시간을 벌면 약해지는 힘
통합과학 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
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: 2 ㎏ · 6 ㎧ 공 (비교용: 4 ㎏ · 3 ㎧ 공)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①2 ㎏짜리 공이 6 ㎧로 굴러옵니다. 질량과 속력을 곱한 값을 [칸 A]에 적으세요.
- ②이 공을 0.1초·0.5초·1.0초 동안 각각 멈춥니다. [칸 A]÷시간 을 계산해 [칸 B] 표에 적으세요.
- ③[칸 B]에서 멈추는 시간이 길어질 때 힘이 커지는지 작아지는지 ↑ 또는 ↓ 로 [칸 C]에 표시하세요.
- ④이번엔 4 ㎏짜리 공이 3 ㎧로 굴러옵니다. 질량과 속력을 곱한 값을 [칸 D]에 적으세요.
- ⑤이 공을 0.1초·1.0초 동안 각각 멈출 때 [칸 D]÷시간 을 계산해 [칸 E]에 적으세요.
- ⑥[칸 B]와 [칸 E]를 비교해, 곱한 값이 같을 때 같은 시간이면 힘도 같은지 확인해 보세요.
칸 A — 2 ㎏·6 ㎧ 공 — 질량 × 속력
칸 B — 0.1초·0.5초·1.0초 동안 받는 힘
칸 D — 4 ㎏·3 ㎧ 공 — 질량 × 속력
칸 E — 4 ㎏ 공이 0.1초·1.0초에 받는 힘
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 B]에서 멈추는 시간이 길어질수록 순간마다 받는 힘이 작아졌습니다. 왜 그렇게 되는지 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 없애야 할 같은 양을 더 ___ 시간에 나눠 쓰면 순간마다 …
(2)이 결과는 2 ㎏·6 ㎧ 공이라서 생긴 우연일까요, 어떤 공을 골라도 생기는 규칙일까요? 질량과 속력을 여러분이 직접 정한 다른 공으로 [칸 A]~[칸 C]를 다시 해 본 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙)에 걸겠다. 내가 고른 공: 질량 ___㎏, 속력 ___㎧ 로 해 보니 …
(3)같은 공이 딱딱한 벽에 부딪혀 아주 짧은 시간에 멈출 때와, 푹신한 방석에 부딪혀 긴 시간에 멈출 때, 몸이 받는 힘은 무엇 때문에 달라진다고 생각하나요? (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) | 곱한 값과 나눗셈을 정확히 계산하고, 표와 ↑/↓ 표시를 빠짐없이 함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 시간과 힘의 관계를 근거를 들어 설명하고, 다른 공을 직접 골라 규칙을 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 과학 이름을 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
시간을 벌면 약해지는 힘 · 각 20점 · 총 100점
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 ㎏인 물체가 4 ㎧로 움직일 때, 이 물체의 운동량의 크기를 단위와 함께 구하시오.
2.정지해 있던 2 ㎏짜리 공에 일정한 힘 10 N이 0.4초 동안 작용했다. 공이 받은 충격량의 크기와 이때 공의 나중 속력을 구하시오.
3.6 ㎧로 날아오던 0.5 ㎏짜리 공이 벽에 부딪혀 완전히 멈췄다. 공이 벽으로부터 받은 충격량의 크기를 구하시오.
4.운동량이 같은 두 공 (가), (나)가 각각 0.1초, 0.5초에 걸쳐 멈췄다. 더 큰 평균 힘(충격력)을 받은 공은 어느 것인지 고르고, 그 까닭을 쓰시오.
5.60 ㎏인 탑승자가 20 ㎧로 달리다 충돌로 멈춘다. (가) 안전장치 없이 0.05초에 멈출 때 (나) 에어백으로 0.5초에 걸쳐 멈출 때, 탑승자가 받는 평균 힘을 각각 구하고 안전장치의 원리를 설명하시오.
정답
1. 12 ㎏·㎧ (p = mv = 3 × 4)
2. 충격량 = F·Δt = 10 × 0.4 = 4 N·s, 나중 속력 = 4 ÷ 2 = 2 ㎧
3. 3 N·s (운동량 변화 = 0 − 0.5×6 = −3, 크기 3)
4. (가) — 충격량(운동량 변화)이 같을 때 충격력 = 충격량 ÷ 시간이므로, 시간이 짧은 (가)가 더 큰 힘을 받음
5. 운동량 변화 = 60×20 = 1200 ㎏·㎧. (가) 1200÷0.05 = 24000 N (나) 1200÷0.5 = 2400 N. 에어백이 멈추는 시간을 늘려 같은 충격량을 더 긴 시간에 나눠 받게 하므로 평균 힘이 1/10로 줄어든다.