ส่วนที่หนึ่ง: คลื่น S และ P
1. ถามนักเรียนว่าอะไรทำให้เกิดแผ่นดินไหว(การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก)
2. ถามนักเรียนเกี่ยวกับประเภทของคลื่นและความเหมือนและแตกต่างกันอย่างไร(เช่น คลื่นแสงและคลื่นเสียงเดินทางด้วยความเร็วที่ต่างกัน เมื่อคุณหย่อนก้อนกรวดลงน้ำ คลื่นจะแผ่ออกไปทุกทิศทาง แต่เมื่อส่งคลื่นผ่านเชือกจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวเท่านั้น)
3. บอกนักเรียนว่าเมื่อเกิดแผ่นดินไหว คลื่นร่างกายจะถูกสร้างขึ้นสองประเภท (คลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านโลก)
4. นำนักเรียนอาสาสมัครสองคนมาที่หน้าชั้นเรียน ให้พวกเขาทำสลิงค์กี้แล้วให้พวกเขาสร้างโมเดลคลื่น S และ P
- คลื่น P เป็นคลื่นตามยาว มีการเคลื่อนไหวแบบกด-ดึง (ขยายและหดตัว) ที่อยู่ในทิศทางเดียวกับที่คลื่นกำลังเคลื่อนที่ โดยไม่มีการเคลื่อนไหวขึ้นหรือลง นักเรียนควรดึงขดบนสลิงค์กี้กลับแล้วปล่อย คลื่นจะตรงผ่านสลิงค์กี้
- คลื่น S เป็นคลื่นตามขวาง การเคลื่อนที่ของพวกมันตั้งฉากกับทิศทางของคลื่น นักเรียนควรค่อยๆ ขยับสลิงค์ขึ้นลงเพื่อแสดงคลื่นประเภทนี้
ดูรูปที่ 1บนคู่มือครูแสดงความแตกต่างระหว่างการเคลื่อนที่ของคลื่น P และ S
รูปที่ 1.รูปภาพแสดงการเคลื่อนที่ของคลื่น P ตามยาวเทียบกับคลื่น S ตามขวาง(Video) แนวทางการจัดทำแผนการเรียนการสอน สำหรับคุณครูทุกวิชา ทุกระดับชั้น
5. ถามนักเรียนว่าพวกเขาพูดไม่ได้ พวกเขาจะปล่อยให้คนที่อยู่ท้ายสุดของสลิงกี้รู้ว่าพวกเขาอยู่ที่นั่นได้อย่างไร (ถ้าพวกเขาเขย่าสลิง คนอื่นจะรู้สึกถึงคลื่น นี่เป็นวิธีที่ผู้คนจากทั่วโลกรู้ว่าเกิดแผ่นดินไหว เนื่องจากไม่สามารถรู้สึกถึงแผ่นดินไหวได้เสมอไป นักวิทยาศาสตร์จึงใช้เครื่องวัดแผ่นดินไหวซึ่งเป็นอุปกรณ์พิเศษในการตรวจจับคลื่นแผ่นดินไหว)
6. นำนักเรียนอาสาสมัครอีกสองคนขึ้นไปที่หน้าชั้นเรียน และมอบสลิงค์กี้ให้อีกคนหนึ่ง ให้นักเรียนกลุ่มหนึ่งสร้างคลื่นตามยาวด้วยสลิงค์ ขณะเดียวกันให้อีกกลุ่มสร้างคลื่นตามขวางด้วยสลิงค์ ให้ชั้นเรียนสังเกตคลื่น พวกเขาเดินทางด้วยความเร็วเท่ากันหรือไม่? อันไหนเคลื่อนที่ตามสลิงค์กี้ได้เร็วกว่ากัน?
7. บอกนักเรียนว่าคลื่นทั้งสองประเภทนี้เดินทางด้วยความเร็วที่ต่างกัน คลื่น P เดินทางเร็วกว่าคลื่น S ที่สถานีแผ่นดินไหว เครื่องวัดแผ่นดินไหวจะบันทึกเวลาที่แน่นอนที่คลื่น P มาถึงสถานี จากนั้นจะบันทึกเวลาที่แน่นอนที่คลื่น S มาถึงสถานี เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ทราบความเร็วของคลื่นต่างๆ เหล่านี้ พวกเขาจึงสามารถใช้เวลาระหว่างคลื่นเพื่อพิจารณาว่าแผ่นดินไหวอยู่ห่างจากจุดกำเนิดเท่าใด
8. สาธิตต่อไปนี้เพื่ออธิบายว่าสิ่งต่าง ๆ ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างกันในทิศทางเดียวกันจะแยกออกจากกันอย่างไรตามระยะทางที่พวกมันเดินทาง
- ให้นักเรียนเรียงแถวเป็นไฟล์เดียวเคียงบ่าเคียงไหล่ เลือกนักศึกษาอาสาสมัครสองคน อาสาสมัครหนึ่งคนคือคลื่น P (คลื่นหลักหรือเร็ว) และอีกหนึ่งคนคือ (คลื่นรองหรือคลื่นช้า)
- แต่ละรอบ (วินาที) ของการสาธิต คลื่น P ผ่านนักเรียนสองคน และคลื่น S ผ่านนักเรียนหนึ่งคน(ดูรูปที่ 2ในคู่มือครูโดยที่ P เป็นตัวแทนของนักเรียนที่เป็นคลื่น P, S เป็นตัวแทนของนักเรียนที่เป็นคลื่น S และ X เป็นตัวแทนของนักเรียนที่เหลือ)
รูปที่ 2.ขั้นตอนการสาธิตคลื่น P และ S
- เริ่มการสาธิต ครูควรนับวินาที โดยให้นักเรียน "คลื่น" เคลื่อนที่อย่างเหมาะสม (คลื่น P แต่ละวินาทีเคลื่อนที่ไปสองแห่ง และคลื่น S เคลื่อนที่ไปแห่งเดียว) เดินต่อไปจนกว่าคลื่น P จะสิ้นสุด (อีกทางเลือกหนึ่งในการให้ครูนับวินาทีคือให้นักเรียนปรบมือเป็นจังหวะเพื่อจับเวลา ซึ่งจะช่วยให้นักเรียนที่ยืนเข้าแถวมีบทบาทที่กระตือรือร้นมากขึ้น)
- ขอให้นักเรียนสังเกตระยะห่างระหว่างคลื่น
9. นักเรียนควรสังเกตว่าทุกวินาทีคลื่นจะห่างกันเพิ่มขึ้นหนึ่งช่อง ดังนั้นหากคลื่นห่างกัน 5 ช่อง คลื่นจะต้องเคลื่อนที่เป็นเวลา 5 วินาที
10. ให้นักเรียน 2 คนอยู่ในสถานีจำลองคลื่นไหวสะเทือนแบบเส้น โดย 1 คนอยู่ใกล้ต้นสาย และ 1 คนใกล้สุด นักเรียนเครื่องวัดแผ่นดินไหวเหล่านี้ควรเริ่มนับเมื่อคลื่น P ไปถึงพวกเขา และนับจำนวนรอบจนกว่าคลื่น S จะมาถึงพวกเขา จากการนับนี้ พวกเขาสามารถคาดเดาได้ว่าแผ่นดินไหวอยู่ไกลแค่ไหน ตัวอย่างเช่น ถ้าเครื่องวัดแผ่นดินไหวนับห้าวินาทีระหว่างเวลาที่คลื่น P ผ่านไปกับเวลาที่คลื่น S ผ่านไป พวกเขาจะรู้ว่าแผ่นดินไหวต้องเกิดจากระยะห่างห้าช่อง
11. อธิบายว่าการใช้เครื่องวัดแผ่นดินไหวแบบเดียว นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุได้ว่าแผ่นดินไหวอยู่ไกลแค่ไหน แต่ไม่สามารถระบุทิศทางที่แผ่นดินไหวได้ ดังนั้นนักธรณีวิทยาจึงจำเป็นต้องใช้ข้อมูลจากเครื่องวัดแผ่นดินไหวอื่นๆ เพื่อระบุจุดศูนย์กลางของแผ่นดินไหว กระบวนการนี้เรียกว่า "สามเหลี่ยม"
ส่วนที่สอง: สามเหลี่ยม
1. ให้นักเรียนแบ่งออกเป็นหกกลุ่มและแจกใบงานให้แต่ละกลุ่ม
2. แจกคลิปบอร์ดให้แต่ละกลุ่ม แผนที่โปร่งใสของโลกพร้อมเส้นลองจิจูดและละติจูด และความโปร่งใส "มีอะไรสั่นไหว ค้นหาตำแหน่งเปลือกโลกของแผ่นเปลือกโลก"
3. ให้นักเรียนใส่คำว่า “อะไรสั่น?” แผนที่ลงในคลิปบอร์ดพร้อมกับแผนที่โลกที่แสดงละติจูดและลองจิจูด
4. มอบหมายเมืองหนึ่งเมือง (มุมไบ ซานฟรานซิสโก และซิดนีย์) ให้กับสมาชิกแต่ละคนของกลุ่ม และมอบหมายให้สมาชิกคนหนึ่งเป็นเครื่องวัดแผ่นดินไหว หากคุณมีกลุ่มที่มี 5 คน คุณสามารถกำหนดให้คนหนึ่งเป็นผู้บันทึกได้
5. ให้นักเรียนแต่ละคนในกลุ่มค้นหาเมืองของตนบนแผนที่
6. บอกนักเรียนว่าพวกเขากำลังจะทำแผ่นดินไหว ครูจะพูดว่า "ซิดนีย์เชค" และนักเรียนที่ได้รับมอบหมายให้ซิดนีย์เชคครู่หนึ่งแล้วหยุด นี่แสดงถึงคลื่น P ที่มาถึงเมือง หลังจากผ่านไปหลายวินาที (ดูตารางด้านล่าง) ครูจะพูดว่า "ซิดนีย์เชค" ซ้ำ และนักเรียนก็สั่นอีกครั้ง เป็นตัวแทนของคลื่น S ที่มาถึงเมือง
7. นักเรียนเครื่องวัดแผ่นดินไหวนับจำนวนวินาทีระหว่างการสั่น พวกเขาสามารถทำได้โดยใช้นาฬิกาจับเวลา แม้ว่าบางครั้งอาจเป็นเรื่องยากสำหรับนักเรียนที่จะทำอย่างแม่นยำเพียงพอเพื่อให้แผนที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบ อีกทางเลือกหนึ่งคือให้นักเรียนในชั้นเรียนปรบมือเป็นจังหวะเพื่อทำเครื่องหมายวินาทีที่ผ่านไป เช่นเดียวกับที่ทำในกิจกรรมก่อนหน้านี้
8. ทำซ้ำขั้นตอนนี้สำหรับซานฟรานซิสโกและมุมไบ
9. ตามจุดประสงค์ของเราในกิจกรรมนี้ แต่ละวินาทีจะเท่ากับ 1,500 กม. (โปรดทราบว่าในความเป็นจริง เวลาจะแตกต่างกันมาก บางอย่างจะเรียงลำดับกันนาทีคิดเป็นระยะทาง 600 กม. เรากำลังใช้ค่าที่ไม่สมจริงในกิจกรรมนี้เพื่อหลีกเลี่ยงการต้องรอหลายนาทีระหว่างระลอกในขณะที่แสดงออกมา แม้ว่าค่าจะไม่ถูกต้อง แต่หลักการพื้นฐานของการคำนวณระยะทางยังคงใช้ได้ผล) ในการคำนวณระยะทางจากแผ่นดินไหวถึงเมือง นักเรียนควรคูณเวลาระหว่างแผ่นดินไหวด้วย 1,500 กม. ตัวอย่างเช่น มีเวลา 5 วินาทีระหว่างการสั่นไหวในซิดนีย์ ดังนั้น แผ่นดินไหวอยู่ห่างจากซิดนีย์ 7,500 กม. (5 x 1,500 กม. = 7,500 กม.)ดูตารางที่ 1บนคู่มือครูสำหรับเวลาและระยะทางที่เกิดแผ่นดินไหวครั้งแรกของทุกเมือง
10. นักเรียนควรใช้มาตราส่วนระยะทางบนแผนที่เพื่อกระจายเข็มทิศให้อยู่ในระยะที่เหมาะสม แถบมาตราส่วนที่แสดงบนแผนที่สั้นเกินไปสำหรับการวัดบางส่วน เพื่อรองรับตัวเลขที่มากขึ้นและวัดได้แม่นยำยิ่งขึ้น คุณสามารถใช้ไม้บรรทัดได้ สเกลบนแผนที่คือ 1 ซม. = 1,666 กม.
11. ให้นักเรียนวาดวงกลมโดยใช้ซิดนีย์เป็นจุดศูนย์กลางบนคลิปบอร์ด โดยตั้งเข็มทิศไว้ที่ระยะทางประมาณ 7,500 กม.
12. ถามนักเรียนว่าข้อมูลดังกล่าวเพียงพอที่จะทราบที่มาของแผ่นดินไหวหรือไม่ พวกเขาควรสังเกตว่าพวกเขารู้ว่าแผ่นดินไหวมาจากที่ไหนสักแห่งบนวงกลม แต่ไม่สามารถบอกได้ว่ามาจากทิศทางใด จึงต้องวางแผนข้อมูลจากอีก 2 เมือง
13. ให้นักเรียนวาดวงกลมสำหรับอีก 2 เมือง
14. ควรมีจุดสามจุดที่เส้นจากวงกลมทั้งสามมาบรรจบกัน (หรือเข้ามาใกล้จุดนัดพบ) นี่คือจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว ให้นักเรียนทำเครื่องหมาย X สีแดงในบริเวณที่ควรเป็นจุดศูนย์กลาง โปรดทราบว่าการได้คะแนนสามแต้มที่สมบูรณ์แบบอาจเป็นเรื่องยากเล็กน้อย และนักเรียนควรตั้งเป้าที่จะเข้าใกล้ให้มากที่สุด
15. สถานที่เกิดแผ่นดินไหวครั้งแรกอยู่ในมหาสมุทรอินเดีย
16. เขียนแผนผังแผ่นดินไหวครั้งที่สองโดยทำซ้ำขั้นตอนที่ 4-15 โดยระบุเวลาไว้ตารางที่ 2ในคู่มือครู.
17. สถานที่เกิดแผ่นดินไหวครั้งที่สองอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิก
18. พูดคุยกับนักเรียนว่าแผ่นดินไหวเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของเปลือกโลก และวิธีหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าขอบเขตของแผ่นเปลือกโลกอยู่ที่ใดนั้นมาจากข้อมูลตำแหน่งแผ่นดินไหว
ส่วนที่ 3: ขอบเขต
1. แสดงให้นักเรียนเห็นวิธีการพล็อตข้อมูลแผ่นดินไหวจากใบงาน คุณอาจต้องสาธิตวิธีใช้พิกัดลองจิจูดและละติจูดเพื่อค้นหาจุดต่างๆ บนแผนที่ ละติจูดลบหมายถึงในซีกโลกใต้ ละติจูดบวกหมายถึงซีกโลกเหนือ ลองจิจูดลบหมายถึงทางทิศตะวันตก ลองจิจูดบวกหมายถึงอยู่ทางทิศตะวันออก บอกนักเรียนว่าพวกเขาจะต้องประมาณตำแหน่งโดยใช้เครื่องหมายลองจิจูดและละติจูด
2. โปรดทราบว่า หากต้องการ คุณสามารถรับพิกัดของแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นจริงเมื่อเร็วๆ นี้ได้โดยตรงจากเว็บไซต์ USGS แทนที่จะใช้แผ่นงาน คุณสามารถค้นหาทั้งหมดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่จากเจ็ดวันที่ผ่านมาและแผ่นดินไหวขนาดเล็กลงบนเว็บไซต์ USGS
3. ให้นักเรียนวาดจุดต่างๆ บนแผนที่ (ให้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้) ยิ่งพล็อตจุดมากเท่าไร การเห็นรูปแบบที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งง่ายขึ้นเท่านั้น
4. เตือนนักเรียนว่าแผ่นดินไหวส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ขอบเขตแผ่นเปลือกโลก เรายังทราบด้วยว่าภูเขาไฟเกิดขึ้นที่ขอบเขตแผ่นเปลือกโลกเนื่องจากแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นชนกัน และโดยทั่วไปแผ่นเปลือกโลกหนึ่งมุดอยู่ใต้อีกแผ่นหนึ่ง
5. แจกแผ่นใสภูเขาไฟและให้นักเรียนติดไว้ในคลิปบอร์ด
6. ในกลุ่ม ให้นักเรียนทำนายว่าขอบเขตระหว่างแผ่นเปลือกโลกอยู่ที่ใดโดยลากเส้นระหว่างแผ่นดินไหวและภูเขาไฟ คุณสามารถให้เบาะแสแก่พวกเขาได้ เช่น มีแผ่นเปลือกโลกหลักอยู่ 7 แผ่น และโดยทั่วไปขอบเขตของแผ่นเปลือกโลกจะสัมพันธ์กับภูเขาไฟ
7. เมื่อนักเรียนทำนายด้วยการวาดบนคลิปบอร์ดแล้ว ให้แจกแผ่นใสขอบเขตแผ่นเปลือกโลก ให้นักเรียนใส่ความโปร่งใสลงในคลิปบอร์ด ชี้ให้เห็นว่าขอบเขตเป็นไปตามเส้นเดียวกันกับภูเขาไฟและแผ่นดินไหวอย่างไร ชี้ให้เห็น "วงแหวนแห่งไฟ" ซึ่งเป็นพื้นที่จากอินโดนีเซีย ผ่านญี่ปุ่นและรอบๆ อลาสกา และประกอบด้วยภูเขาไฟลูกใหญ่จำนวนมาก
8. แจกความโปร่งใสเกี่ยวกับแผ่นดินไหว พ.ศ. 2516-2552 ให้นักเรียนใส่สิ่งนี้ลงในคลิปบอร์ด
9. อธิบายว่านี่คือข้อมูลแผ่นดินไหวในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา แสดงให้นักเรียนเห็นว่าหากพวกเขาสามารถพล็อตจุดได้เพียงพอ พวกเขาจะสามารถกำหนดขอบเขตของแผ่นป้ายได้ดีขึ้น