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단조화 운동 분석
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이론적으로만 알고 있는 용수철과 진자의 운동을 직접 실험을 해보고 단진동과 단진자 운동에 대해서 완벽하게 이해할 수 있도록 한다. |
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마찰력의 이해
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마찰력의 본질과 특징을 이해하고 운동 마찰력과 최대정지마찰력이 발생하는 상황을 이용하여 마찰력의 크기를 결정하는 마찰계수 값들을 측정한다.
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총알의 속력 구하기 (탄동 진자)
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완전 비탄성 충돌에서의 운동량 보존법칙과 충돌한 진자의 역학적 에너지 보존을 이해하고 이를 이용하여 충돌직전 총알의 속력을 구한다.
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원운동의 이해
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물체가 원운동을 할 때 작용하는 힘에 대해 이해하고 이 힘이 물체의 질량과 회전 속도, 회전 반지름 그리고 회전 주기와 어떤 관계를 가지는지 정량적으로 분석할 수 있다. |
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포물선 운동
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포물선 운동 실험을 통해 2차원에서 일어나는 물체의 운동을 분석한다. 이론과 실험 결과를 비교를 통해 뉴턴 역학을 정량적으로 이해할 수 있다. |
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열전 냉각 소자를 활용한 열역학 법칙의 이해
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실생활에 쓰이는 냉장고나 에어컨과 같이 전기 에너지를 사용하여 열에너지를 이동시키는 냉각 장치에 대한 원리와 소형 냉각소자의 구조 및 동작 원리를 이해하고, 냉각소자를 활용한 실험을 통해 냉각 장치의 동작을 확인하고 효율을 구한다.
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7 |
열에너지의 전환
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전기 에너지가 열에너지로 전환되는 과정을 이론적으로 계산해 보고 실험을 통해 열량계의 열용량과 에너지 보존법칙을 확인해 본다. |
8 |
전자기 유도 법칙과 발전기 원리 이해
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전자기 유도 법칙을 이해하고 이를 통해 자석 브레이크와 발전기 실험을 통해 어떻게 물리적으로 구현될 수 있는지 살펴본다. |
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축전기와 전기 용량
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축전기의 원리에 대해 이해하고 전기용량과 전하량과의 관계를 알아본다. 축전기를 직렬로 연결했을때와 병렬로 연결했을때의 합성 전기용량을 구해보고 전구의 밝기 시간을 측정하여 방전시간과 전기용량과의 관계를 파악한다. |
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(6시간) 오실로스코프와 함수발생기를 활용한 교류회로 실험
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1. 전지, 저항기, 축전기와 같은 회로소자의 기호를 익히고, 회로도를 보면서 브레드보드에 회로를 직접 꾸밀 수 있는 능력을 키운다. 2. 저항기와 직류 및 교류 전원으로 구성된 회로에 흐르는 전류와 전압을 측정하여 얻어진 실험값과 옴의 법칙과 키르히호프의 법칙을 통해 얻어진 이론값을 비교한다. 3. 파형 발생기와 오실로스코프의 사용법을 익힌다. 4. 파형 발생기로부터 입력된 교류파의 신호와 여러 소자에 의해 변화된 출력신호를 오실로스코프로 측정하는 방법을 익혀 전기회로실험에 대한 이해도를 높인다. |
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교류를 이용한 전자기 유도 현상
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1차 솔레노이드 코일 내부의 자기장의 변화에 따른 2차 솔레노이드 코일의 유도 전압을 측정하고, 2차 코일의 감은 횟수 및 단면적의 변화 그리고 1차 솔레노이드 코일을 지나는 전류의 크기와 진동수의 변화에 따른 유도 전압의 변화를 측정함으로써 1차 솔레노이드 내부의 자기장과 2차 솔레노이드 코일의 유도 전압 사이의 관계를 알아본다 |
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반도체와 다이오드 원리
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현대물리에서의 원자구조와 에너지 띠(Energy band) 이론을 간단히 소개하고, 반도체의 물리적 의미를 이해한다. 대표적인 응용소자인 다이오드의 원리를 실험을 통해 검증해본다. |
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빛의 간섭과 회절
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빛의 간섭과 회절 현상은 빛의 파동성을 증명하는 매우 중요한 근거가 된다. 두 가지 실험을 통해 빛의 본질을 확인하고 슬릿에 의한 회절 무늬로부터 색깔에 따른 빛의 파장을 측정한다.
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CD와 DVD 홈 간격 측정을 통한 회절격자 이해
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1. 빛의 파동성을 보여주는 현상인 회절에 의한 간섭현상 이해한다. 2. CD와 DVD에 의해 산란된 레이져 빛의 간섭무늬를 분석하여 CD와 DVD의 미세한 홈 간격을 측정해보고 빛의 파동성을 검증해본다. |
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(6시간) 파동 광학 실험
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빛의 간섭과 회절 현상은 빛의 파동성을 증명하는 매우 중요한 근거가 된다. 두 가지 실험을 통해 빛의 본질을 확인하고 고민해 본다. 두 개의 슬릿에 의한 간섭무늬를 자세히 보면 무늬의 밝기가 계속 변하는 것을 알 수 있다. 이 밝기의 변화는 슬릿의 개수나 슬릿 사이의 간격에 무관하게 그 자체로소 간섭무늬를 형성한다. 이 실험에서는 단일 슬릿에 의한 회절 무늬로부터 색깔에 따른 빛의 파장을 측정한다. |
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오실로스코프를 이용한 빛의 속도 측정
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1. 빛의 본질을 이해하고 속도를 측정해 본다. 2. 광속의 의미에 대해 물리적으로 고찰해 본다. |
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정상파 실험
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멜데(Melde) 실험 장치를 이용하여 현에서 일어나는 정상파를 관찰하고 이로부터 전기 음차의 진동수를 측정한다.
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LED를 활용한 플랑크 상수 측정
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양자역학의 탄생을 가져온 플랑크 상수의 등장 과정에 대해 이해하고, 현대적인 방법으로 LED를 사용하여 플랑크 상수를 직접 측정해본다. |
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양자점을 이용한 양자 물리학의 이해
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양자점이 무엇인지 알아보고 양자점에서 일어나는 빛과 전자들의 상호 작용에 대해서 실험을 통해 이해한다. |
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(6시간) 현대 물리학 실험
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양자역학의 탄생을 가져온 플랑크 상수의 등장 과정에 대해 이해하고, 현대적인 방법으로 LED를 사용하여 플랑크 상수를 직접 측정해본다. 그리고 이어서 인공 원자 반도체라고 할 수 있는 양자점에 대해 알아보고 실험을 통해 물리적 특성을 이해함으로써 현대 물리학 연구에 대해 살펴본다. |
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[독서 토론] 부분과 전체
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1. 양자역학을 창시한 하이젠베르크의 명저인 부분과 전체를 읽고 새로운 학문을 정립하기 위해 필자가 감내해야 했던 과정들을 살펴본다. 2. 필자가 바라본 새로운 과학이 만들어낸 시대상을 이해하고 몇 가지 생각해볼 문제들에 대해서 같이 고민하고 토론해 본다. |
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[독서 토론] 아인슈타인이 괴델과 함께 걸을 때
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1. ‘아인슈타인과 괴델이 함께 걸을 때’ 는 유명한 물리학자인 아인슈타인과 대중에게 익숙하진 않지만 수학사에 길이 남을 업적은 남긴 쿠르트 괴델의 교류를 모티브로 써진 과학 교양서다. 2. 과학 연구의 모든 과정에서 이루어지는 토론과 논증 활동에 대해 이해하며, 관련 서적을 읽고 독서토론 활동에 참여하여 증거에 기초한 논증 활동을 할 수 있도록 한다. |
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[독서 토론] 코스모스 – 가능한 세계들
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1. 미 항공우주국(NASA)에서 연구한 경험을 바탕으로 태양계를 중심으로 우주의 역사와 대해 소개하면서 물질적인 것에서부터 생명 현상, 의식의 세계, 지금 인류에게 던져진 화두와 미래를 준비하는 인류의 모습까지 과학이란 방법이 어떻게 활용되고 해결책을 제시할 수 있는지에 대해 서술하고 있다. 2. 현대 과학의 힘을 통해 복잡한 세상을 조금이나마 풀어보고 어떻게 해야 더 나은 세상을 만들어 낼 수 있을지 고민하도록 한다. |
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[논문] 과학 논문의 이해와 논문 작성 연습 (트랜지스터, 3극 반도체)
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물리학 분야에서 획을 그은 논문을 살펴보고 그를 통해 연구 동기 및 수행 과정, 그 리고 결과를 해석하는 방법을 이해함으로써 과학적 결론에 도달하기 위한 과정을 어 떻게 논문을 통해 구현하는지 살펴본다. |