세게 부딪히지 않도록 받아내는 방법 — 무엇이 결과를 가르는가
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: 푹신한 방석 위에 떨어진 달걀 (비교용: 단단한 바닥에 떨어진 달걀)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①달걀이 단단한 바닥에 닿는 경우와 푹신한 방석에 닿는 경우를 [칸 A]에 나란히 적어 보세요.
- ②[칸 A]의 두 경우 중 달걀이 바닥면에 '닿아 있는 동안'이 더 길게 이어지는 쪽에 ◯표 하세요.
- ③[칸 A]의 두 경우 중 달걀이 더 쉽게 깨지는 쪽에 △표 하세요.
- ④포수가 손을 뒤로 빼며 받을 때와 손을 고정하고 받을 때를 [칸 B]에 적고, 손이 눌리는 동안이 더 긴 쪽에 ◯표 하세요.
- ⑤무릎을 구부려 착지할 때와 다리를 편 채 착지할 때를 [칸 C]에 적고, 바닥을 눌러 멈추는 동안이 더 긴 쪽에 ◯표 하세요.
- ⑥◯표한 쪽(닿아 있는 동안이 긴 쪽)이 덜 깨지거나 덜 아픈지 [칸 D]에 예/아니오로 적고, 세 장면의 공통점을 [칸 E]에 한 문장으로 적어 보세요.
칸 A — 달걀 — 단단한 바닥 / 푹신한 방석
칸 B — 포수 — 손 빼며 받기 / 손 고정하고 받기
칸 C — 멀리뛰기 — 무릎 구부려 착지 / 다리 편 채 착지
칸 D — 닿는 동안이 긴 쪽이 덜 상했나? (예/아니오)
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)◯표한 쪽(닿아 있는 동안이 긴 쪽)이 덜 깨지고 덜 아팠던 것은 이 세 장면이라서 생긴 우연일까요, 어떤 부딪침에서도 생기는 규칙일까요? 여러분이 겪은 다른 장면 하나를 직접 골라 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 장면 ___에서는 …
(2)같은 달걀을 같은 높이에서 떨어뜨렸는데 단단한 바닥과 푹신한 방석에서 결과가 달랐습니다. 무엇 때문에 이런 차이가 생겼을지 '닿아 있는 동안'이라는 말을 써서 설명해 보세요. (15점)
✎ 떨어진 높이가 같으니 달걀이 감당해야 할 총량은 같지만 …
(3)만약 어떤 것을 일부러 세게 부딪히게 하고 싶다면(예: 망치로 못 박기, 유리 깨기) '닿아 있는 동안'을 어떻게 해야 할까요? 위에서 찾은 규칙을 거꾸로 생각해 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 다룬 '닿아 있는 동안', '순간에 받는 세기', 그리고 '이 둘이 함께 정해 놓는 총량'에 여러분이 배웠거나 배울 교과서 용어를 각각 짐작해 짝지어 보세요. (15점)
평가 기준
| 활동 수행 (30점) | 세 장면을 닿는 동안이 짧은 쪽/긴 쪽으로 정확히 나누고 표시 지시를 빠짐없이 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 우연/규칙 판단에 다른 장면을 직접 확인한 근거가 있고, 대조 사례의 차이를 '닿아 있는 동안'으로 설명함 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 대상에 알맞은 교과서 용어를 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
세게 부딪히지 않도록 받아내는 방법 — 무엇이 결과를 가르는가 · 총 100점
안내 — 이제 배운 용어(충격량·충격·운동량·힘·시간)를 사용해 아래 문제를 풀어 보자.
1.힘-시간 그래프에서 물체가 받은 충격량은 무엇으로 나타나는지 쓰시오.
2.충격량이 같을 때 힘이 작용하는 시간이 길어지면, 물체가 받는 평균 힘의 크기는 어떻게 되는지 쓰시오.
3.다음 중 '힘을 받는 시간을 길게 하여 충격을 줄이는' 예를 모두 고르시오. (가) 자동차 에어백 (나) 망치로 못을 세게 박음 (다) 번지점프 줄이 늘어남 (라) 야구 포수가 공을 받을 때 손을 뒤로 뺌
4.질량 0.15 kg인 공이 20 m/s로 날아와 포수의 손에서 멈췄다. (1) 공이 받은 충격량(운동량 변화량)의 크기를 구하시오. (2) 손을 고정해 0.01초 만에 멈출 때와, 손을 빼며 0.05초에 걸쳐 멈출 때 손이 받는 평균 힘의 크기를 각각 구하시오.
5.달걀을 단단한 바닥 대신 푹신한 방석에 떨어뜨리면 잘 깨지지 않는 까닭을 '충격량', '시간', '힘' 세 용어를 모두 사용해 한 문장으로 쓰시오.
6.충격량을 같게 유지한 채 힘이 작용하는 시간을 2배로 늘리면, 물체가 받는 평균 힘의 크기는 몇 배가 되는지 구하시오.
정답
1. 그래프 아래의 넓이(힘 축과 시간 축 사이의 넓이)
2. 작아진다.
3. (가), (다), (라)
4. (1) 충격량 = mΔv = 0.15 × 20 = 3.0 kg·m/s(=3.0 N·s). (2) F=I/t 이므로 0.01초: 3.0/0.01 = 300 N, 0.05초: 3.0/0.05 = 60 N.
5. 떨어지는 높이가 같으면 충격량이 같은데, 방석은 멈추는 데 걸리는 시간을 길게 하여 달걀이 받는 힘의 크기를 작게 하므로 잘 깨지지 않는다.
6. 1/2배(0.5배). F=I/t 에서 I가 일정하고 t가 2배면 F는 1/2배가 된다.