15개정 물리학 1 출제 가능 범위(평가원의 평가 기준 자료안의 '정량적' '정성적'이라는 표현을 중심으로)

안녕하세요? 휴가가 가고싶은 이카루스 팀장입니다.

지속적으로 문항을 만들고 있습니다. (오늘까지 총 442문항이 모였네요) 

문제를 만들다 보면 출제가 가능한지 애매한 부분들이 상당히 많습니다.

수능특강을 기준으로 '수능특강에서 나오면 수능에 출제될 수 있지' 라는 마인드로 문항을 만들고 있지만, 

실제로 그게 맞느냐 여부를 생각해 보면 

EBS에 나왔지만 수능에 출제된 적이 없는 문제도 있었기에 (예를들어 움직 도르래 라던지)

본 출제자도 상당히 고민이 많습니다.

여러분들도 그렇게 생각하실텐데 

그래서 준비해 봤습니다.

교육과정 평가원에서 제시한 '교육과정 연구 보고서' 와 '보도 자료를 기반으로 한번 읽어 보고 

생각해 보는 시간을 가졌으면 좋겠습니다. 

해당 글은 물리학 1와 관련된 자료 입니다. 

시작하시죠!

1. 2021 대수능 Q&A 자료집 (과학 탐구 영역 출제와 관련된 내용)

여기에 나와있는 과학과 관련된 질문은 

[출제 체제]

11. 과학 탐구 영역 8개 선택 과목의 출제 방향, 출제 범위와 문항 수, 배점은 어떻게 되나요?

이거 하나 뿐입니다. 

그렇다 하네요. 

여기에서 저 밑줄 치신것을 보면 

교과외 소재도 활용이 가능하다고 나와 있는것은 

실제 상황을 과학과 접목하여 수능에 출제 될 수 있다는 뜻이죠. 대표적으로 16수능의 두 문제를 가져와 보자면

이런것들이 있네요. 

뭐 큰 문제는 될 것 같지 않습니다. 단순 '소재로 활용 가능하다' 라는 정도 이니까요.

이건 조금 있다 볼께요!

2. 15개정 교육과정에 따른 고등학교 과학과 평가 기준 개발 연구 

(물리학1 부록)

들어가기 전에 우리가 통상 역학이라 불리는 부분을 다음과 같이 나누겠습니다.

1) 힘과 운동 (기존 속도 가속도와 F=ma 역학)

2) 운동량과 충격량

3) 에너지

여러분들이나 저희들이나 궁금하실 이 역학 파트의 '정량적 계산' 파트에 조금 집중해 봤습니다. 

1)힘과 운동과 2)운동량 보존에서는 이 부분들을 근거로 이야기 하자면 

정량적 계산이 가능합니다. 

즉, 일전에 나온 속도 가속도와 F=ma 역학 파트는 출제가 가능하다 보시면 됩니다. 

빗면 상황이나, 빗면과 도르래로 연결된 물체의 운동과 관련된 문제들은 출제가 가능하시다 보시는게 좋겠습니다. 

따라서 여러분들이 공부해야할 방향은 

09 개정 교육과정 속도 가속도와 F=ma 역학 파트와 속도 가속도 파트에 대해서 동일하게 공부하시면 됩니다.

2) 운동량 보존 파트에 대해서는 정량적 계산을 요구하니 

우리가 흔히 이야기하는 '킬러' 문제로도 출제가 가능하다는 점을 생각하시면서 공부 하셨으면 좋겠습니다.

3) 에너지 파트에 대한 것입니다. 

잘 봐 주세요. 

1) 에너지가 보존되는 경우와 보존되지 않는 경우를 비교하여 설명할 수 있다는 내용입니다. 

그런데 

이게 보존이 되지 않는다는건 두 가지로 해석이 가능합니다. 

A: 역학적 에너지가 증가한다.

B: 역학적 에너지가 감소한다.

이 문서에서 이야기하고자 하는 말투는 A 보다는 B에 가깝습니다. 왜냐하면 '열 에너지가 발생하여' 라는 말이 있기 때문입니다. 

그렇다면 A는 출제가 불가능할까요? 

쉽게 이야기 해서 논제는 다음과 같습니다.

이 처럼 역학적 에너지가 감소하는 문제만 출제가 가능할지 

이런 문제는 '역학적 에너지가 증가하니까' 출제가 불가능한지

에 대한 내용입니다.

이 근거는 뒤의 자료로 추가적으로 설명해 보겠습니다.

2) 직선 상의 운동에서 역학적 에너지를 구하는 방법에 대해 이야기 하고 있습니다.

운동 에너지와 위치 에너지의 합으로 표현된다는 점을 이용하여 문항을 풀 수 있는지에 대해 물어보고 있습니다.

이 문제가 대표적인 문제가 될 수 있겠네요. (아까 말한 근거에 따라 구간 A에 대해서는 생각해 봐야겠지만, 이를 제외하고 특정 지점에서의 역학적 에너지는 운동 에너지와 위치 에너지의 합으로 표현 된다는 점을 이용했다는 점은 출제 가능 대상입니다.) 

3), 4)의 경우는 제가 생각한 부분은 이렇습니다.

-열역학에서 내부 에너지를 계산할 때는 '절대 온도'를 이용하여 비교해 보아라.

하지만 그 양은 주입된 에너지에서 기체가 일을 해준 양의 차이를 이용하여 간접적으로 계산해 봐라- 

라는것 같습니다. 

즉, 심화된 문제의 논리는 

온도 변화를 통해 내부 에너지 비를 계산하고, 

주입된 에너지와 외부로 해준 일의 차이의 값과 온도 변화를 통해 내부 에너지 값을 계산한 것과 같다라는 식을 세워 출제가 가능하다 봅니다. 

예를들어 동일한 양의 동일한 기체 A, B를 주고, A와 B의 온도 변화 비가 2:3 인데, B의 내부 에너지 변화가 12J 이면, A의 내부 에너지 변화는 8J이라는 점을 추론하고 

A가 외부로 해준 일이 12J, 주입된 에너지가 Q라 하면, Q-12=8 임을 이용하여 Q=20J임을 판단하는 문제가 나올 수 있을듯합니다.

'열수철'은 이런 부분들을 감안하여 출제가 가능할것 같고, 

기체의 개수와 온도 변화를 곱해서 전체 내부 에너지 변화를 구하는 방법은 

두 가지 입장을 펼칠 수 있는데 

A. 기체 분자 한 개의 내부 에너지 변화가 온도 변화에 비례하니 당연히 전체 에너지 변화는 그 한 개의 에너지 변화에 기체의 분자 수를 곱해서 표현해야하는거 아님?

B. 난 잘 모르겠다. 그냥 온도 변화에만 비례한다고 나와있고 분자 수를 곱해주어야 한다는것은 교과서에 나와있지 않아. 공부할 때 빼고 풀어야지.

A와 B 중 선택은 본인의 자유입니다. 하지만, B는 EBS라는 근거 자료가 있음을 알려 드립니다. 

5) 이제는 로렌츠 인자는 '없습니다.'

6) 질량 결손과 관련된 정량적 계산은 나올 수 있을지 뒤에 나온 별책을 보면서 설명하겠습니다.

 2단원의 논점은 아마 '전기력' 이겠죠? 그런데 

위에 보시면 아시겠지만 평가원에서 '정성적(뒤에 반전 주의)' 으로 다루는군요

제 책에 있는 전기장, 전기력 문제 다 빼야겠네요 .. (ㅜㅜ)

나머지는 비슷한데, 하나 주의하자면 (공부 하면서 찾은건데)

띠틈 이라는 용어가 띠 간격 이라는 용어로 바뀌었습니다. 

나머지 부분들은 작년 수능과 비슷한 기조로 진행될듯합니다. 

안타깝군요. 

일단 3단원에서 '신기루' 와 관련된 문제가 자주 출제될 듯합니다. 

모든 교과서와 EBS, 그리고 제시한 자료까지 모두 신기루에 대해서 계속 언급이 됩니다. 

어떤 성질을 가지는지, 무슨 원리로 신기루가 발생하는지 공부해 보시기 바랍니다. 

파동의 진동수와 파장, 속력의 관계와 관련된 것은 일전 물리2에서 자주 쉬운 문제로 나오기도 합니다. 

이 부분에 대해서는 물리2 기출문제 또한 한번 풀어보시는것을 추천합니다. 

파동의 간섭.... 

이 문서에는 '정성적' 으로 표현됩니다. 

정량적 계산문제는 피하는게 좋겠습니다. 

과거 기록으로 봤을때(09개정)

이 문서에서 정량적이라고 안나와 있는 부분들은 정량적으로 나올 수도 있습니다만, 

정성적이라고 표현된 부분들은 정성적으로 다루는 경향이 있습니다.

빼놓고 공부해라 라고 표현은 않하지만, 저는 다루는것을 삼가해야겠네요. 만들어진 문제도 지우구요... 

그런데, 이건 아마 경로차와 관련된 부분만 적용되는게 아닐까 라는 생각은 합니다. 

실제 속력은=파장과 진동수의 곱의 형태로 정량적으로 나오더라도 문제될 것이 없을듯합니다만, 

잘 모르겠습니다. 이건 학생분들께서 판단 부탁드립니다.

위와 비슷한 내용을 가지고 있습니다. 

확정적인것은 '가속도를 구할 수 있다' 라는 말과 '역학의 기초' 라는 말에서 보듯, 기본적으로 가속도를 계산하여 구할 수 있는 역학 문제는 출제가 가능하다 판단합니다. (제가 일전 메카니카에서 추진하던 변화량 관련된 문제들도 출제 가능합니다.)

새로 발견된것이 저 '열역학 과정은 특정한 방향성을 가진다.' 이부분인데, 

이건 가역, 비가역 현상을 의미하는지 잘 모르겠습니다. 

조금 더 연구를 해 봐야할듯합니다.

방금 뺀 전기력 문제 다시 넣어야 겠네요 전기력 문제

전기력을 '정량적'으로 이해하여 보어의 원자 모형으로 원자의 안정성을 설명할 수 있으며, 라는데

아니 위에서는 

두 점전하 사이에 작용하는 전기력을 이해하고, 이를 이용하여 전자가 원자에 속박되어 있음을  '정성적' 으로 설명 할 수 있다.

라는데

뭘 믿어야 할 지... 일단 이건 기다려 보죠.

[원자 속박은 정성적으로 이해하고 전기력은 정량적으로 이해한다는 뜻이라면 

기존 전기력 문제는 출제될 수 있을듯합니다. (전기장이 제시된 문제 제외)]

전반사에 대해서 중점적으로 나올것이고 

두 스피커를 이용한 문제가 나올 것이라는데 대표 문제가 문서 뒤에 서술되어 있습니다.

이 처럼 정량적 계산을 중심으로 해석하는게 아니라 

결과를 보고 이를 적용하는 문제가 출제될 수 있다는 의미로 생각하면 좋겠습니다. (사실 166평 문제인데, 실제 시험장에서 저는 틀렸던 문제입니다;;)

이 문제를 제시한건 아무래도 반파장의 정수배를 이용하는 문제가 출제되기 힘들다는 부분들 반증하는 문제가 되지 않을까 생각합니다. 

3. 교육부 고시 제2015-74호 [별책 9]

좀 있다 볼까 했던 그 문서입니다. 

성취 기준 앞의 표는 

이건데, 교육과정 보신 분이라면 계속 봤던 부분이죠. 

이건 따로 설명 없이 넘어가겠습니다. 

이제 이 다음페이지가 중요한데, 

앞서 이야기 한 바와같이 정량적 계산 부분은 힘과 운동 파트와 운동량 보존법칙 파트는 정량적 계산을 추구하는것을 보아 킬러 파트로 출제 가능성을 암시했습니다. 

이제 문제가 에너지 파트인데, 

아쉽게도 여기에는 에너지 파트에 대한 부분은 제대로 이야기 된바가 없습니다. 

탄성 퍼텐셜 에너지 라던지, 일 에너지 정리라던지 

그런 파트에 대해서 다루지 않았습니다.

하지만 

E=mc^2 에 대해서는 정량적 계산을 다루지 않는다는것을 서술 한 바가 있어

출제가 제한될 수 있겠네요. 

[다시한번 이야기하지만, 로렌츠 인자는 이제 없어요]

여기도 정성적 이라는 표현이 나오네요. (아까 보셨던 전기력 관련 과학과 성취 기준과 동일한 부분입니다.)

3단원은 딱히 볼 것이 없지만, 중요한건 역시 파동의 간섭은 정성적으로 출제된다는 부분입니다. 

아쉬운점은 스넬법칙이 나오는지 여부인데, 이 부분에 대한 명확한 사실이 있었으면 좋겠습니다.

4. 2021학년도대학수학능력시험학습방법안내

이 문서가 결정적일듯합니다.

물리학1 과 관련된 부분들만 추려서 보여드리겠습니다.

전자기 유도를 이용한 스피커 문제 이제는 2단원에서 출제가 가능하겠습니다. 

전자기 유도를 이용한 예시를 찾으라는 평가원의 뜻에 따라 출제가 가능하겠습니다.

도르래를 이용하여 가속도 운동하는 물체의 운동을 다루겠다는 뜻으로 제가 받아드린 입장은 

2) 힘과 운동 파트는 일전의 문제와 거의 동일하게 출제될 것이라고 받아 드려집니다. 

일전에 만들어진 대로 만들겠습니다.

이게 중요한데, 이 문제에서 중요한건 저 아래 주요 개념 원래와 학습안내에서 

'일-운동 에너지 정리와 역학적 에너지 보존법칙을 이용하여' 라는 말이 나옵니다. 

또한 풀기 위해서는 에너지 변화와 물리량을 구해야 한다는 점을 보면

이건 기존의 일-에너지 원리가 그대로 출제가 된다는 뜻으로 해설됩니다. 

저는 이를 보며,

09개정 교육과정의 역학파트가 15개정 교육과정의 역학파트 안에 존재한다는 점에 대해서 

어느 정도 신빙성을 가지게 된다 생각합니다.

일 에너지 정리가 수능에 나오지 못한다는 분들은 이 자료를 보고 이해해 주셨으면 좋겠습니다.

하지만 이 문제 또한 에너지가 줄어드는 문제입니다. 

따라서 에너지가 증가하는 문제가 출제될 수 있는지 여부는 아직까지는 모르겠습니다.

힘과 역학파트에서는 운동 방향과 가속도 방향이 같은 등가속도 운동으로 하여금 이 파트와 연계해서 나올 수 있다지만, 아직까지 실질적으로 다루어진 문항은 없습니다.

아쉽게도 사용된 문제가 스넬 법칙을 이용한 문제를 내지는 않았습니다. 

개정 전 (09) 광 굴절 수준으로 공부를 할지, 아니면 EBS에 나와있는 스넬법칙 문제까지 다룰지는 아직 미지수입니다. 

평가원이 딱 잘라서 아니라고 이야기 하진 않았습니다.

(EBS 연계 사례는 15개정 교육과정에 관계가 없을 듯 하여 생략했습니다.) 

제가 내린 결론 (개인 의견일 뿐입니다.)

4. 2021학년도대학수학능력시험학습방법안내

이게 조금 결정적인 자료로 남지 않았나 싶습니다.

학생들에게 이 문제들이 현 수능에서 나와도 무관하지 않다면, 그 선별 기준에서 빠졌었겠지요. 

하지만 그러지 않았다는것은 비슷한 문제를 내겠다는 의미로 해석됩니다. 

4 문제 중에 물리2에 관련된 스넬법칙이나

용수철 퍼텐셜 에너지라던가 

요런 문제라던가 나왔다면 더 명확했을 텐데, 

명확한 정답을 제시하지 못한채로 끝낸것 같습니다. 

하지만, 우리가 얻을 수 있는 확실한 정보들은 다음과 같습니다.

1. 힘과 운동, 운동량 보존은 킬러문제로 출제 가능하다. 

2. 에너지가 증가하는 형태의 문제는 출제될 수 있을지 아직은 모르겠다.

3. 도르래를 이용한 문제는 나올 수 있다.

4. 특수 상대성이론에는 로렌츠 인자 없이 정성적으로 다룬다.

5. E=mc^2은 정량적으로 다루는것을 삼가한다. (안 다룰 꺼다.)

6. 전기력 문제는 평가원이 뭘 이야기 하는지 모르겠다. 

7. 스피커가 전자기 유도를 통해 출제될 수 있다.

8. 신기루나 렌즈 관련된 일상 생활에 적용된 문제가 출제될 수 있다.

9. 파동의 간섭은 정성적으로만 다룬다. 반파장 정수배는 다루지 않는다. 그리고 해당 문제들은 사례나 현상을 위주로 다룬다.

이 정도 입니다.

제가 해석한 부분에는 오류가 있을 수 있습니다. 왜냐하면, 제 개인적 의견이기 때문입니다. 

하지만, 조금이라도 교육과정의 이해를 돕기 위해 저 나름대로의 해석을 추가했습니다. 

아무쪼록 수능 공부 열심히 해 주시고, 

다음에 다시 찾아 보도록 하겠습니다.

질문 있으시면 아래로 남겨주세요! (또는 01090284944 여기로 연락 주세요!)

감사합니다!

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 여러분들이 생각했을 때 이런 문제는 이번 15개정 교육과정에 수능 출제가 가능할까요? 의견 부탁드립니다.

번외

여러분들은 이게 보이시나요?

해석은 여러분들의 자유입니다.