길게 돌아가면 손해인지 경사로에서 따져 보기
물리 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: 높이 3 m를 오르는 두 경사로 (비교용: 수평으로만 4 m 옮기기)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①2 kg 물체가 받는 아래 방향 힘은 2 × 9.8 = 19.6 N입니다. 이 값을 [칸 A]에 적으세요.
- ②길이 5 m·높이 3 m인 경사로를 그리고, 경사면을 따라 끌어내리는 몫 19.6 × (3÷5)를 [칸 A]에 적으세요.
- ③그 몫에 경사면 길이 5 m를 곱한 값을 [칸 B]에 단위와 함께 적으세요.
- ④이번엔 길이 6 m·높이 3 m인 완만한 경사로로 같은 계산을 하여 [칸 C]에 적으세요.
- ⑤19.6 N에 높이 3 m만 곱한 값을 [칸 D]에 적고, [칸 B]·[칸 C]와 나란히 비교하세요.
- ⑥같은 물체를 바닥에서 수평으로만 4 m 옮겼을 때 아래 방향 힘이 한 몫을 [칸 E]에 적으세요.
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)경사로 길이가 5 m와 6 m로 달랐는데 [칸 B]·[칸 C]·[칸 D]의 값은 어땠나요? 무엇이 값을 결정한다고 보이는지 쓰세요. (15점)
✎ 세 값은 ___했다. 값을 정한 것은 경사면의 길이가 아니라 ___인 것 같다. 왜냐하면 …
(2)이것은 높이가 3 m라서 생긴 우연일까요, 어떤 경사로에서도 성립하는 규칙일까요? 높이와 길이를 직접 다르게 잡아 계산한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 잡은 높이 ___ m, 길이 ___ m로 해 보니 …
(3)[칸 E]의 수평 이동은 왜 [칸 B]와 크게 달랐나요? 힘의 방향과 이동 방향의 관계로 설명해 보세요. (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 알아낸 것을 세 문장으로 쓴 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙이세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 두 경사로 모두 빠짐없이 계산하고 단위를 함께 적음 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 값을 결정하는 것이 무엇인지 자기 말로 쓰고, 직접 잡은 수치로 확인함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
길게 돌아가면 손해인지 경사로에서 따져 보기 · 각 20점 · 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.질량 4 kg인 물체가 길이 10 m, 높이 6 m인 빗면을 따라 미끄러져 내려왔다. 중력이 한 일을 구하시오. (g = 9.8 m/s²)
2.위 물체가 마찰이 없는 빗면을 정지 상태에서 내려왔을 때 빗면 아래 끝에서의 속력을 구하시오.
3.질량 2 kg인 물체를 높이 5 m까지 올릴 때, (가) 연직으로 들어 올리는 경우와 (나) 길이 8 m인 빗면을 따라 올리는 경우 중력이 한 일을 각각 구하시오.
4.질량 3 kg인 물체를 수평면에서 수평으로 7 m 밀었다. 이때 중력이 한 일을 구하시오.
5.빗면의 경사각이 30°이고 빗면을 따라 이동한 거리가 12 m일 때, 질량 5 kg 물체에 대해 중력이 한 일을 구하시오. (sin30° = 0.5)
정답
1. W = mgh = 4 × 9.8 × 6 = 235.2 J
2. ½×4×v² = 235.2 → v² = 117.6, v ≒ 10.8 m/s
3. (가) −2×9.8×5 = −98 J, (나) 역시 −98 J (높이만 관계)
4. 0 J (중력 방향과 이동 방향이 수직)
5. 높이 = 12 × 0.5 = 6 m → W = 5 × 9.8 × 6 = 294 J