2023년 9월 고1 학평 (2015 교육과정) 통합과학 11번 해설

핵심 개념

자유 낙하하는 물체는 크기와 방향이 일정한 중력을 받아 속도가 매초 9.8 m/s씩 일정하게 증가한다.

단서 따라가기

1. 지표면 근처에서 낙하하는 물체의 p, q 위치지표면 근처에서는 높이가 조금 달라도 중력 가속도가 일정하므로 같은 물체가 받는 중력의 크기(mg)는 같다 보기 ㄱ (옳음)
2. q와 r에서 물체가 아래로 낙하중력은 항상 지구 중심 방향(연직 아래)으로 작용하므로 낙하하는 동안 방향이 바뀌지 않는다 보기 ㄴ (옳음)
3. 운동 시간은 p→q가 q→r의 2배자유 낙하에서 가속도가 일정하므로 속도 변화량 = 가속도 × 시간, 즉 시간에 비례한다 → p→q의 속도 변화량은 q→r의 2배 보기 ㄷ (틀림 — 4배가 아니라 2배)

정답 근거

보기 ㄱ: 지표면 근처에서 중력 가속도는 9.8 m/s²로 일정하므로 같은 물체가 p와 q에서 받는 중력의 크기는 같다. 보기 ㄴ: 중력의 방향은 언제나 지구 중심 방향(연직 아래)이므로 q와 r에서 같다. 반면 ㄷ은 속도 변화량 Δv = g × Δt 이고 시간이 2배이므로 속도 변화량도 2배이어서 틀리다. 따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ이고 정답은 ③이다.

선지별로 왜 틀렸나

이 문항이 묻는 능력

자유 낙하 운동에서 힘의 일정함과 운동 시간 비를 이용해 속도 변화량을 비교하는 능력

다음에 비슷한 문제를 만나면

운동 상황(자유 낙하·지표면 근처·공기 저항 무시)에서 힘이 일정한지 확인 → 가속도가 일정하면 속도 변화량 = 가속도 × 시간으로 구간을 비교 → 이동 거리(시간의 제곱에 비례)와 속도 변화량(시간에 비례)을 구분