끌어당기는 힘으로 도는 시간과 거리의 규칙 설명하기

물리 2 · 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: 행성을 원 궤도로 붙잡아 도는 시간을 정하는 끌어당김 (G=6.67×10⁻¹¹, 지구 질량 6.0×10²⁴ kg) (비교용: 당김이 거리와 무관하게 일정하다고 가정한 경우)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 행성이 태양을 원을 그리며 돌 때, 안쪽으로 당기는 힘이 없다면 어떻게 될지 [칸 A]에 적어 보세요.
  2. 태양에 가까운 행성과 먼 행성 중 어느 쪽이 더 세게 당겨질지 예상해 [칸 B]에 적어 보세요.
  3. 더 세게 당겨지는 행성이 더 빨리 도는지 느리게 도는지 예상해 [칸 C]에 적어 보세요.
  4. 도는 시간의 제곱과 거리의 세제곱의 비를 여러 행성에 대해 계산해 [칸 D]에 적어 보세요.
  5. '그 비가 일정하다'와 '멀수록 약하게 당겨진다'를 이어 한 문장으로 [칸 E]에 적어 보세요.
칸 A — 당기는 힘이 없을 때
칸 B — 가까운·먼 행성의 당김 세기
칸 C — 세게 당길 때 도는 빠르기
칸 D — 시간² ÷ 거리³ 비
칸 E — 두 사실을 이은 문장
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)행성을 원 궤도에 계속 붙잡아 두는 힘은 어디서 온다고 생각하나요? 이 힘이 '도는 시간'을 정한다는 것을 여러분의 말로 쓰세요. (15점)

✎ 행성을 붙잡는 힘은 ___ 에서 온다. 이 힘이 셀수록 행성은 …

(2)'당기는 힘이 거리의 제곱에 반비례한다'와 '도는 시간·거리의 규칙'이 서로 들어맞았나요? 표의 값으로 직접 확인한 결과와 함께, 우연인지 규칙인지 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 표의 값으로 맞춰 보니 …

(3)만약 당기는 힘이 거리와 상관없이 늘 일정하다면, 도는 시간과 거리의 규칙은 지금과 같을까요? 무엇이 달라질지 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 과학에서 배운(또는 배울) 용어를 스스로 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)당김의 세기 예상과 시간²÷거리³ 비를 빠짐없이 계산하고 두 사실을 이어 기록함상 · 중 · 하
해석 (40점)붙잡는 힘과 도는 시간의 관계를 근거를 들어 설명하고, 표의 값으로 직접 확인함상 · 중 · 하
성찰 (30점)활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 이름을 연결함상 · 중 · 하
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연습 문제

끌어당기는 힘으로 도는 시간과 거리의 규칙 설명하기 · 각 25점 · 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.지구(질량 6.0×10²⁴ kg) 둘레를 반지름 7.0×10⁶ m인 원 궤도로 도는 위성의 속력을 구하시오 (v=√(GM/r), G=6.67×10⁻¹¹).
2.원 궤도의 반지름이 4배가 되면 공전 주기는 몇 배가 되는지 구하시오 (T²∝r³).
3.행성이 태양을 원 궤도로 도는 데 필요한 구심력을 제공하는 것은 무엇인지 쓰시오.
4.'거리가 멀수록 중력이 약해진다'는 사실과 '먼 행성일수록 천천히 돈다'는 사실이 어떻게 연결되는지 쓰시오.
정답
1. 약 7.6×10³ m/s 2. 8배 3. 태양과 행성 사이에 작용하는 중력(만유인력) 4. 멀수록 중력(구심력)이 약해 더 느리게 돌고, 그래서 공전 주기가 길어진다. 즉 케플러 법칙이 중력으로 설명된다.
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