บทนำ

 

1.1  การอธิบายปรากฏการทางธรรมชาติ

มนุษย์ในสมัยโบราณเชื่อว่าปรากฏการทางธรรมชาติเป็นฝีมือของเทพเจ้าหรือภูตผีปีศาจ  ซึงได้แก่ กลางวันกลางคืน  ภูเขาไฟระเบิด  ดาวตก  พายุ  รุ้งกินน้ำเป็นต้น  การพยายามหาคำตอบในสิ่งที่เกิดขึ้นเป็นธรรมชาติของมนุษย์ที่ต้องการทราบในสิ่งต่าง ๆ ที่ยังอธิบายไม่ได้

การสังเกตและบันทึกข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการธรรมชาติอย่างมีหลักเกณฑ์ได้ถูกนำมาใช้ในเวลาต่อมาได้แก่ชาวอียิปต์โบราณ   ศึกษาเกี่ยวกับฤดูกาลต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นบนโลก

โคเพอร์นิคัส  นักดาราศาสตร์ที่สามารถบรรยายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆได้อย่างดี  โดยเสนอว่า ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ

เคปเลอร์ สังเกตเเละบันทึกข้อมูลพร้อมศึกษาข้อมูลเก่าเกี่ยวกับการโคจรของดาวเคราะห์ จนสามารถสรุปเป็นกฏเกณฑ์ในเชิงคณิตศาสตร์ได้อย่างน่าทึ่ง

รูป 1.1   ภาพของจักรวาลซึ่งมีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง             รูป1.2   ภาพของจักรวาลตามความคิดของ

                ตามความคิดของโคเพอร์นิคัส                                        Ptolemy โดยมีน้ำ อากาศ และไฟเป็นศูนย์

กลาง

จากตัวอย่างของการสังเกตและบันทึกข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการทางธรรมชาติของมนุษย์ใน

สมัยที่ผ่านมา  ทำให้เกิดการพัฒนาความรู้สึกเนื่องมาเรื่อยๆ ซึ่งเราสามารถสรุปได้ว่า

                       

               ความรู้ที่มนุษย์ได้รับมีการพัฒนาขึ้นจาก

การสังเกตปรากฏการณ์ธรรมชาติอย่างมีหลักเกณฑ์

การบันทึกข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ

การวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้เพื่อสรุปความรู้

1.2  ความซื่อสัตย์กับการบันทึกข้อมูลทางวิทยาศาสตร์

นักวิทยาศาสตร์จะต้องมีความซื่อสัตย์และตรงไปตรงมากับเรื่องการบันทึกข้อมูลทางวิทยาศาสตร์

เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อๆมาสามารถนำข้อมูลเหล่านั้นมาศึกษาต่อได้  ดังนั้น  สำหรับการบันทึกข้อมูล

ทางวิทยาศาสตร์ควรต้องมีหลักดังนี้

บันทึกข้อมูลด้วยความรอบคอบและซื่อสัตย์

                             บันทึกวิธีการที่ใช้สังเกตเหตุการณ์

                             บันทึกเครื่องมือที่ใช้ขณะที่ทำการสังเกตเหตุการณ์

                             บันทึกตัวแปรต่างๆในขณะทำการสังเกตเหตุการณ์

 

1.3  ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ได้มาอย่างไร

ความรู้ทางวิทยาศาสตร์มีการได้มา  2  ทาง  คือ

แนวที่หนึ่ง    ได้จากการสังเกต  การบันทึก  การทดลอง  การวิเคราะห์ข้อมูล  และการสรุป

แนวที่สอง    ได้จากการสร้างแบบจำลองทางความคิดอย่างมีเหตุผล  ซึ่งแหวกแนวจากความรู้เก่า

ซึ่งเป็นที่ยอมรับกันในขณะนั้น

 

1.4  ความหมายและขอบเขตของวิชาฟิสิกส์

วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ  เป็นวิชาที่ศึกษาสิ่งต่างๆและความเป็นไปตามธรรมชาติ แบ่งออกเป็น  2  สาขาดังนี้

ก. วิทยาศาสตร์ชีวภาพ   เป็นวิชาที่ศึกษาเฉพาะสิ่งที่เกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย  ได้แก่  พืช และสัตว์   เป็นต้น

ข. วิทยาศาสตร์กายภาพ  เป็นวิชาที่ศึกษาเฉพาะสิ่งที่ไม่มีชีวิต  เช่น ดิน น้ำ ลม หิน เป็นต้น แบ่งเป็นสาขาต่างๆได้แก่ เคมี ฟิสิกส์ ธรณีวิทยา ดาราศาสตร์ เป็นต้น

สำหรับวิชาฟิสิกส์จะเห็นว่าจัดอยู่ในประเภทวิทยาศาสตร์กายภาพ  เป็นวิชาที่มุ่งเสาะหากฎเกณฑ์ต่างๆเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติทุกอย่าง  ความรู้ที่เป็นพื้นฐานของวิชาฟิสิกส์แบ่งเป็นหลายแขนงได้แก่กลศาสตร์ ความร้อน แสง เสียง ไฟฟ้า แม่เหล็ก ฟิสิกส์อะตอม ฟิสิกส์นิวเคลียร์ เป็นต้น

1.5  ความสำพันธ์ระหว่างวิชาฟิสิกส์กับศาสตร์สาขาอื่น

                   วิชาฟิสิกส์เป็นวิชาที่ประกอบด้วยทฤษฎีหลายทฤษฎีที่ต้องอาศัยคณิตศาสตร์เป็นพื้นฐานสำคัญ จึงเป็นวิชาที่เน้นการศึกษาในเชิงปริมาณ หมายความว่า การบรรยายปรากฏการณ์ต่างๆทำด้วยข้อมูลเชิงตัวเลข

ความรู้ทางฟิสิกส์ที่เกิดข฿นในแนวนี้สามารถนำไปใช้ในศาสตร์สาขาอื่นมากมาย ได้แก่

 วิชาเคมี วิชาฟิสิกส์ช่วยให้เข้าใจปฏิกิริยาในระดับโมเลกุลและอะตอม รวมถึงพันธะเคมีได้อย่างดี

วิชาชีววิทยา วิชาฟิสิกส์และเคมีช่วยให้เข้าใจระบบและกระบวนการต่างๆของสิ่งมีชีวิต

วิชาคอมพิวเตอร์ วิชาฟิสิกส์ช่วยให้สามารถสร้างไมโครโพรเซสเซอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

อื่นๆที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของคอมพิวเตอร์

วิชาแพทย์ วิชาฟิสิกส์ช่วยให้สามารถเข้าใจเรื่องสายตาสั้น ยาว และเอียง เรื่องของกระแสประสาท

คลื่นสมอง คลื่นหัวใจ เรื่องของระบบการหมุนเวียนโลหิต เป็นต้น

 

1.6  ฟิสิกส์และเทคโนโลยี

             เทคโนโลยีหมายถึง     การนำความรู้พื้นฐานไปใช้เพื่อการพัฒนาวิธีการในการผลิต  หรือการใช้สิ่งต่างๆเพื่อประโยชน์สูงสุดต่อมวลมนุษย์

วิชาฟิสิกส์มีจุดหมายในการหาความรู้ของปรากฎการธรรมชาติโดยไม่เน้นการนำไปประยุกต์  แต่การที่เทคโนโลยีเจริญขึ้นทำให้การค้นคว้าทางฟิสิกส์เป็นไปได้อย่างรวดเร็ว  และสามารถนำความรู้ที่ได้ไปพัฒนาเทคโนโลยีให้เจริญขึ้นไปอีก  ดังนั้นวิชาฟิสิกส์และเทคโนโลยีจึงต่างต้องอาศัยซึ่งกันและกัน

 

1.7  ขอบข่ายของวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย

ขอบข่ายของวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมศึกษาตอนปลายคลอบคลุมเฉพาะความรู้  หลักการ และกฎพื้นฐานของวิชาฟิสิกส์  ดังนี้

หมวดวิชา

เนื้อหา

กลศาสตร์ แรงการเคลื่อนที่ งานและพลังกล กำลังการหมุน การชน การลอย การไหล การสั่น
คลื่น แสง เสียง การกำเนิด การส่งผ่านตัวกลาง การสะท้อน การหักเห การกระจาย การเลี้ยวเบน

การแทรกสอด การดูดกลืนพลังงาน

ความร้อน อุณหภูมิ การถ่ายโอน ตัวนำและฉนวน การเปลี่ยนสถานะ
ไฟฟ้า-แม่เหล็ก ประจุไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้า ความต่างศักย์ไฟฟ้า สนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก

ตัวนำและฉนวน แรงระหว่างประจุกับสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก

ฟิสิกส์อะตอมและฟิสิกส์นิวเคลียร์ โครงสร้างอะตอม สเปกตรัมของอะตอม นิวเคลียส กัมมันตภาพรังสี ปฏิกิริยานิวเคลียร์