물리학 실험

 




1. 개요

2015 개정 교육과정 과학과의 전문 교과로, 과학 계열 고등학교 또는 일반계 고등학교 2~3학년때 배운다.[1]

2. 물리학 실험


2.1. 탐구의 기초

  • 측정 계기의 정확도와 정밀도를 인식하는 것의 중요성을 이해하고, 오차의 원인과 종류, 오차의 해석, 오차의 전파에 대해 설명할 수 있다.
  • 유효숫자의 의미를 이해하고, 적절하게 사용할 수 있다.
  • 측정 자료와 실험 결과를 표와 그래프 등으로 적절하게 변환하고 해석할 수 있다.
  • 실험 보고서의 구성과 형식을 이해하고 작성할 수 있다.
  • 길이, 질량, 시간 등과 같은 기본적인 물리량을 측정을 할 수 있다.
  • 전압, 전류, 저항을 회로 시험기 등을 이용해 측정할 수 있다.
  • 오실로스코프 장치의 사용법을 알고, 함수 발생기를 연결하여 파형을 분석할 수 있다.
  • 컴퓨터와 각종 센서를 이용하는 실험을 수행하고 측정한 자료를 처리할 수 있다.

2.2. 역학

  • 독립 변인과 종속 변인을 구분하고 변인 통제의 중요성을 설명할 수 있다.
  • 시간에 따른 물체의 속도와 가속도를 측정하여 등가속도 직선 운동을 해석할 수 있다.
  • 일정한 크기의 힘이 물체에 작용할 때 질량과 가속도 사이의 관계를 실험으로 확인할 수 있다.
  • 두 물체 사이의 접촉면의 성질에 따른 마찰력의 크기를 실험을 통해 비교할 수 있다.
  • 실험을 통해 중력 가속도를 측정할 수 있다.
  • 원운동 하는 물체의 구심력과 관련된 물리량을 실험을 통해 확인할 수 있다.
  • 진자의 주기에 영향을 주는 요인들을 실험을 통해 확인할 수 있다.
  • 두 물체가 접촉하고 있다가 서로 밀어서 떨어질 때 총 운동량이 보존됨을 실험을 통해 확인할 수 있다.
  • 두 물체가 충돌할 때 운동량의 변화를 조사하고 운동량 보존 법칙을 도출할 수 있다.
  • 용수철 진자 실험을 통해 역학적 에너지가 보존됨을 확인할 수 있다.
  • 열량계를 이용해 얼음의 융해열을 측정하고, 물의 상태 변화에 따른 온도 변화를 설명할 수 있다.
  • 줄의 실험 장치를 이용하여 열의 일당량을 측정할 수 있다.
  • 여러 가지 고체의 열팽창을 비교하는 실험을 설계하여 수행할 수 있다.

2.3. 전자기학

  • 회로 시험기를 이용하여 다양한 전하 분포에 의한 등전위선을 그릴 수 있다.
  • 간이 축전기를 만들어 두 극판 사이의 거리 및 면적에 따른 전기 용량의 변화를 측정할 수 있다.
  • 전압, 전류, 저항 사이의 관계를 알아보는 실험을 설계하여 수행할 수 있다.
  • 건전지 내부 저항의 크기를 측정하는 실험을 설계하여 수행할 수 있다.
  • 휘트스톤브리지를 이용하여 미지 저항체의 전기 저항 값을 측정할 수 있다.
  • 직선 도선으로부터의 거리 및 전류의 세기와 자기장과의 관계를 실험을 통해 확인할 수 있다.
  • 자기장 속에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘의 크기와 방향에 영향을 주는 요인을 실험을 통해 확인할 수 있다.
  • 코일에 발생하는 유도 기전력의 크기와 방향에 영향을 주는 요인을 실험을 통해 확인할 수 있다.
  • RC, RL 직렬 회로에서 시간 상수를 측정하는 실험을 설계하여 수행할 수 있다.
  • RLC 회로의 특성을 실험을 통해 확인할 수 있다.
  • p-n 접합 다이오드의 정류 특성을 실험을 통해 확인하고 정류 회로를 만들 수 있다.

2.4. 광학

  • 수면파의 반사와 굴절 현상을 관찰할 수 있는 실험을 통해 파동의 반사와 굴절의 규칙성을 확인할 수 있다.
  • 수면파 발생 장치를 이용하여 두 파동의 보강, 상쇄 간섭 조건을 확인할 수 있다.
  • 수면파 발생 장치를 이용하여 수면파의 회절 정도에 영향을 주는 요인을 확인할 수 있다.
  • 정상파와 공명 현상이 일어나는 조건을 실험을 통해 확인할 수 있다.
  • 구면 거울에 의해 상이 형성되는 원리를 실험을 통해 확인할 수 있다.
  • 빛이 매질의 경계면에서 굴절하는 현상을 관찰하여 매질의 굴절률을 구하고 전반사의 조건을 찾을 수 있다.
  • 볼록 렌즈와 오목 렌즈에 의한 상을 관찰하여 렌즈 방정식을 도출할 수 있다.
  • 레이저를 이용해 이중 슬릿에 의한 빛의 간섭 현상을 관찰하며 간섭무늬에 대한 공식을 이용하여 빛의 파장을 구할 수 있다.
  • 마이컬슨 간섭계를 이용하여 물이나 공기와 같은 투명한 매질의 굴절률을 측정할 수 있다.
  • 단일 슬릿, 다중 슬릿 등에 의한 무늬가 슬릿의 폭, 슬릿의 간격, 빛의 파장에 따라 어떻게 나타나는지 실험을 통해 측정하고 변인 관계를 수식으로 표현할 수 있다.
  • 분광계로 여러 가지 광원에 의한 스펙트럼을 관찰하여 그 특징을 비교할 수 있다.
  • 편광에 의해 나타나는 현상을 실험을 통해 확인할 수 있다.

2.5. 현대 물리

  • 광전 효과 실험을 통해 빛의 세기와 광전류 세기 사이의 관계를 확인하고 빛의 입자성을 설명할 수 있다.
  • 음극선 실험을 통해 음극선의 성질을 설명할 수 있다.
  • 균일한 자기장 속에 있는 전자의 운동을 통해 전자의 비전하를 측정할 수 있다.
  • 전자의 기본 전하량을 측정한 밀리컨의 기름방울 실험을 재현하고, 그 원리를 설명할 수 있다.
  • 원자 내부의 전자가 특정한 에너지 준위를 가지고 있음을 실험을 통해 확인할 수 있다.
  • 방사선 측정기를 이용하여 여러 가지 물질의 방사선량을 측정할 수 있다.
  • 간이 안개상자를 만들어 방사능 물질로부터 방출되는 여러 입자의 특성을 관찰할 수 있다.
[1] 일반계 고등학교는 과학 중점 고등학교 한정.

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