줄어든 만큼 채워지는 두 값
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: 매끄러운 길을 내려오는 2㎏ 공 (비교용: 거친 길)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]에 '매끄러운 길' 표를 옮겨 적고, 지점 ㉮~㉱의 높이와 빠르기를 그대로 채우세요.
- ②각 지점에서 높이(m)에 20을 곱한 값을 '높이값' 줄에 적으세요. (예: 5.0 → 100)
- ③각 지점에서 빠르기를 두 번 곱한 값(빠르기×빠르기)을 '빠르기값' 줄에 적으세요.
- ④각 지점마다 높이값과 빠르기값을 더해 '합' 줄에 적으세요.
- ⑤㉮에서 ㉱로 가며 높이값·빠르기값·합이 각각 어떻게 변했는지 [칸 C]에 적으세요.
- ⑥[칸 B]에 '거친 길' 표로 ②~④를 똑같이 반복해 채우세요.
- ⑦거친 길에서 '합'이 100에서 어떻게 변했는지 [칸 D]에 적으세요.
칸 A — 매끄러운 길 [높이 m · 빠르기 m/s] ㉮ 5.0·0 ㉯ 3.2·6 ㉰ 1.8·8 ㉱ 0·10 → 아래에 높이값 / 빠르기값 / 합
칸 B — 거친 길 [높이 m · 빠르기 m/s] ㉮ 5.0·0 ㉯ 3.2·5 ㉰ 0·8 → 아래에 높이값 / 빠르기값 / 합
칸 C — 매끄러운 길: 세 값이 어떻게 변했나
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)매끄러운 길에서 ㉮→㉱로 갈수록 높이값이 줄어드는 동안, 빠르기값과 둘의 합은 각각 어떻게 되었나요? 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 높이값이 ___수록 빠르기값은 ___하고, 그런데도 둘의 합은 ___ 때문에 …
(2)매끄러운 길에서는 네 지점의 합이 모두 100으로 같았습니다. 시작 높이를 8m로 바꾼 새 미끄럼틀을 상상하면, '합은 일정'이 규칙일 때 바닥(높이 0)에서 빠르기값은 얼마여야 할까요? 값을 예측하고, 이것이 이 숫자들만의 우연인지 어떤 경우에도 성립하는 규칙인지 이유와 함께 판정하세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 시작 높이값 20×8=___이고 시작 빠르기값은 0이므로, 바닥에서 빠르기값은 ___여야 한다. 왜냐하면 …
(3)거친 길에서 '합'은 100에서 어떻게 변했나요? 같은 지점을 지날 때 매끄러운 길과 무엇이 달랐으며, 사라진 만큼의 값은 어디로 갔을지 여러분의 생각을 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, '20×높이로 구한 값', '빠르기×빠르기로 구한 값', '둘의 합', '거친 길에서 합이 줄어든 까닭' 네 가지에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 스스로 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 두 길의 표에서 높이값·빠르기값·합을 빠짐없이 정확히 계산하고, 지점에 따른 변화를 바르게 적음 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 값들의 변화 관계를 이유와 함께 설명하고, 다른 시작 높이로 규칙을 직접 예측·판정하며, 거친 길과의 차이를 해석함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 네 가지 대상에 알맞은 이름을 스스로 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
줄어든 만큼 채워지는 두 값 · 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.에너지 보존 법칙이란 무엇인지 '전환', '생성·소멸', '전체 양' 세 낱말을 모두 넣어 한 문장으로 쓰시오.
2.질량 2㎏인 물체가 높이 5m에서 가만히 떨어진다. (g=10㎨, 공기 저항 무시) 처음 높이 5m에서의 위치 에너지와, 바닥에 닿는 순간의 운동 에너지를 각각 구하시오.
3.위 물체가 떨어지는 도중 높이 1.8m를 지날 때의 운동 에너지와 그때의 속력을 구하시오.
4.마찰이 있는 빗면을 내려온 물체가 높이 5m(위치 에너지 100 J)에서 출발해 바닥에서 운동 에너지가 84 J로 측정되었다. 역학적 에너지는 보존되었는가? 사라진 16 J은 주로 어떤 형태로 바뀌었는지 쓰시오.
5.스피커에서 나온 소리 에너지나 화면에서 나온 빛에너지는 공간으로 퍼진 뒤 다시 모아 쓰기 어렵다. 전체 에너지가 보존되는데도 '우리가 쓸 수 있는 에너지'는 왜 점점 줄어드는지 설명하고, 그로부터 무엇이 필요한지 쓰시오.
정답
1. 에너지는 다른 형태의 에너지로 전환될 수 있지만 새로 생성되거나 소멸되지 않으며, 전체 양은 항상 일정하게 보존된다.
2. 위치 에너지 = mgh = 2×10×5 = 100 J · 바닥에서 운동 에너지 = 100 J (역학적 에너지 보존)
3. 위치 에너지 = 2×10×1.8 = 36 J → 운동 에너지 = 100−36 = 64 J · ½×2×v² = 64 → v² = 64 → v = 8 ㎧
4. 역학적 에너지는 보존되지 않음(100 J → 84 J). 사라진 16 J은 마찰에 의해 주로 열에너지로 전환됨 (전체 에너지의 양은 여전히 보존).
5. 전체 에너지의 양은 보존되지만, 전환될 때마다 일부가 다시 쓰기 어려운 형태(흩어진 열·빛·소리)로 바뀌어 퍼지므로 이용할 수 있는 에너지는 점점 줄어든다. → 그러므로 에너지 절약이 필요하다.