고리를 따라 반복 무늬가 딱 맞아떨어지는 조건 찾기
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: 둘레 24 cm 고리 · 6 cm 간격 (비교용: 둘레 24 cm 고리 · 5 cm 간격)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]의 고리 둘레(24 cm)를 따라 6 cm 간격으로 점을 찍고, 찍은 점의 개수를 옆에 적으세요.
- ②24를 6으로 나눈 값을 계산해 [칸 C]에 적으세요.
- ③[칸 A]의 점들을 안쪽·바깥쪽으로 번갈아 부풀린 곡선으로 잇고, 출발한 자리와 되돌아온 자리가 맞물리는지 [칸 D]에 ◯ 또는 ✕로 적으세요.
- ④[칸 B]의 같은 고리에는 5 cm 간격으로 점을 찍고, 24를 5로 나눈 값을 [칸 E]에 적으세요.
- ⑤[칸 B]의 점들도 ③과 같은 방법으로 이어 그린 뒤, 맞물리는지 [칸 F]에 ◯ 또는 ✕로 적으세요.
- ⑥[칸 C]와 [칸 E] 중 소수점 없이 딱 떨어지는 값에 ◯표 하세요.
칸 A — 둘레 24 cm 고리 — 6 cm 간격으로 점 찍고 잇기
칸 B — 둘레 24 cm 고리 — 5 cm 간격으로 점 찍고 잇기
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 D]와 [칸 F]의 판정이 서로 달랐다면, 무엇이 그 차이를 만들었다고 생각하나요? [칸 C]·[칸 E]의 값을 근거로 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ 맞물린 쪽은 [칸 C]의 값이 ___이었고, 맞물리지 않은 쪽은 ___이었기 때문에 …
(2)같은 고리에서 간격을 4 cm와 3.5 cm로 바꾸어 직접 확인해 보세요. 맞물림 여부가 나눈 값에 따라 정해지는 것은 24와 6이라서 생긴 우연일까요, 어떤 둘레와 간격에서도 생기는 규칙일까요? 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 간격 ___ cm로 해 보니 …
(3)고리를 잘라 곧게 편 긴 줄 위에서 같은 작업을 하면 ◯·✕ 판정이 왜 의미를 잃을까요? 무엇 때문에 그런 차이가 생기는지 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) | 점을 빠짐없이 찍고 나눈 값을 정확히 계산했으며, 맞물림 판정을 두 경우 모두 표시함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 판정 차이의 근거를 나눈 값으로 설명했고, 다른 간격을 직접 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
고리를 따라 반복 무늬가 딱 맞아떨어지는 조건 찾기 · 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.질량 9.1×10⁻³¹ kg인 전자가 2.0×10⁶ m/s로 운동할 때 물질파 파장을 구하시오. (h=6.63×10⁻³⁴ J·s)
2.보어의 양자 조건 2πr = nλ에서 n=3이고 파장이 3.6×10⁻¹⁰ m일 때 궤도 반지름 r를 구하시오.
3.질량 0.10 kg인 공이 20 m/s로 날아갈 때 물질파 파장을 구하고, 이 파동성을 관찰하기 어려운 이유를 쓰시오.
4.수소 원자의 에너지 준위가 Eₙ = −13.6/n² (eV)일 때, n=2와 n=3의 에너지를 각각 구하고 n=3 → n=2 전이에서 방출되는 에너지를 구하시오.
5.위 문제에서 방출된 광자의 파장을 구하시오. (h=6.63×10⁻³⁴ J·s, c=3×10⁸ m/s, 1 eV=1.6×10⁻¹⁹ J)
정답
1. λ = h/mv = 6.63×10⁻³⁴ ÷ (9.1×10⁻³¹ × 2.0×10⁶) ≈ 3.6×10⁻¹⁰ m
2. r = 3λ/2π = (3 × 3.6×10⁻¹⁰) ÷ 6.28 ≈ 1.7×10⁻¹⁰ m
3. λ = 6.63×10⁻³⁴ ÷ (0.10 × 20) ≈ 3.3×10⁻³⁴ m. 원자 크기(10⁻¹⁰ m)보다 훨씬 작아 회절·간섭을 관찰할 수 없다.
4. E₂ = −3.40 eV, E₃ = −1.51 eV, 방출 에너지 = 1.89 eV
5. E = 1.89 × 1.6×10⁻¹⁹ ≈ 3.02×10⁻¹⁹ J, λ = hc/E ≈ 6.58×10⁻⁷ m (약 658 nm, 붉은빛)