상자가 커질 때, 두 세계의 갈림길
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: ㉮ 모형 — 알갱이 수를 그대로 두는 상자 (비교용: ㉯ 모형 — 넓이당 알갱이를 유지하려 채우는 상자)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①세 시각의 상자 넓이가 4 → 16 → 64로 커집니다. 이 세 값을 [칸 A]와 [칸 B]에 나란히 옮겨 적으세요.
- ②㉮ 모형은 알갱이가 16개로 고정입니다. 각 시각의 (알갱이 수 ÷ 넓이)를 계산해 [칸 A]에 적으세요.
- ③㉯ 모형은 넓이당 알갱이 수를 늘 4로 유지합니다. 각 시각에 필요한 (4 × 넓이)를 계산해 [칸 B]에 적으세요.
- ④[칸 A]에서 넓이당 알갱이 수가 시간에 따라 커지는지 그대로인지 줄어드는지 화살표로 [칸 C]에 표시하세요.
- ⑤[칸 B]의 넓이당 알갱이 수 변화를 화살표로 [칸 D]에 표시하고, 시각 사이에 새로 생겨야 하는 알갱이 수도 적으세요.
- ⑥시간을 거꾸로 되감아, ㉮에서 시각1보다 더 이전의 상자 속을 한 단어로 [칸 E]에 적으세요 (더 빽빽 / 더 성김).
칸 A — ㉮ 모형: 시각1·2·3의 넓이당 알갱이 수 (알갱이 16개 고정)
칸 B — ㉯ 모형: 넓이당 알갱이를 4로 유지할 때 필요한 알갱이 수
칸 C — ㉮의 넓이당 알갱이 수 변화 (↑ → ↓)
칸 D — ㉯의 변화 + 새로 생겨야 하는 알갱이 수
칸 E — ㉮에서 시각1 이전 (더 빽빽/더 성김)
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 A]와 [칸 B]를 견주어 보면, 두 모형 모두 상자는 똑같은 크기로 커졌는데 무엇이 달랐나요? 각 모형에서 넓이당 알갱이 수와 알갱이 수가 어떻게 되었는지 여러분의 말로 쓰세요. (15점)
✎ ㉮에서는 상자가 커질수록 넓이당 알갱이가 ___했고, ㉯에서 그대로이려면 알갱이가 ___해야 했다.
(2)㉮에서 넓이당 알갱이 수가 줄어든 것은 알갱이 16개·넓이 4배로 잡아서 생긴 우연일까요, 아니면 알갱이 수를 고정하고 넓이만 키우면 어떤 수에서도 생기는 규칙일까요? 다른 알갱이 수나 넓이 배수를 직접 골라 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 알갱이 수 ___, 넓이 ___로 해 보니 …
(3)㉯ 모형에서는 상자가 커져도 넓이당 알갱이 수가 그대로였습니다. ㉮와 이런 차이가 생긴 것은 ㉯에서 무엇을 했기 때문인가요? 또 [칸 E]를 근거로, ㉮에서 시간을 거꾸로 되감으면 상자 속은 어떤 모습에 다다를지 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) | 두 모형의 넓이당 알갱이 수와 필요한 알갱이 수를 정확히 계산하고, 변화 화살표를 바르게 표시함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 두 모형의 차이를 근거를 들어 자기 말로 설명하고, 우연/규칙을 다른 값으로 직접 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 과학 이름(용어)을 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
상자가 커질 때, 두 세계의 갈림길 · 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.빅뱅 우주론과 정상 우주론에서, 우주가 팽창함에 따라 우주 전체의 질량·부피·밀도·온도가 각각 어떻게 변하는지 두 모형을 비교하여 쓰시오.
2.정상 우주론에서 우주가 팽창하는데도 밀도가 일정하게 유지되는 까닭을 설명하시오.
3.빅뱅 우주론과 정상 우주론이 공통으로 받아들이는 관측 사실을 하나 쓰고, 그것을 처음 밝힌 법칙의 이름을 쓰시오.
4.다음 관측 증거가 두 우주론 중 어느 쪽을 지지하는지 고르고, 이유를 쓰시오. (가) 우주 배경 복사 (나) 우주의 수소와 헬륨의 질량비가 약 3:1로 관측됨.
5.시간이 지날수록 우주의 온도가 낮아진다고 예측하는 우주론을 쓰고, 그 우주론에서 과거로 갈수록 우주는 어떤 상태였을지 쓰시오.
6."우주가 팽창하는데도 은하들 사이 평균 밀도가 수십억 년 동안 거의 변하지 않았다"는 가상의 관측을 얻었다면, 이는 어느 우주론을 지지하는가? 이유와 함께 쓰시오.
정답
1. 빅뱅: 질량 일정, 부피 증가, 밀도 감소, 온도 감소 · 정상: 질량 증가(물질 계속 생성), 부피 증가, 밀도 일정, 온도 일정
2. 팽창으로 부피가 늘어난 공간에 새로운 물질(수소)이 계속 생성되어 단위 부피당 질량(밀도)이 그대로 유지되기 때문
3. 우주가 팽창하고 있다(멀리 있는 은하일수록 더 빠르게 멀어진다) — 허블 법칙
4. 둘 다 빅뱅 우주론 지지 · (가) 초기 고온·고밀도 상태의 복사가 팽창으로 식어 약 2.7 K로 관측 · (나) 초기 고온 상태의 핵융합으로 만들어진 헬륨 비율(약 25%)과 일치
5. 빅뱅 우주론 · 과거로 갈수록 크기가 작고 밀도가 크며 온도가 높은(고온·고밀도) 상태
6. 정상 우주론 · 팽창으로 부피가 늘어도 밀도가 일정하려면 물질이 계속 생성되어야 하며, 이것이 정상 우주론의 핵심 예측이기 때문