[운동과 에너지]

① 전기와 자기

② 파동

③ 힘과 운동

④ 열과 에너지

3-1-4. 자석의 이용

★[2차시] 자석에 붙는 물체에는 어떤 것이 있을까요?

*자석에 붙는 물체의 공통점 찾기 : 철로 만들어졌다.

*오개념 바로잡기

- 오개념 : 금속으로 만든 모든 물체는 자석에 붙는다. 반짝거리는 물체는 자석에 붙는다.

- 원인 : 자석에 붙는 물체는 대부분 철로 만들어졌는데, 철로 만들어진 물체의 대부분이 은색을 띠고 있다.

또 철로 만든 물체는 금속으로 만든 물체 안에 모두 포함된다.

-지도 방안 : 금속으로 만들었지만 자석에 붙지 않는 물체(동전, 알루미늄, 캔, 알루미늄으로 만든 제품 등)를 준비해 자석에 붙는지 붙지 않는지 관찰하게 한다. 

★[3차시] 자석에서 클립이 많이 붙는 부분은 어느 곳일까요?

발견학습 모형

1. 탐색 및 문제 파악 : 자석에서 철로 된 물체가 많이 붙는 부분 예상하기

2. 자료 제시 및 관찰 탐색 : 막대자석에서 클립이 많이 붙는 부분 관찰하기

3. 추가 자료 제시 및 관찰 탐색 : 둥근기둥 모양 자석에서 클립이 많이 붙는 부분 관찰하기

4. 규칙성 발견 및 개념 정리 : 막대자석의 극 찾기

(T: 막대자석과 둥근기둥 모양 자석에서 클립이 많이 붙는 부분은 어느 곳일까요?

자석에서 철로 된 물체가 많이 붙는 부분을 자석의 극이라고 합니다.

T: 막대 자석과 둥근 기둥 모양 자석에서 자석의 극은 어디에 있을까요?

S: 자석의 양쪽 끝 부분에 있습니다.

5. 적용 및 응용 : 모양이 다른 자석에서 극 찾기

고리 자석, 동전 모양 자석 .....

(T: 자석의 극은 두 개입니다.) 

*착자 : 자기를 띠지 않은 자석에 자기를 입히는 작업

★[5차시] 물에 띄운 자석은 어느 방향을 가리킬까요?

순환학습 모형

탐색 : 물에 띄운 자석이 가리키는 방향 관찰하기

개념 도입 : 자석의 N극과 S극 알아보기

(T: 물에 띄운 자석은 일정한 방향을 가리킵니다.

그때 북쪽을 가리키는 자석의 극을 N극이라고 하고,

남쪽을 가리키는 자석의 극을 S극이라고 합니다.

개념 적용 : 나침반의 성질 알아보기.

(T: 나침반을 평평한 곳에 놓았을 때 나침반 바늘이 일정한 방향을 가리키는 까닭은 무엇일까요?

S: 나침반 바늘도 자석이기 때문입니다.)

★[6차시]철로 된 물체로 나침반을 만들어 볼까요?

-머리핀 자기화하기

① 머리핀을 클립에 대어 클립이 붙는지 확인한다.

→ 머리핀에 클립이 붙지 않는다.

② 막대자석의 극에 머리핀을 1분 동안 붙여 놓는다.

③ 막대자석에 붙여놓았던 머리핀을 클립에 대 보면서 머리핀에 클립이 붙는지 확인한다.

→ 머리핀에 클립이 붙는다.

*자석에 더 많이 문지른다고 자성이 더 세지는 것은 아님

★[7차시] 자석을 다른 자석에 가까이 가져가면 어떻게 될까요?

탐색 및 문제 파악 : 자석을 다른 자석에 가까이 가져가면 어떻게 될지 예상하기

2. 자료 제시 및 관찰 탐색 : 자석과 자석 사이에 작용하는 힘 느껴보기

(T: 막대자석 두 개를 같은 극끼리 마주보게 하여 가까이 가져가면 손에 어떤 느낌이 드는지 이야기해봅시다.

막대자석 두 개를 다른 극끼리 마주보게 하여 가까이 가져가면 손에 어떤 느낌이 드는지 이야기해봅시다.)

3. 추가 자료 제시 및 관찰 탐색 : 자석과 자석을 마주보게 하기

(T: 책상 위에 막대자석 한 개를 올려놓고 다른 막대자석을 같은 극끼리 마주보게 나란히 놓습니다.

T: 책상 위에 막대자석 한 개를 올려놓고 다른 막대자석을 다른 극끼리 마주 보게 나란히 놓습니다.)

4. 규칙성 발견 및 개념 정리 : 자석의 같은 극끼리 다른 극끼리 작용하는 힘에 대해 정리하기

(S: N극에 N극을 가까이 가져가면 서로 밀어냅니다.

S극에 S극을 가까이 가져가면 서로 밀어냅니다.

N극에 S극을 가까이 가져가면 서로 끌어당깁니다.

S극에 N극을 가까이 가져가면 서로 끌어당깁니다.

같은 극을 가까이 가져가면 서로 밀어냅니다.

다른 극을 가까이 가져가면 서로 끌어당깁니다.)

5. 적용 및 응용 : 고리 자석의 극 추리하기

3-2-5. 소리의 성질

★[2차시] 물체에서 소리가 날 때의 공통점은 무엇일까요?

발견 학습 모형

탐색 및 문제 파악 : 소리를 내면서 목에 손을 대 보기

2. 자료 제시 및 관찰 탐색 : 스피커에서 소리가 날 때의 특징 알아보기

(T: 소리가 나는 목과 스피커에 손을 대 보고, 손의 느낌을 비교해 공통점을 찾아봅시다.

S: 소리가 날 때 떨림이 느껴집니다. 

S: 소리마다 떨림의 세기가 다르게 느껴집니다)

3. 추가 자료 제시 및 관찰 탐색 : 소리굽쇠에서 소리가 날 때의 특징 알아보기

(S: 소리가 나는 소리굽쇠의 떨림 때문에 물이 튀어 올랐습니다.)

4. 규칙성 발견 및 개념 정리 : 물체에서 소리가 날 때의 특징 정리하기

5. 적용 및 응용 : 소리를 멈추게 하는 방법 생각해보기

★[3차시] 어떻게 하면 작은 소리나 큰 소리를 낼 수 있을까요?

*소리의 세기 : 

소리의 크고 작은 정도를 소리의 세기라고 한다.

물체가 크게 떨리면 큰 소리가 나고, 물체가 작게 떨리면 작은 소리가 난다.

★[4차시] 높은 소리와 낮은 소리를 어떻게 이용할까요?

탐색 및 문제 파악 : [우리 집은 웃음바다] 노래 이야기하기

2. 자료 제시 및 관찰 탐색 : 팬 플루트를 이용해 소리의 높낮이 비교하기

3. 추가 자료 제시 및 관찰 탐색 : 실로폰을 이용해 소리의 높낮이 비교하기

4. 규칙성 발견 및 개념 정리 : 소리의 높낮이 정리하기.

(T: 소리의 높고 낮은 정도를 소리의 높낮이라고 합니다.

T: 팬 플루트는 관의 길이에 따라 소리의 높낮이가 달라집니다.

T: 실로폰은 음판의 길이에 따라 소리의 높낮이가 달라집니다.

T: 악기는 소리의 높낮이를 이용하거나 소리의 세기를 이용해 아름다운 음악을 연주하도록 만들어진 도구입니다.

*오개념 : 소리의 높낮이와 세기를 구분하지 못한다

->악기를 활용하여 지도한다.

5. 적용 및 응용 : 높은 소리를 이용하는 예 생각해보기

★[5차시] 소리는 무엇을 통해 전달될까요?

*소리의 전달

-소리는 물질을 통해 전달된다. (매질: 물체의 진동을 전달해주는 물질)

-소리가 나는 물체의 떨림은 여러 가지 물질의 상태(고체, 액체, 기체)를 통해 전달된다.

-우리가 듣는 대부분의 소리는 공기를 통해 전달된다.

-물체의 떨림이 주변의 공기를 떨리게 하고, 그 공기의 떨림이 우리 귀까지 도달해 소리가 전달되는 것이다.

-소리는 나무나 철과 같은 고체에서도 전달된다. 

★[7차시] 소리의 반사

-소리가 나아가다가 물체에 부딪쳐 되돌아오는 성질을 소리의 반사라고 한다.

-소리는 딱딱한 물체에서는 잘 반사되지만, 부드러운 물체에서는 잘 반사되지 않는다.

4-1-4. 물체의 무게

★배경 지식 :

<용수철과 탄성력>

- 탄성 : 힘이 작용하면 변형되고 힘이 제거되면 원래의 형태로 복원되는 물체의 성질이다.

*강철로 된 용수철은 대표적인 탄성체이다.

F=kx(힘) F=-kx(탄성력) *x는 늘어난 길이

k는 비례 상수로서 용수철 상수 또는 탄성 계수라고 한다.

용수철 상수 k의 값이 큰 용수철일수록 변형하는데 더 큰 힘이 필요하다.

그래프의 기울기는 용수철 상수 k를 의미한다.

★[3차시] 용수철에 물체를 걸어놓으면 어떻게 될까요?

물체의 무게 :

지구가 물체를 끌어당기는 힘의 크기이다.

무게의 단위에는 g중(그램중), kg중(킬로그램중), N(뉴턴)이 있다.

물체가 무거울수록 지구가 물체를 끌어당기는 힘의 크기가 커진다.

★[4차시] 물체의 무게와 늘어난 용수철의 길이는 어떤 관계가 있을까요?

순환학습 모형

1. 탐색 : 추의 무게와 늘어난 용수철의 길이의 관계 알아보기

(T: 늘어난 용수철의 길이를 측정할 수 있는 장치를 만들어 봅시다.

① 용수철을 스탠드에 걸어 고정합니다.

② 용수철 끝의 고리에 g중 추 한 개를 걸어 놓습니다.

- 처음에는 용수철이 잘 늘어나지 않기 때문에 추 하나를 먼저 걸어놓고 실험을 시작한다.

③ 종이 자의 눈금 ‘0’을 용수철 끝에 맞추고, 셀로판 테이프로 종이 자를 스탠드에 고정합니다.)

2. 탐색2: 추의 무게에 따라 늘어난 용수철의 길이를 표로 정리하기.

(T: 추의 개수를 한 개씩 늘려가면서 늘어난 용수철의 길이를 표에 써 봅시다.)

3. 개념 도입 : 용수철의 성질 알아보기

(T: 용수철을 이용한 저울은 용수철의 어떤 성질을 이용해 만든 것입니까?

S: 물체의 무게에 따라 용수철이 일정하게 늘어나거나 줄어드는 성질을 이용해 만든 것입니다.)

★[6차시] 물체의 무게를 비교하려면 어떻게 해야 할까요?

-수평 잡기의 원리 알아보기 :

무게가 같은 물체로 수평을 잡으려면 각각의 물체를 받침점으로부터 같은 거리에 놓는다.

무게가 다른 물체로 수평을 잡으려면 무거운 물체를 가벼운 물체보다 받침점에 더 가까이 놓는다.

-수평 잡기의 원리를 이용해 두 물체의 무게 비교하기 :

비교하려는 물체를 받침점으로부터 각각 같은 거리의 나무판자 위에 올려놓았을 때 기울어진 쪽에 있는 물체가 더 무겁다.

★[7차시] 양팔저울로 여러 가지 물체의 무게를 비교하려면 어떻게 해야 할까요?

*양팔저울 각 부분의 이름과 역할

-수평 조절 장치 : 저울대가 수평을 잡을 수 있께 조절하는 장치

-저울대 : 양팔저울에서 양쪽에 저울접시를 거는 부분

-받침점 : 양팔저울의 받침대와 저울대가 만나는 부분

-받침대 : 저울대 가운데가 받침점 역할을 할 수 있도록 걸어 놓은 세로 부분

-저울접시 : 측정하고자 하는 물체를 올려놓는 부분

★[9~10차시] 간단한 저울 만들기

① 저울과 관련된 문제 상황 파악하기

② 문제를 해결하기 위해 저울의 성질이나 원리, 모양, 재료 생각하기

③ 저울을 구상하고 물체의 무게를 측정하거나 비교하기

④ 우리 모둠이 만든 저울 소개하기

4-2-3. 그림자와 거울

★[2차시] 그림자가 생기는 조건은 무엇일까요?

POE 모형

들어가기 : 그림자밟기 놀이 이야기하기

2. 예상하기 : 그림자가 생기는 조건 예상하기

(T:

① 흰 종이에 공의 그림자를 만들려면 무엇이 필요한지 생각해 봅시다.

② 불을 켠 손전등(빛)과 공(물체)을 어떻게 놓아야 흰 종이(스크린)에 그림자가 생길지 예상해 봅시다.

3. 관찰하기 : 그림자가 생기는 조건 관찰하기

*유의점 : 불을 켠 손전등, 공, 흰 종이를 사용해 여러 가지 방법으로 그림자를 만들어 보면서 그림자가 생기는 조건을 추리(기초 과학 탐구 기능)하게 한다.

4. 설명하기 : 그림자가 생기는 조건 설명하기

(T: 물체에 빛을 비추면서 물체의 뒤쪽에 흰 종이와 같은 스크린을 대면 그림자를 볼 수 있습니다.)

*유의점 : 물체에 빛이 비춰질 때 그림자가 생긴다는 것을 강조한다.

5. 마무리하기 : 그림자가 생기는 조건 정리하기

★[3차시] 불투명한 물체와 투명한 물체의 그림자는 어떻게 다를까요?

★[4차시] 물체 모양과 그림자 모양이 비슷한 까닭은 무엇일까요?

*물체 모양과 그림자 모양이 비슷한 까닭을 빛의 직진과 관련지어 설명하기

빛의 직진 : 빛은 태양이나 전등에서 나와 사방으로 곧게 나아가는데 이렇게 빛이 곧게 나아가는 성질을 빛의 직진이라고 한다.

→그림자는 물체 모양이 아니다. 빛을 받는 물체의 단면 모양. (빛이 나아가는 방향에 수직인 물체) 과학적 개념!!

직진하는 빛이 물체를 통과하지 못하면 물체 모양과 비슷한 그림자가 물체의 뒤쪽에 생긴다.

물체를 놓은 방향이 달라지면 그림자 모양이 달라지기도 한다.

★[5차시] 그림자의 크기를 변화시키려면 어떻게 해야 할까요?

- 크게 : 스크린과 물체는 그대로 두고 손전등을 물체에 가깝게 한다.

or 스크린과 손전등은 그대로 두고 물체를 손전등에 가깝게 한다.

작게 : 스크린과 물체는 그대로 두고 손전등을 물체에서 멀게 한다.

or 스크린과 손전등은 그대로 두고 물체를 손전등에서 멀게한다.

★[6차시] 거울에 비친 물체의 모습은 실제 물체와 어떻게 다를까요?

*거울에 비친 물체의 모습과 실제 모습 비교하기

거울에 비친 물체의 색깔은 실제 물체의 색깔과 같다.

물체를 거울에 비춰보면 물체의 상하는 바뀌어 보이지 않지만 좌우는 바뀌어 보인다.

★[7차시] 빛이 거울에 부딪치면 어떻게 될까요?

탐색 : 빛이 거울에 부딪쳐 나아가는 모습 관찰하기

(T: 

① 손전등 빛이 거울에 부딪쳐 나아가는 모습을 관찰해 봅시다.

② 거울을 사용해 손전등의 빛을 종이 과녁판에 비춰 봅시다.)

2. 개념 도입 : 빛의 반사 알아보기

(T: 빛이 나아가다가 거울에 부딪쳐서 빛의 방향이 바뀌는 것을 빛의 반사라고 합니다.

T: 거울은 빛의 반사를 이용해 물체의 모습을 비추는 도구입니다.)

3. 개념 적용 : 빛의 반사를 이용하는 상품 찾아보기

5-1-2. 온도와 열

★[2차시] 차갑거나 따뜻한 정도를 어떻게 표현할까요?

*온도의 의미

-온도란 물질의 차갑거나 따뜻한 정도를 말한다.

-온도는 숫자로 나타내며, 단위는 ℃(섭씨도)를 사용한다.

-공기의 온도는 기온, 물의 온도는 수온, 몸의 온도는 체온이라고 한다.

★[3~4차시] 온도계는 어떻게 사용할까요?

*물질의 온도를 온도계로 측정하는 까닭

물질의 온도를 정확하게 측정할 수 있기 때문이다.

다른 물질이라도 온도가 같을 수 있고 같은 물질이라도 온도가 다를 수 있기 때문이다.

물질의 온도는 물질이 놓은 장소, 측정 시각, 햇빛의 많고 적음 등에 따라 다르기 때문이다.

쓰임새에 맞는 온도계를 사용하면 온도를 측정하기에 편리하기 때문이다.

★[6차시] 고체에서 열은 어떻게 이동할까요?

탐색 : 고체에서 열의 이동 알아보기

① 세 가지 모양의 구리판 윗면에 각각 열 변색 붙임딱지를 붙입니다.

② 길게 자른 구리판의 한쪽 끝 부분을 가열하면서 열 변색 붙임딱지의 색깔 변화를 관찰해 봅시다. 

색깔이 변하는 방향을 화살표로 나타내 봅시다.

③ 정사각형 구리판의 한 꼭짓점을 가열하면서 열 변색 붙임딱지의 색깔 변화를 관찰해 봅시다. 색깔이 변하는 방향을 화살표로 나타내 봅시다.

④ ㅁ모양 구리판의 한 꼭짓점을 가열하면서 열 변색 붙임딱지의 색깔 변화를 관찰해 봅시다.

색깔이 변하는 방향을 화살표로 나타내 봅시다.

개념 도입 : 고체에서 열의 이동 설명하기

(T: 고체에서 열은 온도가 높은 곳에서 온도가 낮은 곳으로 고체 물질을 따라 이동합니다.

이러한 열의 이동을 전도라고 합니다.

만약 한 고체 물질이 끊겨 있거나 두 고체 물질이 접촉하고 있지 않다면 

열의 전도는 잘 일어나지 않습니다.)

개념 적용 : 고체에서 열의 이동 정리하기

(T: 고기를 구울 때 열의 이동을 설명해 봅시다.

S: 팬에서는 불과 가까이 있는 부분에서 불에서 멀어지는 쪽으로 열이 이동합니다.

팬에서 고기로 열이 이동합니다.

T: 뜨거운 찌개에 숟가락을 담가 두면 찌개에 직접 닿지 않았던 숟가락의 손잡이가 뜨거워집니다. 그 까닭은 무엇일까요?

S: 뜨거운 찌개에 담가두었던 부분에서 숟가락의 손잡이 쪽으로 열이 이동하기 때문입니다.)

★[7차시] 고체 물질의 종류에 따라 열이 이동하는 빠르기는 어떻게 다를까요?

*고체 물질의 종류에 따라 열이 이동하는 빠르기 비교

①버터가 녹는 빠르기 비교하기

버터가 녹는 순서 : 구리판 → 철판 → 유리판

☆고체 물질의 종류에 따라 열이 이동하는 빠르기가 다르다.

*단열의 뜻과 우리 생활에서 단열을 이용한 예

두 물질 사이에서 열의 이동을 줄이는 것을 단열이라고 한다.

집 안의 온도를 유지하려고 집을 지을 때 단열재를 넣는다.

따뜻한 물이나 차가운 물의 온도를 유지하려고 보온병을 사용한다.

★[8차시] 액체에서 열은 어떻게 이동할까요?

*액체에서 열의 이동 방법

-파란색 잉크의 아랫부분에 뜨거운 물이 담긴 종이컵을 놓으면 파란색 잉크가 위로 올라간다.

-액체에서는 주변보다 온도가 높아진 물질이 위로 이동하면서 열이 이동한다.

-액체에서 온도가 높아진 물질이 위로 올라가고, 위에 있던 물질이 아래로 밀려 내려오면서 열이 이동하는 과정을 대류라고 한다.

★[9차시] 기체에서 열은 어떻게 이동할까요?

*기체에서 열의 이동 방법

-알코올램프에 불을 붙이지 않았을 때 비눗방울은 아래로 떨어지고, 알코올 램프에 불을 붙였을 때 비눗방울이 알코올 램프 주변에서 위로 올라간다.

-공기를 가열하면 온도가 높아진 공기는 위로 올라가고 위에 있던 공기는 아래로 밀려 내려온다.

-기체에서도 액체에서와 같이 대류를 통해 열이 이동한다.

5-2-4. 물체의 운동

★배경지식

<이동 거리와 변위>

시간이 지남에 따라 물체의 위치는 달라진다.

이동거리는 물체가 움직인 길이의 총합으로 방향에 관계없이 물체가 움직인 경로의 길이를 모두 합한 것이다.

변위는 물체의 위치 변화량으로 처음 위치에서 나중 위치까지의 직선거리와 방향을 말해준다.

집 변위 (100m) -> 직선거리 학교 

★[1차시] 바람으로 움직이는 종이 자동차 경주하기

*종이 자동차가 ‘빠르다’는 것의 뜻 생각해보기

-종이 자동차가 결승선에 먼저 도착하는 것이다. (시간)

-종이 자동차가 출발선에서 더 멀리 가는 것이다. (이동거리)

-종이 자동차의 위치가 많이 변하는 것이다. (위치 변화)

★[2차시] 물체의 운동은 어떻게 나타낼까요?

*운동

-시간이 지남에 따라 물체의 위치가 변할 때 물체가 운동한다고 한다.

*물체의 운동을 나타내는 방법 알아보기

-물체가 운동하는 데 걸린 시간과 이동 거리로 나타내야 한다.

★[3차시] 여러 가지 물체의 운동은 어떻게 다를까요?

*여러 가지 물체의 운동 비교하기

-우리 주변에는 빠르게 운동하는 물체와 느리게 운동하는 물체가 있다.

-어떤 물체는 빠르기가 변하는 운동을 한다.

-어떤 물체는 빠르기가 일정한 운동을 한다.

*빠르기가 변하는 운동을 하는 물체는 어떻게 운동하는지 설명하기.

*빠르기가 일정한 운동을 하는 물체는 어떻게 운동하는지 설명하기

-순환 열차 : 일정한 빠르기로 운동하면서 출발지로 다시 돌아온다.

-자동 계단 : 위층이나 아래층으로 이동하는 동안 빠르기가 일정한 운동을 한다.

★[4차시] 일정한 거리를 이용한 물체의 빠르기는 어떻게 비교할까요?

*일정한 거리를 이동한 물체의 빠르기 비교하기

→결승선까지 달리는 데 가장 짧은 시간이 걸린 친구가 가장 빠르다.

★[5차시] 일정한 시간 동안 이동한 물체의 빠르기는 어떻게 비교할까요?

*일정한 시간동안 이동한 물체의 빠르기 비교하기

→일정한 시간 동안 긴 거리를 이동한 자동차가 가장 빠르다.

★[7~8차시] 속력과 관련된 안전장치와 안전 수칙에는 무엇이 있을까요?

*속력과 관련된 다양한 안전 장치

① 자동차에 설치된 안전장치와 기능

-안전띠 : 긴급 상황에서 탑승자의 몸을 고정한다.

-에어백 : 충돌 사고에서 탑승자의 몸에 가해지는 충격을 줄여준다.

 cf) 적응식 정속 주행장치, 자동긴급제동장치, 차체 자세 제어장치

② 도로에 설치된 안전장치와 기능

-과속방지턱 : 자동차의 속력을 줄여서 사고를 막는다.

-어린이 보호 구역 표지판 : 학교 주변 도로에서 자동차의 속력을 제한해 어린이들의 교통 안전 사고를 막는다.

*우리 학급의 교통안전 수칙을 만들고 실천 평가하기

★[9~10차시] 스마트 기기를 이용해 우리 학교 안내지도 만들기

*위성 위치 확인 시스템[GPS]

-지구 주위를 도는 인공위성을 이용해 지구에 있는 물체의 위치를 확인하는 기술

6-1-5. 빛과 렌즈

★배경지식

<빛과 굴절>

한 물질에서 진행하던 빛이 다른 물질을 만나면 일부는 물질의 표면에서 반사하고, 일부는 진행하는 방향이 꺾이며 다른 물질 속으로 들어간다.

이렇게 한 물질에서 다른 물질로 빛이 들어갈 때 빛의 경로가 꺾이는 현상을 빛의 굴절이라고 한다.

다음 그림은 빛이 공기에서 물속으로 진행할 때 나타나는 굴절을 보여 준다. 

두 물질의 경계면에 수직인 선을 수직선이라고 한다.

수직선, 입사하는 빛줄기인 입사 광선, 굴절하는 빛줄기인 굴절 광선은 항상 같은 평면 내에 있으며 입사 광선과 수직선 사이의 각을 입사각, 수직선과 굴절 광선 사이의 각을 굴절각이라고 한다.

공기, 물, 유리 등과 같이 빛이 이동하는 물리적 공간을 매질이라고 하며,

매질에서 나아가는 빛의 속력에 대한 진공에서 나아가는 빛의 속력의 비율을 굴절률이라고 한다.

공기의 굴절률은 약 1이다. 이것은 공기 중에서 진행하는 빛의 속력이 진공에서 진행하는 빛의 속력과 거의 같으며, 빛의 속력이 작은 매질일수록 굴절률이 커진다는 것을 의미한다.

공기를 물이나 유리와 비교할 때 광학적으로 공기는 소한 매질이며, 물과 유리는 밀한 매질이다. 위 그림과 같이 빛이 소한 매질인 공기에서 밀한 매질인 물로 진행할 때에는 굴절각이 입사각보다 작다.

그러나 위 그림과 같이 밀한 매질인 물에서 공기로 빛이 진행할 때에는 굴절각이 입사각보다 크다.

입사각이 커짐에 따라 굴절각도 커지는데 굴절각이 90도가 되는 입사각을 임계각이라고 한다. 입사각이 임계각보다 커지면 빛은 공기 중으로 진행하지 못하고 물속으로 전반사하게 된다.

★[3차시] 빛은 공기와 물의 경계에서 어떻게 나아갈까요?

*공기와 물이 만나는 경계에서 물이 나아가는 모습 관찰하기

① 투명한 사각 수조에 물을 1/2정도 높이까지 채우고 우유를 네다섯방울 ᄄᅠᆯ어뜨린 다음

유리 막대로 젓는다.

② 향을 피워 수면 근처에 가져간 뒤, 투명한 아크릴판으로 덮어 수조에 향 연기를 채운다.

③ 레이저 지시기의 빛을 수조 위쪽에서 아래쪽으로 여러 각도에서 비추고, 빛이 나아가는 모습을 관찰하여 화살표로 나타낸다.

④ 수조를 책상 바깥쪽으로 2~3cm 뺀 다음 레이저 지시기의 빛을 수조 아래쪽에서 위쪽으로 여러 각도에서 비추고 빛이 나아가는 모습을 관찰하여 화살표로 나타낸다.

※빛이 직진하는 것을 볼 수 있다. (오개념)

※빛이 직진하는 것을 추리할 수 있다.(과학적 개념)

*빛이 공기와 물의 경계에서 나아가는 모습

→

빛을 수면에 비스듬하게 비추면 빛이 공기와 물의 경계에서 꺾여 나아간다.

빛을 수면에 수직으로 비추면 빛이 공기와 물의 경계에서 꺾이지 않고 그대로 나아간다.

*빛의 굴절

-다른 물질의 경계에서 꺾여 나아가는 현상을 빛의 굴절이라 한다.

-빛은 공기와 유리, 공기와 기름 등과 같이 공기와 다른 물질이 만나는 경계에서 굴절한다.

<빛의 굴절이 일어나게 하는 법>

①렌즈를 이용

②물을 채운다

★[5차시] 볼록 렌즈에는 어떤 특징이 있을까요?

*볼록 렌즈의 특징

-볼록렌즈는 빛을 굴절시키는 성질이 있기 때문에 볼록 렌즈로 물체를 보면 물체가 실제 모습과 다르게 보인다.

-볼록 렌즈로 주변의 물체를 관찰하면 실제 모습과 다르게 보인다.

크게 보이기도 한다. 상하좌우가 바뀌어 보이기도 한다.

-볼록 렌즈의 구실을 할 수 있는 물체 : 물방울, 유리 막대, 물이 담긴 둥근 어항 등

※볼록 렌즈를 이용한 현미경

현미경의 대물렌즈에 사용한 볼록렌즈는 작은 물체에서 온 빛을 모이게 하여 물체의 모습을 크고 거꾸로 맺히게 하고, 접안렌즈에 사용된 볼록 렌즈는 맺힌 물체의 모습을 더 크게 보이게 한다.

6-2-1. 전기의 이용

★배경지식

<전류>

전류는 전기의 흐름을 말하고 실제로는 전하의 이동을 나타낸다. 전지를 연결한 전기 회로는 회로 내의 모든 위치에서 전기적 위치 에너지가 정해진다.

이때 전류가 흐른다는 것은 전기적 위치 에너지가 큰 곳에서 작은 곳으로 전하가 이동하는 것을 말한다.

1A(암페어)는 1초 동안 도선의 단면을 6.25 X 1018개의 전자가 지나갈 때의 전류의 세기를 의미한다. 전류의 방향은 (+)극에서 (-)극으로 정의하고 있는데 과거 전자의 존재를 알지 못했던 과학자들은 전자의 (+)극에서 나온 (+)전하가 도선을 따라 (-)극으로 흐른다고 생각했다. 그래서 현재까지도 전류의 방향은 실제 전자의 이동방향과 반대로 사용하고 있다.

★[1차시] 전기를 이용한 재미있는 점토 놀이

*발광 다이오드에 불 켜기

-과전류 방지 -> 퓨즈 (녹는점이 아주 낮은 합금)

※색 점토는 염화 칼륨과 수분이 포함되어 있어 전기가 잘 흐른다.

하지만 색점토를 한 덩어리로 만들어 전지와 발광 다이오드를 연결하면 합선이 일어나 불이 켜지지 않기 때문에 색점토를 두 덩어리로 만들어야 한다.

★[2차시] 전구에 불이 켜지게 하려면 어떻게 해야 할까요?

*전기 회로와 전류

① 전기 회로 : 전지, 전선, 전구 등 전기 부품을 서로 연결해 전기가 흐르도록 한 것이다.

② 전류 : 전기 회로에 흐르는 전기로, 전지의 (+)극에서 (-)극으로 흐른다.

*도체와 부도체

① 도체 : 전류가 잘 흐르는 물질

ex) 철, 구리, 알루미늄, 흑연 등

② 부도체 : 전류가 잘 흐르지 않는 물질

ex) 종이, 유리, 비닐, 나무 등

※도체 - 거의 움직이지 않는 원자의 배열에서 음전하를 가진 전자들이 자유롭게 움직일 수 있어 전류가 잘 흐르는 물질.

※부도체 – 전자가 원자에 구속되어 자유롭게 움직일(이동할) 수 없는 물질

★[3차시] 전지의 연결 방법에 따라 전구의 밝기는 어떻게 달라질까요?

-전지의 직렬 연결 : 전기 회로에서 전지 두 개 이상을 서로 다른 극끼리 연결하는 방법

-전지의 병렬 연결 : 전기 회로에서 전지 두 개 이상을 서로 같은 극끼리 연결하는 방법

*전지의 연결 방법에 따른 전구의 밝기

① 전지 두 개를 직렬 연결한 전기 회로의 전구가 전지 두 개를 병렬 연결한 전기 회로의 전구보다 더 밝다.

② 전지 두 개를 병렬 연결한 전기 회로의 전구는 전지 하나를 연결한 전기 회로의 전구와 밝기가 비슷하다.

※전지 두 개를 직렬로 연결하면 전압이 커진다. 따라서 전류의 세기가 세져 전구는 밝지만 전지의 수명은 그대로이다.

전지 두 개를 병렬로 연결하면 전압은 그대로이다.

따라서 전류의 세기와 전구의 밝기는 그대로이지만 전지를 더 오래 사용할 수 있다.

★[4차시] 전구의 연결 방법에 따른 전구의 밝기

① 전구의 직렬 연결

-전구를 한 개만 연결했을 때보다 전구의 밝기가 어두워진다.

-한 전구 불이 꺼지면 나머지 전구 불이 꺼진다.

② 전구의 병렬 연결

-전구를 한 개만 연결했을 때와 전구의 밝기가 같다.

전구 두 개를 직렬연결한 전기회로의 전구보다 전구 두 개를 병렬연결한 전기 회로의 전구가 더 밝다.

-한 전구 불이 꺼지면 나머지 전구 불이 꺼지지 않는다. (P(저항) = V(전압) X I(전류))

★[5차시] 전류가 흐르는 전선 주위에서 나침반 바늘은 어떻게 될까요?

※오른손 법칙!!!

① 나침반의 바늘은 전류가 흐를 때 움직인다.

② 전선 주위에서 나침반 바늘이 움직이는 까닭 : 전류가 흐르는 전선 주위에 자석의 성질이 나타나기 때문이다.

③ 전지의 극을 반대로 연결하여 전류가 흐르는 방향을 바꾸어주면 나침반 바늘이 움직이는 방향도 바뀐다.

★[6~7차시] 전자석은 어떤 성질이 있을까요?

-전자석 : 전류가 흐르는 전선 주위에 자석의 성질이 나타나는 것을 이용해 만든 자석이다.

-전자석의 성질

① 전류가 흐를 때만 자석의 성질이 나타난다.

② 직렬로 연결된 전지의 개수를 다르게 하면 전자석의 세기를 조절할 수 있다.

③ 전자석에 흐르는 전류의 방향이 바뀌면 전자석의 극도 바뀐다.