덩어리로 오는지 물줄기로 오는지 곱셈으로 갈라 보기

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: 1초당 흔들림 횟수가 다른 세 가지 빛 (비교용: 횟수는 그대로 두고 밝기만 2배 올린 경우)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 세 빛의 1초당 흔들림 횟수 4.0×10¹⁴, 6.0×10¹⁴, 7.5×10¹⁴ (단위 1/s)을 [칸 A]에 적으세요.
  2. [칸 A]의 각 값에 6.63×10⁻³⁴을 곱해 [칸 B]에 유효숫자 세 자리로 적으세요.
  3. [칸 B]의 세 값을 기준값 3.60×10⁻¹⁹과 견주어 크다/작다를 [칸 C]에 적으세요.
  4. [칸 B]의 각 값에서 3.60×10⁻¹⁹을 뺀 값을 [칸 D]에 적고, 음수면 '없음'이라 쓰세요.
  5. 밝기를 2배로 해서 날아오는 알갱이 개수만 2배가 되었다면 [칸 B]의 값이 어떻게 될지 [칸 E]에 적으세요.
  6. 그때 [칸 D]의 값은 어떻게 될지 [칸 E]에 이어서 적으세요.
칸 A — 1초당 흔들림 횟수 (1/s)
칸 B — 6.63×10⁻³⁴을 곱한 값
칸 C — 3.60×10⁻¹⁹과 견줌
칸 D — 3.60×10⁻¹⁹을 뺀 값
칸 E — 밝기를 2배로 했을 때
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 D]에서 '없음'이 나온 빛과 값이 남은 빛을 가른 것은 무엇이었나요? 계산 결과를 근거로 여러분의 말로 설명하세요. (15점)

✎ 곱한 값이 3.60×10⁻¹⁹보다 ___인 빛만 …

(2)밝기를 100배로 올리면 '없음'이던 빛에서도 남는 값이 생길까요? 이 세 빛에서만 생긴 우연인지 어떤 빛에서도 성립하는 규칙인지 예상을 걸고, 직접 다른 횟수 값을 하나 골라 계산한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 값 ___로 계산해 보니 …

(3)밝기를 2배로 했을 때 [칸 B]는 그대로인데 알갱이 개수만 2배가 되는 그림과, 물줄기처럼 한꺼번에 2배로 쏟아지는 그림 중 어느 쪽이 [칸 D]의 결과를 더 잘 설명하는지 이유와 함께 쓰세요. (10점)

3

성찰 — 활동을 내 것으로 만들기

30점

(1) 순서 다시 짜기 — 이 계산을 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 계산한 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 값의 곱셈과 뺄셈을 유효숫자에 맞게 빠짐없이 계산하고 각 칸에 정확히 옮김상 · 중 · 하
해석 (40점)가른 기준을 계산 결과로 근거 짓고, 스스로 고른 값으로 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

덩어리로 오는지 물줄기로 오는지 곱셈으로 갈라 보기 · 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.아인슈타인의 광양자설의 핵심 주장을 두 문장으로 서술하시오.
2.진동수가 6.0×10¹⁴ Hz인 빛의 광자 1개가 갖는 에너지를 J과 eV로 구하시오. (h=6.63×10⁻³⁴ J·s, 1 eV=1.6×10⁻¹⁹ J)
3.파장이 400 nm인 빛의 광자 1개의 에너지를 구하시오. (c=3×10⁸ m/s)
4.일함수가 3.60×10⁻¹⁹ J인 금속에 위 400 nm 빛을 비출 때 튀어나오는 전자의 최대 운동 에너지를 J과 eV로 구하시오.
5.같은 빛의 세기를 2배로 할 때 광자 1개의 에너지와 광자의 개수는 각각 어떻게 되는지 쓰고, 이것이 광전 효과에서 무엇을 뜻하는지 서술하시오.
정답
1. 빛은 진동수 f에 비례하는 에너지 E=hf를 갖는 알갱이(광자)들의 흐름이다. 금속 속 전자는 광자 1개의 에너지를 한 번에 통째로 흡수하며, 빛의 세기는 광자의 개수에 해당한다. 2. E = hf = 6.63×10⁻³⁴ × 6.0×10¹⁴ = 3.98×10⁻¹⁹ J ≈ 2.49 eV 3. f = c/λ = 3×10⁸ / 4.0×10⁻⁷ = 7.5×10¹⁴ Hz → E = hf = 4.97×10⁻¹⁹ J ≈ 3.11 eV 4. Ek(max) = hf - W = 4.97×10⁻¹⁹ - 3.60×10⁻¹⁹ = 1.37×10⁻¹⁹ J ≈ 0.86 eV 5. 광자 1개의 에너지는 hf로 그대로이고 광자의 개수만 2배가 된다. 따라서 튀어나오는 전자 수(광전류)는 2배가 되지만 전자의 최대 운동 에너지는 변하지 않는다.
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