초등4학년2학기 6. 용수철 늘리기

소개

4학년 2학기 6단원 용수철 늘이기 4. 용수철을 이용하여 저울 만들기

목차

1. 학년, 학기, 단원, 차시
2. 실험과 관련된 과학 배경 이론 제시하기
* 후크의 법칙
3. 교과서에 있는 그대로 실험하기
4. 교과서에 있는 대로 실험한 결과 나타나는 문제점 제시하기
5. 변인 통제
1) 추의 무게를 다르게 하였을 때
2) 용수철의 단면적과 굵기를 달리 하였을 때
6. 더 효과적인 실험이 될 수 있도록 교과서 실험 개선 방안 구안하기
7. 새로 구안한 실험 설계 제시 및 재실험하여 data얻기와 해석하기
8. 교과서 실험과 새로 구안한 실험과의 비교 분석 및 개선점에 대한 장점

본문내용

1. 학년, 학기, 단원, 차시
4학년 2학기 6단원 용수철 늘이기 4. 용수철을 이용하여 저울 만들기

2. 실험과 관련된 과학 배경 이론 제시하기
* 후크의 법칙
후크의 법칙은 물체에 가해진 하중과 그로 인해 발생하는 변형량과의 관계를 나타내는 고체역학의 기본법칙으로서 1678년 영국의 R.훅이 용수철의 늘어남에 대한 실험적 연구를 통해 발견하였다.
용수철과 고무줄은 무게를 매달면 늘어나고, 매달았던 물체를 치우면 원래의 길이로 되돌아간다. 이와 같이 외력이 작용하면 모양이 변하고, 외력이 없어지면 원래의 모양으로 되돌아오는 물체의 성질을 탄성이라고 하며, 용수철, 고무줄과 같이 탄성을 가진 물체를 탄성체라 한다.
용수철을 홀로 내버려두었을 때의 상태를 평형 상태라고 하고 이때의 자연스러운 길이를 평형 길이라 한다. 어떻게 비틀든지 용수철은 자신의 평형 길이로 되돌아 오려한다. 만일 평형 길이보다 길게 용수철을 늘어뜨리면 용수철은 그 끝을 안으로 잡아당길 것이다. 평형 길이 보다 짧도록 압축하면 용수철은 그 끝을 밖으로 밀어 낼 것이다. 이렇게 항상 평형 길이로 용수철을 되돌리는 방향으로 작용하는 힘을 복원력이라 한다.
용수철의 자유로운 끝을 오른쪽으로 당긴 다음 붙잡고 있으면 그 끝에 안으로 향하는 힘을 지속적으로 작용시킬 것이고 원래의 평형 위치로 그것을 되돌리려 할 것이다. 용수철을 늘어뜨릴수록 끝에 작용하는 안으로 향하는 힘은 커질 것이다. 이 안쪽으로의 힘은 원래의 평형 위치에서 얼마나 길게 용수철을 늘어뜨리느냐에 정확히 비례한다.

F = k × x
복원력 = (용수철 상수) × (늘어난 길이)
F = - kx
이 식에서 - 는 x가 + 값일 때 -x방향으로 힘을 받기 때문이어서 복원력임을 나타내고, k는 용수철 상수로서 단위는 N/m 이고 용수철의 유일한 특성이 된다. 한편 늘어난 길이가 커서 용수철의 변형이 일어나게 되면 복원력이 사라지게 되는데 이를 탄성한계라 한다.

참고자료

· 없음