무엇이 작은 것을 가운데에 붙잡아 두는가
물리1 · 서술형 평가지 · 권장 시간 25분 · 총 100점
안내 — 이 평가지에는 개념 용어가 일부러 빠져 있습니다. 두 그림을 눈으로 관찰하고, 지시대로 표의 각 칸에 본 것과 나눈 것을 적은 뒤, 왜 그런지 여러분의 말로 해석하고 성찰하세요. 정답 문장은 정해져 있지 않으니 이유를 붙인 자기 생각이면 됩니다.
· 그림 ㉮: 가운데로 갈수록 깊어지는 그릇 모양 구덩이. 그 바닥 가까이에 작은 구슬이 놓여 있습니다.
· 그림 ㉯: 커다란 공을 중심으로, 작은 공이 그 둘레를 빙빙 돌고 있습니다. 예제: 깊은 구덩이 바닥의 구슬 (비교용: 구덩이 밖 평지 위의 구슬)
1
활동 — 순서대로 해 보기
30점
- ①그림 ㉮에서 작은 구슬이 놓인 위치와, 바닥이 가운데로 갈수록 어떻게 되는지 [칸 A]에 본 대로 적으세요.
- ②그림 ㉯에서 큰 공과 작은 공의 위치, 작은 공이 도는 모습을 [칸 B]에 본 대로 적으세요.
- ③㉮와 ㉯를 비교해 두 그림에 공통으로 있는 점(무엇이 무엇을 붙잡아 두나)을 찾아 [칸 C]에 적으세요.
- ④㉮의 구슬을 구덩이 밖으로 꺼내려면 손으로 무엇을 해 주어야 하는지 [칸 D]에 적으세요.
- ⑤구슬을 미는 세기를 '약하게'와 '충분히 세게'로 나눠, 각각 구슬이 어떻게 되는지 [칸 E]에 두 줄로 나눠 적으세요.
- ⑥[칸 E]를 보고, 밖에서 도움을 받아야만 될 수 있는 상태에 ◯표 하세요.
칸 A — 그림 ㉮에서 본 것 (구슬의 위치·바닥 모양)
칸 B — 그림 ㉯에서 본 것 (큰 공·작은 공의 관계)
2
해석 — 왜 그런지 내 생각 쓰기
40점
(1)[칸 C]에서 찾은 공통점을 여러분의 말로 설명해 보세요. 구덩이 바닥의 구슬과 큰 공 둘레를 도는 작은 공은 왜 스스로 멀리 달아나지 못하고 갇혀 있나요? (14점)
✎ 두 경우 모두 ___이(가) 작은 것을 가운데 쪽으로 ___ 때문에 …
(2)약하게 밀면 구슬이 다시 미끄러져 내려오고 충분히 세게 밀면 테두리를 넘어 나가는 것이, 이 구덩이라서 생긴 우연일까요, 더 깊거나 얕은 다른 구덩이에서도 똑같이 생기는 규칙일까요? 다른 구덩이를 하나 상상해 확인한 결과와 함께 이유를 쓰세요. (16점)
✎ 나는 (우연 / 규칙) 쪽에 걸겠다. 내가 상상한 ___ 구덩이로 따져 보니 …
(3)만약 구덩이가 지금보다 훨씬 더 깊다면, 구슬을 밖으로 꺼내는 데 드는 미는 세기는 얕을 때와 무엇이 다를까요? 무엇 때문에 그런 차이가 생기는지 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) | 두 그림을 빠짐없이 관찰해 각 칸에 적고, 비교·분류·표시 지시를 정확히 수행함 | 상 · 중 · 하 |
| 해석 (40점) | 붙잡히는 까닭에 이유를 붙였고, 다른 구덩이를 직접 상상해 확인한 근거가 있음 | 상 · 중 · 하 |
| 성찰 (30점) | 순서 재설계에 이유가 있고, 세 문장 각각에 알맞은 이름을 짝지음 | 상 · 중 · 하 |
연습 문제
무엇이 작은 것을 가운데에 붙잡아 두는가 · 총 100점
안내 — 1쪽에서 스스로 세운 그림(구덩이에 갇힌 것 = 가운데 힘에 붙잡힌 것)을 이번에는 원자 속 전자에 적용해 봅니다. 풀이를 빈 곳에 쓰고, 다 푼 뒤 맨 아래 정답으로 스스로 채점하세요.
1.원자 안에서 전자와 원자핵 사이에 작용하여 전자를 원자 안에 묶어 두는 힘은 무엇이며, 두 입자는 서로 끌어당기는가 밀어내는가?
2.전기력에 의한 전자의 속박을 태양계에 비유할 때, 원자핵·전자·전기력은 각각 태양계의 무엇에 대응하는지 쓰시오.
3.원자핵으로부터 무한히 먼 곳에 정지해 있는 전자의 역학적 에너지를 0으로 정할 때, 원자에 속박된 전자의 역학적 에너지의 부호는 어떠한가? 그 까닭도 쓰시오.
4.속박되어 있던 전자가 원자에서 벗어나 자유롭게 운동하려면 전자의 역학적 에너지가 어떤 조건이 되어야 하며, 이를 위해 무엇이 필요한지 쓰시오.
5.어떤 전자가 원자에 속박되어 있을 때 역학적 에너지가 -5.0 eV이다. 이 전자를 원자핵에서 무한히 먼 곳에 정지 상태(역학적 에너지 0)로 떼어내려면 외부에서 적어도 몇 eV의 일을 해 주어야 하는가?
6.역학적 에너지가 각각 (가) -3 eV (나) 0 eV (다) +2 eV 인 세 전자 중, 원자핵에 속박되어 있는 전자를 고르시오.
정답
1. 전기력(전기적 인력) — 서로 끌어당긴다(인력).
2. 원자핵 ↔ 태양, 전자 ↔ 행성, 전기력 ↔ 중력(만유인력).
3. 0보다 작다(음(-)의 값). 속박된 전자를 무한히 먼 곳으로 떼어내려면 외부에서 에너지를 공급해 역학적 에너지를 0까지 올려야 하므로, 속박 상태의 값은 0보다 작다.
4. 역학적 에너지가 0보다 커져야 한다. 이를 위해 외부에서 전자에 일을 해 주어 에너지를 공급해야 한다.
5. 5.0 eV (필요한 일 = 0 - (-5.0) = 5.0 eV).
6. (가). 역학적 에너지가 0보다 작은 -3 eV일 때만 원자에 속박된다((나) 0 eV는 무한원점에 겨우 정지하는 경계, (다) +2 eV는 자유 상태).