ฟิสิกส์ (Physics) เป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่ง ที่ศึกษาธรรมชาติของสิ่งไม่มีชีวิต ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ และปรากฏการณ์ธรรมชาติ
1. นักฟิสิกส์ที่ทำงานด้านทฤษฎี นักฟิสิกส์ทฤษฎีทำงานเกี่ยวข้องกับการพัฒนาทฤษฎีใหม่ แก้ไขทฤษฎีเดิม หรืออธิบายการทดลองใหม่ๆ ในขณะที่ งานการทดลองนั้นเกี่ยวข้องกับการทดสอบทฤษฎีที่นักฟิสิกส์ทฤษฎีสร้างขึ้น การตรวจทดสอบการทดลองที่เคยมีผู้ทดลองไว้ หรือแม้แต่ การพัฒนาการทดลองเพื่อหาสภาพทางกายภาพใหม่ๆทั้งนี้ขอบเขตของวิชาฟิสิกส์ภาคปฏิบัติ ขึ้นอยู่กับขีดจำกัดของการสังเกต และประสิทธิภาพของเครื่องมือวัด ถ้าเทคโนโลยีของเครื่องมือวัดพัฒนามากขึ้น ข้อมูลที่ได้จะมีความละเอียดและถูกต้องมากขึ้น ทำให้ขอบเขตของวิชาฟิสิกส์ยิ่งขยายออกไป ข้อมูลที่ได้ใหม่ อาจไม่สอดคล้องกับสิ่งที่ทฤษฎีและกฎที่มีอยู่เดิมทำนายไว้ ทำให้ต้องสร้างทฤษฏีใหม่ขึ้นมาเพื่อทำให้ความสามารถในการทำนายมีมากขึ้น กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Process) 1. วิธีการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Method) (1) ขั้นสังเกต/ระบุปัญหา คือการสังเกตสิ่งต่างๆหรืปรากฏการณ์ ต่างๆ และ พยายามตั้งคำถามว่า “ทำไม” “อย่างไร” “เมื่อใด” “เพราะเหตุใด” เช่น ทำไมเหล็กจึงจมน้ำ รุ้งกินน้ำเกิดได้อย่างไร ทำไมแม่เหล็กจึงดูดโลหะบางชนิด และบางชนิดก็ไม่ดูด (2) ขั้นตั้งสมมติฐาน (3) ขั้นการพิสูจน์สมมติฐาน การทดสอบสมมติฐาน คือกระบวนการ วิธีการ รวบรวมข้อมูล เพื่อ ตรวจสอบสมมติฐานที่ตั้งไว้ โดยมีหลักฐาน ยืนยันชัดเจน ทำได้ 2 วิธีคือ (4) ขั้นวิเคราะห์ข้อมูล เป็นการนำข้อมูลที่ได้จากการสังเกต การทดลอง หรือข้อเท็จจริงต่างๆ มาวิเคราะห์ผล ตามหลักการทางคณิตศาสตร์ และหลักตรรกะต่างๆ ที่เป็นที่ยอมรับ พร้อมทั้งอธิบายความหมายของข้อมูล แล้วนำไปเปรียบเทียบกับสมมติฐานที่ตั้งไว้ (5) ขั้นสรุปผล คือนำผลจากการสังเกต หรือผลการทดลองที่ได้จากการทำซ้ำหลาย ๆ ครั้งจนเป็นที่น่าเชื่อถือ และผ่านการวิเคราะห์ข้อมูลโดยละเอียดแล้วนำมา ตอบสมมติฐาน แล้วสรุป ตั้งเป็น กฎ หลักการ หรือทฤษฎี ต่อไป 2. ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Science Process Skills) 3. จิตวิทยาศาสตร์(Science Attitude) การทดลอง เป็นกระบวนการปฏิบัติ เพื่อเก็บรวบรวมข้อมูลที่จะนำไปสู่คำตอบ หรือตรวจสอบสมมติฐานที่ตั้งไว้ โดยการทดลองจะ ประกอบด้วย กิจกรรม 3 ขั้นตอน คือ 1. การออกแบบการทดลอง คือการวางแผนการทดลองก่อนที่จะลงมือปฏิบัติจริง โดยให้สอดคล้องกับสมมติฐานที่ตั้งไว้เสมอ และควบคุมปัจจัยหรือตัวแปรต่างๆ ที่มีผลต่อการทดลอง แบ่งได้เป็น 3 ชนิด คือ ในการทดลอง เพื่อจะตรวจสอบสมมติฐานนั้น นอกจากจะควบคุมปัจจัยที่มีผลต่อการทดลองแล้ว บางกรณีจำเป็นต้อง แบ่งชุดการทดลองออกเป็น 2 ชุด ดังนี้ 2. การปฏิบัติการทดลอง ในกิจกรรมนี้จะลงมือปฏิบัติการทดลองจริงโดยจะดำเนินการไปตามขั้นตอนที่ได้ออกแบบไว้ และควรจะทดลองซ้ำๆ หลายๆ ครั้งเพื่อให้แน่ใจว่า ผลที่ได้มีความน่าเชื่อถือซึ่งเป็นเรื่องสำคัญ 3. การบันทึกผลการทดลอง หมายถึง การจดบันทึกที่ได้จากการทดลองซึ่งข้อมูลที่ได้นี้จะนำไปวิเคราะห์ ในขั้นตอนต่อไป ตัวอย่างปัญหาทางฟิสิกส์
การวัดปริมาณต่าง ๆ จะมีความคลาดเคลื่อนเสมอขึ้นอยู่กับเครื่องมือ วิธีการวัดประสบการณ์ของผู้วัด รวมทั้งสภาพแวดล้อม ในการทดลองหนึ่ง ๆ เรามักจะมีการวัดซ้ำหรือทดลองซ้ำหลายครั้ง เพื่อลดความคลาดเคลื่อน จากการทดลอง ซึ่งค่าความคลาดเคลื่อนสามารถแสดงในรายงานผลทั้งในรูปแบบตัวเลขและกราฟ
การวิเคราะห์ผลการทดลอง มีหลักการดังนี้ 1. ดำเนินการให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปร 2. อธิบายข้อมูลที่ได้มาจากการทดลอง โดยแปลตัวเลขหรือกราฟหรือ สมการเป็นคำพูดที่เข้าใจง่าย ว่าผลการทดลองนั้นสอดคล้องกับทฤษฎีหรือไม่อย่างไร โดยต้องอธิบายว่าตามทฤษฎี ผลการทดลองควรเป็นอย่างไร เพราะเหตุใด และเมื่อทำการทดลองผลที่ได้ต่างกันอย่างไร พร้อมทั้งแสดงการนำผลการทดลอง ไปใช้หาปริมาณหรือความสัมพันธ์อื่นๆด้วย 3. ผลที่เป็นรูปกราฟต้องมีการอธิบายความสัมพันธ์ของข้อมูลแต่ละชุด เพื่อให้แสดงถึงแนวโน้มการ เปลี่ยนแปลง โดยอาจมีรูปแบบการเขียนดังนี้ จากกราฟ/ตารางที่ … แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง ...และ... มีลักษณะ/การแปรผัน.....เหตุผลที่เป็นเช่นนั้น เพราะว่า.....พิจารณาความสัมพันธ์ได้ความว่า.... สอดคล้องกับที่กล่าวไว้ในทฤษฎีว่า....ทำให้พิสูจน์ได้ว่า....หรือหาก ไม่สอดคล้อง ให้อธิบายถึงสาเหตุที่ผลการทดลองคลาดเคลื่อน และบอกแนวทางแก้ไขความคลาดเคลื่อนว่ามีอย่างไรบ้าง โดยไม่ใช่การเขียนข้อผิดพลาดที่เกิดจากความประมาทเลินเล่อหรือความผิดพลาดที่ไม่มีสาเหตุหรือไม่ระบุ วิธีการแก้ไขปรับปรุงให้ชัดเจน ตัวอย่าง จากการสังเกตการวิ่งของรถบังคับวิทยุคันหนึ่ง โดยทำการวัด ระยะทาง(s) ณ เวลา (t) ต่างๆ กันดังตาราง
สรุป
|
