돌던 것이 놓이면 어디로 갈까
지구과학 2 · 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: 실에 매단 공을 수평으로 돌리기 (비교용: 실을 놓은 순간의 공)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]의 원 위 점 P에 공이 있습니다. 그 순간 공이 나아가는 쪽으로 화살표 하나를 그리세요.
- ②같은 점 P에서 실이 공을 당기는 쪽으로 화살표를 하나 더 그리고, 두 화살표가 이루는 각을 재어 옆에 적으세요.
- ③실이 갑자기 끊어졌다고 상상하고, 그 순간부터 공이 지나갈 길을 [칸 B]에 직선이든 곡선이든 그려 보세요.
- ④빠르기만 2에서 4로 바꾸니 실을 당긴 힘이 1.6N에서 6.4N이 되었습니다. 6.4는 1.6의 몇 배인지 [칸 C]에 적으세요.
- ⑤무게만 0.2에서 0.4㎏로 바꾸면 3.2N, 반지름만 0.5에서 1.0m로 바꾸면 0.8N입니다. 각각 1.6N의 몇 배인지 [칸 C]에 적으세요.
- ⑥세 가지 바꿈 중에서 실을 당긴 힘을 가장 크게 키운 것이 무엇인지 [칸 D]에 적으세요.
칸 A — 점 P에서 나아가는 쪽·실이 당기는 쪽 화살표
칸 C — 각 바꿈이 기준(1.6N)의 몇 배로 당겼나
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 A]에서 실이 당기는 화살표는 원의 어느 쪽을 향하나요? 나아가는 화살표와 당기는 화살표가 이루는 각이 왜 그렇게 나왔는지 자기 말로 설명하세요. (15점)
✎ 실이 당기는 화살표는 원의 ___ 쪽을 향한다. 두 화살표의 각이 그렇게 나온 까닭은 …
(2)빠르기를 2배로 하니 실을 당긴 힘이 4배가 되었습니다. 이것이 이 경우만의 우연일까요, 어떤 경우에도 그런 규칙일까요? 빠르기를 3배(6)로 하면 당긴 힘이 몇 배가 될지 직접 예상하고, 그렇게 생각한 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 빠르기를 3배로 하면 당긴 힘은 ___배가 될 것 같은데, 왜냐하면 …
(3)[칸 B]에서 실을 놓은 뒤 공이 간 길은, 실이 계속 당길 때의 동그란 길과 무엇이 달랐나요? 무엇 때문에 그런 차이가 생겼을지 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 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 점 P의 두 화살표를 방향에 맞게 그리고, 표의 각 바꿈이 몇 배인지 정확히 채움 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 실이 향하는 쪽을 설명하고, 빠르기 규칙을 다른 값으로 직접 예상해 근거를 붙임 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
돌던 것이 놓이면 어디로 갈까 · 각 20점 · 총 100점
안내 — 이제 용어를 사용해 정리해 봅니다. 앞의 '실에 매단 공'과 다른 상황으로 연습합니다.
1.등속 원운동을 하는 물체에 작용하는 알짜힘(구심력)의 방향을 쓰시오.
2.질량 0.5㎏인 물체가 반지름 2m인 원을 따라 4㎧의 일정한 빠르기로 등속 원운동을 한다. 이 물체에 작용하는 구심력의 크기를 구하시오. (F = mv²/r)
3.반지름과 질량이 일정할 때, 물체의 속력을 3배로 하면 구심력은 몇 배가 되는가?
4.다음 중 구심력에 해당하는 것을 모두 고르시오. (가) 실에 매달려 원을 도는 공에 작용하는 실의 장력 (나) 곡선 도로를 도는 자동차의 타이어와 노면 사이 마찰력 (다) 지구 둘레를 도는 달에 작용하는 만유인력 (라) 등속 직선 운동하는 공에 작용하는 알짜힘
5.질량 2㎏인 물체를 길이 1m인 실에 매달아 수평면에서 등속 원운동시킨다. 실이 견디는 최대 장력이 50N일 때, 실이 끊어지지 않고 낼 수 있는 최대 속력을 구하시오.
정답
1. 원의 중심 방향(항상 중심을 향함)
2. F = 0.5×4²/2 = 0.5×16/2 = 4N
3. 9배 (F는 v²에 비례하므로 3² = 9배)
4. (가), (나), (다). 구심력은 특정 종류의 힘이 아니라 중심을 향하는 알짜힘의 '역할'이며, 장력·마찰력·만유인력이 그 역할을 한다. (라)는 원을 돌지 않고 알짜힘이 0이므로 구심력이 아니다.
5. F = mv²/r → v² = Fr/m = 50×1/2 = 25 → v = 5㎧