받은 만큼 다 쓰지는 못하는 기계

통합과학 · 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: 기계 ㉮㉯㉰㉱ (비교용: 밖으로 빠져나간 양이 거의 없는 기계 ㉲)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. [칸 A]에 네 기계의 '받은 양 − 밖으로 빠져나간 양'을 각각 계산해 적어 보세요.
  2. [칸 A] 옆에 각 기계의 '받은 양'도 나란히 다시 적어 보세요.
  3. [칸 B]에 각 기계의 (받은 양 − 나간 양) ÷ (받은 양)을 소수로 계산해 적어 보세요.
  4. [칸 B]의 네 값 중 가장 큰 값에 ◯표 하고, 그 기계 기호를 [칸 C]에 적어 보세요.
  5. [칸 B]의 값들이 모두 1보다 큰지 작은지, [칸 B] 아래에 한 단어로 적어 보세요.
  6. 받은 양 100·나간 양 5인 기계 ㉲로 ③을 다시 해서 [칸 D]에 적고, 1에 얼마나 가까운지 보세요.
칸 A — 각 기계의 (받은 양 − 나간 양) 과 받은 양
칸 B — 각 기계의 (받은−나간) ÷ 받은
칸 C — 가장 큰 값이 나온 기계
칸 D — ㉲로 다시 구한 값
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 A]에서 '받은 양 − 나간 양'을 왜 그 기계가 실제로 움직임에 쓴 양이라고 볼 수 있나요? 받은 양이 어디와 어디로 나뉘어 갔는지 설명해 보세요. (15점)

✎ 받은 양은 움직임에 쓰인 양과 밖으로 ___ 양으로 나뉘고, 두 양을 더하면 ___와 같기 때문에 …

(2)[칸 B]의 네 값이 모두 1보다 작았습니다. 이것은 이 네 기계라서 생긴 우연일까요, 어떤 기계에서도 생기는 규칙일까요? 받은 양과 나간 양을 여러분이 직접 정해 다른 기계로 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 정한 받은 양 ___, 나간 양 ___로 해 보니 …

(3)[칸 D]의 ㉲는 [칸 B]의 값들보다 훨씬 컸습니다. 무엇 때문에 이런 차이가 생겼을지, 밖으로 나간 양과 관련지어 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, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)네 기계의 뺄셈과 나눗셈을 정확히 하고, 비교·표시 지시를 빠짐없이 수행함상 · 중 · 하
해석 (40점)받은 양이 둘로 나뉜다는 것을 이유로 들었고, 다른 기계를 직접 정해 확인한 근거가 있음상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음상 · 중 · 하
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연습 문제

받은 만큼 다 쓰지는 못하는 기계 · 각 20점 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 이제 배운 용어로 정리해 봅시다. 계산 문제는 식을 함께 쓰세요.

1.열기관이 무엇인지 한 문장으로 쓰고, 고열원에서 받은 열에너지 Q₁, 한 일 W, 저열원으로 방출한 열에너지 Q₂ 사이의 관계를 식으로 나타내시오.
2.어떤 열기관이 고열원에서 500 J을 공급받아 저열원으로 350 J을 방출하였다. 이 열기관이 한 일 W와 열효율을 구하시오.
3.열효율이 100 %인 열기관을 만들 수 없는 까닭을, 저열원으로 방출하는 열에너지 Q₂와 관련지어 설명하시오.
4.내연 기관과 외연 기관을 연료가 연소하는 위치로 구분하고, 가솔린 엔진과 증기 기관이 각각 어디에 속하는지 쓰시오.
5.열효율이 40 %인 열기관이 한 번에 600 J의 일을 하려면 고열원에서 최소 몇 J을 공급받아야 하며, 이때 저열원으로 방출하는 열에너지는 몇 J인가?
정답
1. 열기관은 열에너지를 일로 전환하는 장치이다. 관계식: Q₁ = W + Q₂ (즉 W = Q₁ − Q₂) 2. W = 500 − 350 = 150 J, 열효율 e = (150 ÷ 500) × 100 = 30 % 3. 실제 열기관은 항상 저열원으로 열에너지를 방출한다(Q₂ > 0). 그러면 W = Q₁ − Q₂ < Q₁ 이므로 e = W/Q₁ < 100 %. e = 100 %가 되려면 Q₂ = 0 이어야 하는데 그런 열기관은 존재할 수 없다. 4. 내연 기관: 연료 연소가 기관 내부에서 일어남 → 가솔린 엔진. 외연 기관: 연소가 기관 외부에서 일어남 → 증기 기관. 5. e = W/Q₁ → 0.4 = 600/Q₁, Q₁ = 600 ÷ 0.4 = 1500 J. Q₂ = Q₁ − W = 1500 − 600 = 900 J
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