좁은 틈을 지난 알갱이가 남긴 자국의 폭 재보기

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: 틈 8 mm · 4 mm · 2 mm (비교용: 틈 40 mm(아주 넓게 연 경우))

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 두 자 사이를 8 mm 벌려 틈을 만들고, 그 틈으로 고운 모래를 흘려 아래 종이에 자국을 남기세요.
  2. 자국이 좌우로 퍼진 폭을 자로 재어 [칸 A]의 표에 8 mm와 짝지어 적으세요.
  3. 틈을 4 mm, 2 mm로 바꾸어 ①~②를 두 번 더 반복하고 결과를 [칸 A]에 이어 적으세요.
  4. [칸 A]의 세 쌍을 가로축은 틈, 세로축은 자국 폭으로 하여 [칸 B]에 점으로 찍으세요.
  5. 세 쌍마다 틈의 값과 자국 폭을 곱해 [칸 C]에 세 개의 값을 적으세요.
  6. [칸 C]의 세 값이 서로 얼마나 비슷한지 [칸 D]에 한 줄로 적으세요.
  7. 틈을 0.5 mm까지 좁힌다면 자국 폭이 어떻게 될지 예상해 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 틈(mm)과 자국 폭(mm) 기록표
칸 B — 가로=틈, 세로=자국 폭 점 찍기
칸 C — 틈 × 자국 폭 (세 값)
칸 D — 세 값을 비교한 한 줄
칸 E — 틈 0.5 mm일 때 예상 자국 폭
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)틈을 좁힐수록 자국 폭은 어떻게 변했나요? [칸 C]의 세 값을 근거로 두 값 사이의 관계를 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)

✎ 틈을 절반으로 줄이면 자국 폭은 ___ 되었고, 두 값을 곱하면 ___ 하기 때문에 …

(2)모래 대신 좁쌀이나 소금으로 같은 실험을 직접 해 보세요. 곱이 비슷하게 유지되는 것은 모래라서 생긴 우연일까요, 다른 재료에서도 생기는 규칙일까요? 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 재료 ___로 해 보니 …

(3)틈을 40 mm로 아주 넓게 열면 자국 폭은 어떻게 되나요? 이때 '알갱이가 어디를 지났는지'를 말하기가 좁은 틈일 때와 어떻게 달라지는지 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) 과학 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)세 조건을 모두 실행해 기록했고, 곱한 값과 점 찍기를 정확히 수행함상 · 중 · 하
해석 (40점)두 값의 반비례 관계를 근거와 함께 설명했고, 다른 재료로 직접 확인한 근거가 있음상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음상 · 중 · 하
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연습 문제

좁은 틈을 지난 알갱이가 남긴 자국의 폭 재보기 · 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.불확정성 원리 Δx·Δp ≥ h/4π 에서 h/4π 의 값을 구하시오. (h=6.63×10⁻³⁴ J·s)
2.전자의 위치를 Δx = 1.0×10⁻¹⁰ m 이내로 알아냈을 때, 운동량의 불확정량 Δp의 최솟값을 구하시오.
3.위 문제에서 전자(m=9.1×10⁻³¹ kg)의 속도 불확정량 Δv의 최솟값을 구하시오.
4.질량 0.10 kg인 공의 위치를 Δx = 1.0×10⁻³ m 이내로 알 때 Δv의 최솟값을 구하고, 일상에서 불확정성 원리를 느끼지 못하는 이유를 쓰시오.
5.어떤 입자의 운동량 불확정량이 Δp = 1.0×10⁻²⁴ kg·m/s일 때 위치 불확정량 Δx의 최솟값을 구하시오.
정답
1. h/4π = 6.63×10⁻³⁴ ÷ 12.57 ≈ 5.3×10⁻³⁵ J·s 2. Δp ≥ 5.28×10⁻³⁵ ÷ 1.0×10⁻¹⁰ ≈ 5.3×10⁻²⁵ kg·m/s 3. Δv ≥ 5.3×10⁻²⁵ ÷ 9.1×10⁻³¹ ≈ 5.8×10⁵ m/s 4. Δv ≥ 5.28×10⁻³⁵ ÷ (0.10 × 1.0×10⁻³) ≈ 5.3×10⁻³¹ m/s. 측정 오차보다 훨씬 작아 무시된다. 5. Δx ≥ 5.28×10⁻³⁵ ÷ 1.0×10⁻²⁴ ≈ 5.3×10⁻¹¹ m
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