1. 물리학I 개념 개론(꼭 읽고 시작하자)

고등학교 물리교사로써, 물리학을 공부하는 학생들을 볼 때마다 생각보다 개념을 위한 개념이 안 잡혀 있다는 것을 느낀다.

 

예를 들어 '시간'과 '시각'의 차이는 초등학교 2학년 2학기 때 배우는 내용인데 일상적인 대화에서는 충분히 이해가능한 상황이지만 물리학 수업만 들어가면 둘을 혼동하는(...) 진풍경을 볼 수 있다. (마치 머리 좋은 서울대생도 이등병이 되면 아이큐가 2자리로 폭락하는 것 처럼 말이다.)

 

정확하게 말하면 제대로 이해하지 못했다는 것이다.

 

https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?isHttpsRedirect=true&blogId=mathcurator&logNo=221091086676

 

 

 

물리가 어려운 이유가 개념 이해가 어려운 것이 대부분이라 성적 분포가 정규분포가 아닌 극과 극으로 나뉘는 U자 형태가 심하다. 아래 그래프를 보면 경제학도 U자가 심한데 물리II 앞에서는 아무것도 아니다(...) 이는 물리 임용 시험에서도 잘 드러난다(!)

 

http://www.veritas-a.com/news/articleView.html?idxno=159003

 

 

이 포스트를 본 사람은 자신의 물리 성적이 어떤지 모르겠지만, 어떤 어려움을 겪고 있어서 포스트를 본다고 가정한다. 자신이 어디에 속해 있을까? 중위권이라면 크게 낙담하지 말자 위 그래프를 다시 얘기하면,

 

"개념만 제대로 잡아도" 성적을 쉽게 올릴 수 있다.

 

원래 이 블로그에선 딥러닝을 주제로 다루는데, 물리학I 개념 혼동을 매년 겪어 보고 본캐를 꺼내(...) 개념 정리를 해야 할 필요를 느꼈다. 이 포스트는 개념을 전혀 잡지 못하는, 물리학I 초보자를 대상으로 쓰여졌다. 즉, 여기서 이야기하는 내용의 대부분은 고등학교 물리학을 기준으로 설명하는 것이므로 엄밀하지 않을 수 있다. 이 점 주의 바란다.

 

물리학I 특성상 고득점을 위해선 개념 이해가 어떤 과목보다도 중요하므로 이 포스트가 고득점에도 도움이 되었으면 좋겠다. 

 

 

 

 

1. 물리학은 도대체 뭘 다루는 것인가?

고등학교 물리학 성적 향상에 도움이 되는 버전으로 정리하자면,

 

어떤 자연현상의 탐구를 통해 과거, 현재, 미래를 확인하는 것이다.

자연현상을 탐구하여 현재를 정의하고, 과거가 어떠했는지 '추리' 또는 미래가 어떠할지 '예측' 할 수 있다. 

 

 

 

 

위의 말을 자세히 풀어보자

 

 

1) 자연현상 → 사건(Event) 라고 한다. 

MSG 치고 말하면, 사건은 "모든 것"에 해당한다고 말하고 싶다. (글을 보는 행위 조차도 사건이다.)

 

2) 탐구한다는 것은 2가지 단계로 나뉜다.

  (1) 첫 번째로 측정(Measure)이 있다.

      사건에 관련된 요소를 '측정(수치화)' 한다는 뜻이다. 측정된 요소값을 "물리량" 이라고 한다.

      물리량에는 시간, 공간, 속도, 가속도, 에너지 등등... 셀 수 없다. 이에 대한 개념은 차차 설명하기로 하고~

 

  (2) 두 번째로 규칙(Law)을 확인한다.

       물리량을 확인하면 어떤 것은 변하고, 어떤 것은 변하지 않는 것을 알 수 있는데

       변하는 것을 "변화" 라고 하고 "나중 - 처음" 으로 정의한다.

       변하지 않는 것을 "보존" 이라고 하고 "나중 - 처음 = 0"으로 정의한다.

       물리량이 어떤 규칙을 따르는지(변화하는지 보존하는지) 확인한다.

 

3) 규칙을 이용하여 과거는 어떠했는지, 미래는 어떠할지 알 수 있다.

 

정리하자면

현재 사건 확인 → 물리량 측정 → 규칙 확인(물리량의 변화 또는 보존 확인) → 과거와 미래 확인

 

 

 

2. 예시를 풀어보자.

질량 2kg인 수레가 마찰이 없는 수평면에서 1초일 때 위치와 2초일 때 위치를 나타낸 것이다.

Question 1 : 0초일 때 수레의 위치는?

Question 2 : 3초일 때 수레의 위치는? 

http://www.nowntest.com/attibt/question_preview/160154074015

 

 

 

1) 어떤 자연현상인가? (어떤 사건이 일어났는가?)

    : 수레가 이동하여 위치 60cm에 있다.

 

2) 물리량 확인 및 측정

  (1) 측정할 수 있는 물리량은 무엇인가?

      : 질량, 시간(초), 공간(위치)

  (2) 측정된 물리량은 몇인가?

      : 질량 시간(1초, 2초), 공간(40cm, 60cm)

 

3) 규칙 확인

  (1) 어떤 물리량이 변하였는가?

       : 시간(1초 → 2초), 공간(40cm → 60cm)

  (2) 변하지 않은 물리량은 무엇인가?

       : 수레의 질량, 바닥상태 등

  (3) 외력(마찰력)이 없으므로 변화량은 일정할 것이다.

       : 즉, 1초당 20cm씩 변할 것이다. (왜 일정한지 추후에 이야기한다.)

 

4) 과거와 미래 확인

  (1) 과거 (0초) 때는 어떠했을까?

      : 20cm 위치에 있었을 것이다.

  (2) 미래 (3초) 때는 어떠할까?

      : 80cm 위치에 있을 것이다.

 

 

자연현상 관찰 → 물리량 측정 → 규칙 확인 → 과거, 미래 확인

 

 

 

 

좀 감이 잡히는가? 이렇게 접근하면 개념 이해하기가 쉽다. 

 

정리하자면 물리학은 자연현상에서 무엇이 변하고 변하지 않는지 규칙을 찾는 것이다.

다음시간에는 물리학 개념 이해를 위한 기초 개념을 이야기 하고자 한다.