창문 없는 방 안의 측정만으로 두 상황을 구별해 보기

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

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: 지구 위에 놓인 방과, 우주에서 매초 9.8 m/s씩 빨라지는 방 (비교용: 우주에서 일정한 빠르기로 떠가는 방)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 지구 위 방에서 질량 2.0 kg인 물체를 저울에 올려 눈금을 읽고 [칸 A]에 N 단위로 적으세요.
  2. 우주에서 매초 9.8 m/s씩 빨라지는 방에서 같은 측정을 해 [칸 B]에 적으세요.
  3. 두 방에서 각각 물체를 1.0 m 높이에서 놓아 바닥에 닿는 시간을 재어 [칸 C]에 적으세요.
  4. [칸 A]와 [칸 B], [칸 C]의 두 값을 각각 비교해 같으면 ◯ 다르면 ×를 [칸 D]에 표시하세요.
  5. 방 안에서 할 수 있는 측정 중 두 상황을 구별해 주는 것이 있으면 [칸 D] 옆에 적으세요.
  6. 우주에서 일정한 빠르기로 떠가는 방에서 ①~③을 반복해 결과를 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 지구 위 방의 저울 눈금(N)
칸 B — 우주에서 빨라지는 방의 저울 눈금(N)
칸 C — 1.0 m 낙하 시간(s) 두 방
칸 D — 비교 결과(◯/×)와 구별 방법
칸 E — 일정한 빠르기 방의 결과
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)방 안에서 아무리 재어 보아도 두 상황을 구별할 수 없었다면, 두 상황에 대해 무엇을 말할 수 있을까요? 여러분의 말로 쓰세요. (15점)

✎ 방 안 사람에게 두 상황은 ___이므로, 하나로 설명해도 …

(2)이 결과는 9.8이라는 값을 일부러 맞췄기 때문에 생긴 우연일까요, 다른 값에서도 성립하는 규칙일까요? 다른 값을 직접 하나 골라 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 값 ___ m/s²로 해 보니 …

(3)빨라지는 방에서 옆 벽의 작은 구멍으로 빛줄기를 쏘면 맞은편 벽의 어디에 닿을까요? 그리고 지구 위 방에서는 어떻게 될지, 위 결론을 근거로 예측해 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) 물리 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)두 상황의 눈금과 낙하 시간을 빠짐없이 재고 비교 표시를 정확히 함상 · 중 · 하
해석 (40점)구별 불가라는 사실에서 결론을 이끌고, 다른 값으로 직접 확인함상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음상 · 중 · 하
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연습 문제

창문 없는 방 안의 측정만으로 두 상황을 구별해 보기 · 각 20점 · 총 100점
학년
이름
점수

안내 — 1쪽에서 스스로 세운 개념을 이번에는 반복해서 적용해 봅니다. 풀이 과정을 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.

1.질량 2.0 kg인 물체의 지구 표면에서의 무게를 구하시오. (g = 9.8 m/s²)
2.우주 공간에서 9.8 m/s²로 가속하는 우주선 안 저울에 같은 물체를 올렸을 때 눈금을 구하고, 이 결과가 등가 원리와 어떻게 연결되는지 서술하시오.
3.1.0 m 높이에서 정지 상태로 놓은 물체가 바닥에 닿는 데 걸리는 시간을 구하시오. (h = ½gt²)
4.자유 낙하하는 승강기 안에서 저울 눈금이 0이 되는 현상을 등가 원리로 설명하시오.
5.등가 원리로부터 '빛도 중력에 의해 휘어진다'는 예측이 나오는 과정을 서술하시오.
정답
1. W = mg = 2.0 × 9.8 = 19.6 N 2. N = ma = 2.0 × 9.8 = 19.6 N으로 지구 표면과 같다. 국소적으로 중력장과 가속 좌표계는 구별할 수 없다는 것이 등가 원리이다. 3. t = √(2h/g) = √(2×1.0/9.8) ≈ 0.45 s 4. 자유 낙하 좌표계에서는 중력과 관성력이 정확히 상쇄되어, 중력이 없는 관성 좌표계와 국소적으로 구별할 수 없다. 그래서 무중력 상태가 된다. 5. 가속하는 우주선 안에서 수평으로 쏜 빛은 우주선이 그동안 이동하므로 맞은편 벽의 더 아래쪽에 닿아 휘어 보인다. 가속 좌표계와 중력장이 구별되지 않으므로, 중력장 안에서도 빛은 같은 방식으로 휘어야 한다.
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