별빛 속 어두운 선의 자리가 실험실 값과 얼마나 어긋났는지 재보기

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: 실험실 값 656.3 nm · 별 A 656.4 nm · 별 B 656.2 nm · 은하 C 663.0 nm (비교용: 실험실 값과의 어긋남이 0인 천체)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 실험실 값 656.3 nm와 별 A의 656.4 nm를 [칸 A] 첫 줄에 나란히 적어 보세요.
  2. 별 B의 656.2 nm, 은하 C의 663.0 nm도 [칸 A]에 이어 적어 보세요.
  3. 세 천체의 값에서 656.3을 각각 빼 어긋난 양을 부호와 함께 [칸 B]에 적으세요.
  4. [칸 B]의 값을 656.3으로 나눈 비를 소수 다섯째 자리까지 [칸 C]에 적어 보세요.
  5. [칸 C]의 각 값에 300000 km/s를 곱해 [칸 D]에 km/s 단위로 적어 보세요.
  6. 부호가 +인 천체와 −인 천체를 나누어 [칸 E]에 이름을 적어 보세요.
칸 A — 실험실 값과 세 천체의 값
칸 B — 656.3과의 어긋남
칸 C — 어긋남 ÷ 656.3
칸 D — × 300000 km/s
칸 E — 부호별로 나눈 천체
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 D]에서 얻은 값을 그 천체가 우리에게서 멀어지거나 다가오는 빠르기로 볼 수 있을까요? 이것이 이 세 천체에서만 통하는 우연일까요, 규칙일까요? 값이 659.6 nm인 은하 D를 같은 방법으로 계산해 확인한 결과와 함께 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. (659.6−656.3)÷656.3×300000을 계산해 보니 …

(2)별 A와 별 B는 어긋난 양의 크기가 0.1 nm로 같은데 부호가 반대였습니다. 두 별이 서로 어떻게 다른 상태인지 판단하고, 그렇게 본 이유를 쓰세요. (15점)

✎ +인 별은 우리에게서 ___, −인 별은 ___ 있다고 본다. 왜냐하면 …

(3)은하 C의 어긋남은 별 A의 67배였습니다. 아주 먼 천체일수록 이런 값이 크게 나온다면 그것이 무엇을 뜻할지 여러분의 생각을 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) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)세 천체의 값을 빠짐없이 계산하고, 부호를 정확히 붙여 정리함상 · 중 · 하
해석 (40점)자기 가설에 이유를 붙였고, 다른 천체를 직접 계산해 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

별빛 속 어두운 선의 자리가 실험실 값과 얼마나 어긋났는지 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.실험실에서 500.0 nm인 흡수선이 어떤 은하의 스펙트럼에서 502.0 nm로 측정되었다. 이 은하의 후퇴 속도를 v = c·Δλ/λ로 구하시오. (c = 3×10⁸ m/s)
2.실험실 값 656.3 nm인 흡수선이 어떤 은하에서 660.0 nm로 측정되었다. 후퇴 속도를 구하시오.
3.어떤 별의 흡수선이 실험실 값보다 짧은 파장 쪽으로 치우쳐 있었다. 이 별의 운동을 쓰시오.
4.한 별의 흡수선이 일정한 주기로 적색 편이와 청색 편이를 되풀이한다면 무엇을 알 수 있는지 쓰시오.
5.멀리 있는 은하일수록 적색 편이가 크게 나타나는 사실이 뜻하는 바를 쓰시오.
정답
1. v = 3×10⁸ × 2.0/500.0 = 1.2×10⁶ m/s = 1200 km/s (멀어짐) 2. v = 3×10⁸ × 3.7/656.3 ≈ 1.69×10⁶ m/s ≈ 1690 km/s 3. 청색 편이이므로 별이 지구 쪽으로 다가오고 있다 4. 보이지 않는 동반 천체와 공통 질량 중심을 도는 쌍성(또는 외계 행성을 거느린 별)임을 알 수 있다 5. 멀수록 빠르게 멀어진다는 뜻(허블 법칙)이며, 우주가 팽창하고 있음을 보여 준다
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