다이얼을 돌리다 소리가 가장 커지는 눈금 찾기
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: 다이얼 눈금 3에서 9까지 (비교용: 은색 원통을 두 배 큰 것으로 바꾼 장치)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①[칸 A]에 다이얼 눈금을 3부터 9까지 1씩 늘려 가며 차례로 적어 보세요.
- ②각 눈금에서 스피커 소리의 크기를 0~10 사이 숫자로 재어 [칸 B]에 적어 보세요.
- ③[칸 A]와 [칸 B]의 값을 짝지어 [칸 C]의 모눈에 점으로 찍고 선으로 이어 보세요.
- ④[칸 C]에서 가장 높이 올라간 점의 눈금에 ◯표 하고 그 값을 [칸 D]에 크게 적어 보세요.
- ⑤◯표한 눈금에서 좌우로 1칸씩 옮겨 소리 크기가 얼마나 줄었는지 [칸 E]에 적어 보세요.
- ⑥장치 안 은색 원통을 두 배 큰 것으로 바꾸고 ①~④를 반복해 [칸 F]에 적어 보세요.
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 C]의 선 모양을 말로 설명해 보세요. 소리가 커지는 눈금이 여러 개였나요, 하나뿐이었나요? 그렇게 판단한 근거를 함께 쓰세요. (15점)
✎ 선은 ___에서 가장 높고, 그 양옆에서는 ___ 때문에 …
(2)[칸 D]의 눈금 하나에서만 소리가 커진 것은 이 장치라서 생긴 우연일까요, 어떤 장치에서도 생기는 규칙일까요? 다른 장치나 다른 눈금 범위로 직접 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 직접 해 본 ___에서는 …
(3)⑥에서 [칸 F]의 눈금은 [칸 D]와 무엇이 달랐나요? 은색 원통의 크기가 무엇을 바꾸었기에 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) 물리 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 눈금마다 소리 크기를 빠짐없이 재어 점으로 찍고, 바꾼 조건에서도 같은 절차를 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 선 모양을 근거로 판단했고, 다른 조건에서 직접 확인한 결과를 이유로 제시함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
다이얼을 돌리다 소리가 가장 커지는 눈금 찾기 · 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.L=100 mH인 코일과 C=10 μF인 축전기로 이루어진 회로의 공진 주파수를 구하시오. (f = 1/(2π√(LC)))
2.L=2.0 mH, C=50 pF인 수신 회로의 공진 주파수를 구하시오.
3.공진 주파수를 1.0 MHz로 맞추려 한다. L=1.0×10⁻⁴ H일 때 필요한 전기 용량 C를 구하시오.
4.축전기의 전기 용량만 4배로 늘리면 공진 주파수는 몇 배가 되는가?
5.라디오의 다이얼을 돌릴 때 특정 방송 하나만 크게 들리는 까닭을 공진 주파수를 써서 서술하시오.
정답
1. f = 1/(2π√(0.1×10⁻⁵)) ≈ 1.6×10² Hz (약 159 Hz)
2. √(LC)=√(1.0×10⁻¹³)≈3.16×10⁻⁷ s → f ≈ 5.0×10⁵ Hz
3. C = 1/(L(2πf)²) ≈ 2.5×10⁻¹⁰ F (약 253 pF)
4. 1/2배 (f ∝ 1/√C)
5. 다이얼은 회로의 전기 용량을 바꾸어 공진 주파수를 변화시킨다. 안테나에 들어온 여러 방송 신호 중 회로의 공진 주파수와 진동수가 일치하는 신호만 큰 진폭의 전류를 만들어 증폭되므로, 그 방송만 크게 들린다.