Interractive simulation

578 views
481 views

Published on

โปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์ 2 (ว30202) เรื่อง งานและพลังงาน โดยใช้การจำลองสถานการณ์แบบมีปฏิสัมพันธ์ (Interactive Simulations) และโปรแกรม SCILAB นี้ เป็นซอฟต์แวร์ที่จัดทำขึ้นเพื่อช่วยให้การเรียนรู้ทางฟิสิกส์ให้เข้าใจง่ายและ ไม่น่าเบื่อ โดยกลุ่มเป้าหมาย คือ มุ่งเน้นให้นักเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย คือ ระดับชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 – 6 ที่ต้องเรียนฟิสิกส์ทั้งในกลุ่มวิชาพื้นฐานและวิชาเพิ่มเติม ซึ่งโปรแกรมนี้มีลักษณะการโต้ตอบกับผู้ใช้งาน (Interactiv) เพื่อให้ผู้ใช้งานมีทักษะการคำนวณด้วยโปรแกรม SCILAB อย่างง่าย และสามารถนำความรู้ที่ได้ไปใช้ในการแก้ปัญหาทางฟิสิกส์ต่อไป

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
578
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
7
Actions
Shares
0
Downloads
12
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Interractive simulation

  1. 1. ครูยุพวรรณ ตรรตนวชชา  โรงเรียนกระแชงวทยา  yupawon@hotmail.com คูมือโปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิชาฟิ สิกส์ 2 (ว30202) เรื่อง งานและพลังงาน ่ ีั ์ิ คู่มือโปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิ ชาฟิ สิกส์ 2(ว30202) เรื่องงานและพลังงาน โดยใชการจาลองสถานการณ์แบบมีปฏิสมพันธ์ ้ ํ ั (INTERACTIVE SIMULATIONS) และโปรแกรม SCILAB ิ ในปจจุบันการเรียนการสอน จะเนนใหนักเรียนเปนศูนยกลางในการศึกษาคนควาขอมูลดวยตนเอง ซึ่งอาจจะเรียนรูจากสื่อตางๆ เชน ซีดีสื่อการเรียนการสอนผานโทรทัศนและเครือขายดาวเทียม สื่อการเรียนการสอนผานเครือขายอินเตอรเน็ต (E-leaning) เปนตน โดยโปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิชาฟสิกส 2 (ว30202) เรื่อง งานและพลังงาน โดยใชการจําลองสถานการณแบบมีปฏิสัมพันธ (Interactive Simulations) และโปรแกรม SCILAB นี้เปนซอฟตแวรที่จัดทําขึ้นเพื่อชวยใหการเรียนรูทางฟสิกสใหเขาใจงายและไมนาเบื่อ โดยกลุมเปาหมาย คือ มุงเนนใหนักเรียนระดับมัธยมศึกษาตอนปลายคือ ระดับชั้นมัธยมศึกษาปที่ 4 – 6 ที่ตองเรียนฟสิกสทั้งในกลุมวิชาพื้นฐานและวิชาเพิ่มเติม ซึ่งโปรแกรมนี้มีลักษณะการโตตอบกับผูใชงาน (Interactiv) เพื่อใหผูใชงานมีทักษะการคํานวณดวยโปรแกรม SCILAB อยางงาย และสามารถนําความรูที่ไดไปใชในการแกปญหาทางฟสิกสตอไป โปรแกรมสื่อการเรียนการสอนนี้พัฒนาขึ้นโดยใช InteractiveSimulations การจําลองสถานการณแบบมีปฏิสัมพันธ เปนแบบที่ยอมใหผูเรียนไดควบคุมระบบและสังเกตการเปลี่ยนแปลงองคประกอบ ภายในที่มีผลตอการเปลี่ยนแปลงทั้งหมด ผูเรียนมีสวนรวมกับการจําลองสถานการณที่เปลี่ยนแปลงนั้น จากเว็บไซด http://phet.colorado.edu ซึ่งพัฒนาโดยกลุมนักวิจัยโครงการ PhET ของ University of Colorado ประเทศสหรัฐอเมริการ เปนซอฟแวรที่รันบน java และเปนซอฟแวรที่ใชฟรี ไมเสียเงินคาลิขสิทธิ์ของซอฟแวร สวนโปรแกรม SCILAB เปนโปรแกรมภาษาขั้นสูงที่ถูกพัฒนาขึ้นโดยความรวมมือกันระหวางนักวิจัยจากสถาบัน Institut National De RechercheEn Informatique Et En Automatique (INRIA) และ École nationale desponts et chausses (ENPC) ประเทศฝรั่งเศส ตั้งแตป ค.ศ. 1990 โดยมีจุดมุงหมายเพื่อใชในการคํานวณเชิงตัวเลขและแสดงผลกราฟที่ซับซอนนอกจากนี้โปรแกรม SCILAB ยังเปนโปรแกรมที่ใหฟรี (ไมตองเสียเงินคาลิขสิทธิ์
  2. 2. 2ซอฟตแวร) ผูอานสามารถดาวนโหลดไดจาก http://www.scilab.org สําหรับสื่อการเรียนการสอนในคูมือโปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิชาฟสิกส 2 (ว30202) เรื่องงานและพลังงาน โดยใชการจําลองสถานการณแบบมีปฏิสัมพันธ (Interactive Simulations) และโปรแกรม SCILAB มีดังนี้ • พลังงานศักยยืดหยุน • พลังงานศักยโนมถวง • พลังงานจลน • กฎการอนุรักษพลังงานระบบที่แนะนําฮารดแวร (Hardware) รายการ คําอธิบายCPU Pentium 1.6 GHz ขึ้นไปRAM 512 MB ขึ้นไปHard Disk ตองมีพื้นที่เหลือมากกวา 1 GBVGA 64 MB ขึ้นไปOperating System Windows XP Service Pack 2ซอฟแวร (Software) รายการ คําอธิบายSCLLAB 5.4.0 เวอรชันนี้หรือสูงกวาSun Java 1.5.0_15 เวอรชันนี้หรือสูงกวาวิธีการใฃสื่อการเรียนการสอนวิชาฟสิกส 2 (ว30202) เรื่อง งานและพลังงาน โดยใชการจําลองสถานการณแบบมีปฏิสัมพันธ (Interactive Simulations) และโปรแกรม SCILAB ดังนี้ 1. ขั้นตอนการติดตั้งโปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิชาฟสิกส 2 (ว30202) เรื่อง งานและพลังงาน ติดตั้งโปรแกรม Sun Java 1.5.0_15 โดยกอนการเริ่มติดตั้งควรปดโปรแกรมอื่นๆกอนแลวคอยติดตั้ง
  3. 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 โปรแกรมจะแสดงหนาตางการติดตั้ง ใหทําการคลิกปุม Accept เพื่อทําการติดตั้ง ภาพที่ 2 แสดงหนาตางเริ่มตนการติดตั้งโปรแกรม 1.3 เมื่อติดตั้งตั้งโปรแกรมเรียบรอยจะเปนดังภาพที่ 3
  4. 4. 4 ภาพที่ 3 แสดงหนาตางการสิ้นสุดการติดตั้งโปรแกรม Sun Java 1.5.0_15 1.4 เปดไฟล mass-spring-lab_en.jar เพื่อดู Interactive Simulations(แบบจําลองสถานการณที่มีปฏิสัมพันธ) เกี่ยวกับพลังงานศักยยืดหยุนโดยจะรันบนเว็บบราวเซอรที่มีในเครื่องคอมพิวเตอรนั้น เชน IE (Internet Explorer) ดังภาพที่ 4 ภาพที่ 4 แสดงหนาตาง Interactive Simulations เกี่ยวกับพลังงานศักย
  5. 5. 5 1.5 รายละเอียดเกี่ยวกับการใช Interactive Simulations มีดังนี้ 5 3 6 7 9 2 1 8 4 1013 11 12 ภาพที่ 5 แสดงรายละเอียดปุมปรับคาพารามิเตอร Interactive Simulations 1 คือ ไมบรรทัดสําหรับวัดระยะที่สปริงยืดได 2 คือ เสนอางอิง 3 คือ สปริงที่ใชสําหรับการทดลอง มี จํานวน 3 อัน 4 คือ ตุมน้ําหนักที่ทราบคา (มีเลขกํากับ) ตุมน้ําหนักที่ไมทราบคา (ที่มีสี) 5 คือ ปุมปรับแรงเสียดทาน 6 คือ ปุมปรับคานิจของสปริง 7 คือ ปุมแสดงคาพลังงาน 8 คือ ปุมเลือกชวงการหนวงของเวลา
  6. 6. 6 9 คือ ปุมเลือกคา g 10 คือ ปุมแสดงเวลา 11 คือ ปุมควบคุมการปด/เปดเสียง 12 คือ แสดงวิธีการใช 13 คือ แสดงผูพัฒนาโปรแกรม 1.6 ทําการปรับเลื่อนปุมที่ 5 (friction) คาแรงเสียดทาน โดย none ไมมีแรงเสียดทาน lotsแรงเสียดทานมาก ดังภาพที่ 6 ภาพที่ 6 แสดงปุมคาแรงเสียดทาน 1.7 ทําการปรับเลื่อนปุมที่ 6 (softness spring 3) ปุมปรับคานิจของสปริง โดย soft คานิจของสปริงนอย hard คานิจของสปริงนอย ดังภาพที่ 7 ภาพที่ 7 แสดงปุมปรับคานิจของสปริง 1.8 ทําการเลือกปุมแสดงกราฟพลังงาน 1 คือ สปริงตัวที่ 1 , 2 คือ สปริงตัวที่ 2 , 3 คือ สปริงตัวที่ 3 No show คือไมแสดงกราฟ ดังภาพที่ 8
  7. 7. 7 ภาพที่ 8 ปุมเลือกแสดงกราฟคาของพลังงาน 1.9 เลือกปรับชวงเวลาในการแสดงผล โดย ปุม real time คือ เวลาจริง ¼ time คือ หนวงเวลา ¼ เทาของเวลาจริง 1/16 time คือ หนวงเวลา 1/16 เทาของเวลาจริง pause คือ หยุดเวลา ภาพที่ 9 ปุมเลือกชวงเวลาในการแสดงผล 1.10 เลือกปรับคา g แรงโนมถวง โดยมีปุมใหเลือก ดังนี้ Jupiter คือ คา g บนดาวจูปเตอรMoon คือ คา g บนดวงจันทร Earth คือ คา g บนโลก Planet X คือ คา g บนดาว X และปุม g = 0ดังภาพที่ 10 ภาพที่ 10 ปุมปรับคา g แรงโนมถวง 1.11 เลือกแสดงนาฬิกาจับเวลา (Stopwatch) และเสียงประกอบในการจําลองสถานการณ(Sound) โดยการคลิกที่ปุม ดังภาพที่ 11 คือ เลือกใหมีเสียงขณะทําการทดลอง ภาพที่ 11 ปุมเลือกแสดงนาฬิกาและเสียง
  8. 8. 8 1.12 ปุมวิธีการใช (Show Help) เมื่อคลิกที่ปุมนี้แลวจะแสดงวิธีการใช ดังภาพที่ 13 ภาพที่ 12 ปุม Show Help ภาพที่ 13 แสดงวิธีการใชแบบจําลองสถานการณ 1.13 ทําการทดลอง สังเกตสถานการณจําลอง แลวบันทึกผลการทดลอง สรุปและอภิปรายการทดลองตอไป 1.14 เปดไฟล energy-skate-park-basics_en.jar เพื่อดู Interactive Simulations(แบบจําลองสถานการณที่มีปฏิสัมพันธ) เกี่ยวกับพลังงานศักยโนมถวง พลังงานจลย พลังงานความรอน และกฎการอนุรักษพลังงาน เครื่องคอมพิวเตอรจะทําการรันโปรแกรม ดังภาพที่ 14 เมื่อรันโปรแกรมเรียบรอยแลวจะได Interactive Simulations ดังภาพที่ 15
  9. 9. 9 ภาพที่ 14 แสดงการรันโปรแกรม ไฟล energy-skate-park-basics_en.jarภาพที่ 15 Interactive Simulations ไฟล energy-skate-park-basics_en.jar
  10. 10. 10 1.15 รายละเอียดเกี่ยวกับการใช Interactive Simulations มีดังนี้ 1 2 4 3 5 ภาพที่ 16 แสดงรายละเอียดเกี่ยวกับการใช Interactive Simulations แถบเมนูบารมี 3 แถบ คือ o Introduction คือ เมนูที่แสดงสถานการณจําลองการเลนสเก็ตบอรดบนรางพื้นที่ไมมีแรงเสียดทาน o Friction คือ เมนูที่แสดงสถานการณจําลองการเลนสเก็ตบอรดบนรางพื้นที่มีแรงเสียดทาน o Track Playground คือ เมนูที่แสดงสถานการณจําลองการเลนสเก็ตบอรดบนรางพื้นที่ผูทําการทดลองกําหนดรางทดลองไดเอง 2 รางพื้นสเก็ตบอรดมีใหเลือกจํานวน 3 ราง ดังภาพที่ 17 3 พื้นที่ฉากหลัง 4 เมนูในการเลือกแสดงผลมี 7 เมนูดวยกัน ดังภาพที่ 18 ดังนี้ o Bar Graph คือ การแสดงกราฟแทงคาของพลังงาน ภาพที่ 17 แสดงรางพื้นสเก็ตบอรด
  11. 11. 11 o Pie Chat คือ การแสดงแผนภูมิวงกลมคาของพลังงาน o Gird คือ การแสดงเสนตาราง o Speed คือ การแสดงความเร็วในการเคลื่อนที่ o Skeater Mass คือ การปรับเลือกมวลของผูเลนสเก็ตบอรด ถาปรับเลื่อนมาทางขวามือ (Small) คือ มวลนอย ถาปรับไปทางซายมือ (Large) คือ มวลมาก o Return Skater คือ การใหนักเลนสเก็ตบอรดเริ่มตนใหม o Reset All คือ การเริ่มตน Interactive Simulations ใหม ภาพที่ 18 แสดงเมนูในการเลือกแสดงผล 5 เมนูในการแสดงผลการเคลื่อนที่ของนักสเก็ตบอรด ดังภาพที่ 19 ดังนี้ o Slow Motion คือ แสดงผลการเคลื่อนที่แบบชาๆ o Normal คือ แสดงผลการเคลื่อนที่แบบปกติ o ปุมแสดงผลการทดลอง o ปุมหยุดการทดลอง o ปุมรีเพลยไปขางหนา
  12. 12. 12 ภาพที่ 19 เมนูในการแสดงผลการเคลื่อนที่ของนักสเก็ตบอรด 1.16 ตัวอยางการเลือกปรับปุม เมนูตางๆ เชน เลือกใหแสดงแผนภูมิกราฟแทง แผนภูมิวงกลมแสดงเสนตาราง แสดงความเร็วในการเคลื่อนที่ และเลื่อนปรับใหนักสเก็ตบอรดมีมวลมากที่สุด จะไดดังภาพที่ 20 ภาพที่ 20 แสดงผลลัพธการเลือกเมนูตางๆ ตามขอ 1.16 1.17 ตัวอยางการเลือกปรับปุม เมนูตางๆ ในเมนูบารที่ 2 (Friction) กรณีรางพื้นมีแรงเสียดทาน เชน เลือกรางพื้นแบบที่ 3 และเลือกใหแสดงแผนภูมิกราฟแทง แผนภูมิวงกลมแสดงเสนตาราง แสดงความเร็วในการเคลื่อนที่ และเลื่อนปรับใหรางพื้นสเก็ตบอรดมีแรงเสียดทานเล็กนอย จะไดดังภาพที่ 21
  13. 13. 13 ภาพที่ 21 แสดงผลลัพธการเลือกเมนูตางๆ ตามขอ 1.17 1.18 ตัวอยางการเลือกปรับปุม เมนูตางๆ ในเมนูบารที่ 3 (Track Playground) กรณีกําหนดรางพื้นเอง โดยการคลิกที่ Tracks แลวลากมายังบริเวณพื้นที่ฉากหลัง (3) แลวกําหนดรางพื้นที่การเลนสเก็ตบอรดตามที่ตองการ ปรับ/เลื่อนปุมตามที่ตองการ เชน เลือกใหแสดงแผนภูมิกราฟแทงแผนภูมิวงกลม แสดงเสนตาราง แสดงความเร็วในการเคลื่อนที่ และเลื่อนปรับใหรางพื้นสเก็ตบอรดไมมีแรงเสียดทาน จะไดดังภาพที่ 22
  14. 14. 14 ภาพที่ 22 แสดงผลลัพธการเลือกเมนูตางๆ ตามขอ 1.18 1.19 ทําการทดลอง สังเกตสถานการณจําลอง แลวบันทึกผลการทดลอง สรุปและอภิปรายการทดลองตอไป 2. ขั้นตอนการติดตั้งโปรแกรมสื่อการเรียนการสอนวิชาฟสิกส 2 (ว30202) เรื่อง งานและพลังงาน ติดตั้งโปรแกรม SCLLAB 5.4.0 โดยกอนการเริ่มติดตั้งควรปดโปรแกรมอื่นๆกอนแลวคอยติดตั้ง 2.1 ดับเบิลคลิกที่ เพื่อทําการติดตั้งโปรแกรม SCLLAB 5.4.0 2.2 เลือกภาษาในการแสดงผล ในที่นี้ใหเลือก English แลวคลิกที่ปุม OK ดังภาพที่ 23 ภาพที่ 23 เลือกภาษาในการแสดงผล
  15. 15. 15 2.3 เมื่อโปรแกรมรันแลว จะมีเงื่อนไขของซอฟแวรปรากฏ ใหคลิกยอมรับเงื่อนไข (I aceept the agreement) แลวคลิกที่ปุม Next ดังภาพที่ 24 ภาพที่ 24 แสดงการยอมรับเงื่อนไขในการรันโปรแกรม SCLLAB 5.4.0 2.4 เครื่องจะทําการรันโปรแกรม ดังภาพที่ 25 และรันโปรแกรมเสร็จสมบูรณเรียบรอยดังภาพที่ 26
  16. 16. 16ภาพที่ 25 แสดงผลการรันโปรแกรม SCLLAB 5.4.0 ภาพที่ 26 รันโปรแกรมเสร็จสมบูรณเรียบรอย
  17. 17. 17 2.5 เปดโปรแกรม SCLLAB 5.4.0 ภาพที่ 27 แสดงหนาตางในการทํางานของโปรแกรม SCLLAB 5.4.0 2.6 เขียนคําสั่งตามขอมูลที่ไดจากการทดลองกิจกรรมที่ 1 การทดลอง เรื่องความสัมพันธระหวางขนาดของแรงที่ใชดึงสปริงกับระยะทางที่สปริงยืดออก จะไดผลลัพทดังภาพที่ 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. 18 ภาพที่ 28 แสดงผลลัพทที่ไดจากการกิจกรรมการทดลองที่ 1 2.7 คํานวณหางานที่เกิดขึ้นและพลังงานศักยยืดหยุนในสปริงไดโดยการเขียนคําสั่งลงในโปรแกรม SCLLAB 5.4.0 จะไดงานที่เกิดขึ้นเทากับ 23.1 จูล และพลังงานศักยยืดหยุนในสปริงเทากับ23.1 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. 19 ภาพที่ 29 แสดงผลลัพทที่ไดจากการคํานวณหางานและพลังงานศักยยืดหยุน 2.8 สามารถคํานวณหาปริมาณตางๆทางฟสิกสและคํานวณแกสมการคณิตศาสตรไดโดยศึกษาเพิ่มเติมไดที่ http://home.npru.ac.th/piya/webscilab/download.php (ปยะ โควินททวีวัฒน. ผศ.ดร. มหาวิทยาลัยราชภัฎนครปฐม)

×