부딪힐 때 몸이 받는 정도를 줄이는 장치의 공통 구조 찾기

물리1 · 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: 자동차 앞쪽의 찌그러지는 장치와 부풀어 오르는 주머니 (비교용: 찌그러지지 않는 단단한 앞부분에 몸이 곧바로 부딪히는 경우)

1

활동 — 순서대로 해 보기

30점
  1. 교과서 사진에서 자동차 앞쪽 장치가 부딪힐 때 어떻게 변하는지 관찰해 [칸 A]에 적으세요.
  2. 부풀어 오르는 주머니가 사람과 닿을 때의 모습을 관찰해 [칸 B]에 적으세요.
  3. [칸 A]와 [칸 B]를 비교해 두 장치의 공통점을 찾아 [칸 C]에 한 문장으로 적으세요.
  4. 두 장치가 전혀 없어 단단한 부분에 곧바로 부딪히는 경우를 [칸 D]에 적으세요.
  5. [칸 C]와 [칸 D]에서 멈출 때까지 걸리는 시간을 비교해 긴 쪽에 ◯표 하세요.
  6. 생활 속에서 같은 방식으로 만든 물건을 두 가지 찾아 [칸 E]에 적으세요.
칸 A — 자동차 앞쪽 장치를 관찰한 결과
칸 B — 부풀어 오르는 주머니를 관찰한 결과
칸 C — 두 장치의 공통점
칸 D — 장치가 없을 때의 모습
칸 E — 같은 방식의 생활 속 물건
2

해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기

40점

(1)[칸 C]에 적은 공통점이 사람을 덜 다치게 하는 까닭은 무엇일까요? 여러분의 말로 설명해 보세요. (15점)

✎ 두 장치는 멈출 때까지 걸리는 ___을 ___게 만들기 때문에 …

(2)[칸 D]처럼 단단한 부분에 곧바로 부딪히면 더 크게 다치는데, 이것은 이 자동차에서만 생기는 우연일까요, 부딪히는 모든 경우에 통하는 규칙일까요? [칸 E]에서 고른 물건 하나로 직접 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (15점)

✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 고른 물건 ___로 살펴보니 …

(3)부딪히는 빠르기가 같아도 [칸 C]의 경우와 [칸 D]의 경우에서 사람이 받는 정도가 달라집니다. 무엇 때문에 그런 차이가 생겼을지 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 관찰하고 비교한 일을 세 문장으로 정리한 뒤, 각 문장이 가리키는 것에 교과서에서 배운(또는 배울) 물리 용어를 짝지어 붙여 보세요. (15점)

평가 기준
활동 수행 (30점)두 장치를 각각 관찰해 적고, 공통점과 대조 상황을 빠짐없이 비교·표시함상 · 중 · 하
해석 (40점)자기 가설에 이유를 붙였고, 생활 속 물건을 직접 골라 확인한 근거가 있음상 · 중 · 하
성찰 (30점)순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 용어를 짝지음상 · 중 · 하
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연습 문제

부딪힐 때 몸이 받는 정도를 줄이는 장치의 공통 구조 찾기 · 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.충격량의 정의를 식으로 쓰고, 충격량과 운동량 변화량 사이의 관계를 서술하시오.
2.자동차의 범퍼가 충돌 시 찌그러지도록 만드는 까닭을, 충격량·시간·힘을 모두 사용하여 서술하시오.
3.질량 70 kg인 사람이 20 m/s로 달리는 차에 타고 있다가 충돌로 정지하였다. (1) 운동량 변화량의 크기, (2) 정지에 0.1 s가 걸릴 때 받는 평균 힘, (3) 에어백으로 0.5 s가 걸릴 때 받는 평균 힘을 구하시오.
4.질량 0.5 kg인 공이 10 m/s로 날아와 벽에 부딪혀 0.2 s 만에 정지하였다. 공이 받은 충격량의 크기와 벽이 공에 작용한 평균 힘을 구하시오.
5.다음 중 충돌 시간을 길게 하여 받는 힘을 줄이는 안전 장치를 모두 고르시오: (가) 자동차 에어백 (나) 자동차 범퍼 (다) 단단한 콘크리트 벽 (라) 체조 선수용 매트
정답
1. I = FΔt (단위 N·s). 물체가 받은 충격량은 그 물체의 운동량 변화량과 같다: FΔt = Δp = mv - mv₀ 2. 충돌에서 운동량 변화량(=충격량)은 정해져 있으므로, 범퍼가 찌그러져 멈출 때까지 걸리는 시간 Δt를 길게 하면 F = Δp/Δt 에서 자동차와 탑승자가 받는 힘 F가 작아져 피해가 줄어든다. 3. (1) Δp = 70×20 = 1400 kg·m/s (충격량 1400 N·s) (2) F = 1400/0.1 = 14000 N (3) F = 1400/0.5 = 2800 N — 시간이 5배 길어져 힘은 1/5로 줄어든다 4. 충격량 I = 0.5×10 = 5 N·s, 평균 힘 F = 5/0.2 = 25 N 5. (가), (나), (라) — (다)는 충돌 시간을 짧게 하여 받는 힘을 오히려 크게 한다
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