물리과 학습지도안

소개글

물리과 학습지도안에 대한 보고서 자료입니다.

목차

<교사관>

<학생관>

Ⅰ. 대단원 계획

Ⅱ. 소단원 계획

본문내용

존의 식
: +=+
반발계수식
: (-)=e(-)
위의 두식을 연립하면
⇒물체의 성질에 따라 충돌 후 물체의 속도가 달라짐
⇒대략 0.63정도의 일정한 평균값을 가짐
⇒비율 일정
⇒충돌 횟수가 증가하면서 튀어 오르는 높이는 일정 비율로 감소(감소하는 비율 일정)
⇒위치에너지 = mgh
∴감소한 높이 비만큼 감소
⇒일정
⇒바닥과 충돌 직후의 속도가 클수록 튀어 오르는 높이는 증가함.
⇒두 물체가 충돌할 때 충돌 전 두 물체의 가까워지는 속도와 충돌 후 멀어지는 속도의 비
파워포인트로 공이 다르게 튀어 오르는 것을 보여준 후 문제를 제기한다.
파워포인트
충돌이 일어날 때 에너지의 변화
충돌 시 에너지도 항상 보존될까?
˚ 토의하기
농구공의 낙하 운동에서
1. 농구공이 바닥과 충돌하는 순간 운동에너지는 어떤 변화가 있는가?
2. 충돌할 때 발생하는 소리에너지와 열에너지는 어떤 에너지가 전환된 것인가?
3. 농구공이 바닥과 충돌할 때 운동에너지는 보존되는가?
˚ 충돌의 종류
물체가 충돌할 때, 작용하는 외력이 없으면 항상 운동량 보존의 법칙이 성립하며 반발 계수 값에 따라 세 종류의 충돌로 구분된다.
1. 완전 탄성 충돌 (반발계수(e) = 1) →상아구, 기체 분자
충돌 전후
운동량 보존
역학적 운동 에너지 보존
2. 비탄성 충돌 (0 < 반발계수(e) < 1)→일반 물체
충돌 전후
운동량 보존
역학적 에너지 비 보존
3. 완전 비탄성 충돌 (반발계수(e) = 0)→진흙
충돌 전후
운동량 보존
역학적 에너지 비 보존
⇒운동 에너지는 보존되지 않고 충돌 후 감소한다.
⇒운동에너지
⇒보존되지 않는다. 충돌 전의 운동 에너지는 충돌 과정에서 열에너지와 소리에너지 등으로 전환된다.
⇒이 경우에는 운동량뿐만 아니라 역학적 에너지도 보존된다. 상아구는 완전 탄성 충돌에 가깝고 빛 입자나 기체 분자는 완전 탄성 충돌을 함을 안다.
⇒대부분의 충돌이 이 경우에 속하며 운동량은 보존되지만 충돌할 때 운동 에너지의 일부가 열에너지 등으로 변한다. 그러므로 전환에너지까지 생각하면 전체 에너지는 보존된다고 볼 수 있다.
⇒이 경우는 충돌 후 상대속도 0으로 두 물체가 합쳐져서 운동하는 경우로, 손실되는 운동에너지는 열이나 소리 에너지로 변한
운동방향이 반대임을 알게 한다.
충돌 후 물체의 진행방향이 같다.
파워포인트
충돌 과정에서 물체의 처음 에너지는 어떻게 될까?
<탐구자료9>마찰이 없는 평면 위에 정지해 있는 물체 B에 질량이 같은 물체 A가 완전 탄성 충돌하는 경우
충돌이 시작될 때의 A와 B의 사이 거리는 용수철 길이와 같고, 충돌 중에는 용수철이 압축되면서 A의 속력은 느려지고 B의 속력은 빨라진다. 물체A가 계속 접근하여 용수철의 길이가 최소가 되었을 때 두 물체는 같은 속력이 되었다가 용수철이 다시 늘어나면서 A는 더 느려지고 B는 더 빨라진다. 충돌이 끝날 때 A, B 사이의 거리는 용수철 길이와 같고 총 운동에너지는 보존된다.
˚ 과정
1. 충돌 중에 두 물체 A, B가 받는 힘의 크기와 방향은 어떠한가?
2. 용수철의 길이가 최소가 될 때까지 A가 움직인 거리는 B가 움직인 거리보다 크므로 A가 잃은 운동 에너지가 B가 얻은 운동 에너지보다 크다. 잃은 운동 에너지는 어떻게 되었을까?
˚ 정리
1. 충돌 중에 없어졌던 운동 에너지는 어디에 저장되었다가 충돌 후에 다시 운동 에너지로 전환되는 것일까?
2. 용수철이 압축되었다가 늘어날 때 탄성 위치 에너지가 보존되지 않는다면 위의 충돌은 어떻게 되겠는가?
⇒힘의 크기 : 같음
힘의 방향 : 반대
⇒탄성력에 의한 위치에너지로 전환되어 압축된 용수철에 저장됨
⇒용수철에 탄성 위치에너지로 저장되었다가 다시 운동에너지로 전환.
⇒충돌 후 A와 B사이 거리는 용수철 길이보다 짧아짐
∴ 충돌하는 동안 역학적 에너지가 손실되므로 최종 운동에너지는 처음 값보다 작아짐. 이는 비탄성 충돌하는 동안 에너지를 손실하였기 때문이며 이것은 열, 소리 등의 에너지로 전환된 것.
정리
(10분)
학습정리
질의응답
차시예고
충돌이 일어날 때 운동량은?
완전 탄성 충돌일 경우 운동에너지는?
비탄성 충돌이나 완전 비탄성 충돌일 경우 운동에너지는?
반발계수란?
반발계수
충돌의 종류
운동량
역학적
에너지
예
완전탄성충돌
보존
보존
기체분자의 충돌
비탄성충돌
보존
보존되지
않음
대부분의 충돌
완전비탄성충돌
보존
보존되지
않음
진흙과 벽의 충돌
˚ 정리문제
<예제5>
질량 2kg의 물체 B가 매끄러운 수평면에 정지해 있고, 같은 질량의 물체 A가 2m/s의 속력으로 운동하다가 정면으로 충돌하였다.
(1) 반발계수 e=1인 경우,
(2) e=0.5인 경우,
(3)e=0인 경우
충돌 후 두 물체의 속력은 각각 얼마인가?
<별지이해문제>
2. 여러 가지운동
1)중력장 속의 운동
중력장의 크기와 방향 학습
­중력가속도 실험
⇒ 어떤 경우에라도 보존된다.
⇒보존된다.
⇒보존되지 않는다.
⇒두 물체가 충돌할 때 충돌 전 두 물체의 가까워지는 속도와 충돌 후 멀어지는 속도의 비
⇒충돌 후 두 물체의 속력을 vA, vB
운동량 보존 법칙 적용
2kgⅹ2m/s=2kgⅹvA+2kgⅹvB
반발 계수 식 적용
e= (vB-vA)/(2ms-0)
(1) e=1 대입 ; vA=0m/s, vB=2m/s
(2) e=0.5 대입 ; vA=0.5m/s, vB = 1.5m/s
(3) e=0 대입 ; vA= vB =1m/s
시간이 여유로울 시 풀어보도록 한다.
8. 이해 확인 문제
질량이 10g인 물체 A와 3g인 물체 B가 각각 속도 20cm/s와 5cm/s로 같은 방향으로 운동하고 있다. 두 물체 A와 B 사이의 반발 계수가 0.6이면 두 물체가 충돌 한 후의 속도는 각각 얼마인가?
풀이 ) 운동량 보존법칙 +=+ 에서
질량 =10g, =3g이고, =10cm/s, =5cm/s 이므로
10×10+3×5 = 10 + 3 이 된다.
∴ 10 + 3 =115 (1)
또한 두 물체 A 와 B 사이의 반발 계수가 0.6이므로 반발계수식 (-)=e(-)에서
0.6=- (-)/(10-5)
∴ (-) = 3 (2)
(1)식과 (2)식을 연립 방정식으로 풀면
=8.2cm/s, = 11.2cm/s

키워드

학습지도안,   물리,   충돌,   에너지,   학생관,   운동량