역학적 에너지 보존법칙 가상실험

역학적 에너지 보존 법칙 가상실험 아래 링크에서 실행하면 된다.

https://sciencej.cafe24.com/html5/energy/energy.html

1. 역학적 에너지는 공기의 저항과 마찰을 무시할 때 항상 보존된다.

역학적 에너지 보존법칙을 보여 줄 때 보통 3가지 정도의 그래프가 제시된다.

그래서 그것을 한번에 비교해 볼 수 있게 만들어 보았다.

빨간색은 운동에너지, 파란색은 위치에너지, 보라색은 역학적 에너지 그래프다.

중요한 것은 보라색 역학적 에너지의 크기는 어떤 그래프에서도 변하지 않는 다는 점이다.

(학생들에게 강조하면 좋다.)

 

2. 각각의 그래프를 선택 해서 볼 수도 있고, 모두보기를 눌러 3개의 그래프를 한번에 볼수도 있다. 

교과서나 자습서 마다 보여주는 형식이 조금씩 다르다. 그래서 3가지를 모두 비교해 볼 수 있게 만들었다.

결론은 같다. 역학적 에너지는 변하지 않고, 결국 운동에너지와 위치에너지가 나눠 갖는다고 보면 된다.

그래서 각각의 에너지 밑에 퍼센트 표시를 살짝 추가해 놓았다.

결국 나눠 갖는 것이다. 

 

3. 실제실험에서는 자유낙하 하면서 속력이 증가하지만 한번 떨어지면 중간에 상태를 볼 수가 없는 점이 아쉬웠다. 

그래서 떨어진 공을 드래그 해서 각각의 위치에 있을 때 운동에너지와 위치에너지의 값을 비교해 볼 수 있게 하였다.

(단, 이때는 중간에 공을 올려 놓는 것이 아니라, 떨어지고 있던 지점을 확인하는 것이라는 점을 강조해야 한다. 그리고 바닥에 도달한 공은 멈춘것이 아니라 도달하기 직전이라는 것을 설명해 줘야 한다.

 

4. 학생들이 아무생각없이 몇번 따라하다가 저절로 이해할 수 있기를 바래 본다.

보라색으로 칠한 역학적 에너지는 항상 일정하다는 것과, 운동에너지와 위치에너지가 서로 나눠 갔는 다는 걸 깨닫게 될 것이다.

그리고 시험 문제에 잘 나오는 위치에너지와 운동에너지가 같을 때, 도는 운동에너지가 위치에너지의 3배가 될 때 등, 에너지를 비교하는 문제도 직관적으로 쉽게 이해할 수 있다.

5. 에너지 정보가 나오는 판을 드래그 해서 이동시킬 수 있다.

화면 원하는 곳에 가져도 놓고 보여주면 좋다.

<수업활용 팁>

아무설명 없이 관찰과 추리를 통해 역학적 에너지보존법칙을 찾아낼 수 있도록 활용해도 좋다.

   아니면 가상실험을 하면서 질문을 만들거나, 목표를 가지고 조작해 보도록 하자.

 예)  위치에너지가 가장 클때는? 

운동에너지가 가장 클때는?

위치에너지와 운동에너지가 같을 때는? 등등

 

<참고자료>

1. 역학적 에너지 갯수로 쉽게 설명하는 방법은 아래 링크 참고

https://sciencelove.com/2030

<수업설명팁> 역학적 에너지를 개수로 쉽게 설명하기

2. 관찰과 추리 학습기법

https://sciencelove.com/2080

관찰과 추리 학습지 - 셜록홈즈가 되보자