②
인공위성도 지구 중력을 받아 원운동(A 틀림), 사과는 중력으로 떨어짐(B 옳음), 공기 저항이 없으면 낙하 가속도는 질량과 무관하게 일정(C 틀림) → 정답 ②.
핵심 개념
중력은 질량을 가진 물체 사이에 작용하는 힘으로, 지구 주위 물체의 원운동과 낙하 운동을 일으키며, 자유 낙하하는 물체의 가속도는 질량과 관계없이 일정하다.
단서 따라가기
학생 A: 원운동하는 인공위성에는 중력이 작용하지 않아인공위성이 지구를 중심으로 원운동하는 것은 지구의 중력이 운동 방향을 계속 지구 쪽으로 바꾸기 때문이다 학생 A (틀림)
학생 B: 사과가 떨어지는 이유는 중력지구가 사과를 지구 중심 방향으로 당기는 중력 때문에 사과가 아래로 떨어진다 학생 B (옳음)
학생 C: 질량이 클수록 가속도가 커야질량이 2배면 중력도 2배라 가속도(힘 ÷ 질량)는 같다 → 공기 저항이 없으면 모든 물체가 약 9.8 m/s²로 같은 가속도로 떨어진다 학생 C (틀림)
정답 근거
학생 B: 지표면 근처의 사과에는 지구 중심 방향으로 중력이 작용하므로, 사과나무에서 떨어진 사과는 중력 때문에 아래로 떨어진다. 옳은 학생은 B뿐이므로 정답은 ②이다.
선지별로 왜 틀렸나
①
함정 인공위성이 떨어지지 않고 계속 돌고 있으니 '무중력' 상태라고 여겨 중력이 작용하지 않는다고 생각하기 쉽다.
인공위성은 지구의 중력을 받아 운동 방향이 계속 바뀌기 때문에 원운동하므로 A는 틀리고, 옳은 B가 빠졌다.
③
함정 '무거운 물체가 더 빨리 떨어진다'는 일상 경험과 인공위성 속 무중력 장면을 그대로 과학 원리로 받아들이기 쉽다.
A는 인공위성에도 중력이 작용해 틀리고, C는 공기 저항이 없으면 가속도가 질량과 관계없이 같아 틀리며, 옳은 B가 빠졌다.
④
함정 질량이 큰 사과에 중력이 더 크게 작용한다는 것은 맞으므로, 힘이 크면 가속도도 크다고 바로 연결하기 쉽다.
B는 옳지만, C는 질량이 클수록 중력도 그만큼 커져 가속도(중력 ÷ 질량)는 질량과 관계없이 일정하므로 틀리다.
⑤
함정 세 학생의 말이 모두 중력에 관한 그럴듯한 설명이라 하나하나 따지지 않고 고르기 쉽다.
B는 옳지만, A는 인공위성도 중력을 받아 원운동하므로, C는 낙하 가속도가 질량과 관계없이 일정하므로 틀리다.
이 문항이 묻는 능력
중력이 작용하는 여러 상황(인공위성의 원운동, 사과의 낙하)을 판단하고, 자유 낙하 가속도가 질량과 무관함을 대화 속 주장 평가에 적용하는 능력
다음에 비슷한 문제를 만나면
학생마다 주장하는 대상(인공위성·사과)과 내용(힘의 유무, 가속도의 크기) 정리 → 중력이 작용하는 상황인지 판단 → 자유 낙하 가속도가 질량과 무관하다는 원리로 수치 관계 확인
다음 문항 · 18번
그림은 같은 높이에서 물체 A를 가만히 놓는 동시에 물체 B를 수평으로 던졌을 때 A, B의 운동 경로를 나…
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