01 물질은 무엇으로 구별할까? · 물질의 특성과 밀도

과학물질의 특성중256쪽중2 과학 · 물질의 특성

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이 자료는

중2 과학 「물질의 특성」 단원의 첫 편으로, 물질을 무엇으로 구별하는지와 그 대표 기준인 밀도를 다루는 학습지입니다. 표지의 물음 '겉모습이 비슷한 두 금속은 어떻게 구별할까?', '작은 금속 조각이 큰 나무토막보다 가벼운데도 물에 가라앉는 까닭은 무엇일까?'에서 출발해, 물질을 구별하는 기준 찾기, 밀도에 필요한 질량과 부피 측정하기, 밀도의 뜻과 계산, 질량–부피 자료와 그래프 읽기, 밀도로 뜨고 가라앉는 현상 설명하기의 다섯 유형으로 나누어 나아갑니다. '밀도가 같으면 반드시 같은 물질일까?', '같은 물질을 반으로 자르면 밀도도 반이 될까?', '질량이 같으면 부피가 큰 쪽의 밀도가 클까?'처럼 학생이 헷갈려 하는 질문을 하나씩 짚고, 온도·압력이 같고 고체는 속이 꽉 차 있다는 '이 편의 약속'도 처음에 밝혀 둡니다.

유형마다 '대표문제 → 질문으로 이해하기 → 꼭 기억할 지식 → 대표문제 풀이 → 적용 문제' 순서로 되어 있습니다. 질문 20개(Q01~Q20)에는 '한줄답'과 설명, 표가 붙어 있고, '자주 하는 실수'에서 '틀린 생각'과 '바른 문장'을 나란히 놓아 흔한 오해를 바로잡습니다. 이름이 같은 두 사람, 서로 다른 주스의 단위 가격, 계단의 가파름 같은 비유에는 '이 비유는 여기까지만 맞다'를, 목욕탕의 물 높이, 알루미늄 포일, 구명조끼·납 벨트·서프보드 같은 생활 속 예에는 알 수 있는 범위를 함께 적었습니다. 물체와 재료를 나누어 본 컵·병 그림, 밀도 측정의 세 단계 그림, 용기 질량을 빼고 오목한 수면을 읽는 그림, 1 cm³ 블록 계산 그림, 축을 바꾼 두 질량–부피 그래프, 밀도 수직선과 두 액체의 경계에 머무는 고체 그림, 물이 얼 때 부피가 커지는 그림이 실려 있고, 끝에는 '같은 물질일까?'와 '뜰까, 가라앉을까?' 두 순서도를 담은 '한눈에 정리'가 있습니다.

문제는 대표문제 5개, 유형별 적용 문제 26개, 여러 유형을 섞은 통합 확인 문제 6개로 모두 37문항입니다. 선택형과 함께 단위를 붙인 계산, 그래프 읽기, 질량비·부피비, 결론이 적절한지 설명하기, 틀린 문장 고치기 같은 서술형 문항이 섞여 있습니다. 45쪽에 빠른 정답, 46~56쪽에 자세한 해설이 있고, 선택지별 풀이와 서술형 인정 범위, 문항마다 '다시 볼 질문'이 적혀 있습니다.

미리보기

실제 학습지의 일부입니다. 누르면 크게 볼 수 있습니다.

액체의 질량과 부피 읽기 — 빈 용기 30 g과 용기와 액체 70 g에서 70 − 30 = 40 g을 구하는 그림, 오목한 수면의 가장 낮은 곳에 눈높이를 맞추는 그림 · 11쪽

축을 바꾸면 기울기의 뜻도 바뀐다 — 가로축 부피·세로축 질량 그래프(기울기 = 밀도)와 가로축 질량·세로축 부피 그래프(기울기 = 밀도의 역수)에 A·B 두 직선을 나란히 놓은 그림 · 26쪽

밀도 수직선에서 액체와 비교하기 — U 0.7, 고체 0.9, 물 1.0, L 1.1을 표시한 수직선과 물·U·L 기준의 뜸·가라앉음 띠, 위층 U와 아래층 L의 경계에 걸쳐 머무는 고체 그림 · 32쪽

핵심 정리 · 물질의 특성과 밀도

학습지의 질문 20개 가운데 핵심을 짧게 정리했습니다. 그림·표와 37문항은 PDF에 있습니다.

물체와 물질은 어떻게 다른가요?

물체는 컵이나 병처럼 모양과 쓰임새가 있는 대상이고, 물질은 그 대상을 이루는 재료입니다. 숟가락과 컵은 물체이고 스테인리스강과 유리는 물질입니다. 같은 모양의 컵도 유리나 플라스틱으로 만들 수 있고, 같은 유리로 컵과 병을 만들 수도 있습니다.

질량이나 부피만으로 물질의 종류를 알 수 있나요?

알 수 없습니다. 질량과 부피는 물질의 양에 따라 달라지므로 ‘20 g이다’, ‘10 cm³이다’라는 정보만으로는 어떤 물질인지 모릅니다. 같은 물질도 양이 다르면 질량이 다릅니다. 다만 두 값을 함께 이용해 구한 밀도는 물질을 구별하는 기준이 될 수 있습니다.

물질의 특성이란 무엇인가요?

일정한 조건에서 물질의 양과 관계없이 나타나며, 물질을 구별하는 데 이용할 수 있는 고유한 성질입니다. 색·냄새 같은 겉보기 성질, 밀도, 끓는점, 녹는점(어는점), 용해도가 물질의 특성입니다. ‘양과 관계없다’는 말은 값이 영원히 같다는 뜻이 아니며, 같은 물질도 온도나 압력이 달라지면 밀도가 달라질 수 있습니다.

밀도가 같으면 반드시 같은 물질인가요?

같은 물질일 가능성은 있지만, 밀도 하나만으로 확정할 수는 없습니다. 서로 다른 물질의 밀도가 같거나 거의 같게 나올 수 있으므로 녹는점 등 다른 특성도 함께 살펴야 합니다. 이름이 같다고 반드시 같은 사람이 아니어서 얼굴이나 생일을 확인하는 것과 비슷합니다. 측정 실수, 내부 빈 공간, 섞인 물질이 없는지도 확인합니다.

1 mL와 1 cm³는 같은가요?

같은 부피입니다. 1 cm³는 한 모서리의 길이가 1 cm인 정육면체의 부피이고, 1 L = 1,000 mL, 1 kg = 1,000 g입니다. 하지만 1 mL가 언제나 1 g인 것은 아닙니다. mL는 부피, g은 질량이므로 같은 1 mL라도 물질에 따라 질량이 다릅니다.

액체의 질량과 부피는 어떻게 측정하나요?

액체의 질량은 용기와 액체의 질량에서 빈 용기의 질량을 빼서 구합니다. 빈 용기를 올리고 영점을 맞춘 뒤 액체를 담는 방법도 있습니다. 부피는 평평한 곳에 놓은 눈금실린더에서, 물처럼 오목한 수면의 가장 낮은 부분과 눈높이를 맞추어 읽습니다.

울퉁불퉁한 고체의 부피는 어떻게 구하나요?

고체를 액체에 완전히 잠기게 넣은 뒤의 눈금에서 넣기 전의 눈금을 뺍니다. 목욕탕에 몸을 담그면 물 높이가 올라가는 것처럼, 고체가 차지한 공간만큼 수면이 올라가기 때문입니다. 고체가 액체에 녹거나 반응하지 않아야 하고, 액체가 넘치거나 기포가 붙어서도 안 됩니다. 규칙적인 모양이면 직육면체는 가로×세로×높이로 구할 수 있습니다.

부피를 잘못 재면 밀도는 어떻게 달라지나요?

질량이 같다면 부피를 실제보다 크게 읽을수록 계산한 밀도는 작아집니다. 질량 30 g, 실제 부피 10 cm³이면 밀도는 3 g/cm³이지만, 부피를 12 cm³로 잘못 읽으면 2.5 g/cm³로 계산됩니다. 잠긴 고체에 기포가 붙으면 부피가 커져 밀도가 작게, 고체 일부가 수면 위에 남으면 부피가 작아져 밀도가 크게 계산됩니다.

밀도 3 g/cm³는 무슨 뜻인가요?

그 물질 1 cm³의 질량이 3 g이라는 뜻이며, 전체 덩어리가 3 g이라는 뜻이 아닙니다. 같은 물질 2 cm³이면 6 g, 5 cm³이면 15 g입니다. 밀도 = 질량 ÷ 부피이고, 질량을 g, 부피를 cm³로 넣으면 단위는 g/cm³이며 g/mL로 나타내도 같은 수치가 됩니다.

크기가 다른 두 덩어리의 밀도는 어떻게 비교하나요?

같은 부피, 곧 1 cm³당 질량으로 바꾸어 비교합니다. 전체 질량이 큰 덩어리라도 부피도 크면 밀도가 더 작을 수 있습니다. 총가격은 1,000 mL 주스가 더 비싸도 100 mL당 가격은 500 mL 주스가 더 비쌀 수 있는 것처럼, 전체 질량을 묻는 것과 같은 부피당 질량을 묻는 것은 다른 질문입니다.

같은 물질을 반으로 자르면 밀도도 반이 되나요?

아닙니다. 질량과 부피가 함께 반이 되므로 밀도는 그대로입니다. 질량 24 g, 부피 8 cm³인 고체는 3 g/cm³이고, 반으로 자른 한 조각도 12 g, 4 cm³로 3 g/cm³입니다. ‘작은 조각이 가벼우므로 밀도도 작다’는 흔히 하는 실수입니다.

밀도를 알면 질량이나 부피도 구할 수 있나요?

구할 수 있습니다. 질량 = 밀도 × 부피, 부피 = 질량 ÷ 밀도입니다. 3 g/cm³ × 5 cm³ = 15 g이고, 15 g ÷ 3 g/cm³ = 5 cm³입니다. 3 g짜리 1 cm³ 블록 다섯 개가 15 g인 것으로 생각하면 이해하기 쉽습니다.

질량–부피 그래프에서 기울기가 왜 밀도인가요?

가로축이 부피, 세로축이 질량이면 기울기는 ‘질량의 증가량 ÷ 부피의 증가량’이기 때문입니다. 같은 조건에서 같은 물질의 질량은 부피에 비례하므로 원점을 지나는 직선이 되고, 더 가파른 직선의 밀도가 큽니다. 원점을 지나는 직선에서는 한 점의 질량을 그 점의 부피로 나누어도 밀도가 나옵니다.

그래프의 축이 바뀌어도 가파른 쪽의 밀도가 큰가요?

아닙니다. 가로축이 질량, 세로축이 부피이면 기울기는 ‘부피 ÷ 질량’, 곧 밀도의 역수이므로 더 가파른 쪽의 밀도가 작습니다. ‘가파르다’는 모양부터 외우지 말고, 축이 무엇인지 확인한 뒤 질량 ÷ 부피를 계산합니다.

같은 부피나 같은 질량일 때 밀도는 어떻게 비교하나요?

부피가 같으면 질량이 큰 쪽의 밀도가 크고, 질량이 같으면 부피가 작은 쪽의 밀도가 큽니다. 같은 30 g이라도 밀도가 2 g/cm³인 물질은 15 cm³, 5 g/cm³인 물질은 6 cm³를 차지합니다. ‘질량이 같으면 덩어리가 큰 쪽의 밀도도 크다’는 틀린 생각입니다.

물에 뜨는지는 질량보다 밀도를 보아야 하나요?

그렇습니다. 물체의 밀도를 액체의 밀도와 비교합니다. 물체의 밀도가 액체보다 작으면 뜨고, 크면 가라앉고, 같으면 완전히 잠긴 채 액체 속 그 자리에 머뭅니다. 그래서 아주 작은 금속 조각은 큰 나무토막보다 질량이 작아도 물에 가라앉을 수 있습니다.

밀도가 다른 액체를 부으면 항상 층이 생기나요?

아닙니다. 서로 섞이지 않는 액체일 때만 층이 생기고, 충분히 시간이 지나면 밀도가 큰 액체가 아래층에 놓입니다. 물과 식용유는 섞이지 않아 식용유가 위층에 놓이지만, 물과 에탄올은 잘 섞여 두 층으로 나뉘지 않습니다. 밀도가 위층 액체보다 크고 아래층 액체보다 작은 고체는 두 층의 경계에 걸쳐 머뭅니다.

금속으로 만든 배는 왜 물에 뜰 수 있나요?

빈 공간을 포함한 배 전체의 밀도가 물보다 작아질 수 있기 때문입니다. 금속 재료 자체의 밀도가 작아지는 것이 아니라, 배 안의 공간을 포함하면 전체 질량에 비해 전체 부피가 커집니다. 단단히 뭉친 알루미늄 포일은 가라앉고 배 모양 포일은 뜨는 것도, 구명조끼·납 벨트가 몸과 장비를 합친 전체의 밀도를 바꾸는 것도 같은 원리입니다.

온도가 달라지면 같은 물질의 밀도도 달라지나요?

달라질 수 있습니다. 대부분의 물질은 온도가 높아지면 질량은 그대로이고 부피가 커져 밀도가 작아집니다. 그러나 물이 얼 때에도 부피가 커지므로 얼음은 물보다 밀도가 작아 물에 뜹니다. 기체는 압력에 따라서도 부피가 크게 변하므로 밀도를 나타낼 때 온도와 압력을 함께 적습니다.

핵심 용어

물체: 컵이나 병처럼 모양과 쓰임새가 있는 대상
물질: 물체를 이루는 재료. 예: 유리, 플라스틱, 스테인리스강
물질의 특성: 일정한 조건에서 물질의 양과 관계없이 나타나며, 물질을 구별하는 데 이용할 수 있는 고유한 성질
겉보기 성질: 색·냄새 등 겉으로 드러나는 성질. 이것만으로는 구별이 어려울 때가 많음
밀도: 단위 부피당 질량. 밀도 = 질량 ÷ 부피, 단위 g/cm³
질량: 물질의 양에 따라 달라지는 값. 단위 g·kg (1 kg = 1,000 g)
부피: 물질이 차지하는 공간의 크기. 단위 cm³·mL·L (1 mL = 1 cm³)
순물질: 한 가지 물질로 이루어진 것. 조건이 같으면 밀도가 일정함
혼합물: 두 가지 이상의 순물질이 섞인 것. 섞인 비율에 따라 밀도가 달라질 수 있음
눈금실린더: 액체의 부피를 재는 기구. 오목한 수면의 가장 낮은 부분과 눈높이를 맞추어 읽음
액체의 질량: 용기와 액체의 질량 − 빈 용기의 질량
고체의 부피(눈금실린더): 완전히 잠기게 넣은 뒤의 눈금 − 넣기 전의 눈금
질량–부피 그래프의 기울기: 가로축 부피·세로축 질량이면 밀도, 축을 바꾸면 밀도의 역수
물체 전체의 밀도: 빈 공간까지 포함한 전체 질량 ÷ 전체 부피. ‘평균 밀도’라고도 함
뜨고 가라앉음: 물체의 밀도가 액체보다 작으면 뜨고, 크면 가라앉고, 같으면 잠긴 채 그 자리에 머묾
액체의 층: 서로 섞이지 않는 액체에서만 생기며, 밀도가 큰 액체가 아래층에 놓임

다 풀고 나면

물체와 물질을 구별하고, 질량이나 부피만으로는 물질의 종류를 알 수 없는 까닭을 설명할 수 있다.
물질의 특성의 뜻을 알고, 밀도가 같아도 같은 물질이라고 확정할 수 없는 까닭을 말할 수 있다.
액체의 질량과 불규칙한 고체의 부피를 바르게 측정하고, 부피를 잘못 잴 때 밀도가 어떻게 달라지는지 설명할 수 있다.
밀도 = 질량 ÷ 부피의 뜻을 1 cm³당 질량으로 설명하고, 밀도·질량·부피를 서로 구할 수 있다.
같은 물질을 잘라도 밀도가 그대로인 까닭을 설명하고, 같은 부피·같은 질량일 때 밀도를 비교할 수 있다.
질량–부피 그래프의 기울기로 밀도를 구하고, 축이 바뀔 때 기울기의 뜻이 달라짐을 판단할 수 있다.
물체와 액체의 밀도를 비교해 뜨고 가라앉음과 액체의 층을 설명하고, 재료의 밀도와 물체 전체의 밀도를 구별할 수 있다.
온도와 압력에 따라 같은 물질의 밀도도 달라질 수 있음을 예를 들어 설명할 수 있다.

이렇게 풀면 됩니다

1쪽 '이 편에서 답할 질문'에서 다섯 유형의 물음을 확인하고, 4쪽 '이 편의 약속'을 읽어 둡니다. 유형마다 맨 앞의 대표문제(2·9·15·22·30쪽)를 먼저 풀어 봅니다.
'질문으로 이해하기'의 질문을 읽고 내 답을 말해 본 뒤 '한줄답'과 설명, 그림·표를 읽습니다. '자주 하는 실수'의 틀린 생각과 바른 문장을 견주어 보고, 비유와 생활 속 예는 '이 비유는 여기까지만 맞다'와 함께 읽습니다. '꼭 기억할 지식'과 대표문제 풀이로 내 풀이를 점검합니다.
유형별 '적용 문제'(6~7쪽 02~06, 13~14쪽 08~12, 20~21쪽 14~18, 27~29쪽 20~24, 37~39쪽 26~31)를 풉니다.
40쪽 '한눈에 정리'의 두 순서도와 판단 근거 표를 확인한 뒤 41~44쪽 '통합 확인 문제' 6문항(32~37)을 풉니다.
45쪽 빠른 정답과 46~56쪽 자세한 해설로 맞춰 봅니다. 틀린 문항은 해설 끝의 '다시 볼 질문'으로 돌아가 질문과 설명을 다시 읽습니다.

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