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관성놀이(교사용)
작성일 2003-02-23 (일) 16:34
분 류 8학년
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영역 여러가지 운동
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관성놀이(교사용)

관성놀이(교사용)

  우리 주변에는 관성으로 설명되는 현상이 많이 있고, 관성을 이해하는 것은 힘이 작용하지 않을 때의 물체의 운동을 이해하는 기초가 된다. 7차 교육과정의 심화 과정에도 '달리는 버스 속에서 물체가 낙하하는 지점 찾기'라는 예시가 제시되어 관성에 대한 심화 학습을 실시할 것으로 예상된다.
 이 과정에서 제시하는 두 가지 활동은 관성을 이용한 놀이를 통하여 관성을 몸으로 체험해 보기 위한 것이다. 도입부에 제시한 등교길의 버스 이야기를 통해서도 알 수 있듯이 이 활동은 일상생활에서 자주 체험하게 되는 관성 현상을 여학생들이 스스로 설명하는 계기를 제공해 줄 것이다.

관성을 이용한 두 가지 활동을 통하여 관성 현상을 체험해 보고, 주변에서 일어나는 관성 현상을 설명한다.

1. 수업의 진행과 배정 시간 : 45분 수업

가) 도입 : 5분

- 학생용 활동 자료의 그림에서 잘못된 부분을 찾아보게 한다. 정답을 한정시키지 않고 버스의 손잡이가 기울어지지 않은 것이라든지, 버스가 정지하는데 여학생이 뒤쪽으로 넘어지는 것을 지적하면 발표한 학생을 격려해준다.(Encouragement)
- 주변에서 일어나는 관성 현상에 대하여 몇 학생에게 발표를 시킨다.
  * 달리던 자동차가 갑자기 멈추면 앞으로 넘어지려고 한다.
  * 이불을 떨면 먼지가 떨어진다.
  * 걸어가다가 돌부리에 걸리면 앞으로 넘어진다.
  * 망치 자루를 아래 방향으로 세게 두들기면 망치 머리가 자루에 꼭 끼게된다.
  * 카드를 손가락으로 쳐내면 동전이 유리컵 안으로 떨어진다.

- 관성을 이용한 재미있는 놀이가 두 가지 있다는 것을 소개하여 학생들의 흥미를 유발한다. (Exciting)

나) 활동 실시 : 30분

- 어떻게 하면 분필이 쓰러지지 않을까? (15분)
  * 실제로 활동을 하기 전에 모둠별로 토의를 통하여 각 모둠에서 실시할 두 가지 방법을 결정하게 한다.
  * 방법이 결정되면 연습을 통하여 모둠 구성원 전체가 80% 이상 성공할 수 있도록 숙달시킨다.
  * 성공하는 비율이 낮으면 그 방법의 문제점을 생각해보고 새로운 방법을 모색한다.(Environment)
  * 각 모둠별로 성공 비율이 가장 높은 방법이 결정되면 그 방법을 전체 학생 앞에서 시연해 보인다. (Experience)
  * 아이디어가 기발하면서 성공 확률이 가장 높은 방법을 정한다.

- 팔꿈치에서 손으로 (15분)
  * 교사가 먼저 동전을 2개 올려놓은 상태에서 시연을 해 보이고 숙련되면 동전을 10개 이상도 동시에 잡을 수 있다고 설명한다. (Encouragement)
  * 세 사람이 한 조가 되어 한 사람씩 순서대로 해 보면서 성공할 때와 성공하지 못할 때의 자세의 차이를 스스로 발견하게 한다. (Environment)
  * 이 놀이가 관성 현상과 어떤 관련이 있는지 생각해 보게 한다.

다) 결과 정리 및 토의 : 10분

- 생각 모으기(분필을 쓰러뜨리지 않고 종이를 빼내는 가장 효과적인 방법과, 팔꿈치에 놓여 있던 동전이 손바닥 안으로 들어가는 이유)에 대하여 토론하고 기록한다.
  * 문제에 대하여 각자의 의견을 제시하고 서로의 의견을 기록한 다음 다시 한번 자신의 의견을 정리하여 기록한다.

평가 기준

평가척도

평가

 분필을 쓰러뜨리지 않고 종이를 빼내는가?

두 가지 방법을 찾았음

3

한 가지 방법을 찾았음

2

잘 되지 않았음

1

동전을 10개까지 잡을 수 있는가?

10개를 잡았음

3

8개를 잡았음

2

6개 이하를 잡았음

1

합계 5∼6점 : A ,  3∼4점 : B , 2점∼1 : C

 ① 관성 : 운동하는 물체는 물체에 작용하는 힘이 있어야 한다는 아리스토텔레스의 생각은 갈릴레오에 의해 완전히 바뀌었다. 갈릴레오는 외력이 작용하지 않는 한 운동하는 물체는 운동을 계속할 것이라고 설명하였다. 운동의 변화에 저항하려는 경향을 갈릴레오는 관성이라고 불렀다. 뉴턴은 갈릴레오의 생각을 정리하여 운동의 제 1법칙을 만들고 이를 관성의 법칙이라고 불렀다. 뉴턴의 Principia에 다음과 같이 정리하였다.

법칙 1. 물체에 가해지는 힘에 의해 상태가 바뀌지 않는다면 정지해 있는 물체는 계속해서 정지해 있고 운동하는 물체는 직선으로 같은 운동을 계속한다.

관성의 법칙에서 중요한 용어는 '연속'이다. 즉 힘이 작용하지 않는 한 물체가 하고 있던 운동을 계속할 것이다. 정지해 있다면 계속해서 정지해 있을 것이고 운동하고 있다면 속력의 변화나 방향의 변화 없이 계속해서 운동할 것이다. 간단히 말해서 물체는 스스로 가속되지 않는다. 가속은 운동 상태를 유지하려는 물체의 성질에 거슬려 가해짐이 틀림없다. 정지해 있는 물체는 계속해서 정지해 있으려고 하고 운동하는 물체는 계속해서 운동하려고 한다. 이와 같은 운동의 변화에 대항하는 물체의 성질이 관성이다.

② 분필을 쓰러뜨리지 않고 종이를 빼내기 위해서는 관성을 이용해야 하는데 성공 여부는 "어떻게 하면 종이를 재빠르게 잡아 빼낼 수 있는가"에 달려있다. 대표적인 방법에는 두 가지가 있다. 하나는 종이를 조심스럽게 책상 끝으로 끌고 간 다음 종이를 한 손으로 재빠르게 내리치는 것이다. 다른 하나의 방법은 종이 근처에 손바닥을 가까이 한 다음 종이를 재빠르게 옆으로 낚아채는 것이다. 두 방법 모두 조금만 연습하면 성공 확률이 상당히 높다.

③ 팔을 갑자기 앞으로 내뻗으면 팔꿈치가 아래로 빠지므로 동전은 그 자리에 가만히 있게 된다. 한편 팔은 호를 그리면서 동전이 놓여 있던 위치에 오게 되므로 어렵지 않게 동전을 잡을 수 있다. 물론 중력이 작용하여 동전은 아래로 떨어지지만 아주 짧은 시간이므로 동전의 낙하거리는 무시할 수 있을 정도이다. 요령은 팔이 그리는 호의 끝이 동전이 있던 자리에 오게 하게 서로 만나게 하는 것이다. 그러면 동전이 손바닥 안으로 날아와 준  것처럼 쉽게 잡을 수 있다. 한 개로 성공하면 두 개, 네 개로 개수를 늘려가면서, 마지막으로 동전 10 개에 도전해보자.

④ 관성을 이용한 또 다른 활동

- 병 주둥이에 동전 올리기 : 입구가 작은 병 주둥이 위에 카드 한 장을 올려놓고, 그 위에 10원 짜리 동전을 놓는다. 동전이 병의 주둥이에서 떨어지지 않도록 카드를 잡아 빼내어 보자. 카드를 잡아당기는 빠르기에 따라 동전의 운명이 결정될 것이다.
- 쓰러지지 않는 동전 탑 : 동전 5개를 책상 위에 쌓아 탑을 만들고, 책받침으로 가장 아래쪽에 있는 것부터 차례로 쳐낸다. 이 때 동전 탑은 쓰러지지 않아야 하며, 동전은 항상 책받침 위에 있어야 한다. 어떻게 동전을 쳐야 탑이 쓰러지지 않을까?

⑤ 스케이트보드 : 스케이트보드에서 사람이 위로 뛰어 오른 다음 다시 보드 위에 올라타는 묘기가 있다. 이것은 사람과 스케이트보드의 관성을 이용한 것이다. 사람과 스케이트보드는 수평 방향으로 같은 속력으로 달리고 있었다. 이 때 사람이 위로 뛰어오르더라도 사람과 스케이트보드의 수평 방향의 속력은 그대로 유지되고, 따라서 보드는 항상 사람의 수직 아래쪽에 있게 된다. 따라서 사람은 점프 후 다시 스케이트보드에 안착할 수 있게 된다.

낯선 세계'서 살아남는 것 썩 괜찮은 삶 아닌가

김진애/도시건축가·서울포럼 대표

많은 사람들이 묻는다. 왜 건축을 택했는가, 특히 그 시대에, 여자가. 무슨 꿈을 가졌는가 등의 질문이다. 좀 멋있게 말하고 싶어도 나는 별로 할 말이 없다. 그렇게 운명처럼 내 일을 택한 것은 아니기 때문이다.
  나는 경제적으로 독립해서 살고 싶었고, 여자로서 훨씬 더 일자리 갖기 쉬우리라 싶어서 이공계를 택했고, 무엇 만들기를 좋아해서 건축을 생각해 보았고, 여자들이 통상 약하다는 공간추리력이라는 것이 높게 나와서 그럼 한번 해봐도 좋겠다 싶었다. 대학 다닐 때는 별로 재미없었다. 작업실 위주 분위기의 홍익대에 갔더라면 더 좋지 않았을까 생각할 정도로 내가 다니던 서울대 공대를 별로 즐기지 못했다. 이거 재미있는데 하고 느낀 것은 졸업 뒤 설계사무소에서 드디어 진짜 일, 말하자면 현장에 부딪혔을 때다. 이거 정말 해볼 만하네 한 것은 70년대 말 행정 신수도 프로젝트팀에 참여했을 때다. 지금 돌이켜보면 무척 아마추어 수준이었지만 정치·사회·경제·문화가 어떻게 도시·건축·주택에 접목되는가 하는 역학을 알아갈 때 혼이 뒤흔들리는 것만 같았다.
  나는 낯선 세계에서 안 해본 짓을 찾아 온 셈이다. 남자들 우글거리는 건축계에서 남의 눈을 의식하지 않는 법을 익혔고, 세계 사람들 우글거리는 미국 MIT에서 내 눈 닦는 법도 깨우쳤다. 공공연구소에서 일하다가 드디어 회사로 독립해 시장 바닥에 나오니 또 다시 낯선 세계였다. 익숙한 세계보다는 뭐 잘 모르면서 낯선 세계를 택한 셈이다. 그런데 잘 모르고 택한 낯선 세계에서 살아남는 것, 괜찮은 삶 아닌가? 내 세대에서, 특히 여자로서 좋았던 점이라면, 끌어주는 사람, 가르쳐주는 사람, 지향하고픈 선배가 별로 없었다는 점이다. 2000년대 시대를 살아갈 젊은이 세대도 비슷하지 않을까. 아마도 낯선 세계에서 잘 모르고 택하며 살아야 할 것이다. 같은 시공에 있는 선배들의 경험, 경력, 조언이 별로 도움이 안 될 것이다. 그만큼 새로운 정황이 벌어지는 시대다. 너무도 많은 선택의 시대를 사는 젊은이들. 그런데, 잘 모르고 택하기란 그리 나쁘지 않다. 다만, 낯설고 힘든 세계, 자기 세계로 만들라.                           - 한겨레 1999년 8월 25일 기사 중에서

   
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