빙 도는 판 위에서 밖으로 밀리는 정도 재보기

물리 2 · 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: 반지름 0.50 m인 회전판 위에 용수철저울로 묶은 200 g 물체 (비교용: 반지름을 2배로 늘린 같은 회전판)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 판 위 물체를 저울로 중심에 묶고, 중심에서 물체까지 거리를 자로 재어 [칸 A]에 적으세요.
  2. 판을 돌려 한 바퀴 도는 데 걸린 시간을 초시계로 재어 [칸 A] 옆에 적으세요.
  3. (2 × 3.14 × 거리) ÷ (한 바퀴 시간)을 계산해 물체가 도는 빠르기를 [칸 B]에 적으세요.
  4. (빠르기 × 빠르기) ÷ 거리를 계산해 [칸 C]에 적고, 여기에 0.20을 곱한 값을 [칸 D]에 적으세요.
  5. 도는 동안 용수철저울 눈금을 읽어 [칸 D] 옆에 적고, 두 수를 비교해 ◯ 또는 ×로 표시하세요.
  6. 거리를 2배로 늘려 ②~⑤를 반복하고 저울 눈금을 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 중심까지 거리(m)와 한 바퀴 시간(s)
칸 B — 도는 빠르기(m/s)
칸 C — 빠르기² ÷ 거리
칸 D — 위 값 × 0.20 (N)
칸 E — 거리 2배일 때 저울 눈금(N)
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)판 위에 함께 도는 사람은 물체가 밖으로 밀린다고 말하고, 판 밖에 선 사람은 물체가 안쪽으로 당겨진다고 말했습니다. 두 말이 모두 맞을 수 있는 까닭을 쓰세요. (15점)

✎ 두 사람이 서 있는 자리가 달라서, 판 위 사람에게만 ___이 필요했기 때문에 …

(2)[칸 D]와 저울 눈금이 비슷하게 나온 것은 0.50 m라는 거리 때문에 생긴 우연일까요, 어떤 거리에서도 생기는 규칙일까요? 다른 거리를 직접 하나 골라 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 거리 ___ m로 해 보니 …

(3)⑥에서 거리를 2배로 늘렸을 때 저울 눈금은 어떻게 달라졌나요? 그 까닭을 [칸 C]의 계산식과 연결해 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)거리·시간을 정확히 재고 빠르기와 곱셈·나눗셈 계산을 빠짐없이 수행함상 · 중 · 하
해석 (40점)두 자리의 설명 차이에 이유를 붙였고, 다른 값으로 직접 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

빙 도는 판 위에서 밖으로 밀리는 정도 재보기 · 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.질량 0.20 kg인 물체가 반지름 0.50 m인 원둘레를 2.0 m/s의 일정한 속력으로 돈다. 함께 회전하는 좌표계에서 물체에 작용하는 원심력의 크기를 구하시오.
2.질량 1000 kg인 자동차가 반지름 50 m인 곡선 도로를 20 m/s로 돈다. 필요한 구심력의 크기를 구하시오.
3.반지름 0.50 m인 회전판이 한 바퀴 도는 데 2.0 s 걸린다. 가장자리 점의 속력과 구심가속도를 구하시오. (π = 3.14)
4.줄에 매단 공이 반지름 4.0 m인 수평 원을 5.0 m/s로 돌 때, 줄이 연직 방향과 이루는 각을 구하시오. (tanθ = v²/rg, g = 9.8 m/s²)
5.회전 그네를 타는 사람과 땅에 선 관찰자가 같은 상황을 서로 다르게 설명하는 까닭을 서술하시오.
정답
1. F = mv²/r = 0.20 × 2.0² / 0.50 = 1.6 N (바깥쪽) 2. F = mv²/r = 1000 × 20² / 50 = 8000 N = 8.0 × 10³ N 3. v = 2πr/T = 2×3.14×0.50/2.0 ≈ 1.57 m/s · a = v²/r = 1.57²/0.50 ≈ 4.9 m/s² 4. tanθ = 25/(4.0×9.8) = 0.638 → θ ≈ 32.5° 5. 땅(관성 좌표계)에서는 줄의 장력의 수평 성분이 구심력이 되어 원운동을 시킨다고 설명한다. 회전 그네(가속 좌표계)에 탄 사람은 자신이 정지해 있다고 보므로, 바깥쪽으로 향하는 관성력(원심력)을 도입해야 힘이 평형을 이룬다고 설명한다.
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