레일 위 막대를 밀 때 생기는 눈금 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: 폭 0.4 m 레일 위를 미끄러지는 금속 막대 (비교용: 막대를 레일과 나란한 방향으로만 흔든 경우)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①폭 0.4 m 레일 양 끝을 전압계에 연결하고, 레일 위에 금속 막대를 걸쳐 놓으세요.
- ②레일 아래에 자석을 놓아 막대가 자석 위를 지나게 하고, 막대를 멈춘 채 눈금을 [칸 A]에 적으세요.
- ③막대를 일정한 빠르기로 밀며 1초에 몇 cm 갔는지와 전압계 눈금을 [칸 A]의 표에 적으세요.
- ④미는 빠르기를 2배, 3배로 올리며 같은 방법으로 표를 채우세요.
- ⑤가로축을 빠르기, 세로축을 눈금으로 잡고 점을 [칸 B]에 찍어 이으세요.
- ⑥레일 폭을 0.2 m로 좁힌 뒤 같은 빠르기에서 눈금을 재어 [칸 C]에 적으세요.
- ⑦막대를 레일과 나란한 쪽으로만 흔들어 보고 눈금을 [칸 D]에 적으세요.
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 B]의 점들은 어떤 모양으로 놓였나요? 빠르기를 3배로 했을 때 눈금이 몇 배가 되었는지 숫자로 확인하고 두 양의 관계를 쓰세요. (15점)
✎ 빠르기를 3배로 하니 눈금이 약 ___배가 되었다. 그러므로 …
(2)[칸 C]를 같은 빠르기의 [칸 A] 값과 비교해 보세요. 폭을 절반으로 하면 눈금도 절반이 되나요? 이것이 우연인지 규칙인지, 폭 0.3 m로 직접 확인한 결과와 함께 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 폭 0.3 m로 해 보니 …
(3)[칸 D]에서 막대를 나란한 쪽으로 흔들었을 때 눈금은 어떠했나요? 앞의 결과와 무엇 때문에 달랐을지 여러분의 생각을 쓰세요. (10점)
3
성찰 — 활동을 내 것으로 만들기
30점
(1) 순서 다시 짜기 — 이 실험을 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 재고 그린 것을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어와 단위를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 빠르기·폭·방향을 바꿔 가며 눈금을 빠짐없이 재고 그래프 그리기를 지시대로 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 빠르기·폭과 눈금의 관계를 숫자로 확인해 설명하고, 조건을 바꿔 직접 검증한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름과 단위를 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
레일 위 막대를 밀 때 생기는 눈금 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.자기장 B에 수직인 길이 L의 도선이 속도 v로 움직일 때 생기는 유도 기전력의 식을 쓰고, 그 식을 패러데이 법칙으로부터 설명하시오.
2.B = 0.5 T인 자기장에 수직인 레일(폭 0.4 m) 위를 도선이 3.0 m/s로 움직인다. 유도 기전력을 구하시오.
3.위 회로의 저항이 2.0 Ω일 때 흐르는 전류와 도선이 받는 자기력의 크기를 구하시오.
4.위 회로에서 소비되는 전력을 구하고, 그 에너지가 어디에서 왔는지 서술하시오.
5.B = 0.4 T, 길이 0.5 m 도선에서 1.2 V의 유도 기전력이 생기려면 속력은 얼마여야 하는가?
정답
1. ε = BLv. Δt 동안 도선이 쓸고 지나간 넓이가 L·vΔt이므로 ΔΦ = B·L·vΔt, ε = ΔΦ/Δt = BLv.
2. ε = BLv = 0.5×0.4×3.0 = 0.60 V
3. I = 0.60/2.0 = 0.30 A, F = BIL = 0.5×0.30×0.4 = 0.060 N
4. P = ε²/R = 0.36/2.0 = 0.18 W. 도선을 일정 속도로 밀어 주는 외력이 한 일에서 온다.
5. v = ε/(BL) = 1.2/(0.4×0.5) = 6.0 m/s