<사진출처 : 타임지>
제1의 메시, 새로운 축구의 신이라는 찬사를 받는 리오넬 메시.
제 2의 메시가 되기 위한 시작은 바로 공을 내 것으로 만드는
볼 트래핑!!
볼트래핑이란?
트래핑이란? 축구에서 패스된 공을 구질에 따라 발·허벅지·이마·가슴 등을 이용해 멈추게 하는 일이다.
▪ 볼 트래핑을 설명하기 위해 어떤 과학적 원리가 필요할까요? 축구 선수들의 화려한 볼트래핑 동영상을 보며 생각을 적어봅시다.
<사진출처 : http://www.nemopan.com/3336148>
볼트래핑의 비밀을 풀어봅시다
체 험 볼트래핑 속의 과학을 체험으로 확인해보아요.
☼ 실험목표
볼트래핑에서 사용된 과학적 원리를 찾아낼 수 있다.
☼ 실험 시 유의사항
1. 교실에서의 체험이므로 안전 사고에 주의한다.
☼ 지도 시 주의사항
1. 몸에서 최대한 가까이 떨어뜨리는 것이 목적이다.
☼ 실험 준비물
각 모둠당 탁구 라켓 2개, 탁구공 2개
☼ 실험방법
1. 2인 1조가 되어 실험을 하며 실험 테이블을 사이에 두고 마 주보며 준비를 한다.
<출처 : 연합뉴스>
2. 서버가 탁구공이 리시버의 몸쪽을 향하도록 라켓을 이용해 보낸다.
3. 리시버는 탁구공을 최대한 자신의 몸에 가까이 떨어지도록 라켓을 이용해 받아 낸다.
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-☼ 실험 결과 및 토론
1. 리시버가 탁구공을 가까이 떨어뜨리기 위해서 어떤 방법을 사용해야 했나요?
답안예시) 리시버는 탁구공에 닿기 전에는 라켓을 서버 방향으로 내밀고 있다가 탁구공이 라켓에 닿는 순간부터 탁구공의 속도에 맞춰 뒤쪽으로 쭉 빼주었다.
2. 리시버가 탁구공을 받는 과정에서 사용된 과학적 원리는 무엇이 있나요?
답안 예시) 운동량의 변화량이 충격량과 같다.
☼ 실험 원리
운동량 - 물체의 운동 규모와 관련된 물리량으로써, 질량이 이고, 속도가 인 물체의 운동량은 로 정의하고, 단위로는 kg・m/s를 사용한다. 만일 물체가 운동하는 동안에 질량이 변하지 않는다면 뉴턴 운동 법칙은 힘 가 일정한 경우
로 나타낼 수 있다.
운동량 보존 - 물체에 알짜힘이 작용하지 않는다면 그 물체의 운동량은 항상 같 다.
<출처 : Dominique Toussaint at en.wikipedia.com>
충격량 - 일정 시간동안 어떤 물체에 작용한 힘의 총량으로 로 정의하고, 단위는 N・a를 사용한다.
<출처 : http://blog.naver.com/sjs4212/70146942250>
운동량과 충격량의 관계 - 물체가 운동하는 동안 질량이 변하지 않는다면
이다. 즉, 물체에 가해진 충격량은 물체가 가진 운동량의 변화와 같다.
축구화 바닥은 어떻게 생겼을까?
축구화 바닥의 돌기는 선수가 가속하는 순간 신발이 지면에서 미끌어지지 않고 원 하는 방향으로 이동하기 위해 꼭 필요한 것이다. 신발과 지면과의 역학적 관계를 고려하여 설계되었으며 그 재질 또한 중요하다. 이러한 돌기를 스터드라고 부르며 스터드가 경기력을 크게 향상시키고 있다. 그러나 선수의 몸무게가 신발 아래의 스 터드로 집중되면 경기 후 발바닥에는 물집이 생길 수 밖에 없다. 그 점을 보와하기 위해 신발 밑창에 알루미늄 등으로 만들어진 압력 분산판을 넣는다. 또한 둥근 모 양이 아닌 다양한 모양의 스터드를 개발하여 압력을 분산시키고 방향 전환 등 가속 운동을 쉽게 할 수 있도록 도와주고 있다.
축구화 바닥은 왜 울퉁불퉁 할까요?
실 험 진동카를 이용해 축구화 속의 과학을 알아보자.
☼ 실험목표
축구화 바닥이 울퉁불퉁한 이유를 진동카를 통해 알아보도록 한다.
☼ 실험 시 유의사항
1. 칼이나 가위를 이용할 때 다치지 않도록 주의 한다.
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-☼ 실험 준비물
CD, 테이프, 모터, 건전지, 건전지 스위치, 병뚜껑, 클립, 두꺼운 종이, 나무 젓가락
☼ 실험방법
1. 2인 1조가 되어 CD를 이용 해 진동카의 몸통을 만든다.
2. 몸통에 건전지 끼우개와 모 터를 고정시키고 모터에 병뚜껑 을 중심에서 조금 벗어나게 고 정 시킨다.
3. 나무 젓가락 또는 클립 등 다양한 재료를 이용해 다리를 만든다. 이때 진동에 의해 앞으 로 갈 수 있도록 다리를 설계한 다.
<출처 : http://cafe.naver.com/iamgenius/3160>
4. 가장 빨리 목표지점에 도달 하는 진동카를 찾아보자. 진동 카는 어떤 원리에 의해 앞으로 가는지 생각해보자. 원하는 방 향으로 진행하도록 만들어보자.
☼ 실험 결과 및 토론
1. 진동카를 앞으로 진행시키기 위해 다리의 구조를 어떻게 만들었나요?
답안예시) 다리가 바닥에 닿는 부분을 진행 방향의 반대 방향으로 구부러지도록 만들어 진동이 일어날 때 앞쪽으로도 힘을 받도록 만들었다.
2. 진동카가 앞으로 진행하는 과정에서 사용된 과학적 원리는 무엇이 있나요?
답안 예시) 진동카는 작용 반작용에 의해 바닥으로부터 힘을 받고 있다. 이 힘을 분해하면 진행 방향의 힘이 있음을 알 수 있다.
☼ 실험 원리
가속도의 법칙 - 가속도는 말 그대로 속도가 더해지는 정도를 나타내는 물리량이 다. 수학적으로 속도를 시간에 대해 미분하면 가속도가 나온다. 즉, 가속도란 시 간에 따른 속도의 순간적인 변화량이다. 뉴턴은 1687년 발표한 <자연철학의 수학 적 원리(프린키피아)>에서 자신의 두 번째 운동 법칙을 다음과 같이 기술하였다.
“운동의 변화는 가해진 힘에 비례하여 힘이 가해진 직선 방향으로 일어난다.”
여기서 운동의 변화는 운동 상태의 변화를 말하는데 뉴턴이 생각했던 운동 상태 는 운동량(momentum)이라는 물리량으로 표현된다.
이 방정식의 뜻을 말로 표현하면, 질량 에 힘이 작용하면 이 물체의 속도가 변 한다는 뜻이다. 그러니까 뉴턴 역학에서의 힘이란 물체의 속도변화의 요인이 되 는 무엇이다. - 네이버 캐스트
작용 반작용의 법칙 - 로켓이 자체 추진력을 얻는 원리는 작용-반작용의 법칙으 로 쉽게 설명할 수 있다. 뉴턴에 의하면
“모든 작용에는 크기가 같고 방향이 반대인 반작용이 항상 존재한다. 즉 두 물 체가 서로에게 미치는 힘은 항상 크기가 같고 방향이 반대이다.”
<출처 : 네이버 캐스트>
여기서 작용(action)이란 엄밀하게 말해서 운동량(momentum)에 해당하는 물리량이 다. 고립된 물리계에서 운동량이 생긴다면 그와 똑같은 크기의 운동량이 반대 방 향으로 생긴다. 이렇게 생긴 운동량의 시간에 따른 변화가 곧 힘으로써 항상 크 기가 같고 방향이 반대이다.
벡터의 분해 - 같은 효과를 내는 두 개 이상의 벡터를 구 하는 것이다. 이 벡터를 성분 벡터라고 한다. 벡터를 대각
2차시
풋살 속 과학은 무엇이 있을까?
교사용 교재
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-◉ 수업 지도안
단 원 물리Ⅰ-Ⅰ.시공간과 우주-4.뉴턴의 운동법칙
Ⅳ.에너지-1.역학적 평형, 2.유체에서의 압력
연계 단원 10학년 - 도전과 경쟁 - 도전과 경쟁 스포츠 경기 - 영역형 스포 츠
수업차시 2차시 지도대상 고등학교 2학년
활동유형 실험, 계산, 토론, 설계
교과 학습목 표
1. 공의 회전에 따른 운동에 대해 과학적으로 탐구한다.
2. 신발이 바닥과의 마찰에 따라 어떤 영향을 받는지 이해한다.
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
풋살에 대해 알아본다.
- 풋살은 뉴스포츠로써 축구를 실내 체육관에서 할 수 있도 록 만든 종목이다.
<사진출처:http://ask.nate.com/qna/view.html?n=8246429>
풋살은 축구와 유사한 종목이고 축구를 좋아하는 학생 들 중 풋살을 즐겨하는 학생도 있을 것이다. 학교 주변에 풋 살구장이 있는지 검색해 보고 그곳을 이용하는 학생들의 발 표를 유도해보는 것도 좋을 것이다. 인터넷을 이용하면 풋 살에 대한 다양한 동영상 자료를 찾을 수 있다.
∙ 풋살에 대 한 동영상 자 료
본활동
탁구를 이용한 공의 회전 운동 체험하기
축구공을 찰 때 공이 회전하면서 회전하지 않을때 와는 다른 방향으로 경로가 바뀌게 된다.
59 -학습
단계 교수 ․ 학습 활동 시간
(분)
학습 자료 및 유의점
본활동
자전거 타이어 재질에 따른 마찰력 비교
최근 자전거를 타는 인구가 많이 늘어나면서 다양 한 형태의 자전거가 등장하고 있다. 그중 가장 대표 적인 두가지가 바로 MTB와 Road Bike이다. 이 둘의 가장 큰 차이점 중의 하나가 바로 타이어의 구조이 다. 왜 이런 차이가 있는지 실험을 통해 알아보자.
MTB와 유사한 장난감 자동차 바퀴를 가지고 매끈한 표면과 거친 표면에서 마찰력을 비교한다. 자동차 바퀴에 고무밴드를 이용해 Road Bike와 유사한 타 이어 구조를 만들고 동일한 실험을 한 후 어떤 차이 점이 있는지 비교해보자.
MTB 타이어 로드바이크용 타이어 축구화와 풋살화의 차이점을 자전거 타이어와 비교
하여 설명해보자.
매끈한 표면은 책상위에서 실험을 하고 거친 표면은 비즈알을 이용해 만들면 지저분해지지 않고 실험을 할 수 있다.
축구화 풋살화
∙ 자전거 타이 어 모습 비교
∙ 축구화와 풋 살화 비교
정리
탐구내용 발표하기
- 활동을 통해 학습에 대한 즐거움 갖기
- 자기평가 ‧ 상호평가를 통하여 서로의 아이디어를 공유한다.
- 주변에서의 이와 같은 활동 시 대체 할 수 있는 것들을 찾아 본다.
∙ 활동을 통 해 학생들이 새로 알게 된 내용을 확인 한다.
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