높이와 빠르기가 서로 맞바뀌는 규칙 찾기

물리1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
학년
이름
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: 5 m 높이에서 가만히 놓은 2 kg 공 (비교용: 손으로 잡고 아주 천천히 내린 2 kg 공)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 2 kg 공을 5 m 높이에서 가만히 놓습니다. [칸 A]에 h=5,4,3,2,1,0 을 세로로 적으세요.
  2. [칸 A]의 각 h 옆에 2×10×h 를 계산해 적으세요.
  3. 각 h에서 공의 빠르기는 v²=2×10×(5−h) 입니다. [칸 B]에 h마다 ½×2×v² 값을 적으세요.
  4. 같은 h끼리 [칸 A]의 값과 [칸 B]의 값을 더해 그 합을 [칸 C]에 h 순서대로 적으세요.
  5. [칸 C]에 적은 여섯 수를 비교해 같은 점을 찾아 ◯표 하세요.
  6. h가 5에서 0으로 갈 때 [칸 A]와 [칸 B] 중 커지는 것과 작아지는 것을 [칸 D]에 적으세요.
  7. 같은 공을 손으로 잡고 아주 천천히 내리면 [칸 B]의 값이 어떻게 될지 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — h 와 2×10×h 의 값
칸 B — 각 h에서 ½×2×v² 의 값
칸 C — 같은 h의 두 값의 합
칸 D — 커지는 것 / 작아지는 것
칸 E — 천천히 내렸을 때
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 C]에 적은 여섯 개의 합은 서로 어떤 관계였나요? 그 결과가 무엇을 뜻하는지 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)

✎ h가 달라져도 두 값의 합은 ___했다. 이것은 한쪽이 줄어든 만큼 ___

(2)이 결과는 5 m·2 kg이라서 생긴 우연일까요, 다른 높이·무게에서도 생기는 규칙일까요? 높이나 무게를 직접 하나 바꿔 계산한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

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

(3)⑦에서 손으로 잡고 천천히 내린 경우는 그냥 놓았을 때와 무엇이 달랐나요? 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 [칸 A]·[칸 B]·[칸 C]에서 다룬 것을 각각 한 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)각 칸의 값을 빠짐없이 계산하고, 비교·표시 지시를 정확히 수행함상 · 중 · 하
해석 (40점)자기 가설에 이유를 붙였고, 값을 직접 바꿔 확인한 근거가 있음상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 각 문장에 알맞은 이름을 짝지음상 · 중 · 하
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연습 문제

높이와 빠르기가 서로 맞바뀌는 규칙 찾기 · 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.역학적 에너지란 무엇인지 두 가지 항으로 나누어 쓰고, 식으로 나타내시오. (g=10 m/s²)
2.질량 2 kg인 물체가 지면에서 5 m 높이에 정지해 있다. 이 물체의 퍼텐셜 에너지와 운동 에너지, 역학적 에너지를 각각 구하시오. (g=10 m/s²)
3.위 물체를 가만히 놓았을 때, 지면에 도달하는 순간의 운동 에너지와 속력을 구하시오. (공기 저항 무시)
4.같은 물체가 낙하 중 높이 2 m를 지날 때의 퍼텐셜 에너지·운동 에너지·속력을 구하시오.
5.길이 있는 실에 매단 추를 최저점보다 0.8 m 높은 곳에서 놓았다. 최저점에서의 속력을 구하고, 마찰과 공기 저항이 있으면 역학적 에너지 보존 법칙이 성립하는지 쓰시오.
정답
1. 역학적 에너지 = 퍼텐셜 에너지 + 운동 에너지, E = Ep + Ek 2. Ep = mgh = 2×10×5 = 100 J, Ek = 0 J, E = 100 J 3. Ek = 100 J, ½mv² = 100 → v² = 100, v = 10 m/s 4. Ep = 2×10×2 = 40 J, Ek = 100−40 = 60 J, v = √60 ≈ 7.75 m/s 5. ½mv² = mgh → v = √(2×10×0.8) = 4 m/s. 마찰·공기 저항이 있으면 역학적 에너지가 열 등으로 전환되어 보존되지 않는다.
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