움직임이 셀수록 짧아지는, 물체마다 숨은 어떤 길이
물리1 · 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: 전자 (비교용: 야구공)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①표에 주어진 세 물체(전자·먼지·야구공)의 값 p를 그대로 [칸 A]에 옮겨 적으세요.
- ②고정 상수 h = 6.6×10⁻³⁴ 을 각 물체의 값 p로 나눈 결과를 [칸 B]에 적으세요.
- ③[칸 B]의 세 결과를 큰 것부터 순서대로 [칸 C]에 다시 적고, 가장 큰 값에 ◯표 하세요.
- ④값 p가 가장 작은 물체와 [칸 B] 결과가 가장 큰 물체가 같은지 확인해 [칸 D]에 '같다/다르다'로 적으세요.
- ⑤전자의 [칸 B] 결과가 야구공의 결과보다 몇 배쯤 큰지 어림해 [칸 D] 옆에 적으세요.
- ⑥[칸 B] 결과가 원자 크기(약 10⁻¹⁰ m)보다 큰 물체와 작은 물체로 나누어 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 각 물체의 값 p (전자 6.6×10⁻²⁴ · 먼지 6.6×10⁻¹⁵ · 야구공 6.0)
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 B]에서 물체의 값 p가 커질수록 h÷p 결과는 커졌나요, 작아졌나요? 이것이 이 세 물체라서 생긴 우연일까요, 어떤 물체에서도 생기는 규칙일까요? 값 p를 하나 더 직접 골라 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 값 p ___ 로 해 보니 …
(2)전자와 야구공은 [칸 B] 결과가 엄청나게 달랐습니다(약 10²⁴배 차이). 무엇 때문에 이런 큰 차이가 생겼을지 여러분의 생각을 쓰세요. (15점)
✎ 두 물체는 ___ 값이 크게 달라서 …
(3)[칸 B] 결과가 원자 크기와 비슷한 물체만 특별한 실험에서 그 길이만큼의 규칙적 무늬를 남긴다면, 세 물체 중 어떤 물체가 그런 무늬를 남길 수 있을까요? 이유와 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 — 오늘 한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것(값 p · h÷p 결과 · 이 현상 전체)에 교과서에서 배운(또는 배울) 과학 용어를 스스로 짝지어 붙여 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 각 물체의 나눗셈 결과를 정확히 계산하고, 크기 비교·분류 지시를 빠짐없이 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 값이 커질 때 결과가 변하는 규칙에 이유를 붙이고, 다른 값으로 직접 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
움직임이 셀수록 짧아지는, 물체마다 숨은 어떤 길이 · 총 100점
안내 — 이제 배운 용어를 사용하여 문제를 풀어 봅니다.
1.드브로이가 제안한, 운동량 p인 입자의 물질파 파장 λ를 구하는 식을 쓰시오. (h: 플랑크 상수)
2.운동량이 p인 입자의 물질파 파장이 λ일 때, 운동량이 2배(2p)가 되면 파장은 몇 배가 되는지 쓰시오.
3.질량 9.1×10⁻³¹ kg인 전자의 물질파 파장은 대략 어느 정도이며, 이 정도의 파장은 어떤 전자기파의 파장과 비슷한지 쓰시오.
4.물질파가 파동의 성질을 가진다면 관측할 수 있어야 하는, 파동의 고유한 현상 두 가지를 쓰시오.
5.운동량 p = 6.6×10⁻²⁴ kg·m/s 인 전자의 물질파 파장 λ를 구하시오. (h = 6.6×10⁻³⁴ J·s)
6.드브로이는 어떤 입자들이 파동의 성질을 나타낼 것이라고 생각했는지, 본문에 제시된 예를 모두 쓰시오.
정답
1. λ = h/p
2. 1/2배 (λ→λ/2)
3. 약 10⁻¹¹ m ~ 10⁻¹⁰ m, X선의 파장과 비슷하다
4. 회절, 간섭
5. λ = h/p = 6.6×10⁻³⁴ / 6.6×10⁻²⁴ = 1.0×10⁻¹⁰ m
6. 전자, 양성자, 중성자