길이를 바꿔도 지켜지는 한 개의 몫

지구과학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
학년
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점수

안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 아래 기록을 보고 지시대로 직접 계산한 뒤, 그 결과를 여러분의 말로 해석하고 성찰하여 서술하세요.
세 줄 — ① 실 길이 0.25m: 10번 왕복에 10.0초   ② 0.50m: 14.2초   ③ 1.00m: 20.1초
무게만 바꾼 두 줄(실 길이 0.50m로 고정) — 가벼운 추: 14.2초  ·  무거운 추: 14.2초  예제: 실에 매단 추를 좌우로 흔든 세 줄의 기록 (비교용: 추의 무게만 바꾼 두 줄)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 안내의 세 줄에서 '전체 시간 ÷ 10'을 계산해 한 번 왕복에 걸린 시간을 [칸 A]에 세 줄 모두 적으세요.
  2. [칸 A]의 각 값을 자기 자신과 곱해(제곱) 그 결과를 [칸 B]에 세 줄 모두 적으세요.
  3. [칸 B]의 각 값을 그 줄의 실 길이(m)로 나누어 [칸 C]에 세 줄 모두 적으세요.
  4. [칸 C]의 세 값을 서로 비교해 알아낸 점을 [칸 D]에 한 문장으로 적으세요.
  5. 안내의 '무게만 바꾼 두 줄'에서 한 번 왕복에 걸린 시간을 각각 구해 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 한 번 왕복에 걸린 시간 (전체 시간 ÷ 10)
칸 B — 그 시간을 자기 자신과 곱한 값
칸 C — 곱한 값 ÷ 실 길이(m)
칸 D — 세 값을 보고 알아낸 점
칸 E — 무게만 바꾼 두 줄의 왕복 시간
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 C]의 세 값이 거의 같은 한 개의 값으로 모였습니다. 이것은 이 세 길이라서 생긴 우연일까요, 실 길이를 어떻게 바꿔도 지켜지는 규칙일까요? 실 길이 0.75m를 직접 골라, 그 한 값이 지켜진다면 왕복 시간이 얼마일지 거꾸로 계산한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 0.75m라면 [칸 C]의 값 × 0.75 = ___ 이므로 한 번 왕복 시간은 약 ___초가 될 것이다. 왜냐하면 …

(2)무게만 바꾼 두 줄에서 한 번 왕복에 걸린 시간이 서로 같았습니다. 실을 당기는 힘은 무거운 추가 더 큰데도 왕복 시간이 왜 달라지지 않았을지, 이 시간을 정하는 것이 무엇일지 여러분의 생각을 쓰세요. (15점)

✎ 무게가 늘면 ___도 함께 늘기 때문에 …

(3)[칸 C]의 한 값을 알고 있으면, 아직 재 보지 않은 새 실 길이에서도 왕복 시간을 미리 말할 수 있을까요? 있다면 그 방법을, 없다면 그 까닭을 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. 특히 [칸 A]가 나타내는 시간과 [칸 C]에서 얻은 한 값에 이름을 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)세 줄 모두에서 나눗셈·곱셈·나눗셈을 정확히 계산하고, 무게만 바꾼 두 줄까지 빠짐없이 채움상 · 중 · 하
해석 (40점)우연/규칙 판단에 다른 길이로 거꾸로 계산한 근거를 붙였고, 무게가 시간을 바꾸지 못한 이유를 설명함상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각과 두 값에 알맞은 과학 용어를 짝지음상 · 중 · 하
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연습 문제

길이를 바꿔도 지켜지는 한 개의 몫 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 1쪽에서 스스로 찾은 '길이와 시간을 잇는 한 값'을 이번에는 정식 용어와 공식으로 다룹니다. 단진자의 주기 공식 T = 2π√(L/g)를 사용하세요(π ≈ 3.14, g는 중력 가속도). 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고 맨 아래 정답으로 채점하세요.

1.단진자로 이 실험을 할 때 구하려는 물리량의 이름을 쓰고, 주기 공식 T = 2π√(L/g)에서 그 값을 나타내는 기호가 무엇인지 쓰시오.
2.실 길이 L = 1.00m인 단진자가 한 번 왕복(1주기)하는 데 2.01초 걸렸다. T = 2π√(L/g)를 g에 대해 정리해 g = 4π²L / T²로 쓰고, 중력 가속도 g를 구하시오. (π ≈ 3.14)
3.같은 단진자에서 실의 길이만 4배로 늘리면 주기는 몇 배가 되는지 구하시오.
4.단진자에 매단 추의 질량을 2배로 늘리면 주기는 어떻게 변하는지 쓰고, 그 까닭을 한 줄로 설명하시오.
5.다음 중 단진자의 주기를 변하게 하는 요인을 모두 고르시오: (가) 실의 길이 (나) 추의 질량 (다) 중력 가속도 (라) 진폭(충분히 작을 때)
6.지구(g = 9.8m/s²)에서 주기가 2.0초인 단진자를 그대로 달(g = 1.6m/s²)로 가져가면 주기는 약 몇 초가 되는지 구하시오.
정답
1. 중력 가속도(자유 낙하 가속도), 기호는 g 2. g = 4π²L/T² = 4×(3.14)²×1.00 / (2.01)² ≈ 39.4 / 4.04 ≈ 9.8 m/s² 3. T ∝ √L 이므로 √4 = 2배 4. 변하지 않는다. 주기 T = 2π√(L/g)에 질량이 들어 있지 않기 때문(주기는 질량과 무관) 5. (가), (다) [질량·작은 진폭은 주기에 무관] 6. T ∝ 1/√g 이므로 T_달 = 2.0 × √(9.8/1.6) = 2.0 × 2.47 ≈ 4.9초
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