움직이는 물체마다 딸린 길이를 나눗셈으로 구해 견주기

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: 야구공, 아주 작은 알갱이, 걸어가는 사람 (비교용: 질량이 10³⁰배 차이 나는 두 물체)

활동 — 순서대로 해 보기

30점

①질량 0.15 kg인 야구공이 40 m/s로 날아간다. 질량×속도를 계산해 [칸 A]에 적으세요.
②6.63×10⁻³⁴을 [칸 A]의 값으로 나눈 결과를 단위 m와 함께 [칸 B]에 적으세요.
③질량 9.1×10⁻³¹ kg인 알갱이가 1.0×10⁷ m/s로 달린다. ①을 그대로 해 [칸 C]에 적으세요.
④②와 같은 나눗셈을 해서 그 결과를 [칸 D]에 적으세요.
⑤질량 60 kg인 사람이 1.0 m/s로 걸을 때 ②의 결과만 계산해 [칸 E]에 적으세요.
⑥[칸 B]·[칸 D]·[칸 E]를 1.0×10⁻¹⁰ m와 각각 견주어 크다/작다를 [칸 F]에 적으세요.
⑦야구공의 속도만 2배로 하면 [칸 B]가 몇 배가 되는지 계산해 [칸 F]에 이어 적으세요.

칸 A — 야구공의 질량×속도

칸 B — 6.63×10⁻³⁴ ÷ 앞의 값 (m)

칸 C — 작은 알갱이의 질량×속도

칸 D — 작은 알갱이의 나눗셈 결과 (m)

칸 E — 사람의 나눗셈 결과 (m)

칸 F — 1.0×10⁻¹⁰ m와 견줌 · 속도 2배일 때

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)세 물체 중 어느 것의 결과만 1.0×10⁻¹⁰ m에 가까웠나요? 그렇게 된 까닭을 계산에 쓰인 두 수(질량·속도)로 설명하세요. (15점)

✎ ___가 작을수록 나눗셈의 결과는 ___지므로 …

(2)속도를 2배로 하면 결과가 늘 절반이 될까요? 이 야구공에서만 생긴 우연인지 어떤 물체에서도 성립하는 규칙인지 예상을 걸고, 다른 물체를 하나 직접 골라 계산한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 물체 ___(질량 ___, 속도 ___)로 해 보니 …

(3)야구공의 결과와 작은 알갱이의 결과는 10²⁴배쯤 차이가 납니다. 이 차이 때문에 실험실에서 두 물체를 다루는 방법이 어떻게 달라져야 할지 여러분의 생각을 쓰세요. (10점)

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 구한 값이 무엇인지 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준

활동 수행 (30점)	세 물체의 곱셈·나눗셈을 지수까지 정확히 계산하고 단위를 붙여 각 칸에 옮김	상 · 중 · 하
해석 (40점)	결과의 크기 차이를 두 수로 근거 짓고, 스스로 고른 물체로 직접 확인함	상 · 중 · 하
성찰 (30점)	순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음	상 · 중 · 하

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연습 문제

움직이는 물체마다 딸린 길이를 나눗셈으로 구해 견주기 · 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.드브로이의 물질파 개념을 식과 함께 두 문장으로 서술하시오.

2.질량 0.15 kg인 야구공이 40 m/s로 날아갈 때의 물질파 파장을 구하고, 이를 관측할 수 없는 이유를 쓰시오. (h=6.63×10⁻³⁴ J·s)

3.질량 9.1×10⁻³¹ kg인 전자가 1.0×10⁷ m/s로 운동할 때의 물질파 파장을 구하시오.

4.같은 전자의 속도를 2배로 하면 물질파 파장은 몇 배가 되는가? 이유와 함께 쓰시오.

5.야구공의 파동성은 관측되지 않지만 전자의 파동성은 관측되는 까닭을 물질파 파장의 크기와 관련지어 서술하시오.

정답

1. 질량 m인 물체가 속도 v로 운동하면 운동량 p=mv에 반비례하는 파장 λ=h/p=h/mv의 파동성을 갖는다. 이 파동을 물질파(드브로이파)라 하며, 입자로 알려진 물체도 파동성을 가진다는 뜻이다. 2. p = 0.15×40 = 6.0 kg·m/s → λ = 6.63×10⁻³⁴/6.0 = 1.11×10⁻³⁴ m. 원자 크기(10⁻¹⁰ m)보다 10²⁴배 이상 작아 회절·간섭을 일으킬 만한 구조물이 없으므로 관측할 수 없다. 3. p = 9.1×10⁻³¹ × 1.0×10⁷ = 9.1×10⁻²⁴ kg·m/s → λ = 6.63×10⁻³⁴/9.1×10⁻²⁴ = 7.3×10⁻¹¹ m 4. 1/2배(3.6×10⁻¹¹ m). λ=h/mv에서 λ는 v에 반비례하기 때문이다. 5. 전자의 파장은 약 10⁻¹⁰ m로 결정 속 원자 간격과 비슷해 결정을 통과할 때 회절·간섭 무늬가 나타나지만, 야구공의 파장은 10⁻³⁴ m 수준이어서 그와 비슷한 간격의 구조물이 존재하지 않아 파동성이 드러나지 않는다.

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