승강기 안 저울 눈금 차이를 몸무게로 나눠 보기
물리 2 · 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: 질량 60 kg인 사람이 탄 승강기와 저울 (비교용: 일정한 빠르기로 올라가는 승강기)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①승강기가 멈춰 있을 때 저울 눈금을 읽어 [칸 A]에 N 단위로 적으세요.
- ②승강기가 위로 출발해 빨라지는 동안의 저울 눈금을 읽어 [칸 B]에 적으세요.
- ③[칸 B]에서 [칸 A]를 뺀 값을 계산해 [칸 C]에 적으세요.
- ④[칸 C]의 값을 60으로 나눈 몫을 [칸 D]에 적으세요.
- ⑤속도계로 잰 '매초 늘어난 빠르기'를 [칸 D] 옆에 적고, 두 수를 비교해 ◯ 또는 ×로 표시하세요.
- ⑥아래로 출발해 빨라지는 동안 ②~③을 반복해 눈금과 차이를 [칸 E]에 적으세요.
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)승강기 안 사람은 몸무게가 늘었다고 느꼈지만 지구가 당기는 정도는 그대로였습니다. 그렇다면 [칸 C]의 차이는 무엇이 만든 것일지 여러분의 말로 쓰세요. (15점)
✎ 저울 눈금이 늘어난 것은 지구가 아니라 승강기가 ___ 때문이고, 안에서는 그것이 …
(2)[칸 D]의 값이 '매초 늘어난 빠르기'와 같아진 것은 60 kg이라서 생긴 우연일까요, 어떤 질량에서도 생기는 규칙일까요? 다른 질량을 직접 하나 골라 계산한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 질량 ___ kg으로 해 보니 …
(3)⑥의 [칸 E]는 [칸 B]와 부호가 어떻게 달랐나요? 승강기 밖 건물에 서 있는 사람은 이 차이를 어떻게 설명했을지 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) 물리 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 세 상황의 눈금을 빠짐없이 읽고, 뺄셈·나눗셈을 정확히 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 안과 밖의 설명을 구분해 이유를 붙였고, 다른 값으로 직접 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
승강기 안 저울 눈금 차이를 몸무게로 나눠 보기 · 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.질량 2.0 kg인 물체가 놓인 버스가 3.0 m/s²로 가속한다. 버스 좌표계에서 물체에 작용하는 관성력의 크기와 방향을 구하시오.
2.질량 50 kg인 사람이 위쪽으로 1.5 m/s²로 가속하는 승강기 안 저울 위에 서 있다. 저울 눈금을 구하시오. (g = 9.8 m/s²)
3.가속도가 4.9 m/s²인 열차 천장에 매단 추가 연직 방향과 이루는 각을 구하시오.
4.질량 0.20 kg인 컵이 열차 바닥에 놓여 있다. 열차가 2.5 m/s²로 감속할 때 열차 좌표계에서 컵에 작용하는 관성력의 크기와 방향을 구하시오.
5.관성력이 '실제로 존재하는 힘이 아니다'라고 말하는 까닭을 반작용의 관점에서 서술하시오.
정답
1. F = ma = 2.0 × 3.0 = 6.0 N, 버스의 가속도와 반대 방향(뒤쪽)
2. N = 50 × (9.8 + 1.5) = 565 N
3. tanθ = 4.9/9.8 = 0.5 → θ ≈ 26.6°
4. F = 0.20 × 2.5 = 0.50 N, 열차 진행 방향(앞쪽)
5. 관성력은 가속 좌표계에서 뉴턴 운동 법칙을 그대로 쓰기 위해 도입한 힘으로, 그 힘을 작용하는 상대 물체가 없어 반작용 짝이 존재하지 않는다. 관성 좌표계에서 보면 필요 없다.