Page 154 - 2020 제작 서논술형 평가문항집-통합

2015 개정 교육과정 중고등학교 과학과 서·논술형 문항집

문항 정보

학년: 중3 단원: 운동과 에너지 중단원: 통합 키워드: 자유낙하, 일, 에너지

예시 문항

다음은 자유 낙하에 대한 설명과 충청북도 단양군청 홈페이지에 소개된 글이다.

(가) 진공에서 공과 깃털이 같은 높이에서 동시에 자유 낙하하면 두 물체는 동시에 바닥에 도달한
다. 자유 낙하하는 물체는 질량과 관계없이 속력이 빨라지는 정도가 같기 때문이다.
(나) 지표면 근처에서 자유 낙하하는 모든 물체는 1초에 약 9.8㎧씩 속력이 빨라진다. 이렇게 속
력이 일정하게 빨라지는 것은 물체에 중력이 작용하기 때문이다. 이 때 물체에 작용하는 중력
의 크기는 무게와 같으며 물체의 질량에 자유 낙하할 때 속력변화량인 9.8을 곱하여 구한다.
(다) 어떤 물체에 힘을 주어 힘의 방향으로 이동하였을 때 물체에 일을 하였다고 하며, 일의 양은
물체에 작용한 힘과 힘의 방향으로 이동한 거리를 곱하여 구한다.
(라) 물체가 자유 낙하하는 동안 중력이 물체에 한 일은 모두 운동에너지로 전환되며, 어떤 물체
를 들어 올릴 때와 같이 중력에 대해 해 준 일의 양은 모두 위치에너지로 전환된다.
(마) 단양시내가 훤히 내려다보이는 양방산 정상에 자리한 단양활공장에서는 하늘 아래 단양을 마
음껏 품기 위해 활짝 날개를 펼친 행글라이더와 패러글라이더들의 모습을 만날 수 있다. 단양
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은 5개의 활공장과 활공연습장, ULM활주로를 갖추고 있다.
(1) (가)와 (나)를 활용하여 질량이 1kg인 물체와 2kg인 물체가 진공에서 자유 낙하할 때, 시간에 따른
속력변화를 설명하시오.

(2) (마)의 단양활공장 높이는 단양읍에서 250m라고 한다. 무게가 19.6N인 물체를 단양읍에서 활공장까
지 올릴 때, 중력에 대해 한 일의 양과 얻게 되는 위치에너지의 양을 (다)와 (라)를 활용해 구하시오.

(3) 단양활공장에서 단양읍까지 패러글라이딩을 할 때 사람이 안전하게 착륙할 수 있는 이유를, 아래
과정을 통해 설명하시오.(단, 운동에너지는 질량과 속력 제곱을 곱한 값의 반으로 계산함)
① (가)의 경우와 같이 진공이라고 가정했을 때의 착륙 직전 속력을 구한다.
② 실제 상황에서 착륙 직전 속력을 (가)의 경우와 비교한다.
③ ②의 결과가 나오는 이유를, 아래 용어를 모두 활용하여 서술한다.

공기 저항, 힘의 크기, 낙하 방향, 운동에너지, 속력, 일, 같은 질량, 같은 거리

출제 의도

등가속도 운동의 개념과 일-에너지 전환, 역학적 에너지의 전환을 복합적으로 묻고자 하였으며, 우리
지역의 대표적인 관광지의 레저 활동과 연계함으로써 지역에 대한 관심을 고양한다. 또한 주어진 자료
만으로도 문제를 해결할 수 있는 능력을 측정하고자 하였습니다.

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