판에 전기를 채우는 동안 쌓인 몫을 그래프 넓이로 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: 장치 가 (전압 4 V까지) (비교용: 전압 8 V까지 채운 경우)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 장치 가는 전하량이 1·2·3·4 μC로 늘 때 전압이 1·2·3·4 V였어요. (전하량, 전압) 네 쌍을 [칸 A]에 적어 보세요.
  2. [칸 A]의 네 점이 원점 (0,0)에서 (4,4)까지 곧게 이어지는지 살펴 O/X를 [칸 B]에 적으세요.
  3. 원점·(4,0)·(4,4)를 꼭짓점으로 하는 삼각형 넓이(½×밑변×높이)를 계산해 [칸 C]에 적어 보세요.
  4. 장치 나는 (8,8)까지 채워요. 같은 방법으로 삼각형 넓이를 계산해 [칸 D]에 적어 보세요.
  5. [칸 C]와 [칸 D]를 비교해, 전압이 2배 될 때 넓이가 몇 배 되었는지 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — (전하량, 전압) 네 쌍
칸 B — 원점에서 곧게 이어지나? (O/X)
칸 C — 장치 가의 삼각형 넓이
칸 D — 장치 나의 삼각형 넓이
칸 E — 넓이가 몇 배
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)전압이 2배 될 때 넓이가 4배가 되었나요? 이것이 이 두 값에서만 생긴 우연일까요, 규칙일까요? 전압이 3배(전하량 12 μC, 전압 12 V)일 때 넓이를 예측하고, 그 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 3배일 때 넓이는 ___일 것이다. 왜냐하면 …

(2)만약 전하량을 채우는 내내 전압이 처음부터 4 V로 일정했다면 넓이는 직사각형(4×4=16)이 됩니다. 실제로 잰 삼각형 넓이가 그 절반인 까닭은 무엇 때문일까요? (15점)

✎ 전압이 0에서부터 조금씩 ___했기 때문에 …

(3)이 삼각형 넓이가 큰 장치일수록, 나중에 한꺼번에 내보낼 수 있는 것이 더 많다고 말할 수 있을까요? 여러분의 말로 이유와 함께 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) 수학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)네 점을 정확히 적고, 두 삼각형의 넓이를 바르게 계산함상 · 중 · 하
해석 (40점)넓이가 전압의 제곱만큼 커지는 규칙을 예측·검증하고, 절반이 되는 까닭을 설명함상 · 중 · 하
성찰 (30점)활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 이름을 연결함상 · 중 · 하
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연습 문제

판에 전기를 채우는 동안 쌓인 몫을 그래프 넓이로 재보기 · 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.전기용량 2 μF인 축전기에 100 V가 걸릴 때 저장된 전기 에너지 U를 구하시오. (U=½CV²)
2.전하량 4×10⁻³ C, 전압 50 V로 충전된 축전기에 저장된 에너지 U를 구하시오. (U=½QV)
3.전기용량 5 μF, 전하량 1×10⁻³ C인 축전기에 저장된 에너지 U를 구하시오. (U=Q²/2C)
4.전기용량이 일정할 때, 축전기에 걸리는 전압을 2배로 하면 저장 에너지는 몇 배가 되는가?
5.전기용량 10 μF인 축전기를 200 V로 충전할 때 저장되는 에너지 U를 구하시오.
6.카메라 플래시가 순간적으로 아주 밝은 빛을 낼 수 있는 까닭을, 축전기에 저장된 에너지와 연결해 서술하시오.
정답
1. U = ½CV² = ½ × 2×10⁻⁶ × 100² = 1×10⁻² J = 0.01 J 2. U = ½QV = ½ × 4×10⁻³ × 50 = 0.1 J 3. U = Q²/(2C) = (1×10⁻³)²/(2 × 5×10⁻⁶) = 0.1 J 4. 4배 (저장 에너지는 전압의 제곱에 비례, U ∝ V²) 5. U = ½CV² = ½ × 10×10⁻⁶ × 200² = 0.2 J 6. 축전기가 오랫동안 조금씩 모아 저장한 에너지를 아주 짧은 순간에 한꺼번에 방출하기 때문(큰 순간 전력을 낼 수 있음)
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