중학교 과학 · 운동과 에너지 · 2022 개정 교육과정
[9과19-02] 성취기준 해설과 수업·평가 예시
성취기준 원문
[9과19-02] 자유 낙하하는 물체의 운동에서 시간에 따른 속력의 변화가 일정함을 분석할 수 있다.
성취기준 해설
자유 낙하하는 물체의 운동에서 물체의 종류나 질량에 상관없이 단위 시간당 속력 변화량이 9.8m/s로 일정함을 자료를 분석하여 이끌어내도록 한다.
쉽게 풀어 보면
공기 저항을 무시할 때 떨어지는 물체는 종류나 질량과 관계없이 1초마다 속력이 9.8 m/s씩 일정하게 늘어난다는 사실을 자료 분석으로 찾아내는 성취기준이에요. 다중 섬광 사진이나 영상에서 구간별 이동 거리를 읽고 속력 변화를 계산해 보는 과정이 핵심이에요.
학습지 문항 예시 예시
자유 낙하 운동 분석
- 자유 낙하 하는 물체에 작용하는 힘의 이름과 그 힘의 방향을 쓰세요.
- 0.1초 간격 사진에서 공이 각 구간에 4.9 cm, 14.7 cm, 24.5 cm씩 떨어졌다면 구간별 평균 속력과 0.1초마다의 속력 변화량을 구하세요.
- 앞 문항의 결과로 1초 동안의 속력 변화량을 구하고 이 값이 무엇을 뜻하는지 쓰세요.
- 질량이 다른 두 공을 같은 높이에서 떨어뜨려 동시에 떨어지는지 확인하는 실험을 설계하고, 공기 저항을 줄이는 방법을 함께 쓰세요.
수업 흐름 예시 예시
- 도입: 종이 한 장과 구겨서 뭉친 같은 종이를 동시에 떨어뜨려 어느 것이 먼저 닿는지 보고, 차이가 생긴 원인을 이야기해요.
- 전개 1: 진공 상태에서 깃털과 쇠구슬이 함께 떨어지는 영상을 보며 공기 저항이 없을 때의 낙하를 확인해요.
- 전개 2: 다중 섬광 사진이나 슬로 모션 영상에서 일정한 시간 간격마다 공의 위치를 읽고, 구간별 속력과 속력 변화량을 표로 계산해요.
- 정리: 모둠마다 구한 속력 변화량을 모아 비교하고 측정 오차의 원인을 찾은 뒤 중력 가속도의 의미를 정리해요.
서술형 평가 문항과 채점 기준 예시
질량이 1 kg인 쇠공과 질량이 0.1 kg인 쇠공을 공기 저항이 거의 없는 조건에서 같은 높이에서 떨어뜨렸다. 두 공의 시간-속력 그래프가 어떤 모양일지 설명하고, 낙하 2초 후 각 공의 속력을 근거와 함께 서술하시오.
| 수준 | 채점 기준 |
|---|---|
| 상 | 두 공의 그래프가 기울기가 같은 직선으로 겹친다고 설명하고, 1초마다 9.8 m/s씩 증가하므로 2초 후 두 공 모두 19.6 m/s임을 정확히 제시함 |
| 중 | 두 공의 속력이 같다는 점은 썼으나 그래프 모양 설명이나 속력 계산 중 하나가 부정확함 |
| 하 | 무거운 공이 더 빠르다고 쓰거나 속력 변화의 일정함을 설명하지 못함 |
세특 기재 예시 예시
자유 낙하 영상 분석 활동에서 일정한 시간 간격마다 공의 위치를 읽어 구간별 평균 속력을 계산함. 속력 변화량이 구간마다 거의 같게 나타나는 것을 확인하고 그 값을 1초 단위로 환산하여 중력에 의한 속력 변화가 일정함을 이끌어 냄. 모둠마다 값이 조금씩 다른 까닭을 공기 저항과 위치 읽기 오차로 분석하여 개선 방법을 제안함.
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
무거운 물체가 더 빨리 떨어진다고 생각하는 학생이 매우 많아요. 일상에서 깃털이 천천히 떨어지는 것은 질량 때문이 아니라 공기 저항 때문이에요. 공기 저항을 무시하면 질량과 관계없이 속력이 1초마다 같은 크기로 늘어나므로, 종이를 뭉쳐 떨어뜨리는 간단한 시연으로 원인을 구분하게 해 주세요.
이 영역의 적용 시 고려 사항 (고시 원문)
- 초등학교 5∼6학년군 ‘물체의 운동’, 고등학교 ‘통합과학1’의 시스템과 상호작용, ‘물리학’의 힘과 에너지와 연계된다.
- 공기 등에 의한 마찰을 무시할 수 있는 물체의 운동을 기록한 실험이나 동영상 자료를 활용할 수 있다.
- 운동에 대한 기록과 자료의 해석·분석에 사진기나 운동 센서 등 다양한 디지털 탐구 도구를 활용할 수 있도록 한다.