네 개가 하나 될 때 사라지는 무게
지구과학 1 · 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: 별 속에서 가벼운 알갱이 4개가 무거운 덩어리 1개로 뭉치는 과정 (비교용: 지상에서 찰흙 공 4개를 그냥 붙여 큰 덩어리 1개를 만드는 과정)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]에 별 속 가벼운 알갱이 한 개의 무게 1.008을 네 번 적고, 네 값을 모두 더해 합계를 [칸 A] 맨 아래에 적어 보세요.
- ②별 속에서 이 네 개가 뭉쳐 만들어진 무거운 덩어리 한 개의 무게 4.003을 [칸 C]에 적어 보세요.
- ③[칸 A]의 합계에서 [칸 C]의 무게를 빼서, 사라진 무게를 [칸 E]의 왼쪽 칸에 적어 보세요.
- ④[칸 B]에 지상 찰흙 공 한 개의 무게 1.008을 네 번 적고, 네 값을 모두 더해 합계를 [칸 B] 맨 아래에 적어 보세요.
- ⑤지상에서 네 공을 그냥 붙여 만든 덩어리 한 개의 무게 4.032를 [칸 D]에 적어 보세요.
- ⑥[칸 B]의 합계에서 [칸 D]의 무게를 빼서, 사라진 무게를 [칸 E]의 오른쪽 칸에 적어 보세요.
- ⑦[칸 E]의 두 값을 비교해, 사라진 무게가 0이 아닌 쪽에 ◯표 하세요.
칸 A — 별 속 가벼운 알갱이 4개의 무게(각각)와 합계
칸 B — 지상 찰흙 공 4개의 무게(각각)와 합계
칸 C — 별 속에서 만들어진 무거운 덩어리 1개의 무게
칸 D — 지상에서 붙여 만든 덩어리 1개의 무게
칸 E — 각 경우 '합계 − 덩어리 무게'로 구한 사라진 무게
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)별 속 경우에서 '사라진 무게'가 나온 것은 하필 1.008과 4.003이라서 생긴 우연일까요, 아니면 여러 개가 뭉쳐 만든 덩어리가 재료들의 합보다 가벼울 때면 늘 생기는 규칙일까요? 재료의 합과 덩어리의 무게를 여러분이 직접 정해 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 정한 재료 무게 합 ___ 과 덩어리 무게 ___ 로 해 보니 …
(2)별 속 경우의 [칸 E] 값과 지상 찰흙 경우의 [칸 E] 값은 서로 어떻게 달랐나요? 두 경우가 다르게 나온 것은 무엇 때문이라고 생각하는지 여러분의 생각을 쓰세요. (15점)
✎ 별 속에서는 사라진 무게가 ___ 이고 지상에서는 ___ 이었다. 그 차이는 …
(3)별 속에서 사라진 그 무게는 그냥 없어진 걸까요, 아니면 다른 무언가로 바뀐 걸까요? 별이 스스로 빛과 열을 내며 빛나는 것과 어떻게 이어질지 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 것(가벼운 알갱이, 무거운 덩어리, 뭉치는 과정, 사라진 무게, 빛과 열)에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 각 칸의 무게를 빠짐없이 더하고, 합계에서 덩어리 무게를 빼는 지시를 두 경우 모두 정확히 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 자기 가설에 이유를 붙였고, 재료 합과 덩어리 무게를 직접 정해 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 과학 용어를 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
네 개가 하나 될 때 사라지는 무게 · 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.주계열성이 빛을 내는 에너지원이 되는 핵융합 반응의 이름을 쓰고, 어떤 원자핵 몇 개가 어떤 원자핵 몇 개로 바뀌는 반응인지 쓰시오.
2.수소 원자핵 1개의 질량이 1.6864×10⁻²⁷ kg, 헬륨 원자핵 1개의 질량이 6.6954×10⁻²⁷ kg일 때, 수소 원자핵 4개가 헬륨 원자핵 1개로 융합할 때 줄어든 질량(질량결손)을 구하시오.
3.위에서 구한 질량결손이 모두 에너지로 바뀐다. 질량·에너지 등가 원리 E=Δmc² (c=3×10⁸ m/s)를 이용해 방출되는 에너지를 구하시오.
4.다음 중 주계열성이 중심부에서 에너지를 만드는 방식으로 옳은 것을 고르시오. (가) 수소 핵융합 (나) 헬륨 핵융합 (다) 무거운 원소의 핵분열 (라) 중력 수축만으로
5.수소 핵융합 반응이 시작되려면 별 중심부의 온도가 대략 몇 K 이상이어야 하는지 쓰고, 그렇게 높은 온도가 필요한 이유를 원자핵 사이에 작용하는 힘과 관련지어 쓰시오.
6.별 중심부의 수소가 모두 소모되면 별은 주계열 단계를 벗어난다. 이후 중심부에서 새로 일어날 수 있는 핵융합의 재료가 되는 원소는 무엇인지 쓰시오.
정답
1. 수소 핵융합 반응. 수소 원자핵(양성자) 4개가 헬륨 원자핵 1개로 바뀐다.
2. 4×1.6864×10⁻²⁷ − 6.6954×10⁻²⁷ = 6.7456×10⁻²⁷ − 6.6954×10⁻²⁷ = 5.02×10⁻²⁹ kg
3. E = 5.02×10⁻²⁹ × (3×10⁸)² = 5.02×10⁻²⁹ × 9×10¹⁶ ≈ 4.5×10⁻¹² J
4. (가)
5. 약 1000만(10⁷) K 이상. 양전하를 띤 원자핵끼리의 전기적 반발력을 이길 만큼 큰 운동 에너지가 필요하기 때문이다.
6. 헬륨