깊이와 길이, 어느 쪽이 빠르기를 쥐나
지구과학 2 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 지시를 따라 손으로 직접 해 본 뒤 그 결과를 여러분의 말로 해석·성찰하세요. 아래는 바다 위 여섯 물결의 자료입니다 — 물의 깊이(m)·물결 하나의 길이(m)·측정한 속도(m/s) 순. ㉮ 80·4·2.5 / ㉯ 80·16·5.0 / ㉰ 40·16·5.0 / ㉱ 5·500·7.0 / ㉲ 20·500·14.0 / ㉳ 20·1000·14.0. 예제: 여섯 물결 ㉮~㉳ (깊이·길이·속도) (비교용: ㉱㉲㉳ 무리 (깊이가 길이보다 훨씬 작은 물결))
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①여섯 물결의 '깊이 ÷ 길이'를 ㉮~㉳ 순서대로 계산해 [칸 A]에 적어 보세요.
- ②[칸 A]의 값이 1보다 큰 무리와 1보다 훨씬 작은 무리로 나눠 [칸 B]에 적어 보세요.
- ③작은 무리 세 물결의 '속도 × 속도 ÷ 깊이'를 계산해 [칸 C]에 적고, 세 값이 같으면 ◯표 하세요.
- ④큰 무리 세 물결의 '속도 × 속도 ÷ 길이'를 계산해 [칸 D]에 적고, 세 값이 같으면 ◯표 하세요.
- ⑤작은 무리에서 '속도 × 속도 ÷ 길이'도 계산해 [칸 C] 옆에 적고, 세 값이 같은지 비교해 보세요.
- ⑥큰 무리에서 '속도 × 속도 ÷ 깊이'도 계산해 [칸 D] 옆에 적고, 세 값이 같은지 비교해 보세요.
칸 B — 1보다 큰 무리 · 1보다 훨씬 작은 무리
칸 C — 작은 무리: 속도²÷깊이 (옆에 속도²÷길이)
칸 D — 큰 무리: 속도²÷길이 (옆에 속도²÷깊이)
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)작은 무리(㉱㉲㉳)에서 '속도²÷깊이'가 세 물결 모두 9.8로 같았습니다. 이것은 이 세 물결만의 우연일까요, 깊이가 길이보다 훨씬 작은 물결이면 늘 생기는 규칙일까요? 함께 계산한 '속도²÷길이' 값들이 서로 달랐던 것과 견주어, 왜 그렇게 생각하는지 이유와 함께 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 왜냐하면 '속도²÷깊이'는 ___이고 '속도²÷길이'는 ___이기 때문에 …
(2)큰 무리는 '속도²÷길이'가 셋이 같고 '속도²÷깊이'는 달랐는데, 작은 무리는 정반대였습니다. 두 무리가 이렇게 반대로 갈린 까닭은 [칸 A]의 '깊이÷길이' 값의 무엇 때문이라고 생각하는지 여러분의 말로 쓰세요. (15점)
✎ 두 무리는 [칸 A] 값이 ___ 쪽과 ___ 쪽으로 갈렸기 때문에 …
(3)깊은 바다에서 온 물결이 해안에 다가와 물의 깊이가 아주 얕아지면, 두 무리 중 어느 쪽처럼 행동하게 될까요? 그때 속도는 깊이·길이 중 무엇을 따라 변할지 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 일 — '깊이÷길이'로 두 무리를 가른 것, 각 무리에서 속도를 정한 것이 무엇이었는지 — 을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 여섯 물결의 '깊이÷길이'와 각 무리의 '속도²÷깊이·속도²÷길이'를 빠짐없이 계산하고, 두 무리로 정확히 나눔 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 각 무리에서 속도를 정하는 것을 근거를 들어 자기 말로 설명하고, 우연/규칙을 다른 계산과 견주어 검증함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 활동 순서를 스스로 재구성하고, 자신의 경험에 알맞은 이름(용어)을 연결함 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
깊이와 길이, 어느 쪽이 빠르기를 쥐나 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 배운 용어로 반복 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.물결을 물의 깊이(수심)와 파장의 관계로 나눌 때, 심해파와 천해파는 각각 수심과 파장 사이의 어떤 조건에서 나타나는지 쓰시오.
2.파장이 100 m인 심해파의 속도를 구하시오. (v = √(gλ/2π), g = 9.8 ㎨, π ≈ 3.14)
3.심해파의 속도는 무엇에 의해 결정되고 수심과는 어떤 관계인지, 천해파의 속도는 무엇에 의해 결정되고 파장과는 어떤 관계인지 각각 쓰시오.
4.수심 4000 m인 깊은 바다를 지나는 파장 200 ㎞의 지진해일의 속도를 구하시오. (천해파로 보고 v = √(gh), g = 9.8 ㎨)
5.수심 30 m인 바다에서 파장 40 m인 물결과 파장 1200 m인 물결은 각각 심해파·천해파 중 무엇인지 판별하시오.
6.심해파가 해안으로 접근하여 수심이 점점 얕아질 때 속도·파장·파고는 각각 어떻게 변하며, 결국 어떤 현상이 일어나는지 쓰시오.
정답
1. 심해파: 수심 > 파장의 1/2 (수심 > λ/2) · 천해파: 수심 < 파장의 1/20 (수심 < λ/20)
2. v = √(9.8×100 / 2π) = √(980/6.28) = √155.9 ≈ 12.5 m/s
3. 심해파: 속도는 파장이 결정(파장이 길수록 빠름), 수심과 무관 · 천해파: 속도는 수심이 결정(수심이 깊을수록 빠름), 파장과 무관
4. 파장 200000 m > 수심 4000 m 의 20배이므로 천해파. v = √(9.8×4000) = √39200 ≈ 198 m/s (약 200 m/s)
5. 파장 40 m: 수심 30 > 40/2(=20) → 심해파 · 파장 1200 m: 수심 30 < 1200/20(=60) → 천해파
6. 수심이 얕아지면 천해파가 되어 속도가 느려지고 파장은 짧아지며 파고는 높아진다. 결국 물결 앞면이 무너지는 쇄파가 일어난다.