역학적 에너지 보존 실험

제가 고등학교 2학년 학생들 대상으로 역학적에너지 보존에 대한 수행평가시 실시하는 실험을 소개해 드리겠습니다.

준비물 : 아크릴관(길이 1m, 외경40mm), 속력측정기(BeespiV), 클램프, 클램프홀더, 스탠드, 쇠구슬(직경20mm정도), 투명 스티커자(30cm), 전자계산기

아크릴관은 1m정도로 주문했는데, 사용해보니 110cm가 적당할 것 같습니다. 외경이 40mm가 되어야 속력측정기하고 규격이 맞습니다. 속력측정기를 관에 붙이면 잘 고정됩니다.

아래와 같이 투명 스티커자를 같이 주문해서 아크릴관에 미리 붙여 놓습니다. 따로 자를 설치하지 않아도 바로 길이 측정할 수 있어서 굉장히 편합니다. (구입처 : 참사이언스)

조별로 바구니에 담아 놓습니다.
속력측정기 설명서를 미리 코팅해서 여러 반에서 실험해도 지장없도록 해 놓고, 속력측정기에 대한 설명은 학생들에게 하지 않고, 읽고 파악하라고 합니다.

속력측정기 설명서가 필요하신 분은 아래 파일을 다운받으셔서 활용하시면 됩니다.

속도측정기 사용설명서.hwp

아래와 같이 견본을 하나 설치해놓고, 주의사항을 알려준다음 학생들에게 실험하게 합니다. 
사진을 잘 보시면 수레에 조별로 준비물이 바구니에 담겨져 있는 것을 보실 수 있습니다.

실제 실험 세팅하는데 5분~10분 정도 소요되며, 실험은 5분 이내로 끝납니다. 쇠구슬 여러번 자유낙하시키면 끝나거든요. 

나머지 시간에 전자계산기로 운동에너지 및 퍼텐셜에너지 구하고, 역학적 에너지 보존에 대해 생각해야 합니다. 실제 교과서 펴 놓고 보고서 쓰게 하는데, 완벽하게 쓰는 학생이 없네요. ㅠㅠ

실험오차가 거의 없으며, 역학적에너지 보존, 등가속도운동, 가속도 구하기 등에 응용해서 실험에 응용하실 수 있습니다.