옆으로 던진 공의 값이 떨어지는 동안 어떻게 변하는지 표로 재보기
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: 19.6 m 높이에서 옆으로 15 m/s (비교용: 같은 자리에서 가만히 놓기)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①19.6 m 높이에서 0.2 kg 공을 옆으로 15 m/s로 던집니다. 옆 방향 속력은 계속 15 m/s입니다.
- ②0초·1초·2초에서 아래 방향 속력 9.8×(시간)을 계산해 [칸 A]의 표에 적으세요.
- ③각 시각의 남은 높이 19.6 − 4.9×(시간)²을 계산해 [칸 A]의 표에 함께 적으세요.
- ④각 시각마다 ½ × 0.2 × (15² + 아래 방향 속력²)을 계산해 [칸 B]에 적으세요.
- ⑤각 시각마다 0.2 × 9.8 × (남은 높이)를 계산해 [칸 C]에 적으세요.
- ⑥같은 줄의 [칸 B]와 [칸 C]를 더한 값을 [칸 D]에 적고, 세 줄의 결과를 비교해 [칸 E]에 한 줄로 쓰세요.
칸 A — 시각별 아래 방향 속력 · 남은 높이
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 B]와 [칸 C]는 시간이 갈수록 각각 어떻게 변했나요? 그런데 [칸 D]는 어땠나요? 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)
✎ [칸 B]는 ___했고 [칸 C]는 ___했지만 둘의 합은 ___했다. 그 까닭은 …
(2)이것은 15 m/s로 던져서 생긴 우연일까요, 옆으로 던지는 속력을 바꿔도 성립하는 규칙일까요? 다른 속력을 직접 잡아 1초 시점을 계산한 결과와 함께 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 잡은 속력 ___ m/s로 해 보니 …
(3)같은 높이에서 공을 옆으로 던지지 않고 가만히 놓으면 바닥에 닿는 시각은 어떻게 될까요? 위 표의 어느 열을 근거로 그렇게 판단했는지 함께 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 — 표의 각 열이 무엇을 뜻하는지 한 문장씩 쓴 뒤, 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 짝지어 붙이세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 세 시각의 표 칸을 빠짐없이 계산하고 단위를 함께 적음 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 두 열의 변화와 합의 변화를 자기 말로 쓰고, 직접 잡은 값으로 확인함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 각 열에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
옆으로 던진 공의 값이 떨어지는 동안 어떻게 변하는지 표로 재보기 · 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.높이 44.1 m인 건물 옥상에서 질량 0.5 kg인 공을 수평 방향으로 10 m/s의 속력으로 던졌다. 지면에 도달하는 데 걸린 시간과 수평 도달 거리를 구하시오. (g = 9.8 m/s²)
2.위 공이 지면에 도달하는 순간의 속력을 구하시오.
3.위 공을 던진 순간의 역학적 에너지와 지면 도달 순간의 운동 에너지를 각각 구해 비교하시오. (지면을 기준면으로 한다.)
4.같은 높이에서 공 A는 수평으로 던지고 공 B는 가만히 놓았을 때, 두 공이 지면에 도달하는 시각을 비교하고 그 까닭을 쓰시오.
5.질량 0.2 kg 공을 19.6 m 높이에서 수평으로 20 m/s로 던졌을 때, 지면 도달 순간의 운동 에너지를 구하시오.
정답
1. 44.1 = ½×9.8×t² → t = 3 s, 수평 거리 = 10 × 3 = 30 m
2. 연직 속력 = 9.8×3 = 29.4 m/s → v = √(10² + 29.4²) = √964.36 ≒ 31.1 m/s
3. 처음: ½×0.5×100 + 0.5×9.8×44.1 = 25 + 216.1 = 241.1 J, 도달: ½×0.5×964.36 ≒ 241.1 J — 같다
4. 같다 — 연직 방향 운동은 초기 연직 속력 0인 등가속도 운동으로 동일하기 때문
5. ½×0.2×20² + 0.2×9.8×19.6 = 40 + 38.4 = 78.4 J