저울 눈금이 얼마나 변하는지 재보기
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: 자석 사이에 놓인 길이 0.20 m 도선 (비교용: 같은 도선을 자석에서 멀리 빼낸 경우)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①전자저울 위 말굽자석 사이에 도선을 걸고, 전원을 끈 채 저울 눈금을 [칸 A]에 적으세요.
- ②전류를 0.5 A로 맞추고 저울 눈금을 읽어 [칸 A]의 표에 적으세요.
- ③같은 방법으로 1.0 A, 1.5 A, 2.0 A에서도 눈금을 읽어 표를 채우세요.
- ④각 눈금에서 처음 값을 뺀 뒤 9.8을 곱해 힘을 계산해 [칸 A] 오른쪽 칸에 적으세요.
- ⑤가로축을 전류, 세로축을 힘으로 잡고 네 점을 [칸 B]에 찍어 선으로 이으세요.
- ⑥[칸 B] 선의 기울기를 계산해 [칸 C]에 적고, 그 값을 도선 길이 0.20으로 나눠 [칸 D]에 적으세요.
- ⑦도선을 자석에서 10 cm 빼낸 뒤 2.0 A에서 눈금을 다시 읽어 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 전류 · 저울 눈금 · 힘(N) 표
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 B]의 점들은 어떤 모양으로 놓였나요? 전류를 2배로 했을 때 힘이 어떻게 되었는지 숫자로 확인하고, 두 양의 관계를 여러분의 말로 쓰세요. (15점)
✎ 전류를 2배로 하니 힘이 약 ___배가 되었다. 그러므로 …
(2)[칸 D]의 값은 이 자석의 무엇을 나타내는 숫자일까요? 이것은 이 도선 길이라서 나온 우연일까요, 길이를 바꿔도 같은 값이 나오는 규칙일까요? 길이가 다른 도선으로 직접 확인한 결과와 함께 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 길이 ___ m 도선으로 해 보니 [칸 D] 값은 …
(3)[칸 E]의 눈금 변화는 [칸 A]의 2.0 A 때와 어떻게 달랐나요? 무엇 때문에 그런 차이가 생겼을지 쓰세요. (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 실험을 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 재고 계산한 것을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어와 단위를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 눈금을 빠짐없이 읽어 표를 채우고, 힘 계산과 그래프 그리기를 지시대로 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 두 양의 관계를 숫자로 확인해 설명하고, 조건을 바꿔 직접 검증한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름과 단위를 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
저울 눈금이 얼마나 변하는지 재보기 · 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.자기장의 세기(자기 선속 밀도) B의 정의식을 쓰고, 단위 T(테슬라)를 N, A, m로 나타내시오.
2.길이 0.20 m 도선에 4.0 A가 흐를 때 자기장에 수직으로 놓인 도선이 0.048 N의 힘을 받았다. 자기장의 세기를 구하시오.
3.B = 0.25 T인 자기장에 수직으로 놓인 길이 0.40 m 도선에 3.0 A가 흐를 때 도선이 받는 힘을 구하시오.
4.B = 0.30 T, 길이 0.25 m 도선이 0.12 N의 힘을 받으려면 전류를 얼마로 해야 하는가?
5.도선을 자기장 방향과 나란하게 놓으면 힘이 0이 된다. 그 까닭을 F = BIL sinθ 를 이용해 서술하시오.
정답
1. B = F/(IL). 1 T = 1 N/(A·m)
2. B = F/(IL) = 0.048/(4.0×0.20) = 0.060 T
3. F = BIL = 0.25×3.0×0.40 = 0.30 N
4. I = F/(BL) = 0.12/(0.30×0.25) = 1.6 A
5. θ = 0°이므로 sinθ = 0 → F = 0. 자기장에 수직인 전류 성분이 없기 때문이다.