①
반지름 1737 km와 260 pm에서 공간 규모는 달 > 세슘 원자(ㄱ 옳음), 망원경은 천체 관측용(ㄴ 틀림), 진동 주기가 매우 짧고 정확한 ㉡이 더 정밀(ㄷ 틀림) → 정답 ①.
핵심 개념
자연 현상은 공간과 시간 규모가 매우 다양하며, 규칙적으로 반복되는 현상의 주기가 짧고 일정할수록 시간을 더 정밀하게 측정할 수 있다.
단서 따라가기
반지름: 달 약 1737 km, 세슘 원자 약 260 pm1 pm = 10⁻¹² m이므로 세슘 원자는 극히 작고, 달은 천체 규모이다 → 공간 규모는 달이 훨씬 크다 보기 ㄱ (옳음)
망원경으로 관측하기 적합한 대상망원경은 멀리 있는 천체 등 천문 현상을 관측하는 도구이고, 원자 규모는 망원경으로 볼 수 없다 보기 ㄴ (틀림 — 달이 적합)
㉠ 약 29.5일, ㉡ 1/9192631770 초주기가 짧고 정확하게 반복되는 현상을 기준으로 삼을수록 시간을 더 잘게, 정밀하게 잴 수 있다 → ㉡이 더 정밀 보기 ㄷ (틀림 — ㉡이 더 정밀)
정답 근거
보기 ㄱ: 달의 반지름은 약 1737 km, 세슘 원자의 반지름은 약 260 pm(1 pm = 10⁻¹² m)이므로, 반지름으로 보아 공간 규모는 달이 세슘 원자보다 크다. 옳은 것은 ㄱ뿐이므로 정답은 ①이다. (ㄴ은 망원경이 천문 현상을 관측하는 데 적합한 도구이므로 틀리고, ㄷ은 세슘-133 원자에서 나오는 빛의 진동 주기가 달의 위상 변화 주기보다 짧고 정확해 ㉡이 더 정밀하므로 틀리다.)
선지별로 왜 틀렸나
②
함정 세슘 원자가 시간 측정 표준으로 쓰이는 '정밀한 대상'이라는 인상 때문에 관측 도구도 정밀한 망원경이 맞다고 연결하기 쉽다.
ㄴ은 망원경이 천체 관측 도구여서 원자 관측에는 맞지 않으므로 틀리고, 옳은 ㄱ이 빠졌다.
③
함정 약 29.5일이라는 긴 주기가 오랫동안 이어지는 자연 현상이라 더 믿을 만한 시간 기준이라고 생각하기 쉽다.
ㄱ은 옳지만, ㄷ은 주기가 매우 짧고 일정한 ㉡이 더 정밀하므로 틀리다.
④
함정 숫자 260과 1737만 보고 단위 pm과 km의 크기 차이를 따지지 않아 규모 비교를 잘못하기 쉽다.
ㄴ은 망원경이 천체 관측용이라 틀리고, ㄷ은 ㉡이 더 정밀하므로 틀리며, 옳은 ㄱ이 빠졌다.
⑤
함정 표에 나온 진술을 모두 '과학적으로 맞는 사실'로 받아들이고 보기의 비교 방향을 꼼꼼히 확인하지 않기 쉽다.
ㄱ은 옳지만, ㄴ은 망원경이 천체 관측에 적합하므로 틀리고, ㄷ은 ㉡을 이용한 방법이 더 정밀하므로 틀리다.
이 문항이 묻는 능력
단위 접두어로 나타낸 크기를 비교해 공간 규모를 판단하고, 측정 표준(세슘 원자시계)이 정밀한 이유를 주기와 연결해 설명하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
단위 접두어(km, pm 등)로 규모를 비교 가능한 형태로 바꾼다 → 규모에 맞는 관측 도구를 떠올린다 → 시간 측정은 기준 현상의 주기가 짧고 일정할수록 정밀하다는 원리로 판단한다
다음 문항 · 3번
다음은 신체를 이용하여 책상의 너비를 추정하는 활동을 하며 교사와 학생 A, B, C가 나눈 대화이다. 제시…
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측정 표준측정값을 비교하고 판단할 수 있도록 정한 공통의 기준이다. 언제 어디서나 같은 값을 얻을 수 있도록 길이의 표준은 지구 크기, 미터원기를 거쳐 현재 빛이 진공에서 일정 시간 동안 이동한 거리로 정하고, 시간의 표준은 세슘 원자에서 나오는 빛의 진동을 이용한 원자시계로 정한다.
시간과 공간의 규모 측정 표준 단위 접두어 원자시계