📘 《여러 가지 힘(1)》 중력 · 무게 · 질량 · 탄성력의 개념과 차이

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💡 학습 목표

• 힘의 종류 중 중력과 탄성력의 개념을 이해한다.
• 질량과 무게의 차이를 정확히 구별하고 단위 및 측정 도구를 익힌다.
• 무중력과 중력의 방향, 크기 변화 조건 등 심화 개념을 교과와 연계해 학습한다.

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① 🌍 중력의 정의와 특징

항목	설명
정의	지구가 물체를 **아래(중심)**으로 끌어당기는 힘
특징	– 모든 물체에 작용 – 항상 지구 중심 방향 – 공중이나 우주에서도 작용함

📘 교과 연계

• 초등 5~6학년: ‘힘과 운동’
• 중1 과학: ‘여러 가지 힘’, ‘힘의 방향과 크기’
• 고1 통합과학/물리학 I: ‘중력과 만유인력’

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② ⚖️ 중력의 크기 변화 조건

조건	설명
질량이 클수록	중력이 세져요
지구 중심에 가까울수록	중력이 더 강해요
높은 곳일수록	산 위나 우주처럼 높은 곳에선 중력이 약해져요
💡 공식 표현	거리의 제곱에 반비례 → 멀수록 약함 (고등 개념)

📘 교과 연계

• 중1 과학: ‘중력의 작용’
• 고1 물리학 I: 만유인력 법칙
  → F = G × (m₁×m₂) / r²

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③ 🏋️ 무게와 질량 차이 & 측정 도구

구분	무게	질량
뜻	중력으로 인해 생긴 힘	물체가 가진 물질의 양
단위	N(뉴턴)	kg, g
변하나요?	위치에 따라 달라짐	항상 일정
측정 도구	용수철 저울, 체중계	양팔 저울, 전자저울

📘 교과 연계

• 초등 6학년: ‘물질의 무게’
• 중1 과학: ‘질량과 무게의 구분’
• 고1 물리학 I: ‘힘과 운동량’

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④ 🧠 실생활 오용 사례

체중계의 “40kg”
→ 사실은 질량 단위인데,
→ 사람들은 무게처럼 착각해 사용해요.

📘 Tip: 지구에서는 질량 × 9.8 ≈ 무게이기 때문에
→ 질량과 무게를 혼용하는 일이 많아요!

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⑤ 🌕 지구 vs 달 비교

항목	지구	달
질량	1kg	1kg
무게	9.8N	약 1.6N (지구의 1/6)
느낌	보통 무게	훨씬 가볍게 느껴짐, 더 높이 점프 가능

📘 교과 연계

• 초등: ‘지구와 달 비교’
• 중1: ‘중력과 행성별 중력 비교’
• 고1: ‘달에서의 중력 가속도 변화’

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⑥ 🚀 무중력 상태

항목	설명
정의	중력이 없는 게 아니라, 느껴지지 않는 상태
예시	우주선 안에서 우주인이 둥둥 떠 있음
이유	우주선이 지구를 향해 함께 자유낙하 중이기 때문

📘 교과 연계

• 중1: ‘우주에서의 운동’
• 고1 물리학 I: ‘중력 가속도와 자유낙하’, ‘중력과 가속운동’

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⑦ 🌀 탄성력 개념과 예시

항목	설명
정의	눌리거나 늘어난 물체가 원래 상태로 돌아가려는 힘
방향	원래 모양으로 되돌아가려는 방향
크기	늘어난 길이에 비례해 커져요
예시	고무줄, 용수철, 트램펄린, 자동차 서스펜션 등
💥 탄성 한계	너무 많이 늘리면 → 돌아오지 못함 (영구 변형)

📘 교과 연계

• 중1 과학: ‘탄성력’, ‘용수철 실험’
• 고1 물리학 I: 후크의 법칙 F = kx (탄성계수)

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⑧ 📐 공식과 계산

• 무게(N) = 질량(kg) × 중력가속도(g)
• 지구 기준 g = 9.8 m/s²

💡 예시

• 질량 2kg인 물체의 무게 = 2 × 9.8 = 19.6N

📘 교과 연계

• 중1: 간단한 공식 활용
• 고1: 단위 환산, 중력가속도 개념 도입, 운동 방정식 연결

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⑨ ✅ 개념 확인 퀴즈 (자기 점검용)

1. 중력은 어느 방향으로 작용하나요?
   → 지구 중심 방향
2. 질량은 달에서도 같을까요?
   → 네, 항상 같아요
3. 고무줄이 원래대로 돌아오려는 힘은?
   → 탄성력
4. 질량이 1kg인 물체의 무게는?
   → 9.8N
5. 무중력 상태는 중력이 없기 때문인가요?
   → 아니요! 느껴지지 않을 뿐이에요

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📘 고난이도 자동채점 퀴즈 (객관식)

Q1. 중력이 약해지는 조건으로 옳지 않은 것은 무엇인가요?
① 높은 산 위에 있을 때 ② 달에 있을 때 ③ 지구 중심 가까이에 있을 때 ④ 우주 공간에 있을 때

📘 해설: 중력이 약해지는 조건은 보통 높은 곳이나 지구에서 멀어질 때입니다. 하지만 ‘지구 중심 가까이’는 오히려 중력이 강해지는 곳이에요. 따라서 정답은 3번입니다!

Q2. 질량이 5kg인 물체의 무게는 얼마인가요? (단, 중력가속도는 9.8 m/s²)
① 4.9N ② 9.8N ③ 19.6N ④ 49N

📘 해설: 무게는 질량에 중력가속도(9.8)를 곱해서 구해요. 5kg × 9.8 = 49N이므로 정답은 4번입니다. 계산 방법을 꼭 기억하세요!

Q5. 다음 중 탄성력에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가요?
① 물체가 늘어나면 탄성력은 줄어든다 ② 탄성력은 항상 외부 힘의 방향과 같다 ③ 탄성력은 원래 상태로 돌아가려는 힘이다 ④ 탄성력은 중력과 같은 방향으로 작용한다

📘 해설: 탄성력은 물체가 늘어나거나 눌린 후에 원래대로 돌아가려는 힘이에요. 즉, 외부 힘과 반대 방향으로 작용하며, ‘원래 상태로 돌아가려는 힘’이라는 3번 설명이 맞습니다!

Q6. 달에서 물체의 무게가 지구보다 작게 느껴지는 이유는?
① 달에는 중력이 작용하지 않아서 ② 달의 질량이 지구보다 작아서 ③ 달에는 공기가 없기 때문에 ④ 달은 지구보다 더 멀리 있어서

📘 해설: 달은 지구보다 훨씬 작고 질량도 작아서 중력이 약해요. 그래서 같은 물체도 달에서 더 가볍게 느껴져요. 중력의 크기는 행성의 질량과 관련 있으므로, 정답은 2번입니다.

Q7. 중력가속도 g 값으로 가장 적절한 것은?
① 6.67 × 10⁻¹¹ ② 9.8 m/s² ③ 1.6 N ④ 3.00 × 10⁸ m/s

📘 해설: 9.8 m/s²는 지구에서 물체가 자유낙하할 때의 중력가속도예요. 1번은 만유인력 상수이고, 4번은 빛의 속도예요. 따라서 정답은 2번입니다!

채점하기

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🌱 감성 마무리 문장

눈에 보이지 않아도, 중력은 우리를 지구 품 안에 끌어안고 있어요.
과학도 결국은, 서로를 끌어당기는 힘을 이해하는 일이랍니다.