줄어들수록 뜨거워지는 공

지구과학 1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 이 평가지에는 과학 용어가 일부러 빠져 있습니다. 지시를 따라 숫자를 직접 계산·비교한 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석하고 성찰하여 서술하세요. 정답 문장이 정해져 있지 않으니 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다.  예제: 반지름이 100→50→20→10으로 줄어드는 가스 공 (비교용: 반지름이 50으로 그대로인 가스 공)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 가스 공이 줄어들며 반지름이 100→50→20→10이 됩니다. 각 반지름마다 1000÷반지름을 구해 [칸 A]에 차례로 적으세요.
  2. [칸 A]에 적은 네 수가 공이 줄어드는 동안 커지는지 작아지는지 화살표(↑ ↓)로 [칸 A] 옆에 표시하세요.
  3. 같은 공에서 안쪽으로 당기는 힘과 바깥으로 미는 힘이 차례로 (8·5)(10·6)(13·7)(18·8)입니다. 쌍마다 큰 쪽에 ◯표 해 [칸 B]에 적으세요.
  4. [칸 A]에서 가장 큰 수가 나온 때의 반지름을 [칸 C]에 적어 보세요.
  5. 네 단계의 중심 온도가 차례로 1·2·5·10(만℃)입니다. [칸 A]의 수가 가장 클 때의 온도를 [칸 D]에 적으세요.
  6. 반지름이 50에서 줄지 않고 그대로인 다른 공에서 1000÷반지름을 세 번 구해 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 1000 ÷ 반지름의 값 (줄어드는 공)
칸 B — 더 큰 힘에 ◯표 (안쪽 · 바깥)
칸 C — 값이 가장 클 때의 반지름
칸 D — 그때의 중심 온도
칸 E — 반지름이 그대로인 공의 값
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)네 단계에서 공이 작아질수록(반지름↓) [칸 A]의 값과 중심 온도가 함께 커졌습니다. 이것은 이 네 수만의 우연일까요, 반지름이 줄면 늘 생기는 규칙일까요? 반지름을 스스로 하나 더 골라(예: 4) 1000÷반지름을 직접 구해 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 반지름 ___로 해 보니 값은 ___이고 …

(2)[칸 E]의 '반지름이 그대로인 공'은 단계가 지나도 [칸 A]의 값이 어떻게 되었나요? 줄어드는 공과 무엇이 달랐고, 무엇 때문에 그 차이가 생겼을지 쓰세요. (15점)

✎ 그 공은 값이 계속 ___였다. 줄어드는 공과 달리 …

(3)[칸 B]에서 안쪽으로 당기는 힘과 바깥으로 미는 힘 중 어느 쪽이 계속 컸나요? 그것이 이 공이 줄곧 작아진 것과 어떤 관계가 있을지 여러분의 말로 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)각 반지름의 값을 바르게 계산하고, 힘 비교·표시 지시를 정확히 수행함상 · 중 · 하
해석 (40점)자기 가설에 이유를 붙였고, 다른 반지름을 직접 골라 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

줄어들수록 뜨거워지는 공 · 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.원시별이 스스로 줄어드는(수축하는) 까닭을 '중력'과 '기체압'이라는 두 낱말을 사용하여 설명하시오.
2.원시별이 중력 수축을 할 때 줄어드는 위치 에너지는 어떤 에너지들로 바뀌는지 두 가지를 쓰고, 각 에너지가 별에 미치는 영향을 설명하시오.
3.중력 수축 에너지 ΔE = ½ · GM² / R 에서 원시별의 반지름 R이 작아질수록 방출되는 복사 에너지 ΔE는 어떻게 변하는지 쓰고, 그 까닭을 식으로 설명하시오.
4.질량 M인 원시별의 중력 수축 에너지가 ΔE = ½ · GM² / R 이다. 반지름이 R에서 ½R로 줄었을 때 방출되는 복사 에너지는 반지름이 R일 때의 몇 배인지 풀이 과정과 함께 구하시오.
5.주계열성은 중력과 기체압이 평형을 이루어 크기가 거의 일정하다. 주계열성의 주된 에너지원이 중력 수축 에너지인지 판단하고, 그 까닭과 실제 주된 에너지원을 함께 쓰시오.
정답
1. 중력이 기체압보다 크게 작용하기 때문에 원시별은 스스로 수축한다. 2. 일부는 열에너지(내부 에너지)로 바뀌어 중심부 온도를 높이고, 일부는 복사 에너지로 방출되어 빛을 낸다. 3. R이 작아질수록 ΔE는 커진다. ΔE는 1/R에 비례(ΔE ∝ 1/R)하므로 반지름이 작아지면 방출되는 에너지가 증가한다. 4. R일 때 ΔE₁ = ½ · GM²/R. ½R일 때 ΔE₂ = ½ · GM²/(½R) = GM²/R = 2 × ΔE₁. 따라서 2배이다. 5. 아니다. 중력과 기체압이 평형이어서 수축하지 않으므로 중력 수축 에너지는 주된 에너지원이 아니다. 주계열성의 주된 에너지원은 중심부에서 일어나는 수소 핵융합 에너지이다.
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