높은 곳에 있는 물체가 품고 있는 것
물리1 · 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: 4 m 높이에 올려 둔 3 kg 공 (비교용: 바닥에서 옆으로 4 m 밀어 둔 3 kg 공)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①같은 공 두 개가 바닥에서 각각 2 m, 4 m 되는 곳에 있습니다. 두 높이를 [칸 A]에 적어 보세요.
- ②두 공을 동시에 놓으면 바닥을 더 세게 치는 쪽은 어디일지 고르고, 그 까닭을 [칸 B]에 한 줄로 적어 보세요.
- ③이번에는 1 kg 공과 3 kg 공을 똑같이 4 m 되는 곳에서 놓습니다. 더 세게 치는 쪽을 [칸 C]에 적어 보세요.
- ④②와 ③에서 세게 치는 정도를 정한 조건 두 가지를 [칸 D]에 적어 보세요.
- ⑤[칸 D]의 두 조건에 해당하는 수(3과 4)를 곱하고, 그 값에 다시 9.8을 곱해 [칸 D] 옆에 적어 보세요.
- ⑥3 kg 공을 4 m 위로 올린 경우와 바닥에서 옆으로 4 m 민 경우 중 놓았을 때 바닥을 칠 수 있는 쪽을 [칸 E]에 적어 보세요.
칸 E — 위로 올린 경우 · 옆으로 민 경우
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)②와 ③에서 공이 바닥을 치는 세기는 무엇에 따라 달라졌나요? 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 공이 바닥을 치는 세기는 ___가 클수록, 그리고 ___가 클수록 …
(2)⑤처럼 두 수를 곱한 값이 클수록 세게 친다는 것은 이 공에서만 생기는 우연일까요, 어떤 물체에서도 생기는 규칙일까요? 다른 무게와 다른 높이를 직접 골라 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 ___ kg, ___ m로 해 보니 …
(3)⑥에서 위로 올린 공과 옆으로 민 공은 무엇이 달랐나요? 무엇 때문에 그런 차이가 생겼을지 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) | 두 조건을 빠짐없이 찾고, 비교·표시·곱셈 지시를 정확히 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 자기 가설에 이유를 붙였고, 다른 값을 직접 골라 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
높은 곳에 있는 물체가 품고 있는 것 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 이제 배운 용어를 사용해 아래 문제를 풀어 봅시다. (중력 가속도 g = 9.8 m/s²)
1.퍼텐셜 에너지란 무엇인지 '기준 위치'라는 말을 넣어 한 문장으로 쓰시오.
2.질량 2 kg인 물체가 기준면에서 높이 5 m 위에 있을 때, 중력 퍼텐셜 에너지를 구하시오.
3.높이 4 m에 있는 물체의 중력 퍼텐셜 에너지가 196 J이었다. 이 물체의 질량을 구하시오.
4.질량 3 kg인 물체를 기준면에서 높이 2 m인 곳에서 6 m인 곳까지 들어올렸다. 퍼텐셜 에너지의 변화량을 구하시오.
5.기준면 위에 놓여 있는 물체의 중력 퍼텐셜 에너지는 얼마인가? 또 물체를 높이 h만큼 들어올리는 데 한 일과 그 높이에서의 퍼텐셜 에너지 사이의 관계를 쓰시오.
정답
1. 물체가 기준 위치와 다른 위치에 있을 때 가지게 되는 에너지이다.
2. E_p = mgh = 2 × 9.8 × 5 = 98 J
3. m = E_p/(gh) = 196 ÷ (9.8 × 4) = 5 kg
4. ΔE_p = mgΔh = 3 × 9.8 × 4 = 117.6 J
5. 기준면에서는 h = 0이므로 E_p = 0 J이다. 물체를 높이 h만큼 들어올리는 일 = 높이 h에서 가지는 퍼텐셜 에너지(mgh) = 그 물체가 낙하하면서 할 수 있는 일.