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[수업지도안] 속력, 속도

단원명Ⅱ. 에너지1. 힘과 에너지(2) 운동의 빠르기와 그 변화는 어떻게 나타낼까?차시1/2학습목표① 운동의 기술에 필요한 물리량을 이해하고 구분한다.② 운동의 빠르기를 나타내는 방법을 알게 한다.③ 이와 관련된 문제를 풀 수 있다.지도 일시2007년 4월18일지도 대상1학년 10반지도 교사학습 방법직접 교수 학습장소1학년 10반 교실교과서50~51쪽단계학습과정학습 활동자료 및 유의점시간교사 활동학생 활동도입상호 인사안녕하세요?안녕하세요?수업시작 전미리유인물배부3분선수 학습내용 확인■ 빠르기에 관한 기본적인 개념 확인여러분, 지난 시간에 우리는 열차의 빠르기를 비교해보았죠?그 빠르기는 두 열차가 같은 시간동안 이동한 거리를 통해서 알아볼 수 있었어요. 열차가 빠르다는 것은 같은 시간동안 이동한 거리의 길이가 어떠하다는 거죠?그래서 결국 한 시간 동안 이동한 거리가 의미하는 물리량이 무엇이었나요?그런데 속력이 빠르기만을 의미하는 물리량이라면 그에 대비해서 방향까지 포함하는 물리량이 있다고 배웠는데 무엇이죠?네.더 길다는 것입니다.평균속력이요.속도입니다.학습목표제시―제목을 판서하면서 학습목표는 말로 제시(판서) 운동의 빠르기와 그 변화는 어떻게?■ 학습목표① 운동의 기술에 필요한 물리량을 배운다.② 빠르기를 나타내는 방법을 알게 한다.③ 간단한 문제 풀이네, 잘 대답했어요.우리가 너무나 당연하게 일상적으로 생각 하고 있는 빠르기에 대해서 생각을 해보았는데, 이번 시간에는 이러한 것을 기술하는 좀 더 정확한 물리적 방법에 관하여 공부할 것입니다.전개스칼라량과벡터량의 구분자, 속력은 단순히 빠르기만 가지고 있는 반면에 속도라는 물리량은 빠르기에 방향까지 포함하고 있습니다. 이렇게 서로 다른 성질을 가지고 있으니까 우리가 구분을 해야겠죠?(판서)■ 스칼라량 : 크기만을 가지는 물리량ex) 속력, 질량, 부피, 길이■ 벡터량 : 크기와 방향을 함께 가지는 물리량ex) 속도, 힘선생님의 질문에 대답하며 필기1분이동거리와위치― 칠판에 사람의 그림을 그림지금 이 사람의 위치를 정확하게 표현할 수 있는 사람?― 좌표를 그림자, 이렇게 기준점을 잡고, 만약 이 기준점으로부터 사람까지 최단 거리를 그엇을 때 이 길이를 5m라고 한다면, 이제는 이 사람의 위치를 표현할 수 있나요?네, 그리고 방향 또한 표시해주어야 합니다. 단순하게 화살표로 나타내는데, 그 크기는 위치까지의 최단거리가 되고 방향은 기준점으로부터 그 위치까지가 되어서 화살표로 표현해줄 수 있습니다.즉, 위치라는 것은 방향을 포함하고, 그러므로 스칼라량, 벡터량?위치는 문자로로 나타내는데 벡터라는 것을 표현해주기 위하여 위에 화살표를 그려줍니다.그런데 이 사람이 기준점으로부터 저 위치까지 이동할 때 이러한 궤적을 따라서 움직였다고 합시다. 여기서 이동거리의 개념이 나오게 됩니다. 이동거리란 바로 이 궤적의 길이를 말하게 되는 것입니다.그렇다면 이동거리는 스칼라량일까요, 벡터량일까요? 맞았어요.그리고 두 경우 모두 단위로는 m를 사용합니다.― 아래의 내용을 판서 하면서 설명■ 위치()? 위치를 표현하기 위해서는 기준점이 필요? 기준점으로부터 최단거리,? 방향 포함 (위치는 벡터량)아래의 내용을 판서하며 설명■ 이동거리()? 궤적의 길이■ 단위는 모두 m위치를 표현할 수 없음기준점으로부터 5m 떨어진 곳에 위치하고 있습니다.벡터량스칼라량이요.3분이동거리 변화와 변위그러면 어떤 특정한 상태를 기술하는 방법을 알았으니까 이번엔 운동이 일어난 후 그 상태의 변화를 표현하는 방법을 생각해봅시다. 위에 상태를 기술하는 방법이 2가지가 있었으니까 그 변화를 표현하는 방법에도 2가지가 존재하겠죠?이동거리의 변화와 위치의 변화가 존재를 하는데 위치의 변화는 줄여서 변위라고 말합니다. 이동거리는 델타 에스라는 기호로 나타내고, 변위도 같은 델타 기호를 이용하여 나타냅니다.예를 한번 들어보겠습니다.0초1초2초3초50m5초6초40m10m70m4초tS2s4s1m9m2.999...초 3초 3.00...1초ex) 1초~5초의= 70m-10m=60m= 40m, 오른쪽 방■ 이동거리 변화() :■ 변위() :■ 단위는 모두 m■ 변화이므로 구간이 설정되어야 함― 개념을 하나 설명하고 바로 예시를 들어주도록 함이동거리 변화와 변위는 벡터량일까요,스칼라량일까요?네.예시를 함께 풀며 개념을숙지하도록 함이동거리 변화는 스칼라량이고 변위는 벡터량입니다.5분오개념바로잡기여기서 한가지만 더 생각해 봅시다.5초의 이동거리는 어떻게 되나요?0초~5초 사이의 이동거리 변화는?네, 두 값이 같죠?0초부터의 변화를 생각한다는 것은 기준점으로부터의 변화를 생각하는 것이기 때문에 이동거리나 그 변화량이나 같아집니다. 마찬가지로 5초일 때의 위치나, 0초에서 5초 사이의 변위도 같습니다.이 부분을 혼동하는 학생들이 종종 있는데 잘 구분하시기 바랍니다. 0초일 때를 기준점으로 잡았을 때만 이동거리와 그 변화량, 혹은 위치와 변위 값이 같아집니다.70m입니다.70m입니다.네.1분속력과 속도자, 이제 드디어 우리는 빠르기에 대해서 물리적으로 정확하게 기술할 수 있습니다.빠르기를 나타내는 물리값에는 2가지가 있다고 했죠? 바로 속력과 속도입니다.속력은 빠르기만을 나타내고 속도는 빠르기에 방향까지 포함한다고 이야기했습니다.그런데 사실 그냥 속력, 속도는 존재하지 않습니다. 언제나 평균, 아니면 순간 속력이나 속도를 의미하게 됩니다.■ 속력()? 빠르기? 평균속력와 순간속력으로 나누어짐? 평균속력 :■ 속도()? 빠르기 + 방향? 평균속도와 순간속도로 나누어짐? 평균속도 :? 단위는 모두 m/s? 평균 속력과 평균 속도는 구간이 정해져야 구할 수 있음ex) 앞서 들었던 예시를 활용1초~5초의= 60m/(5-1)s = 15m/s= 40m/4s = 10m/s (오른쪽)함께 예시를 풀며 개념을 익힘5분평균속력과순간속력■ 평균속력은 구간의 특징인 반면에 순간 속력은 특정 시각의 특징ex) 거리-시간 그래프? 거리-시간 그래프는 감소할 수 없음? 따라서 (-)값을 가질 수 없음? 2초~4초 평균속력(9-1)m/(4-2)s = 4m/s→ 거리-시간 그래프의두 점 사이의 기울기여러분, 그렇다면 순간 속력이라는 것은 그래프 상에 어떻게 나타내어질까요?3초 주위의 그래프를 확대시켜봅시다.아주 작은 구간 사이에 또다시 평균속력이 존재합니다. 그런데 그 구간이 점점 줄어들다 보면 어느 순간 그 기울기는 마치 3초에서 접선을 그렸을 때 그 기울기처럼 보일 것이고 이것이 바로 순간 속력을 나타내게 됩니다.■ 순간 속력→ 거리-시간 그래프의한 점에서의 접선의 기울기선생님과 함께 예시를 풀어 거리-시간 그래프와 평균속력과의 관계를 이해한다.7분평균속도와순간속도평균속도와 순간속도도 마찬가지로 비슷한 개념입니다. 한 번 구분해봅시다.PPT를 보세요.이 자동차가 이동을 하는데 한 칸을 10m라고 합시다. 이런 식으로 1초에 10m씩 이동을 합니다.여러분, 1초일 때 자동차의 위치는?네, 그리고 이 자동차는 일직선상에서 움직이므로 방향이 두 방향 밖에 없죠. 이런 경우 방향을 나타낼 때 보통 수학적으로 (+), (-)를 이용하여 나타냅니다. 보통은 처음 운동방향을 (+)로 잡으니까 우리도 오른쪽 방향을 +로 표현하도록하죠. 그러면 1초일 때 이 자동차의 위치는?9초일 때 이 자동차의 위치는?맞았어요. 그러면 1초가 지나갔을 때 위치 그래프가 이런 식으로 그려지겠죠?? 계속해서 PPT를 넘기며 학생들과 함께 위치-시간 그래프를 완성일단 주목해야 할 것은 여러분들이 직접 눈으로 확인하고 있듯이 위치-시간 그래프는 감소할 수도 있습니다. 따라서 (-) 값을 가지는 것 또한 가능합니다.그러면 이 그래프로부터 평균속도와 평균속력을 구해봅니다.■ 2초~5초 평균속도(10-20)m/(5-2)s = -10/3 m/s→ 변위-시간 그래프의 두 점 사이 기울기■ 마이너스 값은 무엇을 나타내나요?? 방향(왼쪽)? 의미 : 결과적으로 위치의 변화가 왼쪽으로 일어났다는 뜻■ 2초 순간속도→ 변위-시간 그래프의2초에서 접선의 기울기그래프가 직선이므로 접선의 기울기는 그래프의 기울기와 동일할 것입니다. 따라서 직선의 기울기를 구해보면 10m/s가 됩니다.■ 플러스 값은 어떤 의미를 가지나요?? 2초인 바로 그 순간에 사람이 오른쪽으로 움직이고 있다는 것을 나타냄여러분, 평균과 순간의 개념은 은근히 헷갈리는 개념입니다. 평균이라는 것은 중간과정 다 상관없이 결과만을 생각하는 것이라고 인식하면 될 것 같고, 순간이라는 것은 말 그대로 그 순간 순간을 생각해주는 것입니다. 잘 정리해두기 바랍니다.오른쪽으로 10m입니다.(+) 10m입니다.(-) 30m입니다.선생님과 함께 그래프를 완성선생님과 함께 평균속도를 구함방향을 나타냅니다.오른쪽 방향을 나타냅니다.7분정리정리― 지금까지 학습한 내용을 간단하게 짚으면서 요약하고 질문을 받음check! 속도의 방향 = 물체의 운동방향질문이 있으면 질문형성평가간단한 형성평가 문항을 제시1. 4초 일때① 이동거리 : 8m② 위치 :m, 화살표로 표시2. 2초~5초① 이동거리 변화 : 9m② 변위 : 5m, 화살표로 표시③ 평균속력 : 2.25 m/s④ 평균속도 : 1.25 m/s즉석에서 답을 내고유인물에 기입8분차시예고빠르기의 변화는 어떻게 나타낼 수 있을까?고등학교 1학년과학(물리)운동의 빠르기와 그 변화는어떻게 나타낼까?대단원Ⅱ. 에너지중단원1. 힘과 에너지( )반 ( )번이름 ( )1. 스칼라량벡터량2. 이동거리위치

교육학| 2008.01.29| 10페이지| 1,500원| 조회(552)

학습지도안, 속도, 교수지도안, 속력

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MOKE(Magneto Optical Kerr Effect) 실험 결과보고서

초록Magnetic material은 외부자기장의 존재 하에서 자성을 띄게 되고, 이를 Magnetization이라고 한다. Magnetization은 물질에 따라서 달라지는 값이며, 이에 따라 Magnetic material을 반자성, 상자성, 강자성, 반강자성 등의 물질로 분류한다. Magnetization은 또한 외부자기장에 의존하는 값이다. 외부자기장과 Magnetization의 관계를 그래프로 그린 것을 자기이력곡선(Hysteresis Loop)이라고 하며, 이 곡선을 통해 그 자성체의 특성을 파악할 수 있다.MOKE 장비는 이러한 자기이력곡선을 얻을 수 있는 장비이다. 자성 물질 박막에서 반사되는 빛(전자기파)의 경우 반사시에 자성 물질의 magnetization 때문에 빛(정확히는 빛의 자기장)이 영향을 받게 되는 데, 이를 Magmeto-optical Kerr effect라고 한다. MOKE는 자성체의 자화정도 값과 비례한다. 따라서 MOKE에 의한 빛을 감지하여 그 intensity를 photodiod를 이용해 측정함으로써 자기이력곡선을 얻는다.서론Ⅰ. Ferrites 자성체자성을 띠는 물질 즉 자성체(magnetic substance)란 magnetic field 내에서 자석화 (magnetization) 되는 물질의 총칭으로 넓은 의미에서는 공기도 자성체에 포함된다. 즉, 정도의 차이는 있지만 지구상의 모든 물질은 모두 자성체라고 할 수 있으며, Fe, Co, Ni 등과 같이 강한 자성을 나타내는 강자성체 (ferromagnetic substance), Al, Sn 등과 같이 거의 자성을 나타내지 않는 상자성체 (paramagnetic substance), Au, Ag 등과 같은 반자성체(diamagnetic substance)등으로 나누어진다.magnetic field는 움직이는 전하 즉 전류에 의해서 발생하지만, 전류가 흐르지 않는 자석에서도 자기장이 생성되는 이유는 원자핵 주위를 도는 전자들의 각운동에 의한 orbital angular멘트의 상호작용에 의해 물질이 자성을 띄게 된다.[magnetism의 종류와 온도 변화에 의한 투자율의 변화]1. 외부자기장에 대한 효과에 따른 자성체의 분류1) 반자성 (diamagnetism)전자스핀이 쌍을 이루는 경우 오비탈에 의한 자기 모멘트가 자성을 형성하는 경우로 외부 자장에 대해 반대방향(음의 값)으로 자화가 일어난다. 자기장에서 초전도체의 거동과 같은 특성을 보이며, 반자성은 상자성에 비해 크기가 작고 매우 약해서 실제 용도가 거의 없다.? 자화율(susceptibility) : χ=M/H이~정도에 불과하다.2) 상자성 (paramagnetic)원자에 쌍을 이루지 않은 스핀이 존재하고, 오비탈에 의한 효과를 무시할 수 있는 경우, 스핀에 의한 자기 모멘트가 자성을 형성하게 되고, 외부 자장에 대해 같은 방향(양의 값)으로 자화가 일어난다. 한번 자화가 일어나면 외부 자기장을 없애 주어도 계속 자화가 유지되어 영구자석에 이용된다.? 자화율 : 반자성에 비해서는 크지만,~정도로 작으며, 온도에 영향을 받는다.? 온도 의존성 : 온도가 증가할수록 열에너지의 흡수로 인하여 증가하는 엔트로피로 인해 thermal motion이 발생하고 스핀 중 몇몇이 정렬을 깨고 무질서하게 배열하기 때문에 도미노 현상으로 magnetization의 배열을 방해하여 자화율이 감소하게 되는 것이다. (아래의 퀴리 법칙을 만족한다.)[Curie's law](C : Curie constant)3) 강자성 (ferromagnetism)상자성과 같이 영구자기모멘트를 가진다. 영구자기모멘트가 무질서하게 배열되는 상자성체와는 달리, 강자성체는 이웃원자들의 모멘트가 한 방향으로 정렬된다. 재료의 대부분 영역에서 spontaneous net magnetization이 존재하며 따라서 외부자기장이 존재하지 않아도 된다.? 온도 의존성 : Curei's law가 수정된 형태인 Curie-Weiss law를 따른다.[Curie-Weiss law]이상에서는 상자성의 특성을 보이고, 이하에서는 온,으로 나타낸다.는 이 두 source에 의한 것을 모두 포함한다고 생각할 수 있겠다. B-field와 H-field사이에는 다음과 같은 식이 성립한다.or그런데,은 앞서 논의하였듯이 물질에 따라서 차이가 있지만에 의해서 변화하는 값이다. 외부 자기장이 주어졌을 때, 무질서하게 배열되어 있던 magnetic moment의 값이 정렬하면서 자체적으로 자성을 띄게 되는 것이다.ferromagnetic material의 경우에는 magnetization과 H-field 사이의 관계가 constant하지도 않으며 single value를 가지는 것도 아니다. 또한 외부자기장이 사라진 후에도이 zero가 되지 않고 일정부분 남아 있게 된다. 따라서 자성체에 H-field의 값을 변화시키면서 가해주고, B-field (가해준 H-field 와 그것에 의한 magnetization 에 의한 효과가 모두 포함되어 있을 것이다.) 를 측정함으로써 자성체의 특성을 알아낼 수 있다. 이 때 측정한 값에 대하여, x-축을 H-field 값으로 하고 y-축을 B-field 값으로 그래프를 그린 것을 자기이력곡선(Hysteresis loop)이라고 한다.2. 자기이력곡선의 해석점 1은 시편의 초기상태로, magnetic moment들이 무질서하게 배열되어 있어 magnetization 되지 않은 상태이다. 점 1 ~ 점 3에서는 외부장의 방향으로 배열된 magnetic moment들이 외부장의 방향으로 배열되지 않은 magnetic moment들을 소멸시키면서 성장한다. 점 3 ~ 점 4 에서는 magnetic moment 내에서 쌍극자가 자화용이 방향에서 외부장의 방향으로 회전함에 따라 자기유도 B가 더욱 증가하게 된다. 점 4는 포화유도(Saturation induction) 상태라고 말한다. 점 4에서 모든 자구 내의 쌍극자들은 외부장과 같은 방향으로 배열하게 된다. 포화유도를 얻기 위한 최소 자기장을 포화자기장(Saturation field) Hs 라 한다.외부장을 서서히 0으 한다.- 교류 자기장에 의해 와전류가 흐르게 되면 저항열에 의한 전력손실은 V²/R 로 나타낼 수 있으므로, 변압기 철심의 저항을 최대로 하여 와전류 손실을 최소화할 수 있다.- 자기 이력손실을 최소화하기 위해서는 변압기 철심을 연자성 재료로 만들어야 한다.- 미세구조를 조절하여 Bloch 벽의 이동도와 전기 비저항 중 한 가지 특성을 증가시키면 다른 특성이 감소3) 자기기록 소자 (Magnetic storage device)- 자기기록 소자로 사용하기 위한 재료에서 요구되는 두가지 주요 특성: 쉽게 자화될 수 있어야 한다. 즉 낮은 Hs를 가져야 한다.외부장을 제거한 후에도 대부분의 자화가 유지되어야 한다. 즉 높은 Br를 가져야 한다.- 이러한 형태의 이력곡선의 장점은 크기 Hc 의 자기장을 반대방향으로 가해줌으로써 자기 소자에 기록된 정보를 깨끗이 지우는 것이 용이하다는 것이다.Ⅲ. MOKE의 고전적 개념과 3가지 mode자성 물질 박막에서 반사되는 빛(전자기파)의 경우 반사시에 자성 물질의 magnetization 때문에 빛(정확히는 빛의 자기장)이 영향을 받게 되는 데, 이를 Magmeto-optical Kerr effect라고 한다. 이 효과는 세가지로 나누어 생각하면 편리하다. 바로 Polar MOKE, Longitudal MOKE, Transverse MOKE의 세가지이다. 이 세가지 경우는 자성물질 표면의 magnetization의 방향과 입사 전자기파의 입사면과의 차이에 의하여 분류된다.1. Longitudal caseLongitudal case는 물질의 표면과 magnetization의 방향이 평행이고, 전자기파의 입사면과도 평행인 경우이다. Longitudal case는 P-plane(빛의 입사면과 E-field 방향이 평행인 경우)과 S-plane(빛의 입사면과 E-field 방향이 수직인 경우) 모두에서 나타나는데, linearly polarized 된 입사광이 표면에 반사되면서 magnetization의 영향으로 elliptical도선내에서 이동하는 전하에만 작용 하는지를 결정하고자 노력하였다. 그는 자기력은 이동하고 있는 전하에만 작용할 것으로 예상하고 만약 고정된 도체에서 전류가 자기력에 의해 힘을 받는다면 힘을 받는 방향이 도선에 수직하기 때문에 전류는 가장자리로 쏠려서 흐르게 되고 실제로 전류가 흐르는 단면적이 줄어드는 효과가 되기 때문에 저항이 증가할 것을 예상하였다.그러나 실제 실험에서 저항의 증가를 관찰할 수 없었고 대신에 전류가 흐르는 직각방향으로 전위차가 생기는 것을 알아내었다. 이로부터 금속내부에 움직일 수 있는 전하는 바로 전자(자유전자)이고 그 자유전자의 밀도를 계산할 수 있었다. 이를 호올 효과라 하고 오늘날에도 금속이나 반도체에서 전하운반자의 부호와 전하밀도를 측정하는데에 기여하고 있다. (n형 반도체의 경우와 금속의 경우에는 전자가 전하를 운반하는 역할을 하지만 p형 반도체의 경우 양전하를 띄는 정공(hole)이 전하를 운반하는 역할을 한다는 것을 밝힐 수 있었다)그림 1처럼 전류가 네모난 시료의 왼편에서 오른편으로 흐르고 있고 시료에 수직으로 자기장 B가 걸려 있다. 시료내에 전류로 흐를 수 있는 전하로서 단위체적당 n개의 단위전하가 있다고 하자(단위전하의 전하량 q는 ±1.602 x 10-19Coulomb임). 자기장에 의하여 전하는 로오렌쯔힘(Lorentz force)을 받아 아랫방향으로 점점 몰리게 되고 이 때문에 y축 방향으로 형성되는 전기장은 점점 커지게 된다. 이 전기장에 의한 힘과 로오렌쯔힘이 비길 때까지 전하는 아랫방향으로 몰려 평형 상태를 이루게 된다.그림 1. 두께 d의 반도체나 금속의 박편에 전압이 걸려 있어 전류가 흐르고 있고 자기장이 수직으로 지나고 있다. 자기장은 지면으로부터 나오는 방향(z방향)이고 전류가 흐르는 방향은 x방향, 호올 기전력이 생기는 방향은 y 방향이다.시료내부에 전하가 몰림으로서 형성된 y방향으로의 전기장 Ey 가 전하에 작용하는 힘은가 되고, z방향으로의 자기장 B가 시료내부를 x축 방향으로 속도 v로 움직이는 다.

자연과학| 2007.11.21| 16페이지| 1,500원| 조회(977)

magnetic, MOKE, Magnetization, hysterisis

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Rutherford Scattering 실험 결과레포트 평가C아쉬워요

초록원자핵의 쿨롬의 힘에 의한 하전입자의 산란을 Rutheford scattering이라 한다. 1909년 H.가이거와 E.마스덴이 행한입자의 원자핵에 의한 산란 실험에서, 입사방향에서 90° 이상 휘어져 나오는입자가 발견되었다. 이러한 대각도 산란의 설명으로 11년 E.러더퍼드는 J.J.톰슨의 는 무핵원자모형에 대해, 원자 속에 크기는 작지만 밀도가 매우 큰 양전하핵이 들어있고 핵 속에 모든 양성자와 원자 전체질량의 대부분이 집중되어 있다는 유핵원자모형을 고안, 중심핵과입자의 산란을 설명하였다.방사성 물질인 Am-241을 이용하여입자를 금속박막과 알루미늄 박막에 입사시키고, 입사각을 변화시키면서입자의 검출 개수를 측정함으로써 Rutherford에 의해서 실시된입자 산란실험을 재현할 수 있다. 이 결과를(Rutheford Scattering Fomula)와 비교해 볼 수 있으며, 금과 알루미늄의 산란율의 비율을 다음 공식과 같이 이용하여알루미늄의 원자번호를 계산해볼 수 있다.서론1. Rutheford의 실험1911년 E.러더퍼드는 모든 원자의 중심에 원자핵이 존재하는 것을 실험적으로 밝혀냈다. 이로써 원자의 내부구조에 대한 올바른 이해의 기초가 마련되었다. 당시 러더퍼드의 연구실에서는 그림과 같이 방사성 물질인 라듐에서 방출되는 고속의 α입자를 납으로 된 슬릿을 통해 선속(線束:일정한 점을 지나는 직선의 다발)으로 집속하여 그 α선이 여러 원소의 박막(薄膜), 예를 들면 금박(金箔)에 부딪혀 α입자가 산란되는 모양을 관찰하였다. 그 결과 α입자의 대부분은 거의 굽어지지 않고 앞쪽으로 산란하지만 때로 큰 굴곡을 일으켜 뒤쪽으로 산란하는 경우도 있다는 것을 확인하였다. 러더퍼드는 원자의 중심에 양전하 (는 임의의 정수, 는 기본전하량)를 가지고 원자의 반지름(약 10㎝)에 비해 훨씬 작은 크기인, 원자의 질량이 집중된 원자핵이 존재한다고 가정하여, 계산한 결과가 실험결과와 거의 일치하는 것을 보여주었다. 그리고 여러 원소의 박막에서의 산란강도, 각분포(角分布) 측 potential :? Effective force :그러므로 뉴턴 운동방정식에 의해가 되고 이것은 다음과 같이 바꾸면 r,에 대한 궤도 방정식을 얻을 수 있으므로 입자가 어떻게 운동하는지 예측할 수 있다.여기서 힘은이므로so이 된다. 양전하 사이의 힘은 척력이므로 K〉0이 되어 이것은 쌍곡선의 방정식이므로 입자는 쌍곡선 궤도를 따라 움직이게 된다.입자의 운동을 자세히 알기 위해서는 A의 값을 구해야 하는데 A는 에너지와 각운동량으로 나타낼 수 있다. 앞의 식에서 r의 최소값은 turning point이다.또한 turning point에서는 속도가 0이므로 에너지 보존법칙에서위와 같이 구해지므로 두 식을 비교하면 A의 값을 알 수 있다.다음 그림과 같은 쌍곡선의 방정식은 다음과 같이 구해진다.,입자의 궤도 방정식과 비교해 보면이 된다. 그림에서 알 수 있듯이 r을 무한대로 보내면는와 같아진다. 그러므로앞의 그림과 같이 입사하는 입자의 산란각은 초기조건을 대입하면 다음과 같이 주어진다.,⇒그러므로 산란하는 입자의 산란각은 s에 의해서 결정된다. s는 실험적으로 결정하기 어려우므로 다음과 같은 방법을 쓴다.위의 그림과 같은 충돌 parameter s 로 입사한 입자는 모두 산란각로 산란된다. 그렇다면와+ d사이로 산란되는 입자는 모두 s 와 s + ds 사이로 산란된 입자수를 dN, 단위 부피당 산란 중심의 수를 n이라고 하면,이므로⇒단위 면적당 입자 수는 위의 dN 면적을 나누어 주면 되므로∝이것은 고전역학적인 개념을 통해 얻어낸 공식이지만, 양자역학적인 과정을 통해서도 동일한 결과를 얻어낼 수 있다. 이를 컴퓨터를 이용해 그래프를 그려보면 다음과 같은 개형이 나타난다.특정 영역을 확대해보면,즉, 0???????° 를 중심으로 대칭적이며, 아주 적은 범위 안에서만입자가 발견되게 된다.3. 오일 회전식 베인 펌프이번 실험에서 chamber안을 진공으로 만드는데 오일 회전식 베인 펌프가 사용되었다. 가장 많이 사용되고 있는 펌프로 압축 과정 중의 sealing을 유지함으로 각종 화학 물질들에 대한 일반적인 내성을 증가시킨다.폭발 및 화재 발생을 유발하는 가스를 사용하는 특정 공정이나 배기구 막힘 현상으로 인해 펌프 내부 압력이 급격하게 증가하면서 폭발하는 경우 housing 조각들이 주변으로 날아가는 것을 방지하기 위하여 폭발이 일어나는 경우, 조각나지 않고 균열만 생겨 파편이 주변으로 날아가지 않는 특성을 가진 알루미늄 합금을 이용하여 housing을 제작한다.오일 회전식 베인 펌프의 배기 과정은 다음과 같다.① 흡입(Induction) : 압력이 상대적으로 높은 챔버 내부의 가스가 압력이 상대적으로 낮은 펌프 쪽으로 팽창되어 들어오게 된다.② 고립(Isolation) : 펌프 내부로 들어 온 가스를 흡입구 쪽을 막아 펌프 내부에 고립시키게 된다.③압축(Compression) : 펌프 내부의 가스를 압축하는 과정이다. 이 과정에서는 ② 상태에 비해 가스가 펌프 내부에서 차지하는 체적이 회전자의 회전 운동으로 인해 작아지므로 압축되는 것이다. 특히 사용된 오일이 베인(Vane)과 고정자(Stator) 사이에 들어가 sealing을 하게 되며, 사용된 오일의 점도가 적합하지 않으면 압축 과정이 원활하게 이루어지지 않게 된다. 오일의 sealing 작용이 완벽하면 할수록 압축이 잘 이루어지고 도달할 수 있는 ultimate pressure도 낮아진다.④ 배기(Exhaust) : 압축 과정에서 압축된 가스들의 압력이 밸브를 기준으로 바깥쪽에 있는 압력에 비해 높으면 밸브가 양쪽의 압력 차에 의해 열리면서 배기되고, 낮은 경우에는 다시 회전하여 압축 과정을 거쳐 배기되게 된다. 이 과정에서 보면 안과 밖의 압력 차에 의해 배기 과정이 일어나므로 밸브 바깥의 압력이 높으면 배기가 잘 되지 않게 된다. 어떤 펌프든 배기 쪽이 막히거나 배기구 직경이 작으면 배기가 잘 되지 않고 결국 챔버의 진공도가 나빠지게 된다.압축 과정에서의 sealing 효과를 높이기 위해 고정자 면을 인위적으로 일부분을 깎아 내어 고정자와 베인(Vane)의성 물질(가스) 및 공정 생성물 등과 반응하여 점성 있는 Tar(Polymer)를 형성하고, 펌프로 유입되는 1㎛ 이하의 고체 물질과 섞이게 되는데 이로 인하여 오일 순환로 등이 막히게 된다. 많은 경험에 의하면 부식성 가스를 사용하는 공정용 진공 펌프 오일은 상온에서의 증기압이 도달하고자 하는 ultimate pressure의 약 1/100인 오일을 사용하는 것이 바람직하다. 광물 계통 오일은 O₂/O₃를 이용하여 식각(Etching), Ashing 또는 증착을 하는 공정에서는 펌프가 폭발한 후 화재가 발생할 가능성 때문에 반드시 합성유(Synthetic Fluids)를 사용하여야 한다. 표 2는 오일 회전식 펌프용 오일의 종류에 대한 것이다.3) 오일의 Backmigration오일펌프가 갖고 있는 약점 중에 제일 문제가 되는 것이 펌프에 사용된 오일 증기의 backmigration이다. backmigration은 backstream이라고도 한다. 오일의 backmigration은 흐르는 가스 분자들로부터 운동량이 오일 증기 분자들에게 전달되어 가스의 흐름과 반대 방향으로 확산됨으로 발생한다. backmigration은 압력이 낮을수록 증가하고 압력이 높아지면 감소한다. 오일은 주변의 압력 및 온도에 따라 액체 상태에서 기체 상태로 변하는 정도, 즉 기화되는 정도(오일의 증기압)가 다르다. backmigration이 일어나기 위해서는 액체 상태의 오일이 기체 상태로 변하여야 하는데 압력이 낮을수록 그리고 온도가 높을수록 기체로 변하는 양은 증가하게 된다. backmigration이 발생하는 조건과 억제 방법 등에 관하여 많은 연구가 수행되었고, 챔버로부터 일정량의 가스를 흘려줌으로 오일의 backmigration을 제거하거나 줄일 수 있다는 연구 결과가 발표되었다.펌프의 흡입구 쪽에서 일정량의 가스를 흘림으로써 backmigration을 억제할 수 있으나 분자류 조건 상태를 만족하는 낮은 압력으로 갈수록 backmigration이 많이 발생하며 결국 back스템에 맞는 방법 중 최소의 비용으로 최대의 효과를 얻을 수 있도록 하는데 달려 있다.4) Gas BallastWater Vapor와 같은 가스들을 펌핑할 때 펌프의 압축 공정 동안 포화 증기압에 도달하여 응축 현상이 일어날 가능성이 있다. 형성된 액체는 펌프의 오일과 섞여 유상액(Emulsion)을 형성하여 펌프의 윤활 작용과 sealing 효율을 감소시켜 펌프 효율을 현저하게 떨어뜨린다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 펌프 오일의 오염이 없이 일정량의 vapor에 대처할 수 있는 “Gas Ballast” 장치가 장착되어 있다. Gas Ballast 장치는 펌프의 압축 공정 동안 대기의 공기(dry gas나 inert gas로 바꿀 수 있음)가 펌프 안으로 주입될 수 있게 하여 펌프 안의 비응축성 가스의 비율을 증가시킨다. 결과적으로 exhaust valve가 열릴 때 펌핑되는 응축성 가스의 부분압이 펌프 온도에서 포화 증기압을 초과하지 않도록 하여 응축되지 않고 배기되도록 한다. 펌프에 주입된 부가 공기의 압축과 관련된 부가적인 일 때문에 펌프의 온도가 증가하고, 이 온도의 증가는 펌프에서 vapor가 응축되는 것을 막는 효과가 있다. 반면에 Gas Ballast는 펌프의 ultimate pressure를 높인다는 것에 주의해야 한다. 펌프에서 배기되는 가스들이 Gas Ballast를 통해 배기되지 않도록 Gas Ballast Inlet에 non-return valve를 사용한다. 계속적으로 Gas Ballast를 사용하는 곳에서는 펌프 오일이 부족한 상태에서 펌프가 작동되지 않도록 주의해야 한다. 왜냐하면 이러한 상황에서는 오일 mist가 연속적으로 배출되기 때문이다. 더욱이 펌프의 배기 라인은 펌프로부터 아래 방향으로 설치되던지 적당한 응축 트랩이 설치되어야 한다. 그렇지 않고 배기 라인이 펌프로부터 위 방향으로 설치되어 있다면 배기 라인에서 응축된 액체가 펌프의 oil reservoir에 떨어져 펌프 오일의 오염 원인이 될 것이다.실험방법< Ruthe?

자연과학| 2007.11.21| 13페이지| 1,500원| 조회(777)

원자, 원자핵, 산란, 러더퍼드, Rutherford

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삼투 현상 실험 결과 레포트

TitleOsmosis & PlasmolysisNameDate2007.05.01.Apparatus& Material1. Apparatus: lancet, test tube, light microscope, slide glass, cover glass, spoid2. Material: NaCl(3, 10%) , 증류수, 알코올MethodA. Observation of Hemolysis in Red Blood Cell1. 증류수와 3%의 NaCl 용액을 slide glass에 떨어뜨렸다.2. 손가락 끝을 알코올로 소독한 후 lancet으로 찔러 나온 피를 slide glass의 각 용액에 한 방울씩 떨어뜨려 잘 섞어준 후 cover glass를 덮었다.3. 광학 현미경을 이용하여 1000배 비율로 관찰하였다.4. 어떤 용액에서 용혈 현상이 일어나고, 어떤 용액에서 수축현상이 일어나는지 관찰하였다.B. Observation of Plasmolysis in Epidermis of Onion1. 양파의 비늘 줄기의 얇은 껍질을 잘라 증류수 한 방울을 떨어뜨리고 cover glass를 덮은 후 광학현미경하에서 검경한다(저배율에서 고배율로).2. Cover glass 주위에 여과지로 물기 제거 후 10 % NaCl을 cover glass의 한쪽에 떨구고 반대쪽에 여과지를 대어 잎이 있는 곳으로 용액이 스며들도록 한다.3. 세포 모양의 변화를 관찰한다.ResultA. Observation of Hemolysis in Red Blood Cell증류수 3% NaCl 용액X1000 X1000: 적혈구의 테두리가 삐죽삐죽하고, : 납작한 모양의 적혈구가 관찰됨.울퉁불퉁한 모양이 관찰됨. 매우 조밀하게 모여 있어,공기방울도 관찰되며, 적혈구는 띄엄띄엄 존재. 서로 겹쳐 있는 적혈구도 관찰.B. Observation of Plasmolysis in Epidermis of Onion (결과예측)현미경 불량으로 관찰하지 못하였다. 다음과 같은 현상이 관찰되었을 것이다.증류수 : 정상적인 양파세포의 모양과 같을 것이다.X 50010% NaCl : 세포질과 세포질 사이에 커다란 공간이 있는 것이 관측될 것이다.X 500Discussion1. 실험시 주의 사항① 변인 통제를 위해 가능한 같은 혈액을 채취하도록 한다.② 각 용액에 혈액을 채취할 때마다 lancet과 손가락의 소독과정을 거치도록 한다.③ 현미경은 저배율에서 고배율로 관찰하도록 한다.④ 현미경의 렌즈에 시료가 접촉되지 않도록 주의한다.⑤ 혈액을 채취하고 오랜 시간이 지나면 현미경으로 잘 보이지 않으니, 시료를 미리 만들어놓 지 말고 관찰 직전에 만들도록 한다.2. 결과에 대한 해석A. Observation of Hemolysis in Red Blood Cell이번 실험에서는 직접 혈액을 채취하여 증류수와 3%의 NaCl 용액과 섞은 후 적혈구의 모양을 관찰하였다. 우선 증류수의 경우 적혈구의 테두리 모양이 삐죽삐죽하고 울퉁불퉁한 것이 관찰되었다. 원래 적혈구는 둥그렇고 매끈한 모양인데, 테두리가 뾰족한 것으로 보아 세포막이 터진 것으로 생각된다. 이는 용혈현상이 일어난 것으로 볼 수 있다. 증류수는 혈액에 비하여 낮은 농도를 가지고 있어, 삼투 현상에 의해 적혈구 내부로 물이 유입된 것이다. 즉, 증류수는 혈액에 비하여 저장액이라는 것을 알 수 있다.3%의 NaCl 용액에서는 납작한 모양의 적혈구를 관찰할 수 있었다. 이것은 적혈구 내의 물이 빠져나가 세포의 형태가 변형된 것이다. 혈액의 농도보다 3% NaCl 용액의 농도가 더 높고, 삼투 현상에 의해 고장액인 NaCl 용액 쪽으로 물이 빠져나간 것이다. 즉, 수축현상이 일어나게 된다. 이 결과를 정리하면 다음과 같다.0% NaCl 용액< 적혈구의 농도

자연과학| 2007.08.29| 4페이지| 1,000원| 조회(1,966)

알코올, 적혈구, 양파세포, 삼투, 수축현상

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교사로서의 직무와 교육철학

‘哲學은 鐵學이다.’라는 우스갯소리가 있다. 보통 철학이란 쇠처럼 딱딱한 학문이라고 생각하고 있기 때문일 것이다. 그러나 스코필드는 ‘철학은 질문하는 과정’이라고 매우 단순하게 정의내리고 철학함이 모든 교사들에게 도움을 줄 것이라 주장한다. 교사는 스스로 끊임없이 질문을 던져 철학함으로써 주체적으로 학습의 내용을 선택하고 조직하며, 효과적인 교수 방법을 생각해낼 수 있다는 것이다. 교육철학은 교사가 교육에 대한 전체적 전망을 가질 수 있게 해주고, 교육에 대한 신념을 확정하는데 기여한다. 또한 교사의 지성과 비판 정신을 자극하여 발전을 유도한다. 이러한 교육철학의 여러 가지 이론들에 의하여 교사가 교육철학을 공부해야 하는 필요성은 자명해졌다. 그렇다면 일반론에서 그칠 것이 아니라, 이제 그 논의를 실제 교육현장에 적용하여 교육철학의 공부가 교사에게 도움을 줄 수 있는 부분이 무엇일지 구체적으로 살펴보도록 하자.교사의 주된 직무는 ‘지식의 전달’이다. 지식의 전달을 위해서 교사는 어떤 내용을 어떤 방법으로 전달할 것인지 선택해야한다. 사실 어떤 내용을 가르치는지에 관한 것은 이미 상당부분 결정되어 있다. 교육부에 의해, 정부에 의해 교육과정이 정해지고, 교사는 그 과정을 따라야 한다. 그러나 그것은 표준일 뿐이지 교사는 그대로 수업을 진행하지 않는다. 예를 들어 학생들이 뛰어나다고 판단될 경우 더 심화된 내용을 교수할 수도 있고, 과학 분야의 경우 하루가 다르게 신기술, 신개념이 나타나기 때문에 교육과정에 없는 내용을 가르칠 수도 있는 것이다. 이런 선택의 기로에 놓였을 때 교사는 스스로에게 질문할 수 있을 것이다. 학생들이 심화된 내용을 받아들일 수 있을 것인가? 혹은, 새로운 이론을 지금 학생들에게 가르치는 것이 유익한가? 등등. 즉, 교사가 철학함으로써 어떻게 해야 할 것인가 결론 내릴 수 있을 것이다.그런데 전달내용이 결정되었다고 끝이 아니다. 완전히 사실만을 포함한 지식 전달이란 있을 수 없다. 같은 사건을 전달하여도 전달하는 사람의 생각에 따라서 다른 모양으로 전달된다. 소문이 와전되는 것도 그러한 경우이다. 과학 교과도 예외는 아니다. 아니, 오히려 더 위험하다. 과학이라는 것은 보통 사람들이 생각하기에 객관적인 사실이라고 받아들여지기 때문에 알게 모르게 형성되어 있는 그 안의 가치관을 발견해내지 못한다. 예를 들어, 복제 기술에 관한 것을 언급할 때, 너무나 훌륭하고 대단한 인류의 발전이라고 교사가 설명하는 것과, 기술은 대단하지만 윤리적으로 문제가 있다고 설명하는 것은 명백하게 다른 가치관을 가지고 있는 것이다. 그러나 처음 복제 기술을 접한 사람은 스스로 생각해보기 이전에 그 기술을 전달하는 사람의 가치관을 따라가게 된다. 과학이란, 인류의 빛이 될 수 있으나 잘못하면 인류는 그 빛으로 인해 생기는 그림자에 묻혀버릴 수도 있다. 무기문제나 환경문제의 경우가 그러한 양면성을 극단적으로 보여주는 예이고, 요즘은 과학자의 윤리가 강조되는 때이다. 따라서 이렇게 알게 모르게 생기는 가치관을 올바르게 형성시켜주려면 교사가 지식을 전달함에 있어서 가치판단을 명확히 하고, 스스로의 철학을 세워야 할 것이다.또한 교사는 지식을 전달하는 방법에 관하여도 철학할 수 있다. 강의식 교수방법이 효과적일지, 아니면, 탐구식 혹은 관찰식 교수방법이 효과적일지 생각해야한다. 지식의 내용, 학생들의 수준, 주변 요건 등 수업에 영향을 끼치는 요인은 여러 가지다. 이것들을 모두 조합하여 전체적으로 가장 적합한 교수방법을 찾아내야 한다. 학생들은 스스로 탐구할 수 있는 능력이 있는가? 컴퓨터를 사용할 수 있는 교실인가? 이러한 질문의 과정을 거쳐야 할 것이고, 그 이후에는 조건 전체를 조합하고 분석하여 결론 내릴 수 있는 능력이 필요하다. 철학은 전체적인 흐름을 보는 눈을 키워주므로, 또다시 철학이 도움을 주는 부분이 생긴 것이다.사실 질문하는 과정 그 자체가 과학 지식 전달에는 매우 중요한 교수방법이다. 과학은 “왜?” 라는 의문에서부터 시작된다. 따라서 과학교육에서 그 방향을 제시하고, 과학정신을 생생하게 보여주기 위한 수단으로 질문법을 이용한다. 현실적이고 대답가능한 질문은 수정할 것과 더 알아보아야 할 것을 깨닫게 해준다. 또한 질문에 답하면서 과학자들이 역사적으로 거쳐온 오개념들을 바로잡아 스스로 설득이 되고 지식을 쉽게 받아들일 수가 있다. 때문에 탐구적인 자세가 중요한 과학교과에서 질문은 수업의 내용이나 주제에 관한 사고를 자극하며, 교사로 하여금 학습자가 학습한 것 또는 알고 있는 것을 가늠할 수 있게 하는 가늠자가 된다. 이런 질문법에서는 질문하는 사람의 역할이 매우 중요하다. 똑같은 질문이라 하더라도 어떤 방법으로 하느냐에 따라서 학생들의 생각의 반경이 정해지기 때문이다. 그런데 스스로 질문해보지 않은 사람이 효과적인 질문법을 찾을 수 있겠는가? 교사는 보다 적합하게 질문하기 위하여 스스로 질문하는 과정을 거쳐야 할 것이다. 즉, 철학함이 필요하다.요즘은 경제가 어려워지면서 점점 더 교육에 관한 관심이 높아지고 있다. 우리가 높은 교육열로 눈부신 경제 발전을 이루었다는 생각에, 지금의 경제위기는 교육에 문제가 있기 때문이라고 생각하고 있는 것이다. 이와 함께 교사의 전문성에 관한 논란도 계속되고 있다. 교과목 자체에 대한 전문성은 물론, 교수 능력에 대한 전문성도 요구되는 시점이다. 학생들과 학부모도 혈안이 되어 강남 사립학교에서는 선생님을 바꿔 달라는 건의가 꽤나 빈번하다. 지금까지 교사가 소위 말하는 ‘철밥통’ 직업이라고 자기 계발을 소홀히 했던 사람도 밖으로부터의 요구를 수용해야 할 때가 왔다. 특히나 과학 교과는 앞서 말했듯이 새로운 이론이나 학설이 끊임없이 발표되기 때문에, 학생들에게 구닥다리 유물을 가르치지 않으려면 교사가 계속 공부하는 자세가 필요하다. 여기에 철학함이 도움을 준다. 우선 왜 자기 계발이 필요한지에 관하여 질문해볼 수 있고, 이에 대한 답을 얻으면 외부적인 압력이 아닌, 내부에서 우러나오는 마음으로 자신의 전문성을 발전시킬 수 있을 것이다.교사의 주된 업무는 ‘지식 전달’이라고 하지만 교육은 물건이 아닌 ‘사람’을 상대로 하는 것이기 때문에 생활 태도, 가치관, 진로 등 여러 면에서 학생을 지도하게 된다. 즉, 교사는 학생을 지도하고 안내하는 역할을 하게 된다. 이 역할을 수행하면서 교사는 여러 가지 어려움을 겪는다. 우리 교육은 비슷비슷하고 순종적인 인재를 대량으로 만들어내기에 급급해왔다. 그러나 시대가 변화하면서 주체적이고 창의적인 인재가 요구되고 각 개개인이 중시되고 있다. 이제 학생들은 더 이상 그저 순종적이지 않다. 자신을 표현하고, 유일하게 만들어가고 싶어 한다. 교사는 이렇게 백이면 백 다른 학생들을 안내해야 하는 상황에 있는 것이다. 그러나 아직까지도 현실에서는 학생 40명에 담임교사 1명꼴로 배정되어 있어 한 명 한 명 대하기가 힘든 것이 사실이다. 이에 따라 자칫하면 안내자 역할이 그저 사무적인 일이 되기 쉽다. 여기서 혹자는 이의를 제기할 수 있다. 교사와 학생의 관계가 사무적이면 안되는 것인가? 바로 여기에서 철학이 필요하게 된다. 교사는 스스로에게 질문을 던질 수 있을 것이다. 왜 학생에게 관심과 애정을 기울여야 하는가? 본래 교사의 역할이란 무엇인가? 이러한 여러 가지 질문을 통해 교사는 의문점을 해결해갈 수 있다. 또한 생활지도를 해야 하는 이유, 목적을 스스로 철학하여 깨우친다면, 실제 지도를 하면서 어려운 상황이 닥쳤을 때 그것을 극복하는데도 큰 도움이 될 것이다.

교육학| 2007.08.29| 3페이지| 1,000원| 조회(424)

교사, 철학, 교육철학, 교육과정, 과학 철학

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