고등학교 역학과 에너지 · 탄성파와 소리 · 2022 개정 교육과정
[12역학03-03] 성취기준 해설과 수업·평가 예시
성취기준 원문
[12역학03-03] 도플러 효과를 이해하고 물체의 속도 측정 등 다양한 장치에 이용됨을 설명할 수 있다.
쉽게 풀어 보면
소리를 내는 물체나 듣는 사람이 움직일 때 관측되는 진동수가 달라지는 도플러 효과를 이해하고, 레이더 스피드건, 도플러 초음파 혈류 검사, 기상 레이더처럼 반사파의 진동수 변화로 속도를 재는 장치의 원리를 설명하는 성취기준이에요. 다가올 때 파면 간격이 좁아지고 멀어질 때 넓어지는 그림을 그려 보는 것이 이해의 출발점이에요.
학습지 문항 예시 예시
도플러 효과와 속도 측정
- 구급차가 다가올 때와 멀어질 때 사이렌 소리의 높낮이가 어떻게 달라지는지 쓰고, 파면 간격을 그려 이유를 설명해 보세요.
- 정지한 관찰자를 향해 680 Hz의 소리를 내는 음원이 20 m/s로 다가와요. 소리의 속력이 340 m/s일 때 관찰자가 듣는 진동수를 f′ = f × v/(v − vₛ)로 구하세요.
- 2번 음원이 같은 속력으로 멀어질 때 관찰자가 듣는 진동수를 구하고, 다가올 때와 비교하세요.
- 레이더 스피드건이 달리는 자동차의 속력을 알아내는 원리를 반사파의 진동수 변화로 설명해 보세요.
수업 흐름 예시 예시
- 도입: 다가왔다 멀어지는 오토바이 소리 영상을 들려주고 소리 높낮이가 바뀌는 순간을 찾게 해요.
- 전개 1: 물결파 영상이나 시뮬레이션으로 움직이는 파원 앞쪽은 파면이 촘촘하고 뒤쪽은 성긴 모습을 관찰해요.
- 전개 2: 음원이 움직일 때의 진동수 식을 파면 간격으로 이끌어 내고 다가올 때와 멀어질 때의 관측 진동수를 계산해요.
- 정리: 스피드건, 혈류 검사, 기상 레이더에서 도플러 효과가 속도 측정에 쓰이는 방식을 비교해요.
서술형 평가 문항과 채점 기준 예시
정지한 관찰자에게 680 Hz의 소리를 내는 음원이 20 m/s로 똑바로 다가왔다가 같은 속력으로 멀어져요. 소리의 속력을 340 m/s로 하여 두 경우 관찰자가 듣는 진동수를 각각 구하고, 이 원리가 레이더 스피드건이나 도플러 초음파 혈류 검사에서 속도를 재는 데 어떻게 쓰이는지 서술하시오.
| 수준 | 채점 기준 |
|---|---|
| 상 | 다가올 때 722.5 Hz, 멀어질 때 약 642 Hz를 구하고, 움직이는 물체에서 반사된 파동의 진동수 변화량으로 물체의 속력을 계산하는 원리를 장치 예와 함께 설명함 |
| 중 | 진동수 계산은 맞으나 측정 장치의 원리 설명이 부족하거나, 한 경우의 부호를 바꾸어 계산함 |
| 하 | 다가올 때 진동수가 낮아진다고 하거나 소리의 세기 변화와 진동수 변화를 혼동함 |
세특 기재 예시 예시
도플러 효과 단원에서 움직이는 파원의 파면 그림을 그려 앞쪽의 파장이 짧아지는 원리로 관측 진동수 식을 이끌어 냄. 사이렌 소리 계산 문제를 해결하며 다가올 때와 멀어질 때의 진동수 차이를 비교함. 레이더 스피드건과 도플러 초음파 혈류 검사의 원리를 조사하여 반사파의 진동수 변화로 속도를 구한다는 공통점을 정리해 발표함.
이 예시는 180자, 나이스 기준 446Byte예요. 과목별 세특은 1,500Byte(500자)까지 써요. 내 문장은 나이스 글자수·바이트 계산기로 세어 볼 수 있어요.
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
구급차가 다가올 때 소리가 높아지는 것을 소리가 커지는 것과 같은 현상으로 여기는 학생이 많아요. 도플러 효과는 소리의 세기가 아니라 진동수의 변화이며, 일정한 속력으로 똑바로 다가오는 동안 관측 진동수는 일정하게 높은 값으로 유지된다는 점을 짚어 주세요.
이 영역의 적용 시 고려 사항 (고시 원문)
- 중학교 1∼3학년군 ‘빛과 파동’, 고등학교 ‘물리학’의 빛과 물질, ‘전자기와 양자’의 빛과 정보 통신과 연계된다.
- 파동 방정식을 도입하지 않고, 탄성체의 연속적 결합을 통하여 파동의 진행과 파동의 속성을 설명할 수 있음을 탐구 활동을 통하여 이해할 수 있게 지도한다.
- 스마트 기기나 소리 센서 등을 이용하여 진폭 또는 진동수와 같은 음파의 특성을 분석하고 탐구를 수행하도록 지도한다.
같은 영역의 다른 성취기준
왓퀴즈는 이런 AI예요
왓퀴즈는 한국 학교의 수업과 기록 업무에 맞춘 교사용 AI예요. 이 사전과 같은 2022 개정 교육과정 성취기준 데이터로 학습지, 수업 PPT, 평가계획서 초안을 만들고, 2026학년도 학교생활기록부 기재요령 원문을 바탕으로 세특 초안을 쓰고 기재 금지 표현을 검사해요.