเลกๆ สวนน” ชารล เบนเนทท จาก มหาวทยาลยจอหน ฮอปกนส ในบลตมอร ไดกลาวใน Space.com เมอปทแลว เบนเนททเปนผอำานวยการสำารวจของ NASA's CMB-mapping Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ซงเรมในป 2544 และหยดเกบขอมลเมอป 2553

แต CMB กประกอบดวยความแตกตางของอณหภมเลกนอย ซงแสดงถงพนททมความหนาแนนแตกตางกน การแกวงของความหนาแนนทเปนจดกำาเนนของดวงดาว กาแลกซ และโครงสรางอนๆ ทเราสงเกตไดในจกรวาลในวนน นกวจยกลาว

นกวทยาศาสตรไดสกดขอมลทมคาจาก CMB ในเวลาหลายป ตวอยางเชน ในเดอนมนาคม นกดาราศาสตรไดประกาศวาพวกเขาคนพบหลกฐานของการขยายตวของคลนความถวงใน CMB – การคนพบนถามนไดรบการยนยน กจะเปนการยนยนทฤษฏการขยายตวของจกรวาล

การคนพบนเปนทประทบใจตอวลสนอยางมาก โดยกลาววา

“มนอศจรรยสำาหรบผมและทผคนขดพบบางสงทเปนหนงในสบสวนของลานสวนของพนหลงจกรวาล โดยเฉพาะอยางยงเมอมพนหนาทขดขวางการทำางานมากมาย” เขาไดกลาวใน Space.com เดอนมนาคม

“และผมกคดวาจะคนพบอะไรอกมากมายแคไหนจากสงทเราไดเหนจากรงสพนหลงของจกรวาล" เขาไดกลาวเพมเตม “สงทเราเหนมาโดยตลอดมนเปนสงทนงและคงท และตอนนการเปลยนเลกนอยนทำาใหไดขอมลใหมมากมาย" [Cosmic Inflation and Gravitational Waves: Complete Coverage]



การเฉลมฉลองการคนพบ หองปฏบตการเบลลไดเปนเจาภาพฉลองครบรอบ 50 ปทฮอมเดลล ซงเพนเซยสและวลสนขณะนอายได 81 และ 78 ปตามลำาดบ รวมถงผอำานวยการหองปฏบตการเบลล และ CTO มารคส เวลดอน กไดเขารวมงานฉลองในครงน

ระหวางงาน หองปฏบตการเบลลซงเปนสวนวจยของบรษทในอตาล อคาเทล-ลเซนท จะมการประกาศรางวลหองปฏบตการเบลลซงเปนการชงขยระหวางนกวทยาศาสตรทวโลกในการนำาเสนอแนวคดของเขาตอชาวโลกในดานเทคโนโลยสารสนเทศและการสอสาร

ผชนะเลศการแขงขนลำาดบหนงจะไดรางวล 100,000 เหรยญ รางวลรองชนะเลศอนดบทหนง 50,000 เหรยญ และรองชนะเลศอนดบทสอง 25,000 เหรยญ ผชนะอาจจะไดรบโอกาสในการพฒนาแนวคดของเขาในหองปฏบตการเบลล ตวแทนบรษทกลาว

“ผมวามนเหมาะสมมากทในวนน นอกจากเราไดยกยองและเฉลมฉลองการคนพบทเหลอเชอนกบผชนะรางวลโนโบล โดย อารโน และ บอบ เราไดเรมโครงการนขนมาเพอจดประกายการคนพบ และนวตกรรมใหมทเปลยนแปลงโลกโดยนกวทยาศาสตรรนใหมซงวนหนงเขาจะไดเดนตามรอยเทาของพวกเขา” เวลสนกลาว

“รางวลหองปฏบตการเบลลมจดมงหมายทจะยกยองนกนวตกรรมทมความสามารถ และวสยทศนทเปนการทาทายขอสนนษฐานเดม และหาหนทางในการปฏรปวถชวตของคน การทำางาน การสอสาร การทำางานรวมกน และการเชอมโยงระหวางกนและโลกดจทลของเรา” เขากลาวเพมเตม

ดานบน: ภาพแสดงอณหภมทแตกตางกนในรงสไมโครเวฟพนหลง (ขอบคณ: สถาบนแพลงค)

ไมโครเวฟพนหลงของจกรวาล หรอ CMB เปนรงสทอยในจกรวาลและพบไดในทกทศทาง ไมโครเวฟไมสามารถมองเหนไดดวยตาเปลา ดงนนจงไมสามารถมองเหนไดโดยปราศจากเครองมอ มนเกดขนไมนานหลงจากทจกรวาลเกดขน จากบกแบง CMB เปนรงสทสามารถตรวจพบไดกอนรงสอนๆ นกดาราศาสตรไดเปรยบเทยบความคลายของ CBM กบการมองเหนแสงอาทตยทะลทองฟาทมดครม

หมอก ณ จดเรมตนของเวลา ไมโครเวฟพนหลงของจกรวาล



CMB คออะไร จากการมองออกไปในอวกาศทลกและลวงเลยมายาวนาน นกดาราศาสตรมองเหนรงส CMB ในอวกาศเรมตงแตประมาณ 378,000 ปหลงจากการเกดบกแบง กอนท CMB ไดกำาเนดขน จกรวาลเปนพลาสมาททบ รอน และหนาแนน ประกอบไปดวยทงสสารและพลงงานโฟตอนไมสามารถเคลอนทไดอยางอสระ เพราะฉะนนจงไมมแสงหลดลอดออกมาไดในยคนน

มองยอนกลบไป

ตามเวลา

ไมม

โลก ระบบสรยะ

มากถง14

ชวโมง

ยคการรวมตว

13.82 พนลาน

ป

ดวงดาวในกาแลกซของเรา

มากเปนหมนป

กลมของกาแลกซเพอนบาน

มากถง 5 ลานป

กลมของกาแลกซ

ของจกรวาล

มากถง13.37

พนลานป

ยคมด(มดวงดาว

เพยงไมกดวง)

13.37-13.82

พนลานป

การขยายตว(สนมาก)

13.82 พนลานป

บกแบง

13.82 พนลานป

CMB เกดขนตามเวลาในประวตของจกรวาลทเรยกวา ยคการรวมตว จกรวาลไดเยนตวลงจนถงอณหภมประมาณ 5,000 องศาฟาเรนไฮต (2,700 องศาเซลเซยส) ซงเยนพอทอเลกตรอนและโปรตอนจะรวมตวกนเปนอะตอมของไฮโดรเจนและปลอยโฟตอนออกมา รงสนเรยกวา CMB รงสไมโครเวฟพนหลงของจกรวาล (CMB) บอกเราเกยวกบอายและองคประกอบของจกรวาลและทำาใหเกดคำาถามทตองการหาคำาตอบมากยงขน หาขอมลเพมเตมเกยวกบการทำางานและการคนพบรงสไมโครเวฟพนหลงไดท http://www.space.com/20330-cosmic-microwave-background-explained-infographic.html



ทปรกษา

ดร.สเทพ ชตยวงษ เลขาธการคณะกรรมการการอาชวศกษา

นายวณชย อวมศร รองเลขาธการคณะกรรมการการอาชวศกษา

คณะผจดทำาและเรยบเรยง

1. Ms. Julie Addis ผเชยวชาญจากสหราชอาณาจกรจากบรษท Think Learn Challenge

2. Mr. Dewi Roberts ผเชยวชาญจากสหราชอาณาจกรจากบรษท Think Learn Challenge

3. Mr. Mark Howell Thomas ผเชยวชาญจากสหราชอาณาจกรจากบรษท Think Learn Challenge

คณะผตรวจสอบและกลนกรอง

1. นางเจดฤด ชนเวโรจน ผอำานวยการสำานกมาตรฐานการอาชวศกษาและวชาชพ

2. นายสเทพ ยงยทธ ผอำานวยการวทยาลยเทคนคพงงา

3. นางขนษฐา โสภานนท ผอำานวยการวทยาลยเกษตรและเทคโนโลยลำาพน

4. นายจระ เฉลมศกด ผอำานวยการวทยาลยอาชวศกษาเทคโนโลยฐานวทยาศาสตร (ชลบร)

5. นายพงษศกดพล ทาแกว ผอำานวยการวทยาลยอาชวศกษาสงหบร

6. นางนงลกษณ คงศร รองผอำานวยการวทยาลยอาชวศกษาสงหบร

7. นายพงษศาสตร อภธรรมพงศ รองผอำานวยการวทยาลยเทคนคสรนาร

8. นางสาวกรรณการ ชมภแกว วทยาลยเกษตรและเทคโนโลยลำาพน

9. นางสาวชชฎาภรณ คงงาม วทยาลยอาชวศกษาเทคโนโลยฐานวทยาศาสตร (ชลบร)

10. นางสาวชตมา โชคกนกวฒนา วทยาลยเทคนคสรนาร

11. นางสาวประทน เลยนจำารญ วทยาลยเทคนคพงงา

12. นางสาวสมปอง ตมวาร สำานกมาตรฐานการอาชวศกษาและวชาชพ

13. นางสาววภาดา ตระกลโต สำานกมาตรฐานการอาชวศกษาและวชาชพ

14. บรตช เคานซล ประเทศไทย

คณะผจดทำา

คู่มือการเรียนรู้สำาหรับ...

Documents

Transcript of คู่มือการเรียนรู้สำาหรับ...