วิทยาศาสตร์ ป.4
เนื้อหาทั้งหมด 6 หน่วยการเรียน
สะเต็มศึกษา (วิทยาศาสตร์) ป.4 หน่วย 5 เรื่อง จำแนกวัตถุที่เป็นตัวกลางของแสง
Light Pattern Box
จุดประสงค์ : การมองเห็นแสงจากแหล่งกำเนิด ผ่านตัวกลางต่างๆ
อุปกรณ์ :
1. กล่องเปล่าเหลือใช้
2. กรรไกร
3. เทปหลากสี
4. พลาสติกห่ออาหาร
5. กระดาษขาวบาง
6. สก็อตช์เทป
วิธีทำ :
1. นำกล่องมาตัดฝาออกทั้งด้านบนและล่างดังรูป
2. ตกแต่งกล่องให้สวยงามห่อด้านล่างของกล่องด้วยกระดาษขาวบาง
3. จากนั้นนำแผ่นพลาสติกห่ออาหารทำเป็นแท่งวงกลมความสูงให้เท่ากับกล่อง ติดปลายทั้งสองด้านให้ติดกันด้วยสก็อตช์เทป
4. จากนั้นนำแผ่นพลาสติกที่ม้วนไว้ทั้งหมดมาใส่ในกล่องเรียงสลับกันตามจินตนาการ
5. ห่ออีกด้านด้วยพลาสติกใสห่ออาหารแล้วนำไปส่องกับแสงของทีวีหรือแสงจากไฟฉายหลากสี
- อะไรคือตัวกลางที่แสงส่องผ่าน………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
และเป็นตัวกลางประเภทใด [ ] ตัวกลางโปร่งใส [ ] ตัวกลางโปร่งแสง [ ] วัตถุทึบแสง - ให้ยกตัวอย่าง แหล่งกำเนิดแสง 2 ชนิดพร้อมอธิบายลักษณะความแตกต่างของแหล่งกำเนิดแสงทั้งสอง
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..………..………..………..………..………..………...
ความรู้เพิ่มเติมจากกิจกรรม
แสงมาจากไหน
แสง (light) เป็นพลังงานชนิดหนึ่งมีลักษณะเป็นคลื่นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า โดยแสงที่ตามนุษย์มองเห็นได้ มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 400–700 นาโนเมตร แหล่งกำเนิดแสงที่สำคัญที่สุดก็คือ ดวงอาทิตย์ เนื่องจากแสงจากดวงอาทิตย์ช่วยให้เรามองเห็น ช่วยให้พืชเกิดการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อสร้างอาหาร ทำให้เกิดวัฏจักรของน้ำ โดยแหล่งกำเนิดแสง สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 อย่างคือ
1. แหล่งกำเนิดแสงที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ (Natural Light)
แหล่งกำเนิดแสงที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาตินั้น จะเกิดจากวัตถุที่มีแสงในตัวเอง เช่น แสงจากดวงอาทิตย์ แสงจากดาวฤกษ์ หรือแม้แต่แหล่งกำเนิดแสงจากก้นของแมลงหิ่งห้อย ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า เป็นต้น
2. แหล่งกำเนิดแสงที่มนุษย์สร้างขึ้น (Artificial light)
มนุษย์สามารถสร้างแหล่งกำเนิดแสงเองได้เช่นกัน โดยสามารถแยกได้เป็น
- การเผาไหม้เชื้อเพลิง การจุดเทียนไข การก่อกองไฟจากไม้ตะเกียงน้ำมันก๊าดหรือก๊าซ จุดพลุ เป็นต้น
- จากแหล่งพลังงานแบตเตอรี่ หรือปลั๊กไฟ เช่น ไฟฉาย หรือโคมไฟต่างๆ โดยการใช้แสงที่เกิดจากหลอดไฟ ยังมีหลายรูปแบบ เช่น จากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงมาก คือ หลอดไฟฟ้าแบบไส้สีใส เกิดจากวัตถุที่มีสารเรืองแสง ดังนี้ หลอดฟลูออเรสเซนต์หรือเกิดจากหลอดบรรจุก๊าซบางชนิด เช่นหลอดไฟฟ้านีออนให้สีส้มที่ใช้ทำป้ายโฆษณา
แสงคืออะไร
1.แสง (light) เป็นพลังงานในรูปแบบหนึ่ง ที่สามารถรับรู้ได้ด้วยการมองเห็นแสงมีลักษณะเป็นคลื่น เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic radiation)
2.แสงที่เรามองเห็นนี้ เป็นบางส่วนของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า คำนี้ปกติหมายถึงแสงที่มองเห็นได้ (Visible Light) ซึ่งตามนุษย์สามารถมองเห็นได้และทำให้เกิดการสัมผัส รับรู้ภาพ แสงที่มองเห็นได้ปกติมีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 400 – 700 นาโนเมตร ซึ่งอยู่ระหว่างอินฟราเรด (Infrared radiation) (ที่มีความยาวคลื่นยาวกว่านี้) และอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet) (ที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่านี้) ความยาวคลื่นนี้หมายถึงความถี่ช่วงประมาณ 430 – 750 เทระเฮิรตซ์
3. สัตว์บางชนิดสามารถมองเห็นแสงบางชนิดที่มนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ เช่นแมลงสามารถมองเห็นแสงอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet หรือ UV Light) ซึ่งแสงนี้ใช้ในการสืบสวนสอบสวน (Forensic Scientists)
4. เซอร์ ไอแซก นิวตัน เป็นผู้สังเกตเห็นว่า ถ้าเรานำปริซึมมาวางระหว่างแสงในมุมที่เหมาะสมจะทำให้สามารถแยกสีของแสงออกได้เป็นสีของรุ้ง (ROYGBIV) red, orange, yellow, green, blue, indigo and violet หรือที่เรียกว่า สเปกตรัมของแสง
5. แสงเคลื่อนที่ได้เร็วมาก โดยแสงสามารถเดินทางได้ที่ความเร็ว 3 แสนกิโลเมตรต่อวินาทีในตัวกลางที่เป็นสุญญากาศหรือแสงจากดวงอาทิตย์สามารถเดินทางมาถึงโลกได้ภายใน 8 นาที
จำแนกวัสดุเป็นตัวกลางของแสง
วิธีการทดลอง :
- ให้นักเรียนนำวัตถุมาสังเกตว่าเป็นตัวกลางชนิดใด
- วิธีการสังเกตคือการนำเอาวัตถุวางไว้ด้านหลังวัสดุที่จะทำการส่องผ่าน
- จากนั้นส่องผ่านวัสดุแล้วให้นักเรียนสังเกตว่าวัสดุเป็นตัวกลางชนิดใด
- โดยนำคำตอบที่ได้ใส่ลงในตารางให้ถูกต้องจากนั้นออกมารายงานผลหน้าชั้นเรียน
1. ตัวกลางโปร่งใสมีลักษณะที่แตกต่างกันอย่างไรกับวัตถุโปร่งแสง
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
2. ตัวกลางโปร่งใสมีลักษณะที่แตกต่างกันอย่างไรกับวัตถุทึบแสง
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
3. ผลการมองวัตถุผ่านตัวกลางส่งผลอย่างไรต่อลักษณะของวัสดุ
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
เรามองเห็นสิ่งต่างๆ ได้อย่างไร
01 Inspiration & Engagement
วันนี้เกิดไฟดับลิปดามองไม่เห็นอะไรเลย ลิปดาจึงสงสัยว่าอะไรทำให้เรามองเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้ โพล่าจึงบอกว่า แสงไง ลิปดาจึงถามต่อว่าแล้วแสงทำให้เรามองเห็นได้อย่างไร
02 Problem & Question
แสงทำให้เรามองเห็นสิ่งต่างๆ ได้อย่างไร
03 Definition
แสงและการมองเห็น เราสามารถมองเห็นสิ่งต่างๆ ได้เนื่องจากแสงไปตกกระทบที่วัตถุแล้วเกิดการสะท้อนเข้าหาดวงตา ดวงตาของเราทำหน้าที่ในการรับแสงหรือภาพเข้ามา
04 Hands – On Activity
ให้นักเรียนสำรวจภายในห้องมืดหรือกล่องดำ สังเกตว่าเห็นอะไรบ้างบันทึกผลในตาราง
จากนั้นนำไฟฉายส่องเข้าไปและสังเกตพร้อมบันทึกผลลงในตาราง
05 Materials
- กล่องดำหรือห้องมืด
- กล้องถ่ายภาพ-กล้องวีดิทัศน์
- ไฟฉาย-โคมไฟ
- วัตถุชนิดต่างๆ 12 ชิ้น
06 Data Collection
07 Analysis & Discussion
เปรียบเทียบการมองเห็นในห้องหรือกล่องที่มีไฟฉายและไม่มีไฟฉายแตกต่างกันอย่างไร
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
08 Conclusion
เรามองเห็นสิ่งต่าง ๆ ด้วยเหตุผลใด
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
อะไรคือแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ในการทดลองนี้
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
นักเรียนคิดว่าแสงเคลื่อนที่จากแหล่งกำเนิดแสงมายังตาเราผ่านตัวกลางอะไรมา
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
จากการทดลองนักเรียนเห็นเงาหรือไม่ [ ] เห็น [ ] ไม่เห็น
ให้นักเรียนอธิบายว่าทำไมถึงเกิดเงาขึ้นมาได้
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
09 Knowledge Tank
ดวงตาของเราสามารถมองเห็นได้เพราะเหตุใด เคยสังเกตกันหรือไม่ ในเวลากลางคืนเมื่อเราปิดไฟ แล้วจะมืดมาก เช่นเดียวกับเวลาเราอ่านหนังสือในเวลากลางคืน หากเราต้องการมองเห็นวัตถุให้ชัดเจน จะต้องส่องไฟไปยังวัตถุ จึงจะสามารถมองเห็นวัตถุนั้นได้ทำไมเราถึงมองเห็นวัตถุ
การมองเห็นจะเกิดขึ้นได้เมื่อมีแสงจากแหล่งกำเนิดแสง วิ่งไปหาวัตถุหนึ่งแล้ว กระทบกับตัวกลาง (ตัวกลางโปร่งแสง ตัวกลางโปร่งใส วัตถุทึบแสง) ของวัตถุต่างๆ และเกิดการสะท้อนของแสงจากวัตถุที่เรากำลังมองอยู่มาตกกระทบกับตัวรับภาพในดวงตา ผ่านกระจกตา ทางเลนส์ตา (Lens) ผ่านเข้ามาทางรูม่านตา (Pupil) ในลูกตา ทำให้เกิดภาพบนเรตินา (Retina) ที่อยู่ด้านหลังของลูกตาและส่งข้อมูลไปยังสมอง สมองส่วนรับภาพจะจัดเรียงข้อมูลและสร้างเป็นภาพให้รู้สึกและมองเห็นได้
การเคลื่อนที่ของแสงผ่านตัวกลางต่างๆ
01 Inspiration & Engagement
ลิปดากับโพล่าเล่นละครเงามือกันอยู่ โพล่าสังเกตเห็นเงาของขวดน้ำ จึงสงสัยว่า เพราะเหตุใดขวดน้ำจึงมีเงาที่จางกว่าเงาของมือกันนะ ดร.วีจึงบอกว่าเป็นเพราะตัวกลางของแสงไงล่ะ
02 Problem & Question
ตัวกลางแต่ละชนิดทำให้แสงผ่านได้อย่างไร
03 Hypothesis
ถ้าแสงผ่านตัวกลางประเภทต่าง ๆ จะทำให้เกิดผลอย่างไร
ตัวแปรต้น คือ ฉากกันแสง 3 อัน พร้อมเจาะรู
ตัวแปรควบคุม คือ แสงจากแหล่งกำเนิดแสงไฟฉาย
ตัวแปรตาม คือ ลักษณะของแสงที่ผ่านตัวกลางแบบต่าง ๆ
04 Hands – On Activity
- ให้เลือกวัตถุมาทีละอย่าง วางไว้บนโต๊ะใกล้ฉากรับแสง
- จุดเทียนหรือตั้งไฟฉายส่องไปยังวัตถุ
- สังเกต เงาบนผนัง ว่า เข้ม จาง หรือเห็นแสงผ่านได้
- ให้ก้มสังเกตว่าเห็นไฟฉายหรือไม่ โดยให้ระดับสายตาอยู่แนวเดียวกับวัตถุและไฟฉายที่ส่องมา
05 Materials
- ฉากรับแสง
- ไฟฉายหรือเทียนไข
- วัตถุต่างๆ 5 ชนิด เช่น กระดาษ ลูกบอล
06 Data Collection
ให้สำรวจ และนับจำนวนสิ่งต่าง ๆ ที่อยู่ในห้องมืดหรือกล่องดำ บันทึกลงในตาราง
07 Analysis & Discussion
วัตถุที่แสงส่องผ่านแล้วเกิดเงาชัดเจนมีอะไรบ้าง………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
วัตถุที่แสงส่องผ่านแล้วเกิดเงาจางๆ มีอะไรบ้าง………………………………………………………………………………………………………………………………………………………...
วัตถุที่แสงส่องผ่านแล้วไม่เกิดเงามีอะไรบ้าง………………………………………………………………………………………………………………………………………………………............
วัตถุใดเมื่อมองแล้วเห็นเทียนไขชัดเจน มีอะไรบ้าง……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
วัตถุใดเมื่อมองแล้วเห็นเทียนไขจางๆ มีอะไรบ้าง………………………………………………………………………………………………………………………………………………………....
วัตถุใดเมื่อมองแล้วไม่เห็นเทียนเลย มีอะไรบ้าง………………………………………………………………………………………………………………………………………………………........
08 Conclusion
ตัวกลางโปร่งใสเมื่อนำมาส่องผ่านวัตถุจะมองเห็นได้ในลักษณะใด…………………………………………………………………………………………………………………………
ตัวกลางโปร่งแสงเมื่อนำมาส่องผ่านวัตถุจะมองเห็นได้ในลักษณะใด……………………………………………………………………………………………………………………..
วัตถุทึบแสงเมื่อนำมาส่องผ่านวัตถุจะมองเห็นได้ในลักษณะใด…………………………………………………………………………………………………………………………………
09 Knowledge Tank
ตัวกลางของแสงแสงเดินทางเป็นแนวเส้นตรงออกจากแหล่งกำเนิดแสงทุกทิศทางแสงจะเคลื่อนที่ผ่านอากาศหรือเคลื่อนที่ผ่านสิ่งต่าง ๆ เราเรียกว่า ตัวกลาง สามารถแบ่งออกเป็น 3 ชนิด ดังนี้
1. ตัวกลางโปร่งใส (Transparent) คือ ตัวกลางที่ยอมให้แสงผ่านได้หมดซึ่งทำให้มองเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้ชัดเจน เช่น กระจกใส อากาศ แก้ว ขวดโหลใส พลาสติกใส น้ำที่ใสสะอาด เป็นต้น
2. ตัวกลางโปร่งแสง (Translucent) คือ ตัวกลางที่ยอมให้แสงผ่านได้บ้างบางส่วน ทำให้มองเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้ไม่ชัดเจน เช่น กระดาษไข กระจกฝ้า หมอก แผ่นฟิล์มกรองแสง เป็นต้น
3. วัตถุทึบแสง (Opaque) คือ ตัวกลางที่ไม่ยอมให้แสงผ่านได้ ทำให้มองไม่เห็นสิ่งต่าง ๆ เช่น กระจกเงา กระดาษแข็ง แผ่นไม้กระเบื้อง แผ่นเหล็ก ก้อนอิฐ เป็นต้น
ความรู้เพิ่มเติมจากกิจกรรม
เมื่อแสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่ โปร่งแสง และทึบแสง จะเกิดเงาขึ้นมา ซึ่งเงาของแสงที่เกิดจาก วัตถุทึบแสง จะเรียกว่า เงามืด และเงาของแสงที่เกิดจากวัตถุโปร่งแสง จะเรียกว่า เงามัว
Puppet theatre
เมื่อมองสิ่งต่างๆ โดยมีวัตถุต่างชนิดกันมากั้นแสงจะทำให้ลักษณะการมองเห็นสิ่งนั้นๆ ชัดเจนต่างกัน จึงจำแนกวัตถุที่มากั้นออกเป็น ตัวกลางโปร่งใส ซึ่งทำให้มองเห็นสิ่งต่างๆ ได้ชัดเจน ตัวกลางโปร่งแสง ทำให้มองเห็นสิ่งต่างๆ ได้ไม่ชัดเจน และวัตถุทึบแสง ทำให้มองไม่เห็นสิ่งต่างๆ นั้น ลิปดาจึงอยากทำของเล่นที่นำตัวกลางของแสงมาใช้ประโยชน์ หรือนำมาสร้างเป็นหุ่นเงา
Missons :
- ให้นักเรียนตอบคำถามจากข้อมูลที่ครูกำหนดให้
- ให้นักเรียนสร้างละครหุ่นจากเงา 1 เรื่องตามที่คุณครูกำหนดให้
- ให้นักเรียนสร้างเงา จากวัตถุทึบแสง หรือตัวกลางโปร่งแสงที่กำหนดให้
- ให้นำเสนอพร้อมนำอธิบายการเกิดเงามืด เงามัว และระยะของแหล่งกำเนิดแสงกับวัตถุตัวกลางมีผลต่อภาพที่ปรากฏอย่างไร
Materials :
- 1. กล่อง
- กระดาษ
- ไม้ไผ่เหลา
- วัตถุทึบแสง วัตถุโปร่งแสง และโปร่งใส
Plan & Design
ออกแบบชิ้นงานโดยเข้าใจหลักการ การเกิดเงามืด เงามัวเกิดจากแสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางอย่างไร ขนาดของเงามีผลต่อระยะของแหล่งกำเนิดแสงกับตัวอย่างอย่างไร
Challenge Activity
ประดิษฐ์แหล่งกำเนิดแสง
Investigate : วันนี้เกิดไฟดับลิปดามองไม่เห็นอะไรเลยโพล่าจึงแนะนำว่าเรามาประดิษฐ์แหล่งกำเนิดแสงจากพลังงานแบตเตอรี่กันดีกว่า นั้นก็คือไฟฉาย ซึ่งสามารถเก็บไว้ใช้งานในครั้งต่อไปและไม่ต้องซื้ออีกด้วย
Missions : ให้นักเรียนประดิษฐ์แหล่งกำเนิดแสงจากพลังงานแบตเตอรี่จากวัสดุที่มีให้ครูกำหนดให้
Materials :
- ไดคัตไฟฉาย
- แก้วกระดาษ
- สวิตช์ไฟ
- รังถ่าน
- ถ่าน AA 2 ก้อน
- หลอด LED
- สายไฟ
- เทปพันสายไฟ
- ปืนกาว
- สก๊อตช์เทป
- อุปกรณ์ตกแต่ง
Plan & Design
จากอุปกรณ์ที่มีให้วางแผนออกแบบให้สวยงาม (Engineering & Art)
Building & Testing
นักเรียนสามารถใช้เครื่องมือประดิษฐ์ชิ้นงานออกมาได้ตามต้องการหรือไม่
Evaluation & Redesign
- ชิ้นงานของนักเรียนสามารถใช้งานได้ตามข้อกำหนดหรือไม่
- นักเรียนพบปัญหาในการทำกิจกรรมนี้หรือไม่
- เมื่อพบปัญหานักเรียนมีวิธีการแก้ไขปัญหาอย่างไร
Stained Glass Art
Investigate : โพล่าสังเกตเห็นช่องหน้าต่างที่โบสถ์คริสต์มีกระจกสีสันสวยงาม บางช่องมีไว้กั้นแสง บางช่องมีแสงลอดออกมา คุณพ่อจึงอธิบายให้โพล่าฟังว่าที่เป็นแบบนี้เพราะเกิดจากตัวกลางของแสง เป็นวัตถุโปร่งแสง โปร่งใส และทึบแสง เด็กๆ จึงอยากลองทำวัตถุกั้นแสงที่มีสีสันสวยงามบ้าง
Missions :
- ให้สร้างฉากกั้นแสงที่นำไปติดบนบานกระจกโดยมีส่วนประกอบจากวัสดุที่โปร่งแสง โปร่งใส และทึบแสง โดยเป็นรูปทรงทางเรขาคณิตที่สามารถบอกขนาดของพื้นที่ได้
- ให้อยู่ในขนาดกระดาษที่ไม่เกินขนาด A4
- งบประมาณไม่เกิน 20 บาท
Materials :
- กระดาษแข็ง
- แผ่นใส
- กระดาษแก้ว
- กระดาษโปสเตอร์
- กาว
- คัตเตอร์ กรรไกร
- วัสดุตกแต่งเพิ่มเติม
Plan & Design
ให้นักเรียนค้นหาข้อมูลว่า วัตถุใดเป็นตัวกลาง ประเภทใด เช่น ตัวกลางโปร่งใส ตัวกลางโปร่งแสงหรือวัตถุทึบแสง และออกแบบให้เหมาะสมกับชิ้นงาน
Building & Testing
ให้นักเรียนลงมือประดิษฐ์ชิ้นงาน พร้อมทั้งทดสอบการทำชิ้นงานสามารถใช้งานได้ตามที่วางแผนไว้หรือไม่
Evaluation & Redesign
- นักเรียนสามารถทำภารกิจนี้ได้สำเร็จหรือไม่
- ส่วนที่ยากที่สุดของภารกิจนี้คืออะไร
- นักเรียนใช้แนวความคิดด้านสมบัติของวัสดุในการประดิษฐ์อย่างไร
