스키점프는 어떤 경기일까?
▪ 영화 ‘국가대표’를 보면 스키점프를 하는 모습을 많이 볼 수 있다. 마치 새가 된 것처럼 멀리 날아가는 스키점프는 어떤 경기인지 알아보자.
(힌트) 백과사전 및 인터넷 참조
급경사면을 갖춘 인공 구조물에서 스키를 타고 활강한 후 도약대로부터 허공 을 날아 착지하는 스키경기의 일종이다. 노르딕 스키의 한 종목으로서 제1회 동계올림픽부터 정식 종목.
도약대로부터의 비행 기준거리에 따라 개인 K-90(90m), 개인 K-120(120m)로 구분.
경기에서는 비행거리와 자세 두 부분을 기준으로 채점하게 되는데 K-90의 경 우, 비행 기준거리인 90m에서 초과하는 1m당 2점이 가산되고, 미달하면 2점 이 감점된다. K-120의 경우에는 1m당 1.8점이 가감된다. 자세는 도약·비 행·착지하는 모습을 살펴 5명의 심판이 각각 20점을 만점으로 채점하는데, 5명의 심판 가운데 가장 높은 점수와 가장 낮은 점수를 뺀 나머지 3명의 점 수를 합산한다. 도약·비행·착지 가운데서도 착지가 점수의 절반으로 비중 이 가장 크다.
▪ 스키점프에 관련된 과학개념은 무엇이 있을까? 예를 들어 설명해보자.
(예)
* 위치에너지, 운동에너지, 역학적 에너지 보존 : 처음에 출발대는 상당히 높 은 곳에 있다. 높은 곳에서 갖는 위치에너지가 아래로 내려오면서 운동에너 지로 바뀌게 된다. 이때 마찰을 무시하면 위치에너지와 운동에너지의 합인 역학적 에너지는 항상 보존된다.
* 포물선 운동 : 발사대를 출발한 이후에 사람은 공중을 날아간다. 이때 선수 의 몸에 작용하는 힘은 중력밖에 없기 때문에 사람을 포물선 운동을 하면서 떨어지게 된다.
* 마찰력 : 보다 멀리 날아가기 위해서는 떨어지는 속도를 줄여야 한다. 이를 위해서 선수들을 스키의 면과 몸을 이용하여 공기의 저항을 많이 받도록 하 여 마찰력을 키운다.
실험 내가 만드는 스키점프대
☼ 실험목표
간단한 도구를 이용하여 스키점프대를 만들어보고 가장 멀리 쇠구슬을 날려보내기 위한 궤도는 어때야 하는지 알아보자.
☼ 실험 시 유의사항
쫄대를 휠 때 꺾이지 않도록 주의한다.
☼ 지도 시 주의사항
칼이나 가위를 사용하는 경우에 안전사고에 유의하도록 지도한다.
☼ 실험 준비물
쫄대(약 1m), 자(가위), 테이프, 쇠구슬
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-☼ 실험방법
1. 쫄대를 스키점프대와 비슷한 모양의 경사를 만든다. 쇠구슬을 굴려 쇠구슬이 어느 곳에 떨어 지는지 측정한다.
2. 쇠구슬이 출발하는 높이를 변화시키면서 쇠구 슬이 나아가는 거리가 어떻게 변화하는지 관찰 한다.
3. 쫄대 1 m를 사용하여 쇠구슬이 가장 멀리 나갈 수 있는 나만의 스키점프대를 설계해 보자.
이때 자신이 만든 스키점프대의 특징을 설명하 고 이런 모양으로 설계한 이유는 무엇인지 과학 적으로 설명한다.
☼ 실험 결과 및 토론
1. 쇠구슬이 출발하는 높이와 쇠구슬이 나아가는 거리와는 어떤 관계가 있는가?
(힌트) 쇠구슬의 높이와 쇠구슬이 나아가는 거리와의 관계를 그래프로 나타내 본다.
2. 쫄대 1m를 이용하여 나만의 스키점프대를 설계해보자. 설계도를 그리고 특징을 과학적으로 설명해보자.
설계도 특징
3. 가장 쇠구슬이 멀리 날아가는 스키점프대는 어떤 것인가? 그 스키점프대의 특징 을 과학적으로 설명해보자.
(힌트) 쇠구슬의 높이, 발사지점의 높이와 발사 각도를 신중하게 살펴본다.
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-◉ 평 가
학생들이 스키점프의 과학적 원리를 이해하고, 창의적으로 스키점프대를 설계할 수 있는지 평가한다.
평가
영역 평가기준
평가척도
매우 잘함
잘 함
보 통
미 흡
미완 성
미제 출
5 4 3 2 1 0
통합적 사고
스포츠에서 발견할 수 있는 문제를 과 학으로 해결할 수 있음을 아는가?
창의적 설계
스키점프대가 좋은 성능을 가지려면 어 떤 구조를 가져야 하는지 알고 있는가?
감성적 터치
자신이 설계한 스키점프대를 직접 만드 는 활동에 적극적으로 참여하였는가?
교사 의견
및 채점 평가
합산
융합인재교육(STEAM) 주제별 프로그램 개발 - 스포츠 과학
과학적인 스포츠화를 디자인할 수 있을까?
고등학교용
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-◉ 교육과정 관련 안내
교육과정
과학 - 우주와 생명 - 태양계의 형성, 태양계의 역학 물리Ⅰ-Ⅰ.시공간과 우주-4.뉴턴의 운동법칙
Ⅳ.에너지-1.역학적 평형, 2.유체에서의 압력
10학년 - 도전과 경쟁 - 도전과 경쟁 스포츠 경기 - 영역형 스 포츠
해설
본 수업은 학생들이 쉽게 접할 수 있는 스포츠인 축구와 풋살 에 대해 알아본다. 공 하나만 있으면 누구나 쉽게 즐길 수 있 는 스포츠라고 생각하지만 그 속에 포함된 과학적인 개념을 고 등학교 물리Ⅰ 교육과정에 맞춰서 이해하고 탐구하고자 한다.
이와 더불어 학생들이 직접 경기력에 중용한 영향을 미치는 스 포츠화를 직접 디자인하고 구조를 설계하며 창의력을 발휘함과 동시에 설계시 고려해야되는 과학적 이해도를 높일 수 있다.
또한 체육활동에서 새롭게 만들어지고 있는 뉴스포츠인 풋살 경기에 대해 알 수 있는 기회가 되며 더욱 다양한 뉴스포츠에 관심을 불러 올 수 있다.
체육시간에 배우고 익히던 활동에서 과학적인 개념을 배우고 원리를 깨우치는 수업이 될 것이다.
◉ 스팀 요소
S
힘의 분산, 뉴턴의 운동 법칙, 운동량, 충격량, 회전력, 마찰력T
스포츠화의 스터드를 정확하게 측정하고 설계하기E
과학적인 스포츠화 설계하기A
과학적인 스포츠화 꾸미기M
힘을 분해하며 벡터에 대해 알아보기축구 황제 ‘펠레’의 축구화
<사진출처 : 위키백과>
펠레의 축구화
축구화가 전 세계의 이목을 집중시킨 것은 1970년 멕시코 월드컵에서 있었던 ‘펠레의 축구화’사건부터다. 이탈리아와의 결승전에 나선 브라질의 영웅 펠레는 경기 도중 축구화 끈이 풀렸다고 그라운드에 주저 앉아 끈을 다시 묶었고 그 순간 축구화 메이커가 수십초 간 전세계인에게 노출됐다. 그 덕분에 축구화 회사는 상당한 인지도를 누리게 되었다.
최근들어 축구화를 앞세운 마케팅 전쟁은 더욱 심화되고 있다. 유명 스포츠 용품사는 각자의 노하우와 첨단 기술을 접목시켜 매 월드컵마다 신제품을 출시하고 스타 플레이어들과 광고 계약을 맺는 등 천문학적 금액을 쏟는다. 하지만 일부 선수들은 여전히 자신의 발에 맞춘 수제 축구화를 즐겨 신는다. 이탈리아, 독일 등에는 이러한 유명 선수를 위한 수많은 개인 공방이 운영되고 있다.
축구화에 민감한 선수들은 잔디 상태와 날시에 맞춰 각기 다른 가죽 재질과 스터드로 된 축구화를 신는다. 과거 수원에서 활약했던 최초의
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-◉ 과학적인 스포츠화를 디자인할 수 있을까?
차시 주제 활동 내용 연계
교과/단원
1 축구 속 과학 찾기
• 탁구를 이용한 볼트래핑 체험 - 운동량과 충격량에 대해 탐구한다.
• 진동카를 이용해 축구화의 구조 탐구하기 - 진동카가 앞으로 나아가는 원리를 탐구하며 축구화의 구조에 대해 생각해본다.
물리Ⅰ-뉴턴 의 운동 법칙 물리Ⅱ-운동 량 보존법칙 스포츠 경기 - 영역형 스 포츠
2 풋살 속 과학 찾기
• 탁구를 이용해 공중볼 또는 땅볼로 패스할 때 영향을 주는 요인은 무엇인지 알아보자.
- 공이 회전하며 이동할 때 회전력에 의한 운 동을 탐구한다.
• MTB와 Road Bike에서 사용하는 타이어의 차이점에 대해 탐구해보자.
- 타이어의 재질과 구조에 따라 지면과의 마찰 력에 대한 영향력을 탐구한다.
물리Ⅰ-유체 에서의 압력, 뉴턴의 운동 법칙
도전과 경쟁 스포츠 경기 - 영역형 스 포츠
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과학적 스포츠화 디자인하기
• 잔디에서 경기를 치루는 축구와 실내에서 경 기를 치루는 풋살의 차이점을 이해하고 과학적 인 스포츠화 디자인 하기
- 각 선수의 포지션과 체형에 맞춘 축구화를 직 접 디자인하고 설계하며 과학적 원리를 이해한다.
물리Ⅰ-뉴턴 의 운동 법칙 스포츠 경기 - 영역형 스 포츠
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내가 만든 스포츠화 홍보하기
• 개인이 디자인한 스포츠화에 대해 조별 예선 을 거쳐 우수 작품을 선별한다.
• 각 조별 우수 작품을 학급 전체 학생들에게 홍보를 한다.
- 나만의 작품에 대해 발표하고 친구들의 작품 을 감상하며 과학적 원리를 되짚어 보고 다양 한 아이디어를 접하며 창의력을 키운다.
물리Ⅰ-뉴턴 의 운동 법칙 도전과 경쟁 스포츠 경기 - 영역형 스 포츠
1차시
축구 속 과학은 무엇이 있을까?
교사용 교재
◉ 수업 지도안
단 원 물리Ⅰ-Ⅰ.시공간과 우주-4.뉴턴의 운동법칙
연계 단원 10학년 - 도전과 경쟁 - 도전과 경쟁 스포츠 경기 - 영역형 스포 츠
수업차시 1차시 지도대상 고등학교 2학년
활동유형 실험, 계산, 토론, 설계
교과 학습목 표
1. 볼트래핑 체험을 하며 운동량과 충격량에 대해 탐구한다.
2. 진동카를 이용해 힘의 합성과 분해, 뉴턴의 운동 법칙에 대해 탐구한다.
교과 연계성
중등 과학 물질과 에너지 - 힘과 운동
중등 체육 도전과 경쟁 스포츠 경기 - 영역형 스포츠
학습
단계 교수 ․ 학습 활동 시간
(분)
학습 자료 및 유의점
도입
축구에서 볼트래핑에 대해 간단히 알아본다.
리오넬 메시의 다양한 볼트래핑 동영상을 보며 과학적 원리 가 무엇이 있는지 생각해본다.
<사진출처 : http://blog.naver.com/rudaud621?Redirect=Log&logNo=130133317341>
전세계인에 가장 사랑받는 축구 선수인 메시의 동영상 을 보면 다른 선수들과는 다른 점을 발견할 수 있다. 특히 남학생들이 많은 관심을 가지고 있고 메시가 왜 사랑받고 있는지 알고 있는 학생들이 많다. 영상을 본 후 간단하게 발 표를 유도해 보는 것도 좋다.
∙ 메시의 볼 트래핑 동영 상 - 인터넷 검색
탁구를 이용한 볼트래핑 체험하기
2인 1조가 되어 서버와 리시버 역할을 번갈아가며 수행한다. 이 때 리시버의 역할은 탁구공을 서버에