중학과학-위치에너지
틀:15개정 과학 중3 단원 보기
배우는 이유
| 흥미적
이유 |
출발질문(마지막까지 학습한 후에 대답해보세요~)
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| 직업적
이유 |
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| 학문적
이유 |
이거 정말 어려움.. 제대로 이해하려면 미분,적분도 할 줄 알아야 한다. 일단 개념만 익히고 넘어가자~
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| 너희들은? |
도입
학습
영상
| 위치에너지 다루기 요약 | |
| 위치에너지 측정실험 |
수업요약
| 개념 | 설명 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 에너지 | 일을 할 수 있는 능력.
일반적으로 외부로부터 일을 받아 얻는다. | ||||||
| 일과 에너지 | 일과 에너지는 서로에게 전달된다. 즉, 일을 통해 종류가 다른 에너지라 할지라도 서로 교환할 수 있다.
ex) 댐에서 물이 떨어지는 위치에너지를 전기에너지로 바꾸어 사용하는 것. | ||||||
| 위치에너지 | 중력에 한 일 만큼 위치에너지로 저장된다.
위치에너지 = 중력의크기 * 올라간높이 = 9.8m * h = mgh 기준이 되는 h는 상황에 따라 정한다.(상황에 따라 위치에너지가 음수가 될 수도 있다. 중요한 것은 변화량!) | ||||||
| 자주 하는 실수 |
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전개질문
- 10N무게의 물체를 10m만큼 높이의 선반에 올려두었다. 이때 해준 일의 양은 얼마인가?
도착질문
- 전시간 문제) 빗방울의 무게는 1N이라고 하자. 이 빗방울이 1km 상공에서 공기저항없이 떨어진다면 땅에 도착했을 때까지 빗방울이 받은 일은 얼마나 될까? 위 문제에서 물방울이 받은 일은 어디로부터 받은 걸까?
- 공기저항이 없는 3m 높이에서 무게가 1N인 테니스공을 떨어뜨린다면, 0m에서 공을 멈추기 위해 해야 하는 일의 양은?(2반 채준석의 문제)
학생들의 질문
분류하지 않은 질문
| 분류 | 질문 | 대답 |
|---|---|---|
| 개념 | 달에서 위치에너지를 계산할려면 9.8대신 다른 수를 곱해야 하나요? | 네. 질량에 다른 상수를 곱해주어야 무게를 구할 수 있어요. |
| 빗방울 문제에서 가속은 생각하지 않나요? | 빗방울은 계속 가속하죠. 이게 일과 에너지의 강력한 힘이에요. 굳이 가속도를 이용하여 계산하지 않더라도 '일'을 통해서 파괴력을 알 수 있어요. | |
| 위치에너지를 구할때 왜 9.8을 곱하나요? | 1학년 때 한 건데, 질량에 9.8m/s^2을 곱해야 지구에서의 무게가 되요. | |
| 왜 9.8인가요. | 만유인력 때문에 가속하잖아요? 중력은 행성의 질량에 따라 달라지고. 지구의 질량과 반지름 때문에 9.8이라는 숫자로 결정되요. 고등학생이 되면 지표면에서의 중력가속도를 구하게 될거에요~ | |
| 질량을 N이고 높이나 거리는 M로 해야되죠?? | 아니요! 질량은 kg 단위에요! | |
| 위치에너지는 누가 만든건가요 | 글쎄요;; 상당히 많은 개념들이 엮인 거라... 조사해오면 세특에 써줄게요~ | |
| 이해가 안되는게 맞는 건가요? | 네, 굉장히 추상적인 개념이라 이해하기 힘든 게 맞아요. 단, 하나씩만 기억하면 되요. 위치에너지는 mgh. | |
| 위치에너지가 실제에서 어떤식으로 쓰이나요. | 롤러코스터에서 일정 높이만큼 내려왔을 때 속도를 계산하여 안전성을 보장할 수 있겠죠.
공사장에서 철골을 일정 깊이만큼 박으려면 어느 정도 높이에서 얼마만큼의 질량을 떨어뜨려야 하는지 알 수 있을거구요. | |
| 어떤 물체에 무게가 3배, 위치 에너지가 2배가 되면 일의 양은 5배가 아니라 6배가 되는 것이죠? | 아뇨, 높이가 일정하고 무게만 달라진다면 무게에 비례해요. 위치에너지는 mgh라고 쓴다고 위에 써뒀습니다. 질량에 비례합니다. | |
| 들어 올리는 일을 하면 에너지가 그 물체에 전환되는데 에너지가 다 전환되는 건가요. | 해준 일 만큼요. | |
| 호기심 | 지구보다 질량이 큰 행성이 인력에 의하여 지구를 끌어 당길 수 있나요? 그리고 그것도 낙하 운동에 속하나요? | 네, 당길 수 있죠. 그 행성 입장에서 보면 지구의 낙하운동이라 보이겠죠. |
| 일은 누가 발견했나요 | 조사해오면 세특에 써드림. | |
| 기타 | 이런문제는 선생님이 직접 만드시는 건가요? | 네; 제가 만들어서 허접해요; |
더 나아가기
교과 내용이 너무 쉬워서 더 공부하고 싶은 사람들은 보세요~
- 일의 단위가 되는 줄의 업적, 그가 했던 실험들을 조사해서 선생님께 알려주면 세특에 기입해줄게요~
보기 전에 먼저 생각해보세요~
수업 후, 흥미로운 것
시간이 남을 때에만 보세요~
활과 화살의 과학(탄성위치에너지)
[넌센스] 마녀가 하늘 높이 올라가면???
위치에너지의 위력
https://i.imgur.com/MvtTE8w.mp4
쥐덫의 과학(탄성위치에너지)
답
| 복습) 무게가 10N인 물체를 1m 들어올렸다. 이 때 한 일은 얼마일까? | |
|---|---|
| 답변 | 선생님코멘트 |
| 1j | ??? 어떻게 계산한거지;';? |
| 10J | 모범답안. |
| 2 | ?? |
| 물체에 일을 해주면 결과적으로 물체의 속력이 변해야 한다. 그런데, 중력과 반대되게 일을 해주면 일을 해주었음에도 물체의 운동상태가 변하지는 않는다. 내가 한 일은 어디로 갔을까? | |
| 답변 | 선생님코멘트 |
| 공기중으로 | 오, 좋은 발상. |
| 없어지거나 생성되지 않고 다른 에너지로 전환 되었다(위치 에너지로 전환되었다)
위치에너지로 전환되었다. |
네, 훌륭한 대답이네요~ |
| 중력이 끌어당기는 힘과 물체에 가한 일의 양이 같아서 서로 상쇄되었다.
중력과 부딪혀 사라짐 |
상쇄되면 내가 한 일이 없어지나요?? |
| 일을 안했다. | 이동방향이 옆이었다면 일을 안했다고 봐도 되는데, 힘의방향과 이동방향이 같아서 일을 했어요! |
| 위 문제에서 들어올린 물체를 떨어뜨린다고 생각해 보자. 물체의 속력은 떨어지면서 어떻게 변하는가? | |
| 답변 | 선생님코멘트 |
| 일정한 속도로 증가한다, 점점 뻘라진다. 가속, 빨라진다 | |
| 변하지 않는다. | 높은 곳에서 떨어진 물체일수록 더 빠르지 않나요;;? |
| 10J만큼의 일을 해줘서 위로 들어올린 물체를 떨어뜨려 지면에서 받는다고 할 때 이 물체를 멈추기 위해 필요한 일은 대강 어느정도일까? | |
| 답변 | 선생님코멘트 |
| 2배 | 20J만큼이 필요하다는 건가요? 그렇다면, 매번 물체를 위로 들어올리면 2배의 에너지로 돌려받을 수 있겠네요! 그렇게 되면 무한동력이 가능할듯! |
| 98J | 아, 일에 9.8을 곱한건가요;;;? 이미 10J만큼의 일 안에 중력가속도가 포함되어 있어요~ |
| 10J | 네, 해준 일만큼 다시 되돌아 나옵니다. |
| 10N무게의 물체를 10m만큼 높이의 선반에 올려두었다. 이때 해준 일의 양은 얼마인가? | |
| 답변 | 선생님코멘트 |
| 980J | 이미 10N 안에 9.8이 곱해진 상태이기 때문에 다시 곱해주지 않아도 돼요~ |
| 100J | 훌륭. |
| 전시간 문제) 빗방울의 무게는 1N이라고 하자. 이 빗방울이 1km 상공에서 공기저항없이 떨어진다면 땅에 도착했을 때까지 빗방울이 받은 일은 얼마나 될까?
위 문제에서 물방울이 받은 일은 어디로부터 받은 걸까? | |
| 답변 | 선생님코멘트 |
| 중력 | 네, 중력이 물체를 당기니까, 그 힘*이동거리 만큼 일을 하죠! |
| 1km 상공, 구름, | 상공?? 공간 자체로부터 에너지를 얻었다고 생각했군요! |
| 지면, 땅 | 땅으로부터 힘을 받는다. 땅이 지구를 의미한다면 틀린 말은 아니에요! 지구가 물체를 당기니까! |