이 실험 소개
어느 자동차가 가장 멀리 굴러갈까요? 책 몇 권으로 경사로를 받치고 장난감 자동차를 굴려 바닥에서 얼마나 멀리 가는지 측정해 보세요. 경사로가 가팔라질수록 자동차의 속도는 빨라지고, 카펫이나 수건처럼 거친 표면은 자동차의 속도를 늦춥니다. 자동차 두 대를 나란히 경주시키고, 공정한 실험을 위해 한 번에 한 가지 조건만 바꾸며, 매번 경주 결과를 표에 기록하세요.
학습 목표
- 경사로의 높이가 자동차가 굴러가는 거리에 어떤 영향을 미치는지 설명하기
- 매끄러운 표면과 거친 표면이 움직이는 자동차의 속도를 어떻게 늦추는지 비교하기
- 마찰을 물체의 속도를 늦추는 힘으로 설명하기
- 한 번에 한 가지 조건만 바꾸어 공정한 실험을 계획하기
- 결과를 표에 기록하고 이를 활용해 질문에 답하기
사용 방법
- 1처음 설정한 조건으로 자동차 두 대를 경주시켜 보세요. 어느 표면에서 자동차가 더 멀리 굴러가나요?
- 2두 표면을 똑같이 하세요. 자동차 B보다 자동차 A에 책을 더 많이 놓으세요. 어떤 일이 일어나나요?
- 3책 한 권을 받친 경사로에서 자동차 B를 수건 위로 굴려 보세요. 왜 전혀 움직이지 않을까요? 책이 몇 권 필요할까요?
- 4책은 그대로 두고 자동차 B로 모든 표면을 시험해 보세요. 표면을 가장 매끄러운 것부터 가장 거친 것 순서로 배열하세요.
- 5결과 표를 보세요. 책과 표면을 동시에 바꾸면 공정한 실험일까요?
모델
가정
- 경사로의 길이는 1 m이고 책 한 권의 두께는 5 cm입니다. 경사로와 바닥은 같은 표면으로 덮여 있습니다.
- 각 표면은 자동차 무게의 일정한 비율만큼 자동차의 속도를 늦춥니다. 나무 표면에서는 4 %이고 사포에서는 24 %입니다. 공기 저항은 무시합니다.
- 책이 잘 보이도록 높이를 실제보다 세 배 크게 그렸습니다. 바닥은 6 m 지점에서 끝납니다.
수업에서 해 보기
- Q1자동차가 카펫보다 나무 위에서 더 멀리 굴러가는 이유는 무엇이라고 생각하나요?
- Q2경사로가 아주 가파르면 어떻게 될까요?
- Q3공정한 실험을 위해 같게 유지해야 하는 것 한 가지를 말해 보세요.
- Q4도로 표면은 왜 거칠까요? 미끄럼틀은 왜 매끄럽게 만들까요?
- Q5같은 경사로에서도 실제 자동차 두 대가 정확히 같은 지점에 멈추지 않을 수 있는 이유는 무엇인가요?
자주 묻는 질문
실제 교실에서는 이 활동을 어떻게 진행하나요?
널빤지나 튼튼한 두꺼운 종이, 쌓아 올린 책, 장난감 자동차를 준비하세요. 경사로 아래쪽 바닥에 서로 다른 재료를 붙이고, 자동차를 밀지 말고 놓은 다음 줄자로 측정하세요. 각 실험을 세 번 반복하세요.
책이 한 권뿐일 때 거친 표면에서 자동차가 움직이지 않는 이유는 무엇인가요?
거친 표면의 마찰력이 이처럼 완만한 경사면을 따라 작용하는 중력의 힘보다 크기 때문에 자동차가 움직이지 않습니다. 경사로를 더 가파르게 만들면 아래쪽으로 미는 힘이 커집니다.
공정한 실험이란 무엇인가요?
표면처럼 한 가지 요소만 바꾸고 나머지는 모두 똑같이 유지하는 실험입니다. 자동차, 책의 수, 출발 지점을 똑같이 하면, 바꾼 요소가 결과의 차이를 일으켰다는 것을 알 수 있습니다.