고등학교 통합과학1 · 시스템과 상호작용 · 2022 개정 교육과정
[10통과1-03-03] 성취기준 해설과 수업·평가 예시
성취기준 원문
[10통과1-03-03] 중력의 작용으로 인한 지구 표면과 지구 주위의 다양한 운동을 설명할 수 있다.
성취기준 해설
지구 표면을 향해 낙하하거나 지구 주위를 공전하는 원운동은 모두 중력에 의한 지구 중심 방향의 가속도 운동임을 설명한다.
쉽게 풀어 보면
물체가 떨어지는 운동과 인공위성이 지구 주위를 도는 운동이 모두 중력에 의해 지구 중심 방향으로 가속되는 운동임을 설명하는 성취기준이에요. 자유 낙하, 수평으로 던진 물체, 원 궤도 운동을 하나의 원리로 연결해 보는 것이 핵심이에요.
학습지 문항 예시 예시
중력이 만드는 여러 가지 운동
- 공기 저항을 무시할 때 정지 상태에서 떨어뜨린 물체의 2초 후 속력을 구하세요. 중력 가속도는 9.8 m/s²로 해요.
- 같은 높이에서 한 공은 가만히 놓고 다른 공은 수평으로 던졌을 때 어느 공이 먼저 바닥에 닿는지 쓰고 이유를 설명해 보세요.
- 수평으로 던진 물체의 운동을 수평 방향과 연직 방향으로 나누어 각각 어떤 운동인지 쓰세요.
- 인공위성이 지구로 떨어지지 않고 계속 도는 까닭을 중력과 속도의 방향을 이용해 설명해 보세요.
수업 흐름 예시 예시
- 도입: 뉴턴의 대포 그림을 보며 대포알을 점점 빠르게 쏘면 어떻게 될지 예측해 보게 해요.
- 전개 1: 스마트폰 영상으로 자유 낙하와 수평 던짐 운동을 촬영하고 일정한 시간 간격의 위치를 분석해요.
- 전개 2: 연직 방향으로는 두 물체가 똑같이 가속된다는 결과를 확인하고, 원 궤도 운동의 가속도 방향과 비교해요.
- 정리: 사과의 낙하와 달의 공전이 같은 중력으로 설명된다는 점을 개념도로 정리해요.
서술형 평가 문항과 채점 기준 예시
중력 가속도는 9.8 m/s²이고 공기 저항은 무시한다. 높이 19.6 m인 곳에서 공을 5 m/s의 속력으로 수평으로 던졌을 때 공이 바닥에 닿을 때까지 걸린 시간과 수평 이동 거리를 구하고, 이 운동과 인공위성의 원운동이 가진 공통점을 서술하시오.
| 수준 | 채점 기준 |
|---|---|
| 상 | 걸린 시간 2초와 수평 이동 거리 10 m를 풀이 과정과 함께 구하고, 두 운동 모두 중력에 의해 지구 중심 방향으로 가속되는 운동임을 설명함 |
| 중 | 시간과 거리 중 하나만 바르게 구했거나, 공통점을 중력이 작용한다는 수준으로만 짧게 언급함 |
| 하 | 수평 속력이 낙하 시간에 영향을 준다고 보거나 계산 과정 없이 답만 제시함 |
세특 기재 예시 예시
중력과 운동 탐구에서 자유 낙하와 수평 던짐 운동을 영상으로 촬영하여 일정한 시간 간격의 위치를 분석함. 연직 방향의 운동이 두 경우에 같게 나타나는 결과를 근거로 수평 속력이 낙하 시간에 영향을 주지 않음을 설명함. 뉴턴의 대포 사고 실험을 확장하여 인공위성의 원운동도 지구 중심을 향해 계속 떨어지는 운동임을 그림과 함께 발표함.
세특에는 학생이 실제로 한 활동과 교사가 관찰한 내용만 써요. 대회명·기관명처럼 쓰면 안 되는 내용은 생기부 기재 금지 사전에서 확인할 수 있어요.
학생들이 자주 헷갈리는 점
인공위성은 중력이 없는 곳에 있어서 떨어지지 않는다고 생각하는 학생이 많아요. 위성에도 중력이 작용해 계속 지구 쪽으로 떨어지고 있지만 옆으로 빠르게 움직여 지표면에 닿지 않는다는 점을 뉴턴의 대포 그림으로 설명해 주세요.
이 영역의 적용 시 고려 사항 (고시 원문)
- 중학교 1~3학년군의 ‘힘의 작용’, ‘운동과 에너지’, ‘생물의 구성과 다양성’ 및 ‘생식과 유전’, 고등학교 ‘지구시스템과학’의 지구 탄생과 생동하는 지구, ‘물리학’의 힘과 에너지, ‘역학과 에너지’의 시공간과 운동, ‘생명과학’의 생명 시스템의 구성, 생명의 연속성과 다양성, ‘세포와 물질대사’의 세포, 물질대사와 에너지, 세포호흡과 광합성 및 ‘생물의 유전’의 유전자와 유전물질, 유전자의 발현과 연계된다.
- 지구시스템의 균형이 깨짐으로써 인간세계에 주는 영향에 대해 조사·토론할 때, 주제와 관련된 과학이론이나 보도, 영상물, 전 지구 규모의 빅데이터와 시뮬레이션을 통해 지구시스템 차원의 연계성을 확인하고 디지털·인공지능 소양을 함양한다.
- 지구시스템을 구성하는 권역들 간의 상호작용이 지구 생명체의 존속에 기여하고 있으며, 미래세대를 위해 지구시스템을 최적의 상태로 보전해야 할 인류의 생태적 책임감을 인식시킨다.
- 자유 낙하와 수평으로 던진 물체의 운동을 시각화하여 비교하기
- 교통수단과 스포츠 등에서 충격을 줄이는 방법 탐색하기
- 막을 통한 물질의 이동을 실험하고 생명 활동 유지에서 세포막의 역할 탐구하기
- 효소 작용의 원리에 관한 실험하기
- 안전사고 예방 대비책 및 장치에 대한 고안은 과제 연구나 프로젝트 학습을 통해 창의적 산출물을 고안하도록 지도할 수 있다.
- 스마트 기기의 앱을 활용한 다중섬광사진, 가상현실 기기로 달에서의 중력 체험하기 등과 같이 디지털 탐구 도구를 적극 활용하여 디지털 소양을 함양함과 더불어 학생의 능동적 탐구를 유발한다.