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청소년-과학/수학

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• 중학생에게 필요한 과학 교과 접근법은 따로 있다! 실생활에서 배우는 중학 과학 영역별, 주제별 개념 익히기 《교과서가 쉬워지는 자신만만 과학 이야기》는 과학 기자인 저자가 과학을 어려워하는 두 딸을 위해 쓴 책이다. 대부분의 중학생들은 과학이 어렵다고 한다. 그도 그럴 것이 초등 때와는 비교할 수 없을 만큼 많은 용어와 개념들이 쏟아지기 때문이다. 물론 양이 많아서 수업 시간에 모두 이해하고 넘어가기 어렵다. 결국 수행평가 등을 앞두고는 암기하기 급급해진다. 그러나 개념과 원리만 이해한다면 용어 자체만 외우면 되는 과목이다. 《교과서가 쉬워지는 자신만만 과학 이야기》는 중학 교과 과정의 핵심 용어 20개를 일상생활과 연관 지어 알기 쉽게 풀어 썼다. 과학의 기초 지식이 부족해서 과학 공부에 어려움을 겪고 있다면 혹은 이 어려움을 미리 대처하고 싶다면 이 책으로 과학 상식은 물론 교과 성적까지 탄탄하게 올릴 수 있다. 실생활과 연결되는 재미있는 과학 “왜 물체는 수직으로 떨어질까?”, “염색체 수는 왜 늘지 않을까?”, “삼겹살 기름은 왜 굳지 않을까?”라는 생각은 누구나 한 번쯤은 해보았을 것이다. 여기서 흥미로운 것은 우리가 일상생활에서 겪는 대부분의 궁금증은 중학 과학 개념으로 풀 수 있다는 것이다. 과학은 우리의 일상생활에서 나타나는 여러 현상을 실험과 이론으로 증명한 것이기 때문에 얼마든지 어렵지 않게 배울 수 있다. 《교과서가 쉬어지는 자신만만 과학 이야기》는 중학 교과에 나오는 과학 용어와 개념을 실생활과 접목하여 알기 쉽게 풀어낸 것이 가장 큰 장점이다. 과학 전문기자가 알려주는 쉬운 용어 설명 속력의 개념을 알면 수학의 일차방정식 활용이 쉬어진다? 용어의 뜻을 알고 개념을 알면 문제를 쉽게 풀 수 있다. 그래서 암기하지 않아도 된다는 뜻이다. 이 책은 과학 기자인 저자가 생소한 과학 용어를 머릿속에 잘 남겨둘 수 있도록 여러 가지 예시를 들며 설명한다. 두 딸에게 말하듯이 쓰고, 실제로 딸들이 이해 가능한 범위를 확인하며 썼기 때문에 주제별, 영역별 핵심 개념과 용어를 알기 쉽게 이해할 수 있다. 과학 전문 기자가 알려주는 10대에게 통하는 맞춤형 과학 이야기로 예비 중학생부터 과학을 재미있게 접근해 보자. 중학 과학 개념 20개로 읽는 교과 과정 한 번에 끝내기 《교과서가 쉬워지는 자신만만 과학 이야기》는 청소년을 위한 물리, 화학, 생물, 지구과학 이야기이다. 중학 과학 교과도 접근법이 따로 있다는 것을 알아야 한다. 무작정 교과서로만 공부해서는 과학에 흥미를 느낄 수 없다. 이 책은 교과 과정에 맞는 주제별, 영역별 개념을 재미있는 사례로 알기 쉽게 정리해 놓았다. 예비 중학생부터 청소년, 일반인, 현장의 선생님들까지 읽어보면 어떻게 쉽게 설명하고 이해할지 단번에 이해가 되는 책이다. 일상생활의 현상을 통해 과학의 원리와 개념을 깨치는 공부의 정법을 알게 되면 스스로 과학을 재미있게 공부할 수 있게 될 것이다.
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• 시작하는 글 … 4 01 만유인력의 법칙이란? ㆍ 11 :우리는 모두 중력의 영향을 받고 산다 02 물체를 움직이는 힘 ㆍ 25 :롤러코스터와 시소의 숨은 법칙 03 전기는 어떻게 만들어질까? ㆍ 43 :정전기로 공을 굴릴 수 있다 04 전류는 자기장을 형성한다 ㆍ 57 :자석의 힘 05 빛과 색의 연관성 ㆍ 67 :알록달록한 색은 어떻게 만들어지는 걸까? 06 빛의 성질 ㆍ 87 :빛은 파동일까? 입자일까? 07 원소 구조가 도대체 뭘까? ㆍ 101 :원소, 원자, 분자를 구별하는 법 08 흥미로운 원소의 세계 ㆍ 117 :질소가 없으면 인류는 굶어 죽을까? 09 고체, 액체, 기체 바로 알기 ㆍ 133 :드라이아이스는 왜 물로 변하지 않을까? 10 화학 법칙이란? ㆍ 151 :서로 다른 물질에도 공통점이 있다 11 광합성은 왜 필요할까? ㆍ 167 :생명에 꼭 필요한 광합성 12 생명의 탄생 ㆍ 181 :각 기관마다 하는 역할이 있다 13 소화와 순환이 잘돼야 건강하다 ㆍ 207 :장내 미생물로 병을 치료한다 14 인류를 존재시키는 염색체와 유전 ㆍ 223 :DNA와 RNA는 뭐가 다를까? 15 바이러스는 왜 생기는 걸까? ㆍ 243 :인류는 세균과 바이러스에 항상 노출되어 있다 16 땅이 움직이는 이유 ㆍ 257 :지진이나 ...화산 폭발로 새로운 땅이 생긴다 17 바닷물을 민물로 만들 수 있을까? ㆍ 273 :가짜 비도 만들 수 있다 18 대기권에는 뭐가 있을까? ㆍ 289 :지구 온난화가 왜 무서울까? 19 지동설과 천동설 ㆍ 311 :갈릴레오의 “그래도 지구는 돈다.” 20 우주에 끝이 있을까? ㆍ 325 :태양계는 어떻게 이뤄져 있을까? 교과 연계표 ㆍ 343 중학교 1~3학년 핵심 개념 20개
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• 마찰력은 물체의 운동을 방해하니 ‘나쁜’ 힘인 것 같지만, 사실 이곳저곳 많이 활용되는 매우 유용한 힘입니다. 마찰력이 커야 유리한 경우에는 일부러 마찰력을 높이니까요. 예로 등산할 때는 안전을 위해서 잘 미끄러지지 않는 신발이 좋습니다. 그래서 등산화 바닥은 마찰력을 높이기 위해 일부러 울퉁불퉁하게 디자인합니다. 눈이 내리면 자동차 바퀴에 체인을 감는 것도 마찰력을 키워 눈길에서 미끄러지지 않게 하기 위해서죠. _(18쪽) 속력은 단위 시간 동안 이동한 거리를 말합니다. 식으로 나타내면 〈속력=이동 거리÷걸린 시간〉이 됩니다. 과학에서뿐만 아니라 수학에서도 일차 방정식 활용에서 이 식을 이용한 문제가 많이 등장하니 속력의 정의를 꼭 식으로 기억해 둬야 합니다. _(28쪽) 전기력은 전기를 띤 두 물체 사이에 작용하는 힘입니다. 같은 종류의 전기를 띤 물체끼리는 밀어내고(척력), 다른 종류의 전기를 띤 물체끼리는 끌어당깁니다(인력). 전기는 두 종류밖에 없어요. (+)이거나 (-)예요. 이를 전하라고 부르며, 양전하(+)와 음전하(-)로 이야기합니다. 음전하는 전자와 같은 말이에요. _(46쪽) 이미 국내에서는 이런 초전도 송전 기술이 일부 구간에 적용되어 있습니다. 일반 송전선인 구리 케이블 대신 초전도 케이블을 써서 전기를 보내면 낮은 전압으로 훨씬 많은 전력을 보낼 수 있습니다. 전선의 저항을 0에 가깝게 없앴기 때문이에요. 우리나라의 초전도 케이블 기술은 세계 최고 수준으로 꼽힙니다. 수십 년 뒤에는 모든 송전선이 초전도 케이블로 바뀔지도 모릅니다. 그러면 지금보다 전기 사용 효율이 좋아지고, 궁극적으로 발전소에서 생산한 같은 양의 전기를 더 많이 쓸 수 있게 되어 친환경적인 일입니다. _(55쪽) 뉴턴의 프리즘 실험 이후 오랫동안 과학자들을 괴롭혔던 색 문제는 해결됐습니다. 붉은색은 물체에 닿은 빛 중 붉은색을 유발하는 빛만 반사하고 나머지는 흡수하기 때문에 붉은색으로 보이고, 노란색은 노란색을 유발하는 빛만 반사하고 나머지를 흡수하기 때문에 노란색으로 보인다는 방식으로 모든 색을 설명할 수 있게 되었습니다. _(72~73쪽) 이후 1800년대 초 영국의 존 돌턴은 라부아지에의 원소 개념을 토대로 화학을 체계화합니다. 이 과정에서 ‘돌턴의 원자설’로 불리는 원자에 대한 정의도 내놓습니다. 모든 물질은 더 이상 쪼개지지 않는 원자로 이뤄져 있다, 같은 종류의 원자는 질량, 성질 등이 같고 서로 다른 종류의 원자는 질량, 성질 등이 다르다, 원자는 화학 반응을 거치더라도 새로 생기거나 없어지지 않는다는 것입니다. _(105쪽) 1번인 수소는 118개 원소 중에서도 가장 중요한 원소로 꼽힙니다. 138억 년 전 빅뱅이라는 대폭발로 우주가 생길 때 가장 먼저 생긴 최초의 원소가 수소입니다. 수소는 우주 전체의 90% 이상을 차지하고 있습니다. 수소가 생성되고 나서야 헬륨, 산소 같은 원소들이 만들어졌습니다. 그 이후에 지구가 만들어졌고, 그리고 인간이 나타났죠. 수소는 우주의 시작부터 지금까지 가장 오랜 시간을 함께 하고 있는 원소라고 할 수 있습니다. _(122쪽) 각막을 통과한 빛은 각막 바로 안쪽에 있는 홍채를 지나게 되는데, 홍채는 빛의 양을 조절합니다. 우리 눈을 보면 가운데 까맣게 보이는 눈동자(동공)가 있고 그 주변으로 도넛 모양의 갈색을 띤 부분이 있는데 이를 통틀어 홍채라고 부릅니다. 홍채의 중앙에 동공이 있는 것이죠. 동공에는 얇은 근육이 붙어 있어서, 빛이 너무 많이 들어오면 홍채 근육을 이완해(늘려서) 동공을 작게 만들고, 빛의 양이 적으면 근육을 수축시켜(잡아당겨서) 동공을 크게 만듭니다.... _(183쪽) 멘델은 또 다른 사실도 찾아냈습니다. 우세한 형질만 유전되는 건 아니라는 거지요. 열성 형질은 표현되지 않고 숨겨져 있다가 자손이 세대를 거듭할수록 한 번씩 나타나는데, 멘델이 완두콩으로 실험한 결과 우성인 둥근 완두콩과 열성인 주름진 완두콩이 나타나는 비율은 3대 1이었습니다. 멘델은 그 이유를 아버지와 어머니에게서 받은 유전자가 각각 독립적으로 자손에게 유전되기 때문에 이런 현상이 나타난다고 설명했습니다. ‘분리 법칙’이라고 불리는 것입니다. _(225쪽) 지진이 발생할지 미리 알 수만 있다면 인명 피해를 줄일 수 있을 거예요. 그런데 지진 예보가 말처럼 쉽지는 않습니다. 지각판에 힘이 얼마나 가해지는지 실시간으로 모니터링하기 쉽지 않기 때문이죠. 인공위성으로 지표의 변화를 관측하고, 동물의 이동도 유심히 살펴보며, 지하수의 수위에 변화는 없는지, 지하에서 라돈 가스의 농도가 변하진 않았는지와 같은 지진이 일어나기 전에 나타나는 전조 증상을 참고합니다. 다만 이런 방식으로도 지진을 정확히 예보하기는 어렵습니다. 그래서 사용하는 방식이 지진파 관측입니다. _(266쪽) ‘엘니뇨’와 ‘라니냐’라는 단어를 들어봤나요? 엘니뇨는 적도 부근의 태평양 바닷물의 온도가 평소보다 높은 이상 고온 현상을 말합니다. 엘니뇨가 생기면 태평양 중심부터 동쪽까지 바닷물이 비정상적으로 따뜻해지는데, 이런 현상이 수개월에서 길게는 1년까지 지속되기도 합니다. _(283쪽) 명왕성의 자격이 박탈당한 데는 몇 가지 이유가 있습니다. 태양계 행성이 되려면 일단 태양을 중심으로 공전해야 합니다. 대부분은 원에 가까운 모양을 그리며 돕니다. 그런데 명왕성의 공전 궤도 모양은 길쭉한 타원입니다. 그러다 보니 가끔 해왕성 궤도 안쪽에 들어가는 일도 벌어집니다. 게다가 공전 궤도면도 다른 행성보다 너무 기울어져 있습니다. 그래서 과학자들은 명왕성을 태양계 행성으로 보기는 애매하다는 의견을 냈습니다. _(314쪽) 우주가 팽창하고 있다는 사실을 처음 알아낸 사람은 미국의 천문학자인 에드윈 허블입니다. 1929년 허블은 은하가 서로 멀어지고 있으며, 은하의 거리가 멀수록 더 빨리 멀어진다는 사실을 확인했습니다. 이후 ‘허블의 법칙’을 발표했는데, 이는 우주 팽창의 결정적 증거가 되었습니다. 당시에는 우주가 시작도 끝도 없으며 시간에 따라서 변하지 않는다는 개념을 지지하는 과학자들이 많았습니다. 이를 ‘정상 우주론’이라고 합니다. 정상 우주론이 맞다면 우주의 밀도는 어느 곳에서든 항상 같아야 합니다. _(332쪽)
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• 이현경 [저]

• 서울대 물리교육과를 졸업하고, 동대학원 과학사 및 과학철학 협동 과정에서 이학 석사 학위를 받았다. 2002년 ‘동아사이언스’에 입사해 이후 과학동아 기자, 동아일보 과학기자, 채널A 과학 전문 기자, 과학동아 편집장 등을 지냈다. 캐나다 토론토대(U of T) 과학기술대학원 방문 학생과 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 방문 연구원 등을 거쳤다. 올해의 기자상(한국항공우주연구원, 2012년), 송곡과학기자상(2014년, 한국과학기자협회) 등을 수상했으며, 저서로는 《뉴턴과 아인슈타인, 우리가 몰랐던 천재들의 창조성》, 《아인슈타인&보어:확률의 과학 양자역학》 등이 있다.

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