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중학교 1학년 과학/2단원(여러가지힘)

협력하여 고무줄 컵 쌓기 (힘의 합력과 탄성력 이용)

by 민서아빠(과학사랑) 2023. 1. 4.

힘의 합력에 대해 배우고 나서 즐겨하는 활동이다. 준비물도 간단해서, 마음만 먹으면 바로 진행할 수 있다.
과학 수업 시간뿐만 아니라 최근에는 일반교과 시간에도 모둠 활동으로도 많이 활용하고 있다. 학기 말 모둠 활동으로 기록이나 경쟁게임으로도 좋다.


<준비물>
고무줄, 50cm 끈 4개, 종이컵

<만드는 방법>
너무 쉬워서 만드는 방법은 설명이 필요 없다.
1개의 고무줄에 끈 4개를 연결하면 된다.



여유가 있다면 고무줄에 끈을 직접 연결하지 말고, 클립을 통해 연결한다. 그럼 클립이 고무줄 사이를 이동해 다니기 때문에 좀 더 협력이 필요하다.
그리고 끈 끝에 고리를 연결해 주는 것도 좋다. 고리에 손가락을 넣고 게임을 하게 할 수 있다. 고리가 없으면 학생들이 자꾸 끈을 짧게 잡으려고 한다. 클립이나 고리 대신 실로 고리를 만들어서 사용해도 된다. 

<과학적 원리>

4방향에서 힘의 평형을 이루도록 잘 잡아당겨 고무줄을 벌려야 한다. 고무줄을 이동시키려면 줄다리기하는 것처럼 힘의 합력이 원하는 방향으로 작용하도록 잡아당겨야 한다. 
4명이 동시에 힘을 빼면 고무줄 탄성력에 의해 고무줄이 오므라들면서 컵을 집을 수 있게 된다. 
힘의 합력, 탄성력, 컵이 쓰러지지 않게 하려면 중력까지 고려해야 하는 활동이다.



<다양한 게임 방법>

1. 한쪽에 쌓여 있는 컵을 반대쪽으로 옮기기
2. 똑바로 서 있는 컵을 모두 뒤집었다가 다시 원상태로 뒤집어 놓기
3. 컵 피라미드 모양으로 쌓기
4. 4명이 아니라 2명이 양손으로 잡고도 할 수 있다.



<기타>

학생들과 하다 보니 한꺼번에 2, 3개씩 옮기기에 도전하는 학생들이 나타난다. 이런 방법은 생각조차 못 했다. 학생들의 창의력은 대단하다. 하지만 쉽지는 않다. 


 
<추가실험> 2방향 고무줄 컵 쌓기

중학교 교육과정에서는 힘의 합력을 나란한 방향만 다루게 되어 있다. 그래서 양방향에서 잡아당겨 할 수 있는 2인용 컵 쌓기 활동을 만들어 보았다.



두 명의 학생이 줄 1개씩 잡고 서로 자신의 방향으로 잡아당기면서 컵 쌓기에 도전하면 된다.

클립을 펴서 받침을 만든 다음 고무줄에 걸고 실을 연결한다. 그럼 2명이 컵 쌓기가 가능하다. 종이컵은 소주잔 크기의 컵을 사용하도록 했다.



2명이 하는 컵 쌓기의 장점은 컵을 잡는 부위에 따라 컵을 뒤집을 수 있다는 점이다. 그래서 컵을 뒤집는 규칙을 추가할 수 있다.



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