고등학교 물리 수업이 난항을 거듭 중이다. 교과서는 더 이상 기본적인 개념을 가르치고 배우는 교재가 아니다. 초등학교부터 중학교에 이르기까지 학교 수업과 병행하여 사교육을 꾸준히 받은 학생들만 내용을 이해하게끔 짜인 까닭이다. 교과서를 기본서로 두고 다른 책들을 참고하여 깊이 있는 공부를 하려고 마음먹지 않는 한 교과서 한 권으로 학교 수업을 진행하기엔 어려움이 따른다. 개념들이 개별적으로 제시되는데다가 연결 고리들이 미약하여 어느 한 분야를 제대로 이해하지 못하면 수업을 진행하기 어려운 실정이다.
뿐만 아니다. 통합과 통섭을 강조하는 학계의 분위기가 강단에 선 교사들에게는 지고 가기 버거운 십자가가 되어버렸다. 더구나 2013년 수능 과학탐구의 물리 영역에서는 ‘양자물리’가 출제되는데 정작 학교 현장은 수업시간 부족으로 불가피하게 주입식 교육을 해야 할 판이다(2013. 4월 29일자 H신문). 빛나는 지단쌤 임대환의 한눈에 사로잡는 물리는 이처럼 답답함과 안타까움으로 가득한 학교 현장의 문제를 해결하는 데 도움을 주기 위해 쓴 책이다. 저자는 “학생들이 교과서에 나오는 개념들을 이해하기 어려운 것은 ‘실종된 맥락’ 때문이다”고 말한다.
개념과 개념 사이를 짚어주는 맥락을 충분히 이해한다면 과학 공부 역시 재미있고 흥미진진하게 할 수 있다는 것이 저자의 신념이다. 따라서 저자는 교과서에 등장하는 여러 가지 물리 개념들이 탄생하는 원동력으로 작용한 구구절절한 사연들을 하나씩 들추어낸다. 그러면서 물리학의 역사라고 할 수 있는 맥락을 짚어준다. 조금 더 정확하게 말하면 ‘물리학자들의 역사’를 말이다. 저자 임대환 선생은 현재 파주 문산고등학교 교사로서 인천 과학사랑 교사모임, 고양시 과학사랑 교사모임에서 ‘즐거운 배움, 행복한 나눔’을 몸소 실천하려고 노력 중인 베테랑 물리 교사다.
그의 열정에 고무된 학생들은 수능 성적 올리기에 전혀 도움이 되지 않는 ‘물리II’를 선택함으로써 저자에게 감동을 선물하기도 했다. 빛나는 지단쌤 임대환의 한눈에 사로잡는 물리는 ‘물리의 쓰임새를 찾아 어렵고 딱딱한 과목이라는 편견을 조금이나마 해소하려고’ 노력하는 대한민국 최고 물리 교사의 열정과 사랑이 담긴 책인 동시에 교사와 학생들의 주고받음이 고스란히 담긴 멋진 물리 교과서이다. 물리를 처음 접하는 학생들은 물론 과학 논술을 준비하는 학생들, 그리고 서술/논술형 평가에 대비하는 학생들, 뿐만 아니라 중학교에서 물리 단원을 가르치지만 물리학을 전공하지 않은 선생님들, 그리고 물리에 관심이 있는 일반인들에게도 강력히 추천한다.
Contents
차례
들어가는 말_ 물리의 바다에 빠져라!
프롤로그_야구장에서 만나는 물리!
제1강 운동의 기술 : 내가 본 것을 너도 보게 될 것이다
위치는 어떻게 설명하지
운동은 위치가 변하는 상황이다
빠르기
속력과 속도, 어떻게 다르지
그래프와 친해지자
기울기와 운동 방향 | 기울기와 빠르기
운동은 어떻게 측정할까
평균 속력과 순간 속력
힘의 작용과 속도의 변화
가속도
그래프 해석 : 힘의 작용과 속도 변화
대표 문제
요약 노트
제2강 운동의 법칙 : How & Why
아리스토텔레스가 본 세계
갈릴레이의 사고실험
뉴턴의 운동 제1법칙 : 관성의 법칙
관성이란 | 관성의 크기
뉴턴의 운동 제2법칙 : 힘과 가속도의 법칙
힘의 3요소 | 알짜힘(net force) 구하기 : 힘의 합성
힘의 방향 | 힘과 가속도의 법칙
뉴턴의 운동 제3법칙 : 작용·반작용의 법칙
상호작용(interaction) | 추진력 | 힘의 평형과 작용·반작용
대표 문제
요약 노트
제3강 여러 가지 힘에 의한 운동
등속 직선 운동과 등가속도 직선 운동
등속 직선 운동 | 등속 직선 운동의 운동 방정식
등가속도 직선 운동 | 등가속도 직선 운동의 운동 방정식
중력에 의한 운동
만유인력의 법칙 | 지표면 부근에서의 중력의 크기
중력 가속도 | 중력에 의한 운동
빗면에서의 운동
빗면 위에 놓인 물체에 작용하는 힘 | 빗면에서의 운동
마찰력
정지 마찰력 | 최대 정지 마찰력 | 운동 마찰력
마찰력과 운동
탄성력
탄성력
계를 이룬 물체의 운동
대표 문제
요약 노트
제4강 운동량과 에너지
조금은 낯선 개념 : 운동량과 충격량
운동량 | 충격량 | 운동량 보존의 법칙
충돌과 충격량 | 힘과 힘이 작용한 시간
충격량과 힘-시간 그래프의 해석 | 운동량이라는 개념이 유용한 이유
에너지 : 일을 할 수 있는 능력
일과 에너지 | 운동 에너지 | 중력에 의한 퍼텐셜 에너지
탄성력에 의한 퍼텐셜 에너지 : 탄성 에너지 | 역학적 에너지의 보존
일과 도구
대표 문
요약 노트
제5강 시공간에 대한 새로운 이해
세상에 이런 일이!!
빛의 속도는 유한한가, 무한한가
천상의 물질 에테르는 존재하는가
특수 상대성 이론의 기본 원리
천천히 흐르는 시간 : 시간 팽창
시간 팽창 공식
길이의 수축
질량과 에너지의 새로운 관계
아인슈타인과 평화
특수한 상황을 넘어 일반적 해법으로
브라헤와 케플러의 태양계 모형
만유인력의 법칙 : 뉴턴의 중력 이론
관성력
관성력과 중력
일반 상대성 이론의 두 가지 기본 원리
일반 상대성 이론과 중력
일반 상대성 이론으로 설명할 수 있는 현상들
대표 문제
요약 노트
제6강 대폭발 우주론과 물질의 기원
우주의 미래 : 아인슈타인과 프리드먼의 우주 모델
정상 상태 우주론과 대폭발 우주론의 경쟁
우주 팽창의 증거
허블의 법칙
팽창하는 우주
원자보다 작은 세계에서 우주의 기원을 찾다
원자핵 물리학
시간을 되돌려 대폭발의 순간으로 돌아가다
대폭발의 결정적 증거 : 우주 배경 복사
여러분의 고향은 어디인가요
기본 입자, 기본 상호작용, 표준 모형
대표 문제
요약 노트
더 읽으면 좋은 책들