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“성공적인 중학 공부의 첫걸음!”
예비중학생을 위한 최고의 선행학습 시기인
초6 골든타임을 놓치지 마세요!

예비중학생이 중학교 물리 교과 지식을 쉽고 재미있게 공부할 수 있도록 돕는 교양 학습서.

중학교 입학을 앞두고 중학 공부가 걱정된다면 초6 지금이 바로 골든타임이다. [잡아라 초6 골든타임] 《예비중학 물리》는 예비중학생이 중학교에서 배우게 될 물리 교과 지식을 쉽고 재미있게 예습할 수 있도록 도와주는 친절한 교양 학습서이다. 초6부터 중3까지 교과서에 나오는 물리 내용을 주요 주제별로 정리하고 스토리텔링 방식으로 재미있게 풀어 썼다. 동화책을 읽듯 하루 한 편씩 읽다 보면 어느새 물리 공부에 필요한 개념과 용어가 머릿속에 자리 잡히고, 더불어 풍부한 배경지식까지 쌓을 수 있다

재미있는 이야기를 읽다 보면
어느새 중학 물리와 친해져요!

“초등학생 때는 공부를 잘했는데 중학생이 되면 왜 성적이 떨어질까요?”
“내년에 중학생이 되는데 뭘 어떻게 준비해야 할지 몰라 막막해요.”
“중학교 선행학습도 쉽고 재미있게 할 수 있는 방법은 정말 없을까요?”

매년 중학교 입학을 앞둔 초등학교 6학년 학생과 학부모는 매번 같은 고민에 빠진다. 초등학교 공부까지는 어느 정도 따라갔지만, 중학교 공부는 초등학교 때와는 난이도와 분량부터 차원이 다르다. 더군다나 중학교 성적은 고등학교 성적으로 이어지고 곧바로 대학 입시까지 연결되니 걱정하지 않을 수가 없다. 그래서 바로 지금 초등학교 6학년, 6.5학년이 가장 중요한 시기다. 즉, 성공적인 중학 공부의 첫걸음을 위한 ‘골든타임’이다.
초등학교 6학년 자녀와 학부모의 고민과 걱정을 말끔히 해결해 줄 최고의 선행학습 시리즈 [잡아라 초6 골든타임]이 출간되었다. 시리즈의 첫 번째 책은 『예비중학 물리』이다. 이 책은 중학교에서 배우게 될 물리 지식을 단순히 예습하는 정도에서 끝나지 않는다. 예비중학생의 학습 수준을 고려해 초등학교 교과 과정에서 배운 기초적인 물리 지식을 바탕으로 하되, 중학교 1학년부터 3학년까지 배우는 물리 교과 내용을 자연스럽게 익히도록 본문을 알차고 정교하게 구성했다. 물질의 특성, 전기와 자기, 빛과 파동, 자극과 반응, 빛과 렌즈, 여러 가지 힘, 운동과 에너지 등 중학교 교과서에 나오는 주요 주제를 총망라한다. 일상생활에서 접하는 신기한 물리 현상은 물론이고, 그리스 신화, 해리 포터, 슈퍼맨, 삼국유사 등 흥미진진한 스토리 속에서 발견되는 물리 현상을 재미있게 읽다 보면 어느새 물리의 개념과 원리가 이해되는 순간이 찾아온다. 처음에는 중학교 물리 공부에 대한 걱정 때문에 이 책을 열었다면, 책을 닫을 때는 물리 공부의 진정한 재미를 만끽하게 될 것이다.

선행학습 ‘독’이 될까, ‘약’이 될까?

선행학습이 유행한 지 이미 오래되었다. 많은 학생이 초등학교 고학년 때 중학교 과정을 미리 공부하고, 중학교 때 고등학교 과정을 미리 공부한다. 이미 내용을 알고 수업을 들으면 진도에 뒤처지지 않고 성적도 잘 나올 것이라는 기대감에 너도나도 선행학습을 한다. 하지만 선행학습이 수업 시간에 집중력과 학습 의욕을 떨어뜨려 오히려 해가 된다고 주장하는 사람도 적지 않다.
선행학습은 학부모님의 불안과 조급함 때문에 시작하는 경우가 많다. 남들도 다 선행학습을 하는데 우리 아이만 안 하면 뒤떨어지는 것은 아닌가. 물론 이런 걱정은 자연스럽다. 하지만 남들 다 하니까 따라 하는 선행학습은 얻는 것보다 잃는 것이 많다. 학생의 학습 이해 수준을 고려하지 않고 무조건 미리 공부한다면 좋은 결과를 얻을 수 없다. 내용이 어려우면 제대로 이해하지 못한 채 덮어 놓고 암기할 확률이 높기 때문이다. 학교 수업 시간에는 이미 아는 내용이라고 생각해 수업에 집중하지 않는다. 하지만 막상 문제를 풀어 보면 제대로 답을 적지 못하는 경우가 허다하다.
따라서 선행학습을 하려면 학생의 학습 수준을 고려해 적절한 공부 내용과 분량을 정해야 한다. 그리고 학습 내용을 그냥 머릿속에 주입하기보다 개념과 원리를 이해하는 방식으로 공부해야 한다. 암기는 그다음에 해도 늦지 않다. 학교 수업 시간은 앞서 배운 내용을 복습하는 시간으로 활용하면 효과가 크다. 배울 내용을 어느 정도 알고 있기에 잘 아는 부분은 확실히 내 것으로 만들고 부족한 부분은 보충하는 식으로 공부하면 된다. 이렇게 하면 선행학습을 통해 무엇보다 ‘자신감’이라는 긍정적인 효과를 얻을 수 있다. 즉, 선행학습을 적절히 하는 것은 독이 아니라 약이 되는 것이다.

교과서의 빈틈을 채워주는 스토리텔링

[잡아라 초6 골든타임] 시리즈는 선행학습을 약이 되도록 만들어준다. 선행학습은 보통 두세 학년 앞선 교과 내용을 공부하는 경우가 많다. 하지만 자신의 현재 학년 수준의 기초 지식이 튼튼하지 않으면 모래 위에 성을 쌓는 것과 같다. 그래서 [잡아라 초6 골든타임] 《예비 중학 물리》는 초등학교 5, 6학년 수준의 과학 교과 내용을 기본으로 다루되 그 위에 중학교 1~3학년 전 과정에 걸쳐 나오는 물리 지식을 차곡차곡 쌓는다. 각 챕터 앞머리에는 해당 주제와 연계되는 교과서 단원을 적어놓았다(예: 11쪽, 제1장 남북을 가리키는 자석→중학교 2학년 1학기 2. 전기와 자기)
이 책의 최대 장점은 무엇보다도 스토리텔링 방식으로 교과서의 물리 지식을 재미있게 설명했다는 점이다. 어린이·청소년 과학 전문 작가인 저자는 초등학생과 중학생 독자가 어렵고 딱딱한 지식을 어떻게 하면 쉽고 재미있게 받아들일 수 있는지 잘 알고 있다. 그리스 로마 신화에 나오는 마그네스에서 자석(마그넷) 이야기를 자연스럽게 끌어내고, 놀이공원의 롤러코스터에서 역학적 에너지 보전 법칙을 설명한다. 사실상 우리 주변의 모든 사건과 이야기는 물리적 현상과 법칙에서 벗어날 수 없기 때문에 무엇이든 물리 지식의 흥미로운 소재가 될 수 있다. 이런 원리를 잘 알고 있는 저자는 이 책에서도 독자가 물리와 친숙해질 수 있도록 탁월한 스토리텔러 역할을 하고 있다.
아무래도 교과서는 물리의 용어나 개념을 정답처럼 나열해 놓고 있어 정작 “왜” 그런지 이유까지 충분히 설명하지는 못한다. 하지만 학생들에게 정작 중요한 질문은 “왜”이고, 이 질문이 물리의 원리를 깨닫는 출발점이 된다. 물리의 원리가 한번 이해되면 그 원리는 우리 주변 모든 곳에 적용된다. 이것은 물리를 공부하는 진정한 목적이기도 하다. 초등 고학년 학생이 처음에는 선행학습을 목적으로 이 책을 읽기 시작했다면, 완독할 무렵에는 물리 공부가 주는 진정한 재미를 느끼길 바란다. 또한 중학교 입학 전 가졌던 막연한 불안함이 해소되길 바란다. 이것이 [잡아라 초6 골든타임]이 독자들에게 선사하고 싶은 진짜 선물이다.

머리말ㆍ4

제1장 - 남북을 가리키는 자석
쇠붙이를 끌어당기는 마그네시아의 돌ㆍ12
남북을 가리키는 쇠바늘 자석ㆍ15
자르고 잘라도 나뉘지 않는 N극과 S극ㆍ18
자석이 그리는 힘의 곡선, 자기력선ㆍ21
철가루로 기록한 정보ㆍ24

제2장 - 소리와 파동
임금님 귀는 당나귀 귀!ㆍ28
소리는 우리 귀에 전해지는 물체의 진동ㆍ30
소리를 전달하는 매개 물질, 매질ㆍ33
소리의 3요소, 세기, 높이, 맵시ㆍ36
멀어질수록 약해지는 소리ㆍ40
물결은 횡파, 소리는 종파ㆍ43
차고 따뜻한 공기 사이에서 굴절하는 소리ㆍ46

제3장 - 수평 잡기
외줄타기 곡예사의 수평 잡기ㆍ50
타워크레인은 양팔 길이가 다르다고?ㆍ53
두 물체의 무게를 비교하는 양팔 저울ㆍ56
천칭은 분동으로 무게를 잰다고?ㆍ59
수평 잡기에 지레 원리가 숨어 있다고?ㆍ62

제4장 - 열에 의한 물체의 변화
온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 열ㆍ66
온도가 높아지면 물체의 부피가 늘어난다ㆍ69
4℃에서 부피가 가장 작아지는 물ㆍ72
따뜻한 공기는 위로, 차가운 공기는 아래로ㆍ75
물과 얼음과 수증기는 같은 물질의 세 가지 상태ㆍ78

제5장 - 거울과 렌즈
빛의 입사각과 반사각은 언제나 동일하다ㆍ82
거울에 비친 모습은 좌우 반전 상ㆍ86
아르키메데스의 점화 거울ㆍ89
빛을 모으는 오목거울, 빛을 퍼뜨리는 볼록거울ㆍ92
빛을 모으는 볼록렌즈, 빛을 퍼뜨리는 오목렌즈ㆍ95
렌즈를 이용해 만든 3,000년 전의 망원경ㆍ98
오목거울을 이용해 만든 반사 망원경ㆍ100

제6장 - 물체의 속력과 속도
움직이는 것은 어느 것?ㆍ104
같은 거리를 누가 더 짧은 시간에 달렸을까?ㆍ107
같은 시간에 누가 더 멀리 달렸을까?ㆍ110
속력은 거리 나누기 시간ㆍ113
공룡의 발자국 화석과 속력ㆍ116
속력에 방향을 포함한 개념, 속도ㆍ119

제7장 - 전기와 전기 회로
전기 현상을 일으키는 원인은 전하ㆍ124
전하가 한꺼번에 방출되는 현상, 방전ㆍ128
전지와 전기 회로ㆍ131
전기 회로의 구성 요소ㆍ134
꼬마전구의 직렬연결과 병렬연결ㆍ136

제8장 - 전기와 자기
전류가 만드는 자기장ㆍ142
전기를 이용해 만든 자석, 전자석ㆍ145
전자석의 자기력을 높이는 방법ㆍ148
전자석을 이용해 만든 통신 수단, 전신기ㆍ151
자기를 이용해 전기를 만드는 장치, 발전기ㆍ154

제9장 - 물속 물체의 무게와 압력
물속은 뚱보의 천국ㆍ158
같은 무게 다른 부피ㆍ161
부력에 관한 아르키메데스의 원리ㆍ164
물고기의 부레와 잠수함의 부력 탱크ㆍ167
물속에서 작용하는 압력, 수압ㆍ170
면적이 넓을수록 낮아지는 압력ㆍ173

제10장 - 편리한 도구
무거운 물체를 들어 올리는 지레ㆍ176
큰 힘을 내는 바퀴, 도르래ㆍ179
지레와 도르래로 만든 무기ㆍ183
피라미드 건설의 비밀, 빗면ㆍ186
축바퀴에 숨어 있는 지레의 원리ㆍ189

제11장 - 힘과 운동
무게는 중력이라는 힘ㆍ194
여러 가지 힘들의 힘겨루기ㆍ198
등속 운동과 가속 운동ㆍ201
모든 물체의 낙하 속도는 같다ㆍ204
자유 낙하 운동은 가속 운동ㆍ208

제12장 - 일과 에너지
에너지는 일을 할 수 있는 능력ㆍ212
일을 열에너지로 바꾸다ㆍ216
역학적 에너지 보존의 법칙ㆍ220
전기 에너지를 만드는 여러 가지 방식ㆍ223
우리의 미래와 재생 에너지ㆍ226

한 번 더 확인해 볼까요?ㆍ230

이 책은 중학교에서 배우게 될 물리 지식을 다양한 이야기에 담았습니다. 자석의 발견과 이용은 마그네스의 전설에 담겨 있고, 소리의 굴절은 미국의 남북 전쟁 이야기에 담겨 있습니다. 수평 잡기의 원리는 외줄타기 곡예사 이야기에 담겨 있고, 온도에 따른 물의 부피 변화는 얼음 밑에서 겨울을 나는 물고기 이야기에 담겨 있습니다. 역학적 에너지 보존 법칙은 놀이공원의 롤러코스터 이야기에 담겨 있습니다. _4쪽

과학은 우리 생활과 밀접합니다. 우리가 문명의 혜택을 누릴 수 있는 것도 과학 덕분입니다. 미래에 가장 큰 영향을 미칠 학문도 과학입니다. 산과 들과 바다와 하늘에도 물리 현상이 가득합니다. 주변에 일어나는 일들이 물리 작용과 어떻게 연관되는지 관심을 갖고 살피다 보면 어느새 책에서 배운 지식이 생생하게 머릿속에 담길 것입니다. (…)
모든 지식은 소통을 통해 발전합니다. 소통할 수 없는 지식은 살아 있는 지식이라 할 수 없습니다.
이 책은 물리 공부의 시작이지 완결이 아닙니다. 배운 지식을 주변 현상 속에서 찾아보고 다른 사람과 소통할 수 있다면, 정말 살아 있는 지식을 익혔다고 할 수 있습니다. 그만큼 누구보다 자신감을 가지고 물리학의 세계에 발을 내디딜 수 있을 것입니다. __5쪽

두 막대자석의 N극과 S극 사이에서는 자기력선이 어떤 모양을 하고 있을까요? 자기력선은 한쪽 자석의 N극에서 뻗어 나와 다른 쪽 자석의 S극으로 들어갑니다. 자기력선이 부드럽게 이어진 곡선을 이루지요. 하지만 서로 다른 두 자석의 N극과 N극 또는 S극과 S극 사이의 자기력선은 이어지지 않고 서로를 밀어내는 것처럼 보입니다. N극과 S극은 서로 끌어당기고, N극과 N극 또는 S극과 S극은 서로 밀어내기 때문입니다. 과학은 이처럼 눈에 보이지 않는 것을 볼 수 있게 해 주고 수수께끼 같은 많은 현상을 설명합니다. 과학의 원리는 마법의 주문보다 훨씬 더 멋진 것입니다. _22~23쪽

석빙고에서 얼음덩어리를 꺼냈습니다. 얼음은 조금씩 녹아 물이 됩니다. 물속에서는 물고기들이 헤엄치며 살아갈 수 있습니다. 물을 주전자에 넣고 끓이면 수증기가 되어 날아갑니다. 수증기는 증기 기관차를 움직일 수 있습니다. 물과 얼음과 수증기는 모두 같은 물질입니다. 다만 물질의 상태가 다를 뿐입니다.
물질은 온도에 따라 고체와 액체와 기체의 세 가지 상태로 변합니다. 물은 0℃ 이하에서는 얼음이 되고, 100℃ 이상에서는 수증기가 됩니다. 얼음은 고체이고 물은 액체이고 수증기는 기체입니다. 얼음은 고체 상태의 물이고, 수증기는 기체 상태의 물인 셈이지요.
얼음 같은 고체는 모양과 부피가 일정합니다. 물 같은 액체는 모양은 일정하지 않지만 부피는 일정해요. 물을 그릇에 담으면 물의 모양은 그릇의 모양에 따라 변하지만 부피는 언제나 같습니다. 수증기 같은 기체는 모양도 부피도 일정하지 않습니다. 기체는 용기 뚜껑을 열면 금세 주변으로 퍼져 나갑니다.
물의 상태가 변하는 것은 물을 이루는 기본 알갱이, 즉 분자 사이의 거리가 온도에 따라 달라지기 때문입니다. _78쪽

결국 아킬레우스는 영원히 거북을 앞지를 수 없지 않을까요? 이 역설은 같은 시간 동안 달리는 거리를 따져 보면 금세 해결할 수 있습니다. 예를 들어 아킬레우스는 1초에 2m를 달리고, 거북은 1초에 1m를 달린다고 생각해 봅시다. 거북은 출발선의 2m 앞에서 출발했습니다. 1초 후, 아킬레우스는 출발선에서 2m 지점에 도착합니다. 거북은 출발선에서 3m 지점에 도착합니다. 2초 후, 아킬레우스는 출발선에서 4m 지점에 도착합니다. 거북도 그동안 1m를 나아갔으니 출발선에서 4m 지점에 도착합니다. 자, 어떻습니까? 출발 후 2초만 지나면 아킬레우스가 거북을 따라잡지 않습니까? 3초 후, 거북은 출발선에서 5m 지점을 지나고 있지만 아킬레우스는 출발선에서 6m 지점을 지납니다. _111~112쪽

오른손 엄지손가락을 전선에 나란하게 치켜들고 나머지 네 손가락으로 에나멜선을 감싸 보세요. 이때 엄지손가락을 전류의 방향에 일치시키면, 나머지 네 손가락은 에나멜선의 주변에 생기는 자기장의 방향을 나타냅니다. 전류가 흐르는 전선 주변에 만들어지는 자기장의 방향을 알려 주는 이 법칙을 앙페르의 오른손 법칙이라고 합니다. 자기장은 자기력이 작용하는 공간을 말합니다. 자기장의 방향은 자기력선의 방향과 같습니다. _144쪽

부력이란 어떤 물체를 뜨게 하는 힘을 말합니다. 어떤 물체가 물에 뜬다는 것은 부력이 무게보다 크다는 것을 뜻합니다. 또 어떤 물체가 물에 가라앉는다는 것은 그 반대의 경우를 뜻하지요. 그럼 아르키메데스의 원리로 물체가 물에 뜨거나 가라앉는 현상을 어떻게 설명할 수 있는지 알아봅시다. 먼저 물에 가라앉는 물체입니다. 히에론 2세의 왕관의 무게가 500g이었다고 생각해 봅시다. 물이 가득한 그릇에 왕관을 넣었더니 왕관의 부피만큼 물이 넘쳤습니다. 넘친 물의 무게를 재었더니 25g이군요. 아르키메데스의 원리에 따라 이 왕관에는 25g의 부력이 작용합니다. 물이 그만한 힘으로 왕관을 떠받친다는 말입니다. 그러니까 물속에서 잰 왕관의 무게는 475g입니다. _166쪽

먼저 아버지와 함께 시소에 앉습니다. 물론 시소가 아버지 쪽으로 기웁니다. 그런 다음 아버지에게 조금씩 가운데로 이동하시라고 해 보세요. 여러분 쪽이 점점 내려가다가 수평을 이룰 때가 있습니다. 아버지에게 거기에서 멈추시라고 하면 즐겁게 시소를 탈 수 있습니다. 이처럼 무게가 다르더라도 받침대에서 떨어진 거리를 다르게 하면 수평이 잡힙니다. 이때 한번 엉덩이를 시소의 좌석 끝으로 옮겨 보세요. 시소가 여러분 쪽으로 기울면서 아버지가 시소에 앉아 버둥거립니다. 얼마나 재미있습니까? 여러분보다 훨씬 무거운 아버지를 번쩍 들어 올렸으니 말이에요. 지렛대를 이용해 작은 힘으로 무거운 물체를 움직인다! 이것이 바로 아르키메데스가 발견한 지레의 원리입니다. _176~177쪽

가속 운동에서는 속도가 점점 빨라집니다. 쇠공의 낙하 속도도 시간이 지날수록 점점 빨라지고 매초 떨어지는 거리도 점점 늘어납니다. 예를 들어, 높이 4,000m의 구름에서 자유 낙하를 하는 빗방울이 떨어지는 속도는 지표 근처에서 초속 280m나 됩니다. 총알 속도에 가까운 속도로 떨어지는 빗방울을 맞으면 큰일이라고요? 걱정하지 않아도 좋습니다. 공기 저항이 없을 때의 속도니까요. 빗방울의 속도는 구름에서 떨어지면서 점점 빨라집니다. 빗방울에는 중력이 계속 작용하기 때문입니다. 하지만 빗방울에는 속도를 늦추려는 힘도 작용합니다. 그 힘은 빗방울이 공기에 부딪히면서 생기는 공기 저항입니다. 공기 저항은 빗방울의 속도가 커질수록 커집니다. 그 결과 일정한 거리에 도달할 즈음에는 중력과 공기 저항의 크기가 같아집니다. 중력과 공기 저항이 평형을 이루는 것이지요. 중력과 공기 저항이 평형을 이룬 후에는 빗방울은 등속 운동을 합니다. 공기 저항을 받으면서 떨어지는 빗방울의 속도는 지표 근처에서 초속 10m를 넘지 못합니다. 이 정도면 우리 얼굴에 부딪혀도 간지러울 정도 아닐까요? _210쪽