떨어지는 물체에서 두 값이 주고받는 것 확인하기

중등과학 3-2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
학년
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점수

안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 지시를 따라 손으로 직접 해 본 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석하고 성찰하여 서술하세요. 정답 문장이 정해져 있지 않으니, 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다.  예제: 질량 2 kg인 공을 높이 20 m에서 가만히 놓아 떨어뜨릴 때 (비교용: 표면이 거친 미끄럼틀을 타고 내려온 같은 공)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 공을 놓은 지점부터 지면까지, 높이가 20 m·15 m·10 m·0 m인 네 지점을 [칸 A]에 세로로 적으세요.
  2. 각 지점마다 9.8 × 2 × (그 지점의 높이)를 계산해 [칸 A]의 높이 오른쪽에 적으세요.
  3. 네 지점의 (속력)²이 차례로 0, 98, 196, 392일 때 1/2 × 2 × (속력)²을 [칸 B]에 적으세요.
  4. 같은 지점끼리 [칸 A]의 계산값과 [칸 B]의 계산값을 더해 그 합 네 개를 [칸 C]에 적으세요.
  5. [칸 C]의 네 값을 서로 비교해서 같은 값이면 ◯표 하고, 그 값을 [칸 D]에 크게 적으세요.
  6. 아래로 갈수록 커지는 값 옆에는 ↑, 작아지는 값 옆에는 ↓를 [칸 A]와 [칸 B]에 표시하세요.
칸 A — 높이와 9.8 × 2 × 높이 의 계산값
칸 B — 1/2 × 2 × (속력)² 의 계산값
칸 C — 같은 지점의 두 계산값의 합
칸 D — 네 합에서 똑같이 나온 값
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)아래로 갈수록 [칸 A]의 값과 [칸 B]의 값은 각각 어떻게 변했나요? 두 변화 사이에 어떤 관계가 있는지 여러분의 말로 쓰세요. (15점)

✎ [칸 A]는 ___지고 [칸 B]는 ___지는데, 줄어든 만큼 …

(2)[칸 C]의 네 값이 모두 같게 나온 것은 이 공이라서 생긴 우연일까요, 어떤 물체에서도 생기는 규칙일까요? 질량이나 놓는 높이를 직접 바꿔 한 지점을 계산해 본 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 바꾼 값 ___로 계산해 보니 …

(3)표면이 거친 미끄럼틀을 타고 내려온 같은 공은 지면에서 [칸 B]에 해당하는 값이 392보다 작게 측정됩니다. 이때 [칸 C]에 해당하는 합은 어떻게 되며, 무엇 때문에 그런 차이가 생겼을지 쓰세요. (10점)

3

성찰 — 활동을 내 것으로 만들기

30점

(1) 순서 다시 짜기 — 이 활동을 처음 하는 친구에게 나라면 어떤 순서로 시킬지 쓰고, 왜 그 순서인지 한 문장으로 이유를 붙이세요. 지워도 되는 단계가 있다면 그것도 쓰세요. (15점)

(2) 이름 붙이기 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)네 지점의 두 계산값을 빠짐없이 구하고, 합·◯표·↑↓ 표시를 정확히 수행함상 · 중 · 하
해석 (40점)두 값의 변화 관계를 자기 말로 설명하고, 값을 바꿔 직접 확인한 근거를 제시함상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음상 · 중 · 하
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연습 문제

떨어지는 물체에서 두 값이 주고받는 것 확인하기 · 각 20점 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.

1.질량 3 kg인 물체를 높이 10 m에서 가만히 놓았다. 놓는 순간 물체의 위치 에너지를 구하시오. (중력가속도 9.8 m/s², 공기 저항 무시)
2.1번 물체가 지면에 닿는 순간의 운동 에너지와 속력을 구하시오.
3.질량 2 kg인 공을 높이 20 m에서 가만히 놓았다. 높이 5 m인 지점에서의 위치 에너지, 운동 에너지, 역학적 에너지를 각각 구하시오.
4.공기 저항과 마찰을 무시할 때, 낙하하는 물체의 역학적 에너지가 일정하게 유지되는 까닭을 위치 에너지와 운동 에너지의 변화를 이용하여 서술하시오.
5.마찰이 있는 빗면을 미끄러져 내려온 물체는 지면에서의 역학적 에너지가 처음보다 작게 측정된다. 감소한 만큼의 에너지는 어떻게 되었는지 서술하시오.
정답
1. 9.8 × 3 × 10 = 294 J 2. 운동 에너지 294 J (역학적 에너지 보존) · ½×3×v²=294 → v²=196, v=14 m/s 3. 위치 9.8×2×5=98 J · 역학적 9.8×2×20=392 J · 운동 392−98=294 J 4. 낙하하며 높이가 줄어 감소한 위치 에너지가 그만큼 그대로 운동 에너지로 전환되므로, 두 에너지의 합인 역학적 에너지는 항상 일정하다. 5. 마찰에 의해 열에너지(및 소리 에너지)로 전환되어 주변으로 빠져나갔다. 에너지 자체가 사라진 것은 아니다.
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