หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เรื่อง แรง ( Forces )

หน่วยการเรียนรู้ที่ 1เรื่อง แรง (Forces) วิทยาศาสตร์ (ว 40216) ฟิสิกส์ ม.6

แรง (Forces) • 1. แรง • 2. ชนิดของแรง • 3. การเคลื่อนที่ของอนุภาคหรือวัตถุในสนามโน้มถ่วง สนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็ก • 4. แรงยึดเหนี่ยวในนิวเคลียส

4. แรงยึดเหนี่ยวในนิวเคลียส

ผลการเรียนรู้ • 1. อธิบายลักษณะโครงสร้างของอะตอมได้ • 2. อธิบายลักษณะนิวเคลียสของอะตอมได้ • 3. บอกชนิดของอนุภาคนิวคลีออนที่รวมกันเป็นนิวเคลียสของอะตอมได้ • 4. อธิบายแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคนิวคลีออนในนิวเคลียสของอะตอมได้

1. โครงสร้างของอะตอม 2. เลขมวลและเลขอะตอม 3. ไอโซโทป (isotope) 4. พลังงานยึดเหนี่ยว 4. แรงยึดเหนี่ยวในนิวเคลียส

Ernest Rutherford (1871-1937) • Ernest Rutherford was born on August 30, 1871, in Nelson, New Zealand http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1908/rutherford-bio.html

1. โครงสร้างของอะตอม • Rutherford และลูกศิษย์ทดลองยิงแผ่นทองคำเปลว ด้วยอนุภาคแอลฟา(α) ซึ่งมีประจุ + พบว่า • อนุภาคแอลฟากระเจิงออกจากอะตอมได้หลายทิศทาง • อนุภาคแอลฟาบางตัวสะท้อนกลับทางเดิม • บางตัวกระเจิงออกเป็นมุมต่าง ๆ • จากการทดลอง เขาได้สรุปว่า • อะตอมของทองคำต้อมีนิวเคลียสเป็นแกนกลาง และมีประจุเป็น + • อิเล็กตรอน ซึ่งมีประจุ - โคจรเป็นวงรอบนิวเคลียส • ต่อมาพบว่า ในนิวเคลียสมีอนุภาคพื้นฐาน 2 ชนิด คือ โปรตรอนมีประจุเป็น + และนิวตรอนเป็นกลางทางไฟฟ้า เรียกว่า นิวคลีออน (nucleon)

Rutherford's gold foil experiment • Caption • Rutherford's experiment provided evidence that the positively charged part of the atom consisted of a tiny, dense object at the atom's center. • Notes • The history of Rutherford's experiment reveals a wonderful example of a careful, scrupulous scientist working hard to remain focused on observation as the basis for his • conclusions: • It would have been very easy for Rutherford to have dismissed the minor differences between what he saw and what he expected to see.

Rutherford's gold foil experiment http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/476/488316/ch04.html

The experiment (Rutherford): http://www.physics.uc.edu/~sitko/CollegePhysicsIII/28-AtomicPhysics/AtomicPhysics.htm

โครงสร้างของอะตอม http://www.enchantedlearning.com/chemistry/glossary/nucleus.shtml

2. เลขมวลและเลขอะตอม • เลขอะตอม (atomic number) คือ ตัวเลขที่บอกจำนวนโปรตอน เขียนแทนด้วยZ • เลขมวล (mass number) คือ ตัวเลขที่บอกจำนวนโปรตอนรวมกับนิวตรอน เขียนแทนด้วยA • อะตอมของธาตุใด ๆ เขียนแทนด้วย X • เขียนสัญลักษณ์ของธาตุได้ดังนี้

ตัวอย่างเช่น

3. ไอโซโทป (isotope) • คือ ธาตุชนิดเดียวกัน มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนไม่เท่ากัน เช่น • ไฮโดรเจนมี 3 ไอโซโทป คือ โปรเทียม (11H) ดิวเทอเรียม (21H)และทริเทียม (31H)

http://education.jlab.org/glossary/isotope.html

4. พลังงานยึดเหนี่ยว • การที่โปรตอน รวมกับ นิวตรอน กลายเป็นนิวเคลียสได้ ก็เพราะ อนุภาคเหล่านั้น ดึงดูดกันไว้ ด้วยแรงนิวเคลียร์ • แต่ยังไม่มีใครเขียนแรงนิวเคลียร์ขึ้นได้ เราหาได้เพียงพลังงานที่อนุภาคนิวคลีออน ใช้ดึงดูดกัน เรียกว่า พลังงานยึดเหนี่ยว (binding energy) • ซึ่งเกิดจากมวลส่วนหนึ่งของนิวคลีออนกลายเป็นพลังงาน • เราสามารถหาพลังงานยึดเหนี่ยวนิวเคลียร์จากสมการของ ไอน์สไตน์ ที่ว่า E = mc2

E = mc2 • เมื่อ E = พลังงาน (J) • m = มวล (kg) • c = ความเร็วแสง (c = 3 x 108 m/s) • ส่วนมากมวลของอนุภาคต่าง ๆ และนิวเคลียสมีหน่วยเป็น u ซึ่ง1u = 1.66 x 10-27 kg • เมื่อ 1u คำนวณหาพลังงาน จะได้931 Mev (อ่าน Mev ว่า เมกะอิเล็กตรอนโวลต์) • ซึ่งของ1 Mev = 1.6 x 10-13 J

The Binding Energy of a Nucleus http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/nuclearphysics/nuclearphysics.html

Albert Einstein (1879-1955) • Albert Einstein (March 14, 1879 – April 18, 1955) was a German-born American theoretical physicist who is widely regarded as the greatest scientist of the 20th century. • He proposed the theory of relativity and also made major contributions to the development of quantum mechanics, statistical mechanics, and cosmology. • He was awarded the 1921 Nobel Prize for Physics for his explanation of the photoelectric effect and "for his services to Theoretical Physics". http://www.mlahanas.de/Physics/Bios/AlbertEinstein.html

ตัวอย่างแบบฝึกหัด • 1. จงหาพลังงานยึดเหนี่ยวดิวเทอเรียม (21H)กำหนดให้มวลของ มวลของโปรตอน และมวลของนิวตรอน (2.22 MeV)

References • พูนศักดิ์ อินทวี และจำนง ฉายเชิด. หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐาน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์ : ฟิสิกส์ ม.4-ม.6. กรุงเทพฯ : อักษรเจริญทัศน์, 2547. 262 หน้า. • http://sol.sci.uop.edu/~jfalward/nuclearphysics/nuclearphysics.html

Thank you Miss Lampoei Puangmalai Department of science St. Louis College Chachoengsao

หน่วยการเรียนรู้ที่ 1 เรื่อง แรง ( Forces )