머리말 참다운 교육을 위해 쉽고, 잘 정리된 교재를 만들어 널리 사용하게 하자는 배움을 나누는 사람들의 고집스러운 노력은 언제나 현재진행형이다. 2009년 6월, 초판을 내놓은 배움을 나누는 사람들의 교재는 이미 학생들의 긍정적인 반응을 이끌어 내고 있으며, 차분하고 꾸준한 준비의 시간을 거쳐 다시 한번 이 개정판을 내놓게 되었다. 밤을 새워가며 최종 편집작업에 사력을 다해 참여해준, 디자인팀의 디자이너들과 교재개발팀의 선생님들, 그리고 교수팀의 선생님들에게 무한한 감사를 표한다. 동고동락하는 힘든 과정 속에서 이제 단순히 동료 선생님이 아닌 어떤 전우애와 같은 끈끈함 까지 느껴지는 배움을 나누는 사람들이다. 사실, 이 작업은 어떤 회사의 상근근로자들이 힘을 합쳐도 해내기 어려운 매우 복잡하고 장황한 작업이었으나, 자발적이고 헌신적인, 그리고 산발적인 노력의 합으로 이 것을 이루어 내었다는 점이 매우 중요하다. 봉사단체인 배움을 나누는 사람들이 약간은 무리하는 것 같으면서도 인쇄된 교재를 만들어 세상에 널리 퍼뜨리고자 하는 생각의 시작에는 여러 가지 어려운 도전이 있었다. 누구나 손쉽게 개작, 발전시켜 나갈 수 있는 오픈 소스로 된 교재를 만들고 싶었다. 학습에 열의가 있는 대한민국의 어떤 학생이라도 우리의 교재를 무료로 받아 공부할 수 있게 할 것이며, 교재에 대한 학생들의 자발적인 평가를 반영하여 꾸준히 개선시켜 나갈 것이다. 책을 필요로 하는 학생들과, 이 책으로 가르칠 선생님들, 그리고 새로운 교육방법을 연구하는 선생님들이 모두 다같이 힘을 합치면 이루기 어려운 꿈은 아닐 것이다. 가정의 자습서 및 학습지 구매 부담을 경감해주는 새로운 교재를 만들고 싶었다. 작금의 현실을 보면, 학생들이 자율적으로 학습할 수 있는 환경이 사라져갈 뿐만 아니라, 가정에서 자습서 및 문제집 구입에 사용되는 비용도 나날이 증가하고 있다. 배움을 나누는 사람들의 작지만 위대한 도전이, 경제적인 어려움에 교육의 기회를 잃는 수많은 학생들에게 배움의 목마름을 해소하는 보리차와 같은 존재가 되었으면 좋겠다. 무료이지만, 여럿의 자발적인 노력을 모아 매우 값지고 질 좋은 교재를 만들고 싶었다. 봉사자들의 선한 노력이 합해지면, 싼 게 비지떡이라는 말이 꼭 옳지는 않다는 것을 증명해 보일 것이다. 자발적인 봉사의 가치는 매우 값지며, 영리목적으로 제작된 어느 참고서보다도 학생들이 필요로 하는 부분들을 깔끔하게 담아낼 수 있도록 할 것이다. 또한 Creative Commons License를 위시한 공개 라이선스로 교재개발에 소중한 삽화나 여러 자료를 손쉽게 차용할 수 있게 해준, 인터넷 공간상의 무수한 누리꾼 들에게 다시 한번 감사하게 생각한다. 위키피디아가 우리에게 형언할 수 없는 새로운 지식의 향연을 베풀어 준 것만큼, 이 교재도, 점진적인 계승과 발전의 시간을 거쳐 대한민국 교육의 새로운 패러다임이 되었으면 좋겠다. 다른 분들의 기여물을 손쉽게 차용할 수 있어서 감사하고, 그 것들을 두루 사용한 우리의 교재가 다시 사회에 기여된다는 뿌듯함이 새롭다. 마지막으로 이 책을 가지고 교육장에서, 또는 집에서, 학교에서 공부하게 될 많은 배움을 나누는 사람들의 학생들에게 부탁하자면, 너희를 위하여 잠을 줄여가며 고생했던 선생님들이 진정으로 원하는 것은, 너희들이 공부에 자신감을 얻고, 그 자신감을 바탕으로 스스로의 꿈을 실현시켜나가는 것이다. 공부하고 싶어하는 사람들에게 효율적으로 공부할 수 있는 방법을 알려주고, 또 공부하는데 필요한 것들을 마련해주기 위해 선생님들이 불철주야 노력하고 있지만, 실제로 공부를 하는 것은 너희들이라는 사실을 잊지 말아야 한다. 이제 아쉬움 없이 노력하여 그 결과로 다같이 웃을 수 있었으면 좋겠다.
배움을 나누는 사람들 파이팅!
1
2
3
4
생식과 발생
3 1.1 세포와 염색체
4
1.2 세포분열
8
1.3 유성생식과 무성생식
16
1.4 동, 식물의 생식과 발생
22
1.5 인간의 생식과 발생
30
일과 에너지
35 2.1 일과 일의 원리
36
2.2 일률과 에너지
42
2.3 역학적 에너지의 전환과 보존
46
물질의 구성
51 3.1 물질관의 변천
52
3.2 원소와 화합물
56
3.3 원자
62
3.4 분자
66
3.5 분자와 분자식
70
물의 순환과 일기 변화
75 4.1 대기 중의 물
76
4.2 구름의 발생과 비와 눈
80
4.3 기압과 바람
86
4.4 기단과 전선
90
4.5 일기도와 우리나라의 날씨
94
1
생식과 발생 1.1 세포와 염색체 1.2 세포분열 1.3 유성생식과 무성생식 1.4 동, 식물의 생식과 발생 1.5 인간의 생식과 발생
1
cba
세포와 염색체
Flickr / ynse
1 생식과 발생
주요 개념 이해
지영이와 영희는 키도 얼굴도 많이 다르다. 이처럼 이 세상에 있는 모든 사람은 저마다 각자의 생김
01 세포 분열의 필요성에 대해 이해한다.
새를 가지고 있으며, 똑같은 생김새를 가지고 있는 사람들을 찾기는 쉽지 않다. 이 현상의 주된 이유는
02 염색체의 구조에 대해 이해한다.
사람들이 그들의 세포 안에 각각 다른 유전물질을 가지고 있기 때문이다. 그렇다면 이 유전 물질을 뭐라고 부를까?
세포 분열 - 세포 분열: 세포가 자라서 나누어지는 현상을 말한다. - 세포 분열에는 체세포 분열과 감수분열이 있다. 01
체세포 분열: 생물의 몸을 구성하는 체세포가 둘로 나누어지면서 새로운 세포
를 만드는 세포분열을 말한다. 02
감수 분열: 생식세포를 만드는 세포분열이며, 생식기관에서 일어난다.
세포분열의 필요성 표면적의 증가
부피의 증가
2배
약 2.8 배
4배
8배
8배
약 22.6 배
16 배
64 배
32 배
약 181 배
- 세포는 외부의 물질을 흡수하여 크기가 커진다. - 세포의 부피가 표면적에 비해서 상대적으로 훨씬 더 커진다. - 표면적이 상대적으로 작으면, 물질을 충분히 흡수하지 못한다. - 그러므로 세포는 외부와의 원활한 물질교환을 위해 일정 크기 이상 자라면 분열 하여, 일정 수준의 부피당 표면적을 유지한다.
표면적의 증가량에 비해 부피의 증가량이 훨 씬 더 크다.
A
B
C
1
8
27
표면적
6
24
54
부피:표면적
1:6
1:3
1:2
부피
4
배움을 나누는 사람들
중학교 3학년 과학
염색체 참고
- 염색체: 세포분열이 일어날 때 핵 속의 염색사가 응축되면서 생긴 막대 모양의
인: 핵에 존재하는 유전정보와 단백질 등을 담
물질을 말하며, 유전물질인 DNA와 인 그리고 단백질을 포함하고 있다.
고 있는 물질
- 염색사: 염색체가 풀려서 실처럼 보이는 물질 - 염색체는 1개의 동원체와 2개의 염색분체로 이루어져 있다.
염색체의 생김새
01 염색분체
동원체: 세포 분열시 염색체를 양극으로 끌고 이동하는 섬유 다발인 방추사가
달라붙는 곳을 말한다. 02
염색분체: 염색체를 구성하는 각각의 가닥을 말하며 한가닥이 복제되어
나머지 한가닥을 구성하므로, 양쪽 가닥의 DNA 구성은 일치한다.
동원체
- 상동 염색체: 모양과 크기가 같은 한쌍의 염색체이며 부모로부터 각각 한개씩 받은 것으로 DNA 구성은 다르다. 상동염색체
- 상염색체: 성별에 관계없이 공통으로 가지는 염색체를 말한다. - 성염색체: 성별을 결정하는 한쌍의 염색체를 말하며, 성별에 따라 모양이 다르다.
염색체의 특징 - 염색체는 부모의 특징을 자손이 물려받을 수 있도록 해주는 유전물질인 DNA를 가지고 있다. 주의
- 같은 종의 생물은 같은 수와 모양의 염색체를 가진다.
같은 수의 염색체를 가지더라도 항상 같은 종
- 염색체의 수와 생물의 진화정도는 관계가 없다.
은 아니다.
- 염색체의 수는 영문자 ‘ n ’으로 표시하는데, 상동 염색체가 없을 경우에는 ‘ n ’ 으로 표시하고, 상동 염색체가 있을 경우에는 ‘ 2n ’으로 표시한다. 01
체세포는 상동염색체가 있으므로 ‘ 2n ’으로 표시한다.
02
생식세포는 상동염색체가 없으므로 ‘ n ’으로 표시한다.
사람의 염색체 참고
- 사람의 체세포 염색체의 수는 2n = 46 개이다.
사람의 성염색체는 남여 각각 서로 상동염
- 사람의 체세포는 상염색체 44개(22쌍)과 성염색체 2개(남자는 XY, 여자는 XX)
색체이다.
로 이루어져 있다. - 아버지로부터 받은 염색체 (22+X 또는 22+Y)와 어머니로부터 받은 염색체 (22+X)가 짝을 이루어 체세포 염색체를 형성하고 있다. 남성
여성
체세포의 염색체
2n = 46 (44+XY)
2n = 46 (44+XX)
생식세포의 염색체
n = 23 (22+X 또는 22+Y)
n = 23 (22+X)
성 염색체의 모양
1 생식과 발생
1.1 세포와 염색체
5
용어 정리 세포 분열 세포가 자라서 나누어지는 현상 체세포 분열 생물의 몸을 구성하는 체세포가 둘로 나누어지면서 새로운 세포를 만드는 세포 분열 감수 분열 생식 기관에서 생식 세포를 만들어 내는 세포 분열 염색체 세포 분열이 일어날 때 핵 속의 염색사가 뭉치면서 생긴 굵은 끈이나 막 대 모양의 물질 동원체 세포 분열 시 방추사가 달라붙는 곳 염색 분체 염색체를 구성하는 각각의 가닥 방추사 염색체를 양 극으로 끌고 이동하는 섬유 다발 상동 염색체 모양과 크기가 같은 한 쌍의 염색체 상염색체 암, 수 공통으로 가지는 염색체 성염색체 암, 수의 성별을 결정하는 한 쌍의 염색체
6
1 생식과 발생
1.1 세포와 염색체
연습 문제 유형 1: 염색체 다음 빈 칸에 알맞은 말을 채워 넣으시오. (
)는 (
)이 일어날 때 핵 속의 염색사가 응축되면서 생긴 굵은
끈이나 막대 모양의 물질을 말한다.
유형 2: 염색체의 특징 다음 정의에 해당하는 용어를 쓰시오. 염색체를 구성하는 각각의 가닥을 말하며 한 가닥이 복제되어 다른 한 가닥을 만 들었으므로 양쪽 가닥의 DNA 구성이 같다. (
)
유형 3: 사람의 염색체 다음 중 옳은 것은 O표, 틀린 것은 X표 하시오. 사람의 염색체는 46쌍이다. 사람의 생식세포 염색체 수를 n = 23 이라 한다. 남성의 성염색체는 XY이다. 사람의 성염색체는 서로 상동 염색체 관계이다.
1 생식과 발생
1.1 세포와 염색체
(
)
(
)
(
)
(
)
7
2
Flickr / Leo Reynolds
1 생식과 발생
cbna
세포분열
주요 개념 이해 01 체세포분열의 과정에 대해 이해한다.
사라는 학교에서 사람의 염색체가 23 쌍이 존재한다는 것을 배웠다. 그런데 한가지 의문점이 생겼다. 사람의 대가 거듭돼도 염색체가 항상 23 쌍이기 위해서는 사람이 생식 세포 분열을 할 때 생식 세포의
02 감수분열의 과정에 대해 이해한다.
염색체가 절반으로 줄어야 한다. 생식 세포 분열이 어떻게 일어나길래 생식세포의 염색체 수가 반으
03 체세포분열과 감수분열의 특징에
로 줄어들게 된 걸까?
대해 이해한다.
세포 주기 - 세포 주기: 세포가 자라서 분열을 마칠 때까지의 기간을 말한다. 참고 간기는 크게 세포가 생장하는 단계와, 세포 분열을 위한 준비 단계로 나눌 수 있다.
01
간기: 세포분열을 준비하는 단계로 세포 주기 중 가장 긴 시기이다.
02
분열기: 실제로 세포가 분열하는 단계로, 핵분열과 세포질 분열로 나누어진다. 분열기 세포분열 준비시기
세포 생장 시기
유전물질 복제시기
간기
체세포 분열 참고
- 체세포 분열: 생물의 몸을 구성하는 체세포가 둘로 나누어지면서 새로운 세포
모세포: 세포분열 이전의 세포
를 만드는 세포 분열을 말한다.
딸세포: 모세포에서 체세포 분열 혹은 감수 분열을 통해 만들어지는 세포
- 체세포 분열은 핵분열과 세포질 분열로 나누어진다. 01
핵분열: 세포 내부에 있는 핵이 분열하는 과정을 말하며, 염색체의 형태와
위치에 따라서 전기, 중기, 후기, 말기로 구분된다. 02
세포질 분열: 핵분열 말기에 세포질이 나누어져 2개의 딸세포가 생성되는
과정을 말한다. 8
배움을 나누는 사람들
중학교 3학년 과학
체세포 분열 과정 - 핵분열은 분열기의 이전 단계인 간기를 거쳐 전기 → 중기 → 후기 → 말기의 순서로 진행된다. ① 간기 주의 DNA량이 2배가 되는 것이 염색체가 2배로 늘 어나는 것을 의미하진 않는다.
DNA
01
세포 분열을 준비하는 단계로 DNA량이 2배가 된다.
02
핵막과 인을 관찰할 수 있다.
03
염색체는 발견되지 않고, 염색사의 형태로 존재한다.
04
세포주기 중 가장 길다.
② 전기 01
핵막과 인이 사라지고 염색사가 염색체로 뭉친다.
02
방추사가 나타난다.
03
핵분열기 중에서는 가장 길다.
③ 중기 01
염색체가 중앙에 나란히 배열되고, 방추사가 염색체에 붙는다.
02
염색체가 중앙에 배열되어 있으므로 염색체를 관찰하기에 가장 좋은 시기다.
03
핵분열기 중 가장 짧다.
④ 후기 염색체가 방추사에 의해 2개의 염색분체로 나뉘면서 양극으로 분리된다. ⑤ 말기 01
핵막과 인이 다시 생성되고, 염색체는 염색사로 풀린다.
02
방추사는 소멸된다.
03
최종적으로 2개의 딸핵이 생성되며 세포질 분열이 발생한다.
- 세포질 분열 세포질 분열은 식물 세포와 동물 세포에 따라 다르게 발생한다. 참고
01
세포판: 새로운 세포벽의 시작이 되는 막
분열된다. 02
식물 세포: 세포의 중앙에서 바깥쪽으로 세포판이 형성되면서 세포질이 동물 세포: 세포질이 바깥쪽에서부터 안쪽으로 오므라들면서 세포질이
분열된다.
1 생식과 발생
1.2 세포분열
9
체세포 분열 결과 - 체세포 분열 결과 1개의 모세포에서 2개의 딸세포가 만들어진다. 01
단세포 생물의 경우 체세포 분열을 통해 생식을 한다.
02
다세포 생물의 경우 체세포 분열을 통해 생장과 재생을 한다.
- 분열 전후의 염색체 수와 DNA량에는 변화가 없다. ( 2n → 2n )
생장 참고
- 생장이란 체세포 분열을 통해 세포의 수가 많아지면서 큰 개체로 자라는 현상을
생장: 육체적 크기 변화
말한다.
성장: 육체적, 정신적 변화 그러므로 사춘기는 생장기가 아니라 성장기 이다.
참고 동물의 생장처럼 부위별로 다르게 생장하는 것 을 상대생장이라고 한다.
10
1 생식과 발생
- 식물의 생장과 동물의 생장에는 다음과 같은 차이점이 있다. 01
식물은 평생동안 생장하지만, 동물은 일정기간동안 생장한다.
02
식물은 특정부위에서만 세포분열이 일어나지만, 동물은 몸 전체에서 생장이
일어난다. 03
식물의 생장속도는 계절에 따라 다르지만, 동물의 생장속도는 개체의 부위별
로 생장속도와 시기가 다르다.
1.2 세포분열
- 계단형 생장: 허물벗기와 같이 일정 기간동안 생장이 없다가, 갑자기 생장하는 생장 방식을 말한다. - S자형 생장: 척추동물의 생장과 같이 시기에 따라 생장속도가 차이가 나는 생장 방식을 말한다.
감수 분열 참고
- 감수 분열: 생식세포를 만들어 내는 세포분열이며 생식기관에서 일어난다.
감수 분열은 염색체 수의 변화에 유의해야
- 감수 분열 결과 염색체 수가 절반으로 줄어든다. ( 2n → n )
한다.
- 감수 분열은 감수 제1분열과 감수 제2분열이 연속해서 일어나고 감수 제1분열 이전에 간기를 거친다.
참고
01
이형 분열: 모세포와 딸세포의 염색체 수가 다른 분열
감수 제1분열: 이형 분열이라 하며, 염색체의 수가 반으로 줄어드는 분열이다.
(염색체 수: 2n → n )
감수 제2분열: 동형 분열이라 하며, 염색체의 수가 변하지 않는 분열이다.
동형 분열: 모세포와 딸세포의 염색체 수가
02
동일한 분열
(염색체 수: n → n )
감수 분열의 과정 ① 간기 ( 2n )
2가염색체의 생김새
01
체세포 분열에서의 간기의 특징과 동일하다.
02
분열기에 포함되지 않는다.
상동염색체끼리 접합해있다!
② 감수 제1분열 - 전기 ( 2n ) 01
핵막과 인이 사라진다.
02
염색체와 방추사가 나타난다.
03
염색체 내부의 상동염색체들이 접합하여 2가염색체(4분염색체)를 형성한다.
③ 감수 제1분열 - 중기 ( 2n ) 참고 방추사가 염색체에 붙을 때, 2가염색체에 있는 동원체 2개에 하나씩 붙는다.
1 생식과 발생
01
2가염색체가 중앙에 배열된다.
02
방추사가 염색체에 붙는다.
1.2 세포분열
11
주의 감수 분열에서 염색체의 수가 반으로 줄어드는 시기는 감수 제1분열의 후기이다.
④ 감수 제1분열 - 후기 ( 2n → n ) 01
방추사에 의해 2가 염색체가 나누어져 2가 염색체를 이루는 각각의 염색체가
세포의 양극으로 이동한다. 02
염색체가 둘로 나뉘면서 염색체 수가 반으로 줄어든다.
⑤ 감수 제1분열 - 말기 ( n )
주의 감수 제1분열과 제2분열 사이에 간기가 없음에 유의하자.
01
핵막이 다시 나타나며 세포질 분열이 일어나, 2 개의 딸세포가 형성된다.
02
형성된 딸 세포의 DN A 구성은 다르다.
⑥ 감수 제2분열 - 전기 ( n ) 01
간기 없이 곧바로 시작되는 분열기 중 첫번째 단계이다.
02
핵막이 사라진다.
⑦ 감수 제2분열 - 중기 ( n ) 01
염색체가 세포 중앙에 배열되며 방추사가 염색체의 동원체에 붙는다.
⑧ 감수 제2분열 - 후기 ( n ) 01
염색체를 이루고 있는 염색분체가 방추사에 의해 분리되어 양 극으로
이동한다. ⑨ 감수 제2분열 - 말기 ( n ) 01
핵막과 인이 생성된다.
02
염색체가 풀려 염색사의 형태로 돌아간다.
03
세포질 분열을 통해 최종적으로 4개의 딸세포가 생성된다.
감수 분열의 특징 - 감수 분열의 결과 생식세포가 생겨난다. - 1개의 모세포에서 절반의 염색체 수를 가진 4개의 딸세포가 생성된다. ( 2n → n )
- 감수 제1분열이 끝나고 간기 없이 바로 감수 제2분열이 시작된다. - 감수 분열을 통해서 생식세포는 염색체 조합의 다양성을 확보할 수 있다. 즉, 사람이 개인마다 생김새가 다르고, 특징을 가지는 이유는 다양한 생식세포가 감 수분열의 결과로 생성되기 때문이다. - 어머니와 아버지의 생식 세포는 감수 분열을 통해서 항상 ‘ n ’개의 염색체를 갖 는다. 그리고 그 자손은 양친으로부터 각각 ‘ n ’개의 염색체를 받으므로 항상 ‘ 2n ’개의 염색체를 일정하게 유지할 수 있게 된다.
12
1 생식과 발생
1.2 세포분열
체세포 분열과 감수 분열의 비교 체세포분열
감수 분열
모든 세포에서 발생
정소와 난소에서 발생
생장점, 형성층에서 발생
꽃밥, 밑씨에서 발생
분열 횟수
1회 분열
2회 연속 분열
염색체 수 변화
2n (분열 전) → 2n (분열 후)
2n (분열 전) → 2n (분열 후)
딸세포의 갯수
2개
4개
분열의 결과
생장, 재생, 증식 등이 일어남
생식 세포가 형성됨
2가염색체 유무
2가염색체를 형성하지 않음
2가염색체를 형성함
분열 장소 (동물) (식물)
1 생식과 발생
1.2 세포분열
13
용어 정리 세포 주기 세포가 분열을 마치고 자라서 다시 분열을 마칠 때까지의 시간 간기 세포 분열 이전에 세포 분열을 준비하는 단계로, 세포 주기 중 가장 긴 시기 체세포 분열 생물의 몸을 구성하는 체세포가 둘로 나누어지면서 새로운 세포를 만드는 세포 분열 핵분열 분열이 일어날 경우 세포질 분열이 일어나기 전 핵이 분열하는 과정 세포질 분열 핵분열 말기에 세포질이 나누어져 2개의 딸세포가 생성되는 과정 생장 체세포 분열을 통해 세포의 수가 많아지면서 큰 개체로 자라는 현상 감수 분열 생식 기관에서 생식 세포를 만들어 내는 세포 분열 상동 염색체 체세포에 들어 있는 모양과 크기가 같은 한 쌍의 염색체로, 하나는 아버지로부터, 다른 하나는 어머니로부터 물려받은 것이다. 2가염색체 상동 염색체 두개가 접합한 것으로 4분염색체라고도 부른다.
14
1 생식과 발생
1.2 세포분열
연습 문제 유형 1: 체세포 분열 1. 다음 설명에 해당하는 체세포 분열의 시기를 쓰시오. 분열기 중 가장 길고 염색체가 염색사로 존재한다.
(
)
염색체를 관찰하기에 가장 좋은 시기이다.
(
)
세포질 분열이 일어난다.
(
)
2. 다음 빈칸에 알맞은 말을 쓰시오. 체세포 분열을 통해 세포의 수가 많아지면서 큰 개체로 자라는 현상을 (
)
(이)라고 하며 식물이 길이 (
)
하는 장소는 (
)하는 장소는 (
)(이)고 부피 (
)이다.
유형 2: 감수 분열 다음 감수 분열에 대한 설명 중 옳은 것은 O표, 틀린 것은 X표 하시오. 세포 분열 결과 4개의 딸세포가 생긴다.
1 생식과 발생
(
)
전기, 중기, 후기, 말기는 세포의 크기에 의한 구분이다.
(
)
세포 분열 결과 염색체 수가 반으로 줄어든다.
(
)
1.2 세포분열
15
유성생식과 무성생식
Flickr / alexindigo
1 생식과 발생
cbnd
3
주요 개념 이해
수근이는 식목일에 가족과 함께 설악산에 올라갔다. 올라가고 있는 도중, 몇몇 아저씨들이 식물의 가
01 무성생식의 종류에 대해 이해한다.
지를 꺾어 땅에 심고 있었다. 평소에 자연을 사랑하는 수근이는 그 모습이 좋아보이지 않아 아저씨
02 유성생식의 특징을 이해한다.
들에게 식물의 가지를 꺾지 말아달라고 부탁드렸다. 하지만 아저씨들은 ‘꺾꽂이’라는 용어를 설명해
03 동,식물의 암수 구분을 이해한다.
주시며 이것이 식물의 개체수를 늘리는 방법이라고 설명해주셨다. 이 꺾꽂이는 어떤 생식의 한 종류 일까?
생식 - 생식: 생물이 종을 유지하기 위해 자기와 닮은 개체를 만들어 내는 현상을 말하며, 무생물과는 구별되는 생물의 고유한 특성이다. - 유전현상의 원인이 된다. - 생식으로 인해 개체 수가 증가한다. - 생식에는 무성생식과 유성생식이 있다. 01
무성생식: 암, 수 생식세포의 결합 없이, 몸의 일부를 이용하여 자신과 똑같은
개체를 만들어 내는 생식방법을 말한다. 02
유성생식: 생식세포의 분열로 인해 만들어진 두 종류의 생식세포가 결합하여
새로운 개체를 만드는 생식방법을 말한다. - 일부 생물의 경우에는 주변 환경이 생물체에 적합한 환경일 때에는 무성생식을 통해 급격하게 번식하며, 환경이 생물체에 불리한 환경일 때에는 유성생식을 통해 다양성을 확보하여 환경에 적응해 나간다.
무성생식 - 환경이 좋을 때 짧은 시간에 많은 개체를 얻을 수 있다. - 부모와 자손, 그리고 같은 자손 사이의 유전적 특징이 완벽하게 일치한다. - 유전적 다양성이 부족하여, 급격한 환경변화에 잘 적응하지 못한다. 예
추위에 약한 생명체가 무성생식을 통해서 번식하게 되면, 주위 환경이
추워질 경우에 무성생식을 통해 번식된 개체는 쉽게 죽는다. - 주로 하등한 생물의 번식법이다. (효모, 아메바 등등) - 무성생식의 종류에는 이분법, 출아법, 포자법, 영양 생식이 있다.
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배움을 나누는 사람들
중학교 3학년 과학
무성 생식 - 이분법 - 이분법: 개체가 둘로 나누어져 새로운 2 개의 개체가 되는 번식법을 말한다. - 체세포 분열이 곧 생식이 된다. - 생식 방법이 가장 간단하며, 가장 원시적인 방법이다. - 분열 속도가 빨라 개체 수가 급격하게 증가한다. 참고
- 이분법의 예로는 아메바, 짚신벌레, 돌말, 세균 등 대부분의 단세포 생물이 있다.
플랑크톤이 이분법을 통해 급격하게 증가할 때 적조현상이 발생한다.
무성 생식 - 출아법 - 출아법: 몸에서 한 부분이 돌출하여 자란 후, 그 돌출 부위가 떨어져 나가 새로운 개체로 자라는 생식 방법을 말한다. - 이분법과의 차이점: 이분법의 경우 분열 직후, 모체와 자손의 크기는 같지만, 출아법의 경우 분열 직후에 자손의 크기가 모체보다 작다. - 출아법을 통해 생성된 새로운 개체도 나중에는 모체의 크기만큼 자란다. - 출아법의 예로는 효모, 히드라, 말미잘, 산호 등이 있다.
무성 생식 - 포자법 - 포자법: 몸의 일부에서 형성된 포자가 발아하여 새로운 개체가 형성되는 번식법 을 말한다. - 포자는 공기나 물에 의해 쉽게 운반되며, 건조한 환경에 특히 강하다. 참고 조건이 개체의 생존에 적합하지 않을 때에는 오랜시간 동안 발아하지 않는 경우도 있다.
- 운반된 포자는 수분, 온도, 양분 등의 조건이 만족될 때 발아하여 새로운 개체가 된다. - 포자는 단단한 세포벽을 가지므로 척박한 환경에서도 살아남을 수 있다. - 포자법의 예로는 곰팡이, 버섯, 이끼, 고사리, 미역, 다시마 등이 있다.
1 생식과 발생
1.3 유성생식과 무성생식
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cbna Flickr / gjshepherd_br
무성 생식 - 영양 생식 참고
- 영양 생식: 식물 영양기관의 일부가 모체에서 잘려나가 새로운 개체가 되는 번
식물의 영양기관: 뿌리, 줄기, 잎
식법을 말한다. - 어버이의 우수한 특징이 자손에게 그대로 전달된다. - 꽃이 일찍 피고 과실이 빨리 열린다. - 우수한 품종의 개체를 다량으로 빨리 생산할 수 있어서 농업, 원예 등의 분야 에 서 이용된다. - 영양 생식의 예로는 인공 영양 생식(휘묻이, 접붙이기, 꺾꽂이, 포기나누기 등)과 자연 영양생식(기는 줄기, 땅속 줄기 등)이 있다.
cbnd Flickr / ex.libris
유성생식 - 두 종류의 생식 세포가 결합하므로 다양한 형질의 자손이 태어난다. - 급격한 환경 변화에도 적응하기 쉽다. - 진화의 속도가 매우 빠르다. ※ 추위에 약한 생명체의 자손 중에 유성생식을 통해 다양한 특징의 자손이 태어 나는데, 그 중에 추위에 강한 개체는 다른 개체보다 잘 적응하여 생존률이 높다.
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1 생식과 발생
1.3 유성생식과 무성생식
동, 식물의 암수 구분 - 식물은 크게 양성화와 단성화로 구분된다. 01
단성화: 암술과 수술이 서로 다른 꽃에 있는 꽃을 말한다.
02
양성화: 한 꽃에 암술과 수술이 모두 피는 꽃을 말하며, 복숭아꽃, 백합
등이 있다. - 단성화는 다시 자웅동주와 자웅이주로 나뉜다. 01
자웅동주: 암꽃과 수꽃이 한 그루에 피는 식물을 말하며, 예로는 소나무,
호박, 오이 등이 있다. 02
자웅이주: 암꽃과 수꽃이 다른 그루에 피는 식물을 말하며, 예로는 은행나무,
소철 등이 있다. - 동물은 자웅동체와 자웅이체로 구분된다. 01
자웅동체: 암컷과 수컷의 생식기관이 한 몸에 있는 동물을 말하며, 예로는
지렁이, 달팽이 등이 있다. 02
자웅이체: 암컷과 수컷의 구별이 뚜렷한 동물을 말하며, 예로는 사람, 개,
호랑이 등이 있다. 식물
양성화
동물
단성화
자웅동체
자웅이체
자웅동주 자웅이주
무성 생식과 유성 생식의 비교 무성생식
유성생식
생식 세포 유무
생식 세포가 없음
생식 세포가 있음
자손의 다양성
자손이 가지고 있는 특성이
다양한 특성의 자손이 나타남
제한적임
1 생식과 발생
변화에 대한 적응
환경변화에 적응하기 어려움
환경변화에 대한 적응력이 뛰어남
번식률
번식률이 높음
번식률이 낮음
1.3 유성생식과 무성생식
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용어 정리 생식 생물이 종을 유지하기 위해 자기와 닮은 개체를 만들어 내는 현상을 말하며, 무생물과는 구별되는 현상 무성 생식 암, 수 생식세포의 결합 없이 몸의 일부를 이용하여 새로운 개체를 만 들어 내는 생식 방법 이분법 몸이 둘로 나누어져 새로운 2개의 개체가 되는 번식법 출아법 몸에서 돌기가 자란 후 떨어져 나가 번식하는 방법 포자법 몸의 일부에서 형성된 포자가 발아하여 새로운 개체가 형성되는 번식법 영양 생식 식물 영양기관(줄기, 가지, 뿌리 등)의 일부가 잘려나가 새로운 개체가 되는 번식법 유성 생식 생식 세포 분열로 인해 만들어진 암, 수 생식 세포가 결합하여 새로운 개체를 만드는 생식방법 발아 식물의 씨에서 싹이 나오는 것 양성화 한 꽃에 암술과 수술이 모두 있는 꽃 단성화 암술과 수술이 서로 다른 꽃에 있는 꽃 자웅동주 암꽃과 수꽃이 한 그루에 피는 식물 자웅이주 암꽃과 수꽃이 다른 그루에 피는 식물 자웅동체 암, 수 생식 기관이 한 몸에 있는 동물 자웅이체 암, 수의 구별이 뚜렷한 동물
20
1 생식과 발생
1.3 유성생식과 무성생식
연습 문제 유형 1: 유성생식 다음은 무엇에 대한 설명인지 쓰시오. 다양한 형질의 자손이 생겨 환경 변화에 쉽게 적응한다. 암, 수의 생식세포가 결합하여 새로운 개체를 만들어 내는 방법이다. (
)
유형 2: 무성생식 다음 무성 생식에 대한 설명 중 옳은 것은 O표, 틀린 것은 X표 하시오. 번식 속도가 비교적 느리다. 생식 세포 분열로 암수 생식 세포를 만들어 번식한다. 환경 변화에 쉽게 적응하지 못한다.
(
)
(
)
(
)
유형 3: 무성생식의 종류 다음 설명에 해당하는 무성 생식법 또는 동, 식물의 암수와 관련된 용어를 쓰시오. 적조 현상과 관련이 있다.
1 생식과 발생
(
)
예로는 곰팡이, 버섯, 이끼, 고사리, 미역, 다시마가 있다.
(
)
암술과 수술이 서로 다른 꽃에 피는 꽃을 말한다.
(
)
1.3 유성생식과 무성생식
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동,식물의 생식과 발생
cb
1 생식과 발생
Flickr /otisarchives2
4
주요 개념 이해
살충제의 일종인 DDT는 한때 말라리아를 없앤 ‘기적의 살충제’로 불리며 국제보건기구(WHO)에서
01 식물의 유성생식의 과정을 이해한다.
사용을 적극 권장하기도 하였다. 하지만 이후에 DDT가 생식계에 부정적인 영향을 미치는 물질로
02 식물의 수정 과정에 대해 이해한다.
밝혀져 지금은 사용이 금지되어 있다. 생물은 생식에 의해 그 종이 보존되기 때문에 DDT와 같은
03 동물의 수정과 발생 과정을 이해한다.
물질은 생물종의 존속을 크게 위협할 수 있다. 이처럼 중요한 생식은 어떤 과정에 의해 일어나는 것일까?
식물의 유성생식 - 식물의 유성생식은 생식세포의 형성 → 수분 → 수정의 과정을 거쳐 진행된다. - 생식세포의 형성 01
수배우자는 수술의 꽃밥에 있는 화분 모세포( 2n )가 감수 분열에 의해 4개의
화분(꽃가루, n )을 형성한다. 02 암배우자는 암술의 씨방 속 밑씨에서 감수분열에 의해 1개의 난세포와 2개의 극핵이 형성된다.
참고 퇴화: 초기에는 있었으나, 쓰임이 불분명하여 점차 소멸하는 현상이다.
A
밑씨에 있는 배낭 모세포( 2n )가 감수 분열을 한다.
B
감수 분열을 통해 형성된 4개의 핵( n ) 중 3개는 퇴화한다.
C
남은 1개의 핵이 체세포 분열을 세번 진행하여, 8개의 핵으로 분열된다.
D
8개의 핵 중에서 2개는 극핵( n )이 되고,
1개의 핵이 최종적으로 난세포( n )가 된다. (나머지 5개는 퇴화함) - 수분: 화분이 암술 머리에 옮겨 붙는 현상을 말한다. 01
충매화: 곤충을 통해 수분이 이루어지는 꽃으로 민들레, 진달래 등이 있다.
02
풍매화: 바람을 통해 수분이 이루어지는 꽃으로 옥수수, 소나무 등이 있다.
03
조매화: 새를 통해 수분이 이루어지는 꽃으로 동백나무 등이 있다.
04
수매화: 물을 통해 수분이 이루어지는 꽃으로 검정말, 물수세미 등이 있다.
- 수정: 암, 수의 생식 세포가 서로 하나로 합쳐지는 현상이며, 화분관이 발아해서 정핵을 형성하고, 중복수정이 이루어지는 순서로 진행된다. 01
화분관의 발아: 수분이 일어난 후 화분에서 화분관이 나와 암술머리를 뚫고
밑씨까지 자란다. 참고
02
화분관핵: 화분관의 맨 앞에서 화분관이 길게 자라게 해주는 길잡이 역할을 한다.
정핵 형성: 화분의 핵이 분열하여 화분관핵( n )과 생식핵( n )을 만들고
생식핵은 다시 분열하여, 2개의 정핵( n )을 만든다. 03
중복수정: 2개의 정핵 중 하나는 난세포와, 다른 하나는 2개의 극핵과
수정하는 것을 말하며, 속씨식물에서만 중복 수정이 일어난다.
22
배움을 나누는 사람들
중학교 3학년 과학
참고 속씨식물: 밑씨가 씨방에 둘러싸인 식물 겉씨식물: 밑씨가 드러나 있는 식물
A
정핵이 화분관핵의 도움을 받아 화분관을 타고 밑씨에 도달한다.
B
정핵( n )과 난세포( n )가 결합하여 배( 2n )가 만들어진다.
C
정핵( n )과 극핵 2개( n, n )가 결합하여 배젖( 3n )이 만들어진다.
식물의 발생 - 수정 후 밑씨는 자라서 씨가 되고, 씨방은 대개 자라서 열매가 된다. 참고 사과에서 우리가 일반적으로 먹는 부분은 꽃받 침 부분이 변형되어서 형성된 것이다.
- 씨는 배와 배젖 그리고 씨껍질로 구성되어 있다. 01
배( 2n ): 자라서 식물체가 되는 부분이며, 정핵( n )과 난세포( n )가 결합하여
만들어지고 떡잎, 어린 눈, 어린 줄기, 어린 뿌리로 구성되어 있다. 02
배젖( 3n ): 씨가 싹틀 때까지 필요한 양분을 저장하는 역할을 한다.
- 배젖이 없는 콩 종류의 식물 등은 떡잎에 양분을 저장한다. (강낭콩, 땅콩 등등) - 씨는 일시적으로 휴면 상태에 있다가 온도, 수분, 산소 조건 등이 만족될 때 발아한다.
1 생식과 발생
1.4 동,식물의 생식과 발생
23
동물의 생식 세포 - 동물의 생식세포에는 정자(n )와 난자( n )가 있다. 참고 정자와 난자 모두 각각 독립적인 세포다.
- 정자( n )는 수컷의 생식 세포를 말한다. 01
정자는 정소에서 생성된다.
02
정자는 운동성이 있으며, 저장하고 있는 양분이 적으므로 대개 수명이 짧다.
03
크기가 작으며 머리인 핵에 유전 물질을 포함하고 있다.
- 난자( n )는 암컷의 생식 세포를 말한다. 01
난자는 난소에서 생성된다.
02
난자는 운동성이 없어 주변의 도움으로 움직인다.
참고
03
난자는 수정 후 발생에 필요한 양분을 포함하고 있기 때문에 정자에 비해
알 속에서 자라는 동물은 모체로 부터 양분을
크기가 매우 크다. 특히 수정 후 모체로부터 양분을 받지 못하는 경우는
받지 못할 뿐만 아니라 노폐물도 알 속에 쌓 아두어야 한다.
자체적으로 양분 저장해야 하므로 양분을 받는 경우보다 난자의 크기가 훨씬 더 크다. (타조알, 달걀 등등) 04
난자는 핵에 유전 물질( n 개의 염색체)을 포함하고 있다.
cb Flickr / SantaRosa OLD SKOOL cbnd Flickr / wellcome images
동물의 수정 과정 ① 정자가 접근한다. 참고 편모: 정자에 있는 운동기관으로 실과 같이 가 느다란 모양을 하고 있다.
01
정자는 편모운동을 통해 난자를 향해 접근하며, 난자에는 정자의 접근을 돕는
물질인 수정소를 분비한다. ② 수정 돌기가 형성된다. 02
가장 먼저 도착한 정자가 수정 돌기를 통해 정자의 머리만 난자에 침입한다.
03
수정 돌기란 수정할 때 정자가 들어간 난자의 세포질이 융기하는 것을 말한다.
(세포질의 융기가 외부에서는 난자에 난 돌기처럼 보인다.) ③ 수정막이 형성된다. 01
다른 정자의 침입을 막기 위해(다수정을 막기 위해) 난자가 수정막을 형성한다.
02
만약 하나의 난자에 여러 정자가 침입하게 되면 염색체 수 이상으로 정상적인
개체로 자라나지 못한다. ④ 수정란이 형성된다. 01
24
1 생식과 발생
정핵과( n ) 난핵( n )이 결합하며, 수정란( 2n )을 형성한다.
1.4 동,식물의 생식과 발생
동물의 수정의 종류 - 동물 수정의 종류에는 체내 수정과 체외 수정이 있다. 01
체내 수정: 모체 안에서 이루어지는 수정
A
난자가 운동성이 없으므로 주로 암컷의 몸 속에서 수정이 이루어진다.
B
난자가 안전한 공간에 있으므로 난자의 수가 적다.
C
체내 수정의 예로는 포유류, 조류, 파충류 등이 있다.
02
체외 수정: 암컷이 몸 밖으로 난자를 방출하면, 수컷이 정자를 뿌려
이루어지는 수정 A
정자의 운동성이 물에서 크기 때문에, 주로 물 속에서 수정이 이루어진다.
B
난자가 불안정한 공간에 있으므로 난자의 수가 비교적 많다.
C
체외 수정은 수정이 일어날 확률이 낮고, 성체로 발달할 확률도 낮아서
한번에 매우 많은 숫자의 수정란이 만들어진다.
동물의 발생 - 발생: 수정란이 세포 분열을 거듭하여 세포의 수가 증가하고 점차 구조와 기능이 완전한 새로운 개체가 되는 과정을 말한다. - 변태: 어린 개체가 성체로 자라면서 개체의 기능과 형태가 급격하게 변화하는 현 상을 말한다. (개구리의 변태) - 난할: 수정란에서 세포의 생장 없이 일어나는 초기 세포 분열 과정을 말한다. 01 참고 난할을 하게 되면 전체 세포의 수가 증가함과 동시에, 각 세포가 가지고 있는 DNA양 역시 동
02 03
체세포 분열을 하므로 각 세포 당 염색체 수에는 변화가 없다. ( 2n → 2n ) 분열 함에 따라 전체 DNA 총량은 증가한다.
난할 결과 생긴 각각의 세포를 뜻하는 할구는 세포 분열이 끝난 후, 세포
일해야 한다. 그러므로 난할과정에서 전체 세
생장기가 없으므로 수정란 전체 크기는 변화가 없다.
포의 DNA총량은 증가하는 것이다.
04
난할의 속도는 일반 체세포 분열에 비해 빠르고 분열하는 순서와 방향이
정해져 있다. - 난할의 속도가 일반 체세포 분열에 비해 빠른 이유: 세포 주기에서 가장 긴 기 간이 간기인데, 난할에서는 일반적인 간기에 포함되어 있는 세포 생장기가 존재하 지 않기 때문이다.
1 생식과 발생
1.4 동,식물의 생식과 발생
25
- 난할의 순서 수정란 → 2 세포기 → 4 세포기 → 8 세포기 ··· → 상실기 → 포배기 → 낭배기 → 배엽 형성 → 기관 형성 01
상실기: 할구의 크기가 작아서 수정란 모양이 뽕나무 열매를 닮은 시기를
말한다. 02
포배기: 배 내부에 빈공간이 생기는 시기를 말한다.
03
낭배기: 배의 안밖으로 이중의 세포층이 생겨 주머니 모양이 되는 시기를
말한다. 04
배엽: 발생 과정에서 특정한 조직 혹은 기관을 만들어내는 세포층을 말하며,
사람의 경우에는 외배엽, 중배엽, 내배엽으로 총 3가지가 있다.
26
1 생식과 발생
1.4 동,식물의 생식과 발생
용어 정리 수분 화분이 암술 머리에 옮겨 붙는 현상 화분 꽃가루 충매화 곤충을 통해 수분이 이루어지는 꽃 풍매화 바람을 통해 수분이 이루어지는 꽃 조매화 새를 통해 수분이 이루어지는 꽃 수매화 물을 통해 수분이 이루어지는 꽃 수정 암, 수의 생식 세포가 서로 하나로 합하는 현상 중복 수정 2개의 정핵 중 하나는 난세포와, 다른 하나는 2개의 극핵과 수정하는 수정 방법 속씨 식물 밑씨가 씨방에 둘러싸인 식물 겉씨 식물 밑씨가 씨방에 싸여있지 않고 드러나 있는 식물 배 자라서 식물체가 되는 부분 배젖 씨가 싹틀 때까지 필요한 양분을 저장하는 부분 정자 수컷의 생식 세포 난자 암컷의 생식 세포 수정소 난자가 정자의 접근을 유도하기 위해 분비하는 물질 수정 돌기 수정된 난자에서 세포질의 일부분이 솟아오르는 것 체내 수정 모체 안에서 이루어지는 수정 체외 수정 암컷이 몸 밖으로 난자를 방출하면 수컷이 정자를 뿌려 이루어지는 수 정으로 개체의 몸 밖에서 일어남 발생 수정란이 세포 분열을 거듭하여 세포의 수가 증가하고 점차 구조와 기능이 완전한 새로운 개체를 만들어 내는 과정 변태 유생이 성체로 자라면서 몸의 기능과 형태가 급격하게 변하는 현상 난할 수정란에서 세포의 생장 없이 일어나는 초기 세포 분열 과정 할구 난할 결과 생긴 각각의 세포 상실기 할구의 크기가 작아서 수정란의 모양이 뽕나무 열매를 닮은 시기 포배기 배 내부에 빈공간이 생기는 시기 낭배기 안팎으로 이중의 세포층이 생겨 주머니 모양이 되는 시기 배엽 동물이 발생하는 과정에서 만들어지는 세포층으로, 특정 조직과 기관을 만 들어 내는 세포들의 모임
1 생식과 발생
1.4 동,식물의 생식과 발생
27
연습 문제 유형 1: 식물의 생식 다음 괄호 안에 알맞은 단어를 쓰시오. 화분이 암술 머리에 옮겨 붙는 현상을 ( 가 서로 하나로 합하는 현상을 (
)(이)라 하며 암, 수의 생식 세포 )(이)라 한다.
유형 2: 식물의 발생 다음 무성 생식에 대한 설명 중 옳은 것은 O표, 틀린 것은 X표 하시오. 배는 자라서 식물체가 된다.
(
)
배젖의 염색체 수는 2n 이다. 화분관핵은 화분관이 길게 자라게 해주는 역할을 한다.
(
)
(
)
유형 3: 동물의 수정 다음 수정 과정에 대한 설명을 순서대로 나열하시오. ( (ㄱ) 수정 돌기가 형성된다. (ㄴ) 수정막이 형성된다. (ㄷ) 난자가 수정소를 분비한다. (ㄹ) 수정란이 형성된다.
28
1 생식과 발생
1.4 동,식물의 생식과 발생
)-(
)-(
)-(
)
1 생식과 발생
1.4 동,식물의 생식과 발생
29
인간의 생식과 발생
cba
5
Flickr /lunar caustic
1 생식과 발생
주요 개념 이해
아이가 엄마 뱃속에서 자라나는 모습을 보면 참 경이롭다. 한 생명체가 만들어지고 있는 귀한 순간이기
01 남성과 여성의 생식 기관들의 위치와
때문이다. 모든 아이들은 한 세포인 수정란에서부터 시작되어 발생 과정을 거쳐 출산된다. 이 발생
명칭을 이해한다.
과정에서 아이의 신체 부분들은 어떤 순서로 생성될까?
02 임신되기 전후 단계별 과정을 이해한다.
남성의 생식 기관 - 정소: 정자가 형성되는 곳으로 남성호르몬을 분비한다. - 부정소: 정자가 일시적으로 저장되는 장소로 이곳에서 정자가 운동능력을 갖추 게 된다. - 요도: 정자를 몸 밖으로 내보내는 통로이다. - 수정관: 정자가 이동하는 통로이다. - 저정낭, 전립선: 두 기관들은 공통적으로 정액을 생성하여 분비한다. - 정자는 정소 → 부정소 → 수정관 → 요도 → 몸 밖의 경로로 이동한다.
30
배움을 나누는 사람들
중학교 3학년 과학
여성의 생식기관 - 난소: 난자가 형성되는 곳으로 여성호르몬을 분비한다. - 수란관: 배란된 난자가 이동하는 통로로 이곳에서 정자와 난자의 수정이 이루어진다. - 나팔관: 수란관의 끝 부분으로 난소에서 배란된 난자를 처음으로 받는 곳이다. - 자궁: 수정란이 착상하여 태아가 자라는 곳이다. - 질: 정자가 들어가는 통로이며 출산할 때 태아가 나오는 곳이다. 참고 난자가 수정되지 않았을 경우에는 자궁까지 도 달한 이후, 몸 밖으로 두꺼워진 자궁벽과 함께
- 난자는 수정 이후, 난소 → 나팔관 → 수란관 → 자궁의 경로로 이동하여 최종적으로 자궁 벽에 착상한다.
배출되며, 이를 월경이라 한다.
사람의 임신과 출산 과정 ① 배란 01
배란: 약 28일을 주기로 난소에서 성숙한 난자가 배출되는 현상이다.
02
배란이 일어나는 시기는 임신 가능성이 가장 높은 시기로 다음 월경일로부터
14일 이전에 해당한다. 03
배란은 양쪽 난소에서 매달 번갈아가면서 일어난다.
04
배란된 난자가 정자를 만날 경우, 수정의 과정으로 들어가고, 그렇지 않으면
월경이 일어난다. ※
월경: 수정될 것에 대비하여 두꺼워졌던 자궁 내벽이 난자가 수정되지 않을
시에 허물어지면서 출혈이 일어나는 현상으로 약 28일의 주기를 갖는다. ② 수정 01
수정: 정자가 수란관 상단부에서 배란된 난자와 만나 수정란이 되는 것이다.
02
수란관에서 수정된 수정란은 자궁으로 이동하면서 동시에 난할이 일어난다.
③ 착상: 수정란이 약 일주일이 지나 포배 상태가 되어 자궁벽에 파묻히는 현상
1 생식과 발생
1.5 인간의 생식과 발생
31
④ 임신 01
임신: 수정란이 자궁 내벽에 착상이 된 이후부터 출산까지를 말하며, 자궁에서
태아가 자라나는 현상이다. 02
착상된 수정란은 임신 기간동안 자궁 내벽 사이에서 태반을 형성하며 모체와
태아 사이에 물질 교환이 일어난다. 03
태반을 사이에 두고 모체는 태아에게 영양분과 산소를 공급하고, 태아는
모체에게 이산화탄소와 노폐물을 전달한다. 04
일부 세균 혹은 약물의 성분이 태반을 통해 태아에게 전달될 수 있으므로
임산부의 흡연이나 음주 혹은 약물복용은 태아에게 악영향을 끼친다. 05
수정란이 착상된 후 약 8주 이전까지는 배아라고 불리며, 8주가 지나면
대부분의 기관이 형성되고, 이 때부터 태아라고 부른다. ⑤ 출산: 수정 후 약 266일 후 (38주) 또는 마지막 월경 시작일로부터 약 280일 (40주 째)에 자궁의 수축으로 태아가 질을 통해 자궁 밖으로 나오는 것을 말한다.
쌍생아 - 쌍생아: 한 번의 분만에 두 명 이상의 태아를 출산하는 경우를 말한다. 일란성 쌍생아: 1개의 난자와 1개의 정자가 수정한 후 난할 과정에서
주의
01
하나의 난자에 둘 이상의 정자가 수정해서는
수정란이 갈라진 것이다.
절대로 쌍생아가 생길 수 없고, 오히려 수정란 이 소멸한다.
02
이란성 쌍생아: 2개 이상의 난자가 배란되어 각각 다른 정자와 수정한 후
수정란이 독립적으로 발생한 것이다. - 일란성 쌍생아는 동일한 수정란이 나뉘어진 경우이므로 유전자의 구성이 같다. 그러므로 성별 역시 동일하다. - 이란성 쌍생아는 여러개의 난자가 수정된 경우이므로 태아의 유전자 구성이 모 두 다르다. 그러므로 성별은 같을 수도 있고, 다를 수도 있다.
32
1 생식과 발생
1.5 인간의 생식과 발생
용어 정리 정소 정자가 형성되는 곳 부정소 정자가 일시적으로 저장되는 장소 요도 정자를 몸 밖으로 내보내는 통로 수정관 정자가 이동하는 통로 저정낭과 전립선 정액을 생성하여 분비하는 곳 난소 난자가 형성되는 곳 수란관 배란된 난자가 이동하는 통로 나팔관 수란관의 끝부분 자궁 수정란이 착상하여 태아가 자라는 곳 질 정자가 들어오는 통로이자 태아가 자라서 출산 시 나오는 곳 배란 약 28일을 주기로 난소에서 성숙한 난자가 배출되는 현상 수정 정자가 수란관 상단부에서 배란된 난자와 만나 결합하는 현상 월경 수정이 이루어지지 않았을 경우 임신을 대비해 두꺼워졌던 자궁 벽이 허물어 지면서 혈액과 함께 자궁 밖으로 배출되는 현상 착상 수정란이 약 일주일이 지나 포배 상태가 되어 자궁벽에 파묻히는 현상 쌍생아 한 번의 분만에 두 명 이상의 태아를 출산하는 경우 일란성 쌍생아 1개의 난자와 1개의 정자가 수정한 후 난할 과정에서 할구가 갈라 진 쌍생아 이란성 쌍생아 2개 이상의 난자가 배란되어 각각 다른 정자와 수정한 후 수정란 이 독립적으로 발생한 쌍생아
1 생식과 발생
1.5 인간의 생식과 발생
33
연습 문제 유형 1: 남성,여성의 생식 기관 다음 설명에 해당하는 부위의 이름을 쓰시오. 정자가 이동하는 통로이다.
(
)
정액을 생성하여 분비하는 곳이다.
(
)
(
)
(
)
배란된 난자가 이동하는 통로이다. 난자가 생성되는 곳이다.
유형 2: 사람의 임신과 출산 과정 1. 다음 사람의 임신과 출산 과정에 대한 설명 중 옳은 것은 O표, 틀린 것은 X표 하시오. 배란은 약 14일을 주기로 난소에서 성숙한 난자가 배출되는 현상이다. (
)
수정란의 착상은 상실기 때 일어난다.
(
)
(
)
마지막 월경 시작일로부터 약 266일 후 출산한다.
2. 다음 보기를 임신과 출산 과정의 순서대로 나열하시오. (ㄱ) 태반 형성 (ㄴ) 출산 (ㄷ) 착상 (ㄹ) 수정 (ㅁ) 배란
34
1 생식과 발생
1.5 인간의 생식과 발생
2
일과 에너지 2.1 일과 일의 원리 2.2 일률과 에너지 2.3 역학적 에너지의 전환과 보존
일과 일의 원리
2 일과 에너지
bnd Flickr / newflower
1
주요 개념 이해
사라는 가족들과 함께 설악산에 여행을 갔다. 차를 타고 가다가 목적지인 대청봉 정상이 눈앞에
01 일의 정의에 대해 정확히 알고 그래프
보여 마음이 설레는데, 생각보다 정상에 도착하는 데 꽤 오랜 시간이 걸렸다. 대청봉 정상에 도착한
에서 일의 의미를 이해한다. 02 여러 가지 도구의 필요성과, 일의 정리 에 대해 이해한다.
후 사라가 아버지에게 올라오는 데 왜 오래 걸렸는지 여쭈어보니, 산길이 구불구불하고 긴 빗면으로 만들어졌기 때문이라고 하셨다. 산길이 이러한 빗면으로 지어졌을 때 얻는 이득은 무엇일까? 빗면을 그려서 그 이득을 표현해보자.
일(Work) 참고
- 과학적 일의 정의: 물체에 힘을 작용하여 힘의 방향으로 물체가 이동했을 때
일상적인 의미의 ‘일’과 과학적 의미의 ‘일’은 엄연히 다르다.
일을 했다고 한다. - 일상생활에서 한 정신적인 일은 과학에서 일을 한 경우에 포함되지 않는다. 01
아버지와 어머니께서 회사에서 열심히 일을 하신다.
02
책상 앞에 앉아서 1시간 동안 과학 공부를 하였다.
03
하루에 2시간씩 독서를 하였다.
과학적 일의 양이 0 인 경우 - 힘이 0 일 경우 01
미끄러운 수평면에서 물체가 같은 속도로 움직일 때
02
마찰이 없는 얼음판에서 물체를 밀 때
- 이동거리가 0 일 경우 01
물체에 힘을 가했으나 움직이지 않을 때
02
물체를 가만히 들고 있을 때
- 힘과 이동방향이 수직일 경우
36
배움을 나누는 사람들
01
물체를 들고 수평으로 이동할 때
02
물체가 원운동할 때 (쥐불놀이, 인공위성의 운동)
중학교 3학년 과학
일의 양 물체에 작용한 힘의 크기와 물체가 힘의 방향으로 이동한 거리의 곱이 일의 양이다. 일( W ) = 힘( F ) × 힘의 방향으로 이동한 거리( s ) - 이동거리가 같을 경우 일은 작용한 힘의 크기에 비례한다. - 작용한 힘의 크기가 같을 경우 일의 크기는 이동거리에 비례한다. 일
일
힘
거리
- 힘-이동거리 그래프에서 일의 양 : 그래프 아래 부분의 넓이 = 힘 × 이동거리 = 힘이 한 일의 양 참고
힘
힘
힘이 이동거리에 따라 일정하게 증가할 때
힘
힘이 일정하지 않을 때
일은 항상 힘-이동거리 그래프 아랫부분의 면적이다. 일 = 힘 x 이동거리
이동거리
일= 힘 x 이동거리
일 = 힘 x 이동거리
이동거리
이동거리
- 일의 단위 J (줄, = N · m ), = kgf · m 01
1J : 1N 의 힘을 작용하여 힘의 방향으로 물체를 1m 이동시켰을 때 한
일의 양 02 03
1J = 1N × 1m = 1N · m 1kgf · m = 9.8J
일의 계산 - 수평방향으로 일을 할 때 01
수평면 위에서 등속으로 물체를 밀거나 끌 때에는 마찰력에 대하여 일을
하는 것이다. 02
일 ( W ) = 마찰력 ( F ) × 이동거리( s )
- 수직방향으로 일을 할 때
2 일과 에너지
01
수직 방향으로 물체를 들어 올릴 때에는 중력에 대하여 일을 하는 것이다.
02
일( W ) = 물체의 무게 ( 9.8 × 질량 ) × 들어 올린 높이( h )
2.1 일과 일의 원리
37
지레 - 지레의 원리 01
지레는 받침점 (받침대가 지렛대를 받치는 점), 작용점 (물체가 움직이는 점),
힘점 (힘이 작용하는 점) 으로 구성되어 있다.
힘점 작용점
받침점
w
h
a
F
s
b
w 물체의 무게 a h F b s
02
받침점에서 작용점 (물체) 까지의 거리 물체를 들어 올린 높이(물체의 이동거리) 지레에 작용한 힘 받침점에서 힘점까지의 거리 사람이 누른 거리 (힘점의 이동거리)
힘 F 가 한 일 F × s 가 지레 왼쪽으로 전해졌고, 그것이 물체에 w × h
만큼의 일을 했다고 볼 수 있다. s 는 b 에 비례하고 h 는 a 에 비례하므로 s 를 b 로, h 를 a 로 바꾸면 F × b = w × a 가 성립한다. - 지레를 사용할 때의 힘 01 02
F = w × ab (위 공식에 의해) a < b 이면 힘의 이득이 있다.
- 지레를 사용할 때의 이동거리 01 02
s = h × ab (닮음에 의해 성립) a < b 이면 이동거리가 길어진다.
- 지레를 사용할 때의 일 01 02
F × s = (w × ab ) × (h × ab ) = w × h
사람이 지레에 해준 일 = 지레를 사용하지 않을 때 사람이 물체를 직접
들어올린 일 03
38
2 일과 에너지
지레를 사용해도 일의 이득이 없다.
2.1 일과 일의 원리
축바퀴
F
- 축바퀴란 지름이 큰 바퀴와 지름이 작은 바퀴를 하나의 축에 고정시켜 함께 회 전하도록 만드는 것을 말한다. - 바퀴의 지름의 크기를 다르게 해서 힘 또는 거리의 이득을 본다는 점에서 지레
a
와 같은 원리이다.
b
- F × b = w × a 가 성립한다.
- 축바퀴의 원리를 이용한 것들: 수도꼭지, 교육장의 문고리, 자동차의 핸들, 드 라이버 등
w
도르래 - 일의 변화 없이 힘/이동거리를 바꾸어주는 도구를 도르래라 한다. - 도르래에는 고정 도르래, 움직 도르래 등의 두 종류가 있다. 고정 도르래
움직 도르래
원리
F =w
s = 2h F =
s=h w
h
w
h
1 W 2
F = w2 힘의 이득이 있다. s = 2h 이동거리가 2배로 길다.
이동거리
F = w 힘의 이득이 없다. s = h 이동 거리가 같다.
일의 양
도르래를 쓸 때나 도르래를 쓰지 않을 때나 하는 일의 양은 같다.
장점
힘의 방향을 바꿀 수 있다.
힘
힘이 절반만 든다
- 복합 도르래 01
여러 개의 고정 도르래와 움직 도르래를 조합하여 만든 도르래
02
힘의 방향을 바꿀 수 있고, 힘의 이득을 볼 수 있다
03
복합 도르래의 예 w 6 w F = 6 F =
w 8 w 4
F =
w w = 23 8
w 2
F =
w 6
w
w
2 일과 에너지
일과 일의 원리
39
빗면 w
- 빗면을 사용하면서 물체를 끌어올리는데 드는 힘 01 02
F w
h s
h s
힘의 이득이 있다.( hs < 1 )
- 빗면을 사용하면서 물체를 끌어올릴 때 하는 일 01 02
F : 물체를 끌어올릴 때 드는 힘 w : 물체의 무게 h : 물체를 들어올리는 거리 s : 빗면의 길이
F =w×
F ×s=w×
h s
×s=w×h
빗면으로 물체를 끌어올릴 때 드는 일 = 물체를 들어 올릴 때 드는 일
- 같은 높이만큼 물체를 끌어 올리는 경우 빗면의 기울기가 작을수록 힘은 적게 들 고 이동거리는 길어진다. 하는 일의 양은 빗면을 사용하든 사용하지 않든 일정하다.
일의 원리 - 도구를 사용하여 한 일의 양이나 도구를 사용하지 않고 한 일의 양은 같다. - 도구를 사용해 힘의 이득이 생기면 이동거리가 길어져 결국 한 일의 양은 같다. - 일의 양을 계산할 때 곱하는 이동거리는 반드시 힘과 같은 방향의 이동거리 이 어야 한다. - 도구를 사용하기 전과 사용할 때의 힘의 방향, 힘의 크기, 이동거리는 변하여도 일의 양은 바뀌지 않는다.
용어 정리 일의 양 물체에 작용한 힘의 크기와 물체가 힘의 방향으로 이동한 거리의 곱
1J 1N 의 힘을 작용하여 힘의 방향으로 물체를 1m 이동시켰을 때 한 일의 양 축바퀴 지름이 큰 바퀴와 지름이 작은 바퀴를 하나의 축에 고정시켜 함께 회전하 도록 만든 것 복합 도르래 여러 개의 고정 도르래와 움직 도르래를 조합하여 만든 도르래 일의 원리 도구를 사용하여 한 일의 양이나 도구를 사용하지 않고 한 일의 양은 같다.
40
2 일과 에너지
2.1 일과 일의 원리
연습 문제 유형 1: 일 다음 중 과학에서 의미하는 일을 했다고 할 수 있는 경우는? 1) 넘어지려는 담을 받치고 서 있을 때 2) 하루 종일 사무실에서 회의록을 작성할 때 3) 볼링 공을 든 채로 30분 동안 서 있을 때 4) 인공위성이 지구 주위를 등속 원 운동할 때 5) 바닥에 있는 가방을 책상 위에 올려놓을 때
2 일과 에너지
2.1 일과 일의 원리
41
일률과 에너지
bn
2 일과 에너지
Flickr / hfabulous
2
주요 개념 이해
가내 수공업 → 공장제 수공업 → 공장제 기계공업
01 일률의 개념을 이해하고 일률을 계산
사회시간에 영국의 산업 혁명을 배울 때 나오는 내용이다. 산업혁명으로 대량생산이 가능해지자 잉여생산물을 거래하기 시작했고 다양한 산업이 탄생한 것은 물론 각 분야의 분업화, 전문화가
할 수 있다.
이루어졌다. 사회 - 경제적으로 거대한 파장을 미친 산업혁명에는 어떤 과학 원리가 담겨있을까?
02 에너지의 개념을 이해한다. 03 위치 에너지와 운동 에너지를 이해하고 계산할 수 있다.
일률 - 일률(Power)이란 단위 시간( 1 초)동안 한 일의 양을 말한다. - 일률( P ) = (일의 양( W )) / (걸린 시간 ( t )) 일률 ∝ 한 일 걸린 시간은 일정하다
01
일률은 일의 ‘효율’이라고 생각할 수 있다.
02
같은 양의 일을 하는 데 걸린 시간이 짧을수록 능률적이다.
03
같은 시간 동안 한 일의 양이 많을수록 능률적이다.
- 일률의 단위: W (와트) , HP (마력)
일률
01 02 03 04
다.
한 일의 양
일률 ∝
1 걸린 시간
한 일의 양은 일정하다
1W 는 1 초 동안 1J 의 일을 할 때의 일률이다. 1W = 1J/1s = (1N × 1m)/1s 1kW = 1000W 1HP (Horse Power)는 말 1 마리가 평균적으로 내는 일률로서 735W 와 같
- 일률은 일의 양과 비례하고 시간에 반비례한다. - 물체에 작용한 힘의 크기와 물체의 속력이 일정할 때, 일률은 작용한 힘과 속력 의 곱이다.
일률
일률( P ) = 일의 양( W ) / 걸린 시간 ( t ) 걸린 시간
42
배움을 나누는 사람들
= (힘( F ) × 이동거리( s )) / 걸린 시간 ( t ) = 힘( F ) × (이동거리( s ) / 걸린 시간 ( t )) = 힘( F ) × 속력( v )
중학교 3학년 과학
에너지 - 일을 할 수 있는 능력을 에너지라 하며, 단위는 J (줄)이다. - 에너지의 종류 01
전기에너지: 전류
02
열에너지: 태양열, 연소열
03
화학에너지: 석탄,석유
04
위치 에너지: 댐에 있는 물
05
운동 에너지: 운동하는 물체, 빛 에너지, 핵 에너지
- 일과 에너지의 관계 01
일과 에너지는 서로 전환된다.
02
물체에 일을 하면 물체의 에너지가 증가한다.
03
에너지를 가진 물체는 다른 물체에 일을 할 수 있으며 물체가 일을 하면 물체 의 에너지는 감소한다.
- 에너지와 일은 서로 전환이 가능 하므로 에너지의 단위와 일의 단위는 같다.
위치 에너지 - 기준면으로부터 높은 곳에 있는 물체가 가지는 에너지를 위치 에너지라 한다. 01
기준면에 따라 위치 에너지가 달라진다.
02
기준면의 위치 에너지는 0 이다.
- 위치 에너지는 물체의 무게와 기준면으로부터 잰 높이의 곱으로 정의한다. - 질량 m 인 물체가 높이 h 에서 위치 에너지 = Ep = 무게 × 높이 = 9.8 mh - 위치 에너지와 일의 전환 01 02
일은 위치 에너지로 위치 에너지는 일로 서로 전환된다. 물체를 높이 h 만큼 들어 올리는 일 = 높이 h 에서 물체의 위치 에너지 = 물체가 높이 h 에서 떨어지면서 하는 일
- 위치 에너지는 기준면으로부터 잰 물체의 높이와 물체의 질량에 비례한다. 위치 에너지 ∝ 질량
위치 에너지 ∝ 높이
높이는 일정하다 위치 에너지
질량
2 일과 에너지
2.2 일률과 에너지
질량은 일정하다 위치 에너지
높이
43
운동 에너지 - 운동하는 물체가 가지는 에너지를 운동 에너지라 한다. - 운동 질량 m 인 물체가 순간속도 v 일 때의 운동 에너지는 Ek =
1 mv 2 이다. 2
- 운동 에너지와 일의 전환 → 운동 에너지는 일로, 일은 운동 에너지로 서로 전환된다. - 운동 에너지와는 질량에 비례하고 속력의 제곱에 비례한다. 운동 에너지 ∝ 질량
운동 에너지와 속력
속력은 일정하다
질량은 일정하다
운동 에너지
운동 에너지
질량
운동 에너지 ∝ 속력 2 질량은 일정하다 운동 에너지
속력
용어 정리 일률(Power) 단위시간 ( 1 초) 동안 한 일의 양
1W 1 초 동안 1J 의 일을 할 때의 일률 에너지 일을 할 수 있는 능력 위치 에너지 기준면으로부터 높은 곳에 있는 물체가 가지는 에너지 운동 에너지 운동하는 물체가 가지는 에너지
44
배움을 나누는 사람들
중학교 3학년 과학
속력 2
연습문제 유형 1: 일률 어떤 사람이 2 분 동안 300J 의 일을 하였다. 이 사람의 일률을 구하시오.
유형 2: 위치 에너지 질량이 50kg 인 한수는 높이가 10cm 인 계단을 10 계단 올라갔다. 한수의 증가 한 위치 에너지는? 1) 9.8J 2) 49J 3) 98J 4) 490J 5) 980J
유형 3: 운동 에너지 질량이 50kg 인 한수가, 이번에는 10m/s 의 속도로 100m 달리기를 했다. 이때 한수의 운동 에너지는? 1) 250J 2) 500J 3) 1000J 4) 1250J
2 일과 에너지
2.2 일률과 에너지
5) 2500J
45
역학적 에너지의 전환과 보존
Flickr / coastergeff
2 일과 에너지
cbnd
3
주요 개념 이해
후렌치 레볼루션이라는 이름을 가진 롤러코스터는 롯데월드에서 가장 인기 있는 놀이기구 중
01 역학적 에너지의 개념과 전환을 이해
하나이다. 이 놀이기구는 28m 만큼 올라갔다가 내려와 시속 83km 까지의 속력을 자랑한다고 한다.
한다.
높은 곳에서 내려온 롤러코스터가 어떻게 이렇게 빨리 달릴 수 있는지 알아보자.
02 역학적 에너지의 보존을 이해한다. 03 에너지 보존의 개념을 이해한다.
역학적 에너지의 전환 - 우리는 앞에서 위치 에너지와 운동 에너지에 대해서 배웠다. 이 때 위치 에너지 와 운동 에너지의 합을 역학적 에너지라 한다. 위치 에너지와 운동 에너지는 서로 전환될 수 있다. 01
역학적 에너지 ( E ) = 위치 에너지 ( Ep ) + 운동 에너지( Ek )
02
위치 에너지와 운동 에너지는 서로 전환될 수 있다.
03
물체가 올라가거나 내려갈 때 위치 에너지와 운동 에너지는 서로 전환된다.
04
물체가 아래로 내려갈 때에는 위치 에너지가 줄어들면서 운동 에너지가
증가한다. 이때 위치 에너지가 줄어든 만큼 운동 에너지가 증가한다. 따라서 물체가 아래로 내려올 수록 속력은 빨라진다. 05
물체가 위로 올라갈 때는 위치 에너지가 늘어나면서 운동 에너지가 감소한
다. 이때 위치 에너지가 늘어난 만큼 운동 에너지는 감소한다. 따라서 물체가 위로 올라갈수록 속력은 느려진다. - 물체가 올라 갈 때 01
높이 증가 → 위치 에너지 증가
02
속력 감소 → 운동 에너지 감소
03
운동 에너지 → 위치 에너지로 전환
- 물체가 내려 갈 때
46
배움을 나누는 사람들
01
높이 감소 → 위치 에너지 감소
02
속력 증가 → 운동 에너지 증가
03
위치 에너지 → 운동 에너지로 전환
중학교 3학년 과학
롤러코스터의 역학적 에너지 전환 A
- 롤러코스터의 위치가 변하면서 운동 에너지와 위치 에너지도 변한다. - A점에서 B점을 거쳐 C점으로 운동하는 동안 위치 에너지가 운동 에너지로 전환
B
된다.
D
- C점에서 D점으로 운동하는 동안 운동 에너지가 위치 에너지로 전환된다. C
- A점에서 위치 에너지가 가장 크고 C점에서 위치 에너지가 가장 작다. 따라서 A 점에서 가장 느리고 C점에서 가장 빠르다.
진자 운동에서 역학적 에너지 전환 A
B
- A, B가 가장 높으므로 위치 에너지가 최대 - O 점에서 운동 에너지가 최대 → vmax
9.8mh
- A, B에서는 속력이 0이므로 운동 에너지가 0 O
= 12 mv 2= 점 O에서의 추의 속력 9.8mh= 추의 무게
- A, B 점에서의 역학적 에너지 = 9.8mh - O 점에서의 역학적 에너지 =
1 2 2 mv
역학적 에너지의 보존 - 우리는 앞에서 역학적 에너지가 무엇인지, 그리고 역학적 에너지가 어떻게 전환 되는지에 대해서 배웠다. 역학적 에너지가 중요한 이유는 마찰이나 공기의 저항이 없을 때 항상 일정하게 보존되기 때문이다. 역학적 에너지가 일정하게 보존된다는 것을 역학적 에너지 보존의 법칙이라 한다. 위치 에너지 + 운동 에너지 = 역학적 에너지 = 일정
낙하하는 물체에서의 역학적 에너지의 보존 h1 v1
- 최고점에서 속력이 0 이므로 위치 에너지만 있다. (운동 에너지 = 0 ) - 낙하 중에는 공이 h1 에서 h2 로 떨어질 때 속력은 v1 에서 v2 로 빨라진다.
(감소한 위치 에너지 = 증가한 운동 에너지)
- 9.8mh1 − 9.8mh2 =
1 2 2 mv2
− 12 mv1 2
- 지면에서는 높이가 0 이므로 운동 에너지만 있다. (위치 에너지 = 0 ) - 물체의 높이에 관계없이 모든 지점에서 공의 역학적 에너지는 항상 일정하다. - 처음의 위치 에너지 + 처음의 운동 에너지
= 나중의 위치 에너지 + 나중의 운동 에너지 h2 v2
2 일과 에너지
9.8mh1 + 12 mv1 2 = 9.8mh2 + 12 mv2 2
2.3 역학적 에너지의 전환과 보존
47
진자운동에서의 역학적 에너지의 보존 - 역학적 에너지의 보존을 앞에서 살펴본 진자의 운동에 적용해 보자. 01
A점에서는 속력이 0 으로 운동 에너지가 0 이고 위치 에너지가 9.8mh 이다.
그러므로 역학적 에너지는 9.8mh 이다. O 점에 오면 역학적 에너지는 그대로
9.8mh 이고 위치 에너지는 0이다. 따라서 이때의 운동 에너지는 12 mv 2 이고 이것은 9.8 mh 와 같다. 02
B점에서는 다시 속력이 0이 되어 운동 에너지가 0이 된다. 역학적 에너지가
보존되어서 A와 같은 높이까지 올라오게 된다. 따라서 A - O - B - O - A를 왔다 갔다하는 진자운동을 하게 된다.
= 12 mv 2= 점 O에서의 추의 속력 9.8mh= 추의 무게
A
B
9.8mh O
에너지의 보존 - 마찰이나 공기 저항 등이 없으면 운동 에너지와 위치 에너지의 합인 역학적 에너 지가 일정하며, 그 안에서 위치 에너지와 운동 에너지가 전환된다. - 그러나 물체가 운동할 때 마찰이나 공기 저항 등의 외부적인 힘이 작용하면 역 학적 에너지가 보존되지 않는다. 이 때는 역학적 에너지의 일부가 열에너지와 같 은 다른 에너지로 전환되어 역학적 에너지가 감소하게 된다. 그러나 이 때에도 감 소한 역학적 에너지 만큼 열 에너지가 증가한다. - 따라서 역학적 에너지와 열 에너지 등의 모든 에너지를 더한 에너지의 총량은 일 정하다. - 에너지의 총량이 일정하게 보존된다는 법칙을 에너지 보존 법칙이라 한다. 역학적 에너지 + 열에너지(빛 에너지, 소리 에너지 등) = 일정
용어 정리 역학적 에너지 위치 에너지와 운동 에너지의 합 역학적 에너지 보존의 법칙 마찰이나 공기의 저항이 없으면 물체의 역학적 에너지 는 항상 일정하게 보존된다, 에너지 보존 법칙 에너지는 여러가지 형태로 전환이 가능하지만 그 총량은 항상 일정하게 보존된다. 48
2 일과 에너지
2.3 역학적 에너지의 전환과 보존
연습 문제 유형 1: 역학적 에너지의 전환 질량이 4kg 인 공을 2.5m 높이에서 가만히 떨어뜨렸다. 바닥에 닿는 순간, 공의 속력을 구하시오. (단, 공기 저항은 무시한다.)
유형 2: 에너지 보존의 법칙 질량 1kg 인 나무 도막이 높이 2m 인 빗면에서 미끄러져 내려와 마룻바닥을 1m 이동한 후 멈추었다. 나무 도막과 빗면사이에는 마찰력이 존재하며, 나무 도막과 마룻바닥 사이의 마찰력은 10N 이다. 이에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르 면? (답 2개)
1kg
2m
1m 1) 모든 과정에서 역학적 에너지는 보존된다. 2) 나무 도막이 내려오는 동안 위치 에너지는 감소한다. 3) 나무 도막이 내려오는 동안 운동 에너지는 일정하다. 4) 나무 도막이 내려오는 동안 역학적 에너지는 증가한다. 5) 나무 도막이 내려올 때 빗면과의 마찰에 의해 9.6J 의 열에너지가 발생한다.
2 일과 에너지
2.3 역학적 에너지의 전환과 보존
49
50
2 일과 에너지
2.3 역학적 에너지의 전환과 보존
3
물질의 구성 3.1 물질관의 변천 3.2 원소와 화합물 3.3 원자 3.4 분자 3.5 분자와 분자식
3 물질의 구성
주요 개념 이해
시험이 끝난 후 열심히 만화책을 보던 보현이는 중세에는 여러 값싼 금속들을 가지고 비싼 금으로
01 고대, 중세, 근대의 물질관을 이해한다.
바꾸려고 하는 “연금술사”라는 직업이 있다는 것을 알게 되었다. 그들은 마술사처럼 갖가지 재료들을 솥단지에 넣고 끓여 금을 만들고자 했으나 백이면 백, 다들 실패하고 말았다. 지금은 왜 연금술사라는 직업이 없을까? 정말로 다른 물질들을 가지고 금을 만드는 것은 불가능한 일일까?
고대와 중세의 물질관 - 고대의 물질관은 과학적인 근거보다는 철학적인 생각이 바탕이 된 물질관이다. 01
탈레스는 모든 물질의 근원은 물이다 라는 1원소설을 주장하였다.
02
엠페도클레스는 만물의 근원은 물, 불, 흙, 공기라는 4원소설을 주장하였다.
03
데모크리토스는 모든 물질은 더 이상 쪼개지지 않는 입자로 구성되어 있다는
입자설을 주장하였다. (근대 물질관의 기초) 04
아리스토텔레스는 만물은 물, 불, 흙, 공기 4원소와 차가움, 따뜻함, 건조함,
습함의 4가지 성질로 되어 있고, 이 성질의 조합에 의해 서로 변환된다는 4원소 변환설을 주장하였다. 또한 모든 물질은 내부에 빈 공간 없이 연속적으로 연결되어있다는 연속설을 주장하였다. - 중세의 연금술사들은 아리스토텔레스의 4원소변환설에 기초하여 납, 구리 등과 같은 값싼 금속을 금으로 바꾸려 노력했고, 금 만들기에는 실패했지만 화학실험의 기초 발전에 큰 기여를 했다.
아리스토텔레스의 4원소변환설
52
배움을 나누는 사람들
- 동양에서는 자연현상을 목, 화, 토, 금, 수의 5행의 원리로 설명하였다.
중학교 3학년 과학
cbnd
물질관의 변천
Flickr / shakespearetheatrecompany
1
연속설과 입자설 - 고대의 물질의 구조에 대한 견해는 크게 물질은 없어질 때까지 계속 쪼갤 수 있다 는 아리스토텔레스의 연속설과 물질은 계속 쪼개면 더 이상 쪼개지지 않는 입자에 이르게 된다는 입자설 두가지가 있다. - 연속설과 입자설의 비교 주사기 안의 공기를 압축시킬 때, 연속설을 주장하는 아리스토텔레스는 주사기 안의 공기가 진해지면서 부피가 줄어들었다고 하고, 입자설을 주장하는 데모크리스토스는 주사기 안의 공기입자 사이의 거리가 가까워지면서 부피가 줄어들었다고 설명한다. 연속설과 입자설 주사기 안의 공기를 압축할 때
- 입자설의 증거 01
쪼갤 수 없다.
→ 비눗방울, 밀가루반죽, 금속을 얇고 넓게 만드는 데 한계가 있다. 02
빈 공간이 있다.
→ 설탕과 물을 섞으면 부피가 감소한다. 물과 에탄올을 섞으면 부피가 감소한다. 물질이 연속적으로 있다면 빈 공간이 없으므로 섞어도 부피가 변하지 않아야 한다.
근대의 물질관 - 근대의 물질관은 실험을 통한 근거를 바탕으로 한 물질관이다. 01
보일은 4원소설을 부정하고 물질은 더 이상 분해 되지 않는 원소로 되어
있다고 주장하며 최초로 원소의 개념을 제시하였다. 또한 J자관 실험으로 고대 입자설을 부활시켰다. 02
슈탈은 모든 물질은 플로지스톤을 가지고 있다는 플로지스톤설을
주장하였으며, 연소하면 플로지스톤이 빠져나가 질량이 감소한다고 생각했다. 03 J자관 실험 한 쪽이 막힌 J자관에 수은을 계속 넣으면 공기
라부아지에는 원소설을 주장하였으며 물 합성실험을 통해 4원소설이 옳지
않음을 증명하였다. 더 이상 나눌 수 없는 물질을 원소로 정의하고 33종의 원소를 발표했다.
의 부피가 줄어든다. 이것은 공기가 입자와 그
→ 수소와 산소에 전기 불꽃을 가하니 물이 생기는 실험을 통해 물은 원소가
입자가 운동할 수 있는 빈 공간(진공)으로 이
아님을 증명하였다.
루어져 있어서 압력을 가하면 입자 사이의 빈 공간이 좁아지기 때문에 나타나는 현상이다.
04
돌턴은 모든 물질은 더 이상 쪼개지지 않는 가장 작은 입자인 원자로 구성되어
있다는 원자설을 주장하였고 각종 원소를 그림으로 된 기호로 나타내었다. 05
아보가드로는 물질은 몇 개의 원자들의 결합으로 이루어진 분자로 구성되어
있다는 분자설을 주장하였다.
3 물질의 구성
3.1 물질관의 변천
53
용어 정리 물질관 “물질이란 무엇인가?”에 대한 사람들의 생각 연속설 모든 물질은 내부에 빈 공간 없이 연속적으로 연결되어 있다. 입자설 물질의 기본 단위로, 쪼개지지 않는 입자가 존재한다. 원자 더 이상 쪼개지지 않는 가장 작은 입자 분자 몇 개의 원자들의 결합으로 이루어진 물질의 성질을 가지는 최소 단위의 입자
54
3 물질의 구성
3.1 물질관의 변천
연습 문제 유형 1: 물질관의 변천 다음 중 여러 학자들이 주장했던 물질관에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? ① 탈레스는 모든 물질의 근원이 물이라는 1원소설을 제시했다. ② 아리스토텔레스는 모든 물질의 근원이 물, 불, 흙, 공기라는 4원소설을 제시했 고, 이 원소들이 서로 변할 수 있다고 주장했다. ③ 데모크리토스의 입자설은 근대 물질관의 기초가 되었다. ④ 돌턴은 물질을 이루고 있는 기본 입자를 원자라고 부르고 그에 입각해 원자설 을 만들었다. ⑤ 점점 과학적 근거를 바탕으로 한 물질관에서 철학적인 생각이 바탕이 된 물질 관으로 변화했다.
3 물질의 구성
3.1 물질관의 변천
55
cbn Flickr /leeno cb Flickr / paparutzi
3 물질의 구성
주요 개념 이해
엄마의 손가락에는 1캐럿 짜리 다이아반지가 끼워져 있다. 그 다이아몬드를 유심히 관찰하던 명빈이는
01 원소와 화합물을 이해한다.
나중에 청혼을 할 때 쓸 다이아반지를 저렴하게 마련하는 방법을 찾아보다가 신기한 것을 발견했다.
02 원소를 확인하는 불꽃반응과
값비싼 다이아몬드와 연필심을 만드는 흑연이 탄소라는 똑같은 원소로 이루어져 있다는 것이다. 어떻게
스펙트럼을 이해한다.
같은 원소로 이루어져 있으면서 색, 모양 등의 성질이 다른 물질이 있을 수 있는 것일까? 그렇다면 과연 흑연을 값비싼 다이아몬드로 바꾸는 일이 가능할까?
원소 - 원소란 더 이상 다른 종류의 물질로 분해되지 않는 물질을 이루는 기본 성분을 말한다. - 원소는 화학변화가 일어날 때 변하지 않으며 원소의 종류에 따라 그 특성이 다르 다. 현재까지 100여종이 알려져 있다. 원소
원소기호 특성
수소
H
가장 가벼운 원소로 연료로 사용한다.
헬륨
He
두 번째로 가벼운 원소이며 안정하다.
탄소
C
숯, 흑연, 다이아몬드의 성분이며 가장 많은 화합물을 만든다.
질소
N
공기의 80% 정도, 비료의 성분이다.
산소
O
공기의 20% 정도, 생물의 호흡과 물질의 연소에 사용된다.
네온
Ne
안정한 원소이며 네온 사인의 빛을 내는 데에 쓰인다.
나트륨
Na
반응성이 큰 무른 금속이며 소금의 성분이다.
알루미늄
Al
가벼운 금속이며 비행기를 만드는 데에 쓰인다.
규소
Si
유리의 성분이며 반도체를 만드는 데에 쓰인다.
염소
Cl
수돗물이나 수영장을 소독할 때 쓴다.
칼슘
Ca
조개 껍데기와 뼈의 성분이다.
수은
Hg
상온에서 유일하게 액체인 금속이며 온도계에 사용된다.
- 원소는 금속 원소와 비금속 원소로 나눌 수 있다. ① 금속 원소: 광택이 있고, 열과 전기가 잘 통한다. (구리, 철, 금, 알루미늄 등) ② 비금속 원소: 열과 전기가 잘 통하지 않는다. (수소, 산소, 황, 염소, 헬륨 등)
56
배움을 나누는 사람들
1
원소와 화합물
2
2
중학교 3학년 과학
화합물 - 화합물이란 두 가지 이상의 원소가 결합하여 이루어진 물질을 말한다. - 화합물은 화학변화에 의해 두 가지 이상의 원소로 나누어질 수 있고 성분원소와 전혀 다른 성질을 갖는다. 예
3H2 (수소) + N2 (질소) → 2NH3 (암모니아) 2H2 (수소) + O2 (산소) → 2H2 O (물) C (탄소) + O2 (산소) → CO2 (이산화탄소)
- 원소와 화합물의 특징 비교 원소
화합물
화학적 방법으로 다른 물질로 분해되거나 화합물은 성분 원소의 성질과는 전혀 다른 합성되지 않는다. 또 화학반응이 일어날 때 새로운 물질이다. 또한 화학적 방법으로 두 변하지 않고 그대로 보존된다. 가지 이상의 원소로 나누어 진다.
원소 기호 - 원소를 나타내는 간단한 기호를 원소 기호라고 한다. - 연금술사들은 원소기호로 그림을 사용하였다. - 돌턴은 원소기호로 원과 기호를 사용하였다. - 베르셀리우스는 원소 기호로 알파벳을 사용하였다. 원소 이름의 첫 글자 또는 첫 글자와 중간 글자 하나씩, 첫 글자는 대문자, 그 다음은 중간 글자는 소문자로 쓴다. 예
3 물질의 구성
He (헬륨, Helium) Mg (마그네슘, Magnessium) Si (규소=실리콘, Silicon)
3.2 원소와 화합물
57
불꽃 반응 - 미지의 화합물에 어떤 원소가 포함되어 있는지 알아보는 방법은 불꽃 반응과 스 펙트럼 관찰 등이 있다. - 불꽃 반응이란, 금속원소나 금속원소를 포함하는 화합물을 겉불꽃 속에 넣었을 때 특정 불꽃색을 나타내는 현상을 말한다. 불꽃 반응로는 대략적인 원소의 종류를 알아낼 수 있다. - 불꽃 반응은 묽은 염산으로 니크롬선의 불순물을 제거한 후, 시료를 묻히고 토치 의 겉불꽃에 넣으면 관찰할 수 있다. 원소
리튬
나트륨
칼륨
칼슘
스트론튬 바륨
구리
세슘
불꽃색
빨간색
노란색
보라색
주황색
진빨간색 황록색
청록색
청색
- 다른 화합물이라도 같은 금속원소가 있으면 같은 색이 나타난다.
58
3 물질의 구성
시료
질산스트론튬
질산칼륨
질산구리
질산나트륨
불꽃색
진빨간색
보라색
청록색
노란색
스트론튬
염화칼륨
염화구리
염화나트륨
진빨간색
보라색
청록색
노란색
3.2 원소와 화합물
스펙트럼 - 스펙트럼이란, 금속원소의 불꽃을 분광기로 볼 때 나타나는 밝은 색 선의 띠를 말한다. - 선 스펙트럼은 원소 종류에 따라 선의 색, 위치, 개수, 굵기가 다르며 비슷한 불 꽃색의 원소도 구별 가능하다. 같은 원소라면 같은 위치에 같은 색, 같은 굵기의 선이 나타난다. 나트륨의 선 스펙트럼
수소의 선 스펙트럼
- 햇빛이나 형광등 불빛은 분광기를 통과시켰을 때, 선이 아닌 연속으로 나타나는 연속 스펙트럼을 관찰할 수 있다. (무지개처럼) - 화합물의 선스펙트럼은 각각의 원소의 스펙트럼이 겹쳐서 나온다. 시료
선스펙트럼
원소 A와 원소 C의 혼합물 원소 A 원소 B 원소 C
용어 정리 원소 더 이상 다른 종류의 물질로 분해되지 않는, 물질을 이루는 기본 성분 화합물 두 가지 이상의 원소가 결합하여 이루어진 물질 불꽃반응 금속원소나 금속원소를 포함하는 화합물을 겉불꽃 속에 넣었을 때 특 정 불꽃색을 나타내는 현상 선스펙트럼 금속원소의 불꽃을 분광기로 볼 때 나타나는 밝은 색 선의 띠
3 물질의 구성
3.2 원소와 화합물
59
연습 문제 유형 1: 원소와 화합물 다음 중 원소와 화합물에 대한 설명 중 옳지 않은 것은? ① 원소는 화학반응이 일어날 때 변하지 않는다. ② 원소의 종류가 다르면 그 특성도 다르다. ③ 화합물의 성질은 그 성분원소의 성질들에 의해 결정된다. ④ 화합물은 화학변화에 의해 두 가지 이상의 원소로 나누어질 수 있다. ⑤ 원소는 현재까지 약 100여종이 알려져 있다.
유형 2: 원소의 확인 다음 물질들로 불꽃 반응 실험을 하면 모두 같은 불꽃색이 나타난다. 이로부터 알 수 있는 사실은? 질산나트륨 나트륨 염화나트륨 ① 모두 같은 성질을 나타내는 물질들이다. ② 모두 두 가지 원소가 결합된 화합물이다. ③ 비금속 원소가 불꽃색을 나타내게 한다. ④ 분광기로 관찰하면 선스펙트럼이 다를 것이다. ⑤ 원소가 화합물이 되어도 불꽃색은 변하지 않는다.
60
3 물질의 구성
3.2 원소와 화합물
3 물질의 구성
3.2 원소와 화합물
61
원자
Flickr / Snrang
3 물질의 구성
cbna
3
주요 개념 이해
재영이의 어머니는 중학교 동창회에 참석하기 위해 평소에는 감춰 두기만 하는 금반지를 꺼내 손가락에
01 돌턴의 원자설을 이해한다.
끼었다. 학교에서 화학 시간에 배운 내용이 생각난 재영이는 어머니에게 이렇게 말했다. “어머니, 그 조그만 금반지 안에 사실 수없이 많은 원소가 들어있다는 것 아세요?”
02 질량 보존의 법칙과 일정 성분비
어머니가 대답하셨다. “그럼. 참, 이 반지는 순금으로 이루어져 있는데, 그래서 이 금은 한 종류의
법칙을 이해한다.
원자로 이루어져 있다고 말할 수 있단다.” 재영이의 말과 어머니의 말 안에는 미묘하게 어색한 부분이 한 군데씩 있다. 한번 찾아서 고쳐보자.
돌턴의 원자설 - 돌턴은 모든 물질은 더 이상 쪼갤 수 없는 원자로 이루어져 있다는 원자설을 주장하였다. 01
모든 물질은 더 이상 쪼갤 수 없는 원자로 이루어져 있다.
02
같은 종류의 원자는 크기와 질량이 같고, 다른 종류의 원자는 크기와 질량이
다르다. 03
화학반응 시 원자는 없어지거나 새로 생기지 않으며 다른 종류의 원자로
변하지 않는다. 따라서 연금술은 불가능하다. 04
서로 다른 원자들이 일정한 비율로 모여서 새로운 물질을 만든다.
- 현대에 와서 돌턴의 원자설은 수정되어야 할 부분이 있다. 01
원자는 원자핵과 전자로 나뉘고 핵분열에 의해 더 작은 입자로 쪼개진다.
02
동위원소의 존재로 같은 원소 중에도 질량이 다른 것이 있다.
- 원자 모형으로 돌턴의 원자설에 어긋나지 않게 원자를 설명할 수 있으며, 화합물 을 이루는 원자의 종류, 개수, 배열을 알 수 있다. 예
62
배움을 나누는 사람들
큰 공과 작은 공, 핀과 고리, 볼트와 너트
중학교 3학년 과학
원자 개념을 기본으로 하는 법칙 - 화학반응 전의 반응물질의 총 질량과 반응 후에 생성된 물질의 총 질량은 같다는 법칙을 질량보존의 법칙이라 한다. (라부아지에) →
검은 구슬을 산소 원자, 흰 구슬을 수소 원자라고 하면, 하나의 산소와 두 개의
수소가 반응해서 물 분자 하나가 생긴다. 반응 전 검은 구슬 한 개와 흰 구슬 두 개가 반응 후(화살표 오른쪽)에 그대로 있으므로 반응 전 후의 총 질량이 같음을 알 수 있다. - 두 가지 이상의 성분 물질이 화합하여 한 화합물을 만들 때 화합물을 구성하는 성분 물질 사이에 일정한 질량비가 성립한다는 법칙을 일정성분비의 법칙이라 한 다. (프루스트) →
물 분자 하나는 항상 검은 구슬 하나와 흰 구슬 두 개로 만들어지므로
물 분자에서 산소와 수소의 질량비는 항상 일정하다.
용어 정리 원자 더 이상 쪼개지지 않는 입자 질량보존의 법칙 화학반응 전의 반응물질의 총 질량과 반응 후의 총 질량은 같다. 일정 성분비의 법칙 두 가지 이상의 성분 물질이 화합하여 한 화합물을 만들 때, 화합물을 구성하는 성분 물질 사이에 일정한 질량비가 성립한다. 원자설 원자의 기본 성질에 대한 정리 원자모형 원자설에 기초하여 원자를 알아보기 쉬운 형태로 나타낸 것
3 물질의 구성
3.3 원자
63
연습 문제 유형 1: 돌턴의 원자설 다음 보기 중에서 돌턴의 원자설에 근거한 원자의 성질로 옳은 것을 모두 고르시오. <보기> ㄱ. 원자는 더 이상 쪼갤 수 없다. ㄴ. 원자는 서로 결합하지 않는다. ㄷ. 원자는 다른 원자로 변할 수 없다. ㄹ. 원자는 종류에 관계없이 크기가 같다.
64
2 물질의 특성
3.3 원자
2 물질의 특성
3.3 원자
65
분자
Flickr / jayd
3 물질의 구성
cbnd
4
주요 개념 이해
놀이공원에 다녀온 수현이는 헬륨가스가 채워져 있는 풍선을 가지고 있었다. 친구들과 헬륨가스를
01 분자의 개념을 이해한다.
마시고 웃긴 목소리로 말하며 신나게 놀다 보니 풍선 안의 헬륨가스를 모두 써버리고 말았다. 이
02 기체 반응의 법칙을 이해한다.
풍선을 일반 공기가 아닌 다른 기체로 채우고 싶었던 수현이는 방귀의 주 성분이 메탄가스라는 점에 착안하여 방귀로부터 모은 메탄가스를 이용해 풍선을 처음과 같은 크기로 불어놓았다. 일반적으로 놀이공원에서 풍선에 넣는 헬륨가스는 매우 작은 분자로 알려져 있다. 메탄 분자는 헬륨 분자보다 크다. 헬륨과 메탄 분자의 크기가 다르다면 같은 부피의 풍선 안에 다른 개수의 분자가 들어있는 걸까?
기체 반응의 법칙 - 온도와 압력이 일정할 때, 반응하는 기체들과 생성되는 기체들의 부피 사이에는 간단한 정수비가 성립한다는 법칙을 기체 반응의 법칙이라 한다. (게이 뤼삭) - 수증기 합성 실험 : 수소와 산소의 혼합기체에 전기 불꽃을 가하면 2 : 1 의 부피 비로 반응하여 수증기가 생성된다. 이것을 원자 모형으로 설명하려 하면 원자가 쪼 개지는 모순이 생겨 분자라는 개념이 나왔다. (돌턴의 원자설에 어긋난다.) 반응 전 기체의 부피 (mL)
66
실험
수소
산소
1
30
10
2
20
3
20
배움을 나누는 사람들
반응 후 남은 기체의 부피 (mL)
반응한 기체의 부피 (mL)
반응한 기체의 부피비
수소
산소
수소 : 산소
수소, 10
20
10
2:1
10
0
20
10
2:1
20
산소, 10
20
10
2:1
중학교 3학년 과학
분자설 - 아보가드로는 기체는 여러 개의 원자가 모여서 이루어진 분자로 이루어져 있다는 가설을 세웠다. (아보가드로의 가설) - 원자모형으로 수소와 산소가 반응하여 수증기가 만들어 지는 반응을 나타내면 다음과 같은데, 수소 원자 두 개와 산소 원자 한 개가 반응했을 때, 두 개의 입자가 생기므로 이를 원자로만 설명하면 산소원자가 쪼개지게 되어 원자설에 위배된다. 이를 보완하기 위하여 분자라는 개념이 도입되었다.
- 같은 온도와 압력에서 같은 부피 속에는 같은 개수의 기체 분자가 들어있다. (아보가드로의 법칙)
분자 모형 - 분자모형으로 수소와 산소가 반응하여 수증기가 만들어 지는 반응을 나타내면 다음과 같은데, 분자의 개념을 도입하면 앞에서 언급했던 모든 법칙들이 모두 적용될 수 있다.
01
반응하는 기체들과 생성되는 기체들의 부피 사이에 간단한 정수비가 성립한다.
(기체 반응의 법칙) 02
같은 부피 속에 포함된 기체 분자의 수가 같다. (아보가드로의 법칙)
03
원자가 쪼개지지 않는다. (돌턴의 원자설)
04
반응 전과 후의 원자 개수가 같으므로 질량이 변하지 않는다.
(질량 보존의 법칙) 05
수소와 산소가 2:1의 비로 결합하므로 수증기의 성분비가 일정하다.
(일정 성분비의 법칙)
3 물질의 구성
3.4 분자
67
용어 정리 분자 물질의 성질을 지닌 가장 작은 입자, 쪼개지면 원자 기체 반응의 법칙 반응하는 기체들과 생성되는 기체들의 부피 사이에는 간단한 정수비가 성립한다. 분자설 기체는 여러 개의 원자가 모여서 이루어진 분자로 이루어져 있다. 아보가드로의 법칙 같은 온도와 압력에서 같은 부피 속에는 같은 개수의 기체 분자가 들어있다.
68
3 물질의 구성
3.4 분자
연습 문제 유형 1: 기체 반응의 법칙 수소 기체와 질소 기체는 다음과 같은 반응식을 거쳐 암모니아를 생성한다.
3H2 (수소) + N2 (질소) → 2NH3 (암모니아) 수소 기체 7L 와 반응하여 암모니아 기체 4L 가 생성되는 데 필요한 질소 기체의 부피는 몇 L 인가?
유형 2: 분자설
0◦ C , 1 기압에서 수소 기체 22.4L 속에 들어 있는 수소 분자수가 N 개라면 0◦ C , 1 기압에서 산소 기체 22.4L 속에 들어 있는 산소 분자 수는?
3 물질의 구성
3.4 분자
69
분자와 분자식
cbn
5
Flickr / robertcz
3 물질의 구성
주요 개념 이해
서울역 환승센터에서 버스를 기다리던 수림이는 파란색 버스 중에 “액화 천연 가스(LNG) 버스”를
01 분자와 분자식을 이해한다.
발견하였다. 이 버스는 연료로 액화 천연 가스(LNG)를 사용한다. 액화 천연 가스(LNG)의 주성분은
02 화학식과 화학반응식을 이해한다.
메탄( CH4 )인데, 메탄이 연소 반응을 하면 산소와 결합되어 물과 이산화탄소가 생성된다고 한다. 이 반응을 분자식의 결합으로 표현하면
CH4 + O2 → H2 O + CO2 이다. 이 화학 반응식이
성립할까? 틀린 곳이 있다면 고쳐보자.
분자 - 물질의 성질을 지닌 가장 작은 입자를 분자라 한다. 쪼개지면 원자가 된다. - 몇 개의 원자들이 결합하여 이루어지고, 쪼개지면 그 물질의 성질을 잃어버린다. - 같은 종류의 원자로 이루어져 있어도 배열이 다르면 다른 종류의 분자이다. (성질이 다르다.)
분자식 - 분자를 구성하는 원자의 종류와 개수를 원소기호와 숫자로 나타낸 식을 분자식 이라 한다. - 분자식은 분자의 종류와 개수, 원자의 종류와 개수, 원자의 개수 비를 나타낸다. 예
H2 O (물 분자 1개 = 수소원자 2개 + 산소원자 1개) NH3 (암모니아 분자 1개 = 수소원자 3개 + 질소 원자 1개)
- 분자식만을 보고 분자의 질량과 크기, 원자의 질량과 크기, 원자의 배열 상태와 같은 분자의 성질은 알 수 없다.
70
3 물질의 구성
3.5 분자와 분자식
분자 모형 - 분자 모형이란, 원자모형을 이용하여 분자를 구성하는 원자의 종류와 배열상태를 나타낸 것을 말한다.
O2
H2
N2
CO2
H2 O
NH3
화학식 - 화학식은 분자식으로 나타낼 수 없는 물질을 원소기호를 이용하여 나타내는 방 법으로 반복되는 단위를 가장 간단하게 표시한 형태를 말한다. 01
1, 2 종류의 원자가 규칙적으로 배열되어 있는 물질
02
1종류 원소의 반복: 원소기호와 같다.
예 03
철( Fe ), 구리( Cu )
2종류 원소의 반복: 반복되는 가장 최소 단위를 원소기호를 이용해 나타낸다.
예
염화나트륨( NaCl - 나트륨과 염소가 1:1), 산화마그네슘( MgO - 마그네슘과 산소가 1:1)
철 원자
철
마그네슘 원자
마그네슘 산소 원자
나트륨 원자
염소 원자
염화나트륨
3 물질의 구성
3.5 분자와 분자식
마그네슘 원자
산화마그네슘
71
화학 반응 - 어떤 물질이 그 물질과는 성질이 전혀 다른 새로운 물질로 변하는 과정을 화학 반응이라고 한다. - 수소와 산소가 결합하여 물이 생성되는 화학 반응을 모형과 분자식을 사용하여 나타내어 보자. 01
화학 반응 과정의 전과 후의 물질을 나타낸다. 수소 + 산소 → 물
반응이 진행되는 동안 반응하는 수소와 산소는 원소이며, 생성되는 물은 화합물이다. 02
수소, 산소, 물 분자를 분자식으로 나타낸다.
H2 + O2 → H2 O 03
화학 반응 과정의 전과 후에 원자의 종류와 수는 바뀌지 않으므로
화살표 양변의 원자수를 같게 맞추어 주어야 한다. 우선 산소의 원자수를 맞추면 다음과 같다.
H2 + O2 → H2 O H2 O 04
양변의 수소의 원자수를 맞추어 준다.
H2 H2 + O2 → H2 O H2 O 05
수소 분자 2개는 2H2 , 물 분자 2개는 2H2 O 이므로 전체 반응식은 다음과
같이 나타낸다.
2H2 + O2 → 2H2 O - 물질이 화학 반응을 일으키는 과정을 분자식을 써서 나타낸 것을 화학 반응식 이라고 한다.
용어 정리 분자 물질의 성질을 지닌 가장 작은 입자, 쪼개지면 원자 분자식 분자를 구성하는 원자의 종류와 개수를 원소기호와 숫자로 나타낸 식 분자모형 원자모형을 이용하여 분자를 구성하는 원자의 종류와 배열 상태를 나 타낸 것 화학식 분자식으로 나타낼 수 없는 물질을 원소기호를 이용하여 나타내는 방법 화학 반응식 물질이 화학 반응을 일으키는 과정을 분자식을 써서 나타낸 것 화학 반응 어떤 물질이 그 물질과는 성질이 전혀 다른 새로운 물질로 변하는 과정
72
3 물질의 구성
3.5 분자와 분자식
연습 문제 유형 1: 분자 다음 보기 중에서 분자에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오. ㄱ. 분자는 더 이상 쪼갤 수 없는 입자이다. ㄴ. 모든 물질은 분자로 이루어져 있다. ㄷ. 모든 분자는 화합물이다. ㄹ. 분자는 물질의 성질을 나타내는 기본 단위이다. ㅁ. 분자가 원자로 쪼개지면 물질의 성질을 잃는다.
유형 2: 분자식
3CO2 라는 이산화탄소 분자식에 대한 설명으로 옳은 것을 다음 보기에서 모두 고르시오. ㄱ. 원자의 총 수는 3개이다. ㄴ. 이산화탄소 분자수는 6개이다. ㄷ. 이산화탄소 분자를 이루는 원소의 종류는 2가지이다. ㄹ. 이산화탄소 분자를 이루는 탄소와 산소의 원자수의 비는 1 : 2이다.
3 물질의 구성
3.5 분자와 분자식
73
74
3 물질의 구성
3.5 분자와 분자식
4
물의 순환과 일기 변화 4.1 대기 중의 물 4.2 구름의 발생과 비와 눈 4.3 기압과 바람 4.4 기단과 전선 4.5 일기도와 우리나라의 날씨
대기 중의 물
Flickr / Captain Malcolm
4 물의 순환과 일기 변화
cbna
1
주요 개념 이해
동화는 아침 일찍 운동을 하러 학교 운동장에 나왔다. 달리기를 하다가 옆에 있는 화단의 장미꽃을
01 포화 수증기량과 포화수증기량 곡선을
보니 아침에 맺힌 이슬이 뭉쳐 또르르 흘러내리고 있었다. 그러고 보니 주위 식물의 잎사귀와 꽃잎에
이해한다. 02 습도의 개념을 이해한다.
모두 물방울이 맺혀 있었다. 분명 어젯밤에는 맺혀있지 않았던 물방울이 왜 아침이면 매일 생기는 것일까? 그리고 왜 아침이 지나면서 맺혀있던 물방울이 서서히 사라질까?
물의 증발 참고
- 물(액체)이 수증기(기체)상태로 공기 중으로 들어가는 현상을 증발이라고 한다.
증발: 액체가 분자 운동을 하면서 표면에서 기
- 증발이 잘 일어나기 위한 조건: 기온이 높고, 바람이 강하게 불고, 습도가 낮으며
체가 되어 날아가는 현상 끓음: 액체의 온도가 끓는점 이상이 되었을 때
공기와 만나는 물의 표면적이 넓어야 한다. (여기서 습도란 공기의 습한 정도를 나
액체 전체에서 기체로 상태가 변하는 현상
타낸 것으로 아래 부분에서 좀더 자세하게 다룬다.)
포화 수증기량 - 어떤 온도에서 공기가 수증기를 최대로 포함하고 있는 상태를 포화라고 한다. - 포화 상태에는 나가는 물 분자 수와 들어오는 물 분자수가 같아 물의 양은 변함 이 없다. 나가는 물 분자수가 들어오는 물 분자 수보다 많을 때는 증발, 반대로 들어오는 물 분자수가 더 많을 때는 응결이 일어난다고 한다. - 포화 상태의 공기 1m3 속에 들어 있는 수증기의 양( g )을 포화 수증기량이라 고 한다.
76
배움을 나누는 사람들
중학교 3학년 과학
포화 수증기량 곡선 포화 수증기량 ( g/m3 ) 30.43
17.3 9.44 4.8 -10
0
10
20
30
온도( ◦ C )
- 온도가 높을수록 많은 양의 수중기를 포함할 수 있기 때문에 포화 수증기량은 증가한다. - 기온에 따른 포화 수증기량의 변화를 나타낸 곡선을 포화 수증기량 곡선이라 한다. - 포화, 불포화, 과포화 01
포화: 그래프의 곡선 부분으로 현재온도에서의 수증기량이 그래프에서의
포화 수증기량과 같은 경우를 말한다. 02
불포화: 그래프의 곡선 아랫부분으로 증발할 수 있는 수증기의 양이 존재하는
상태이다. 온도를 낮추면 포화 상태가 된다. 03
과포화: 그래프의 곡선 윗부분으로 더이상 증발할 수 있는 수증기의 양이
존재하지 않는다. 온도를 높이면 포화 상태가 된다.
수증기의 응결과 이슬점 - 공기 중에 포함된 수증기(기체)가 냉각되어 물방울(액체)로 변하는 현상을 응결 이라고 한다. - 응결은 위에서 말한 증발의 반대 과정이다. 또 불포화 상태의 공기가 냉각될 때 포화 상태에 도달하여 응결이 일어나기 시작하는 온도를 이슬점이라고 한다. - 이슬점은 현재 수증기량에 따라 달라지는데 (공기 중의) 현재 수증기량이 많을 수록 이슬점은 높다. 그리고 온도가 다른 두 상황에서의 현재 수증기량이 같으면 그 둘의 이슬점은 같다. - 이슬점에 도달했을 때 응결이 일어나기 시작하므로 공기 중에 포함된 수증기량 은 이슬점 온도에서의 포화 수증기량과 같다. - 응결량은 응결되는 수증기의 양을 말하는 것으로 현재 수증기량에서 냉각된 온 도에서의 포화 수증기량을 빼면 구할 수 있다. 응결량 = 현재 수증기량 - 냉각된 온도에서의 포화 수증기량
4 물의 순환과 일기 변화
4.1 대기 중의 물
77
습도 - 공기의 습한 정도를 %로 나타낸 것을 습도(상대습도)라고 하며, 이것은 계절, 시간, 장소에 따라 달라진다. 상대습도를 식으로 표현하면 다음과 같다. 3
현재 공기 중에 포함된 실제 수증기량( g/m )
상대습도(%) =
3
현재 온도에서의 포화 수증기량( g/m )
×100
- 습도를 측정하기 위해서는 건습구 습도계와 습도표를 이용한다. 건습구 습도계 는 건구 온도계, 습구 온도계로 구성되어 있으며 습도표 읽는 법을 이용하여 읽 을 수 있다. - 습구 온도계는 온도계 주변을 싼 젖은 헝겊의 물이 증발하면서 주변의 열을 흡 수해 온도계의 눈금이 낮아지는 현상을 이용하여 만든다. 따라서 건구 온도계와 의 온도비교를 통해 습도를 구할 수 있다. 습구온도 (
)
건구와 습도의 온도차 (
)
0
1
2
3
4
5
6
10
100
88
78
69
60
52
45
11
100
89
79
69
61
54
47
12
100
89
79
70
62
55
48
13
100
90
80
70
63
56
50
- 습구 온도와 건구와 습구의 온도차가 만나는 값이 상대 습도(%)이다. 건구와 습구의 온도차가 작을수록 습도가 높으며, 건구와 습구의 온도차가 0이면 습도는 100%이다.
맑은 날의 기온, 습도, 이슬점 변화
기온, 습도, 이슬점의 일변화 (맑은 날) 온도 (○C) 32
습도
24
- 그래프를 보면 기온은 새벽에 가장 낮고, 오후 2~3시경에 가장 높다. 습도는 오 습도 (%)
후 2~3시경 가장 낮고, 새벽에 가장 높다. 이것을 통해 기온과 습도의 변화가 반
100
에 포함된 수증기량이 거의 일정하기 때문이다.
비례하는 것을 알 수 있다. 이슬점은 맑은 날에는 거의 일정한데, 이유는 대기 중
75
16
50 온도
8
25 이슬점 6
12
18
24 시간 (시)
용어 정리 증발 물이 수증기상태로 공기 중으로 들어가는 현상 포화 수증기량 포화 상태의 공기 1m3 속에 들어 있는 수증기의 양( g ) 응결 공기 중에 포함된 수증기가 냉각되어 물방울로 변하는 현상 이슬점 공기가 냉각되어 응결이 일어나기 시작하는 온도 습도(상대 습도) 공기의 습한 정도를 백분율(%)로 나타낸 것
78
4 물의 순환과 일기 변화
4.1 대기 중의 물
연습 문제 유형 1: 포화 수증기량
20◦ C 의 공기 1m3 속에 수증기가 17.3g 포함되어 있다. 이 공기를 14◦ C 까 지 낮추면 응결되는 양은 몇 g 인가? 온도(
10
)
) 9.4
포화수증기량(
① 2.1
② 5.2
12
14
16
18
20
10.7
12.1
13.7
15.4
17.3
③ 7.3
④ 12.1
⑤ 17.3
유형 2: 습도(상대 습도) 1. 아래의 습도표를 이용하여 건구의 온도가 18 ◦ C, 습구의 온도가 13 ◦ C 일 때 습도를 구하시오. 습구온도 (
)
건구와 습도의 온도차 ( 0
1
2
3
4
5
6
10
100
88
78
69
60
52
45
11
100
89
79
69
61
54
47
12
100
89
79
70
62
55
48
13
100
90
80
70
63
56
50
① 88% 포화 수증기량
)
② 79%
③ 69%
④ 63%
⑤ 56%
2. 다음 그림은 온도에 따른 포화수증기량의 변화를 나타낸 것이다. 상대습도가
( g/m3 )
가장 높은 공기는?
30.43 B
C
① A
17.3
② B
③ C
④ D
⑤E
E A
9.44 4.8
D -10
0
10
20
30 온도( ◦ C )
유형 3: 맑은 날의 기온, 습도, 이슬점 변화 공기가 냉각되어 공기 중의 수증기가 응결하기 시작할 때의 온도를 무엇이라고 하 는가?
4 물의 순환과 일기 변화
4.1 대기 중의 물
79
구름의 발생과 비와 눈
Flickr / lisa nolan
4 물의 순환과 일기 변화
cbnd
2
주요 개념 이해
‘미루나무 꼭대기에 조각구름 걸려 있네 솔바람이 몰고 와서 살짝 걸쳐 놓고 갔어요.♬ 뭉게구름
01 구름의 생성과정과 구름의 종류를
흰구름은 마음씨가 좋은가 봐 솔바람이 부는 대로 어디든지 흘러 간대요.♪’ 동요, ’흰구름’ 중 우리가 즐겨 불렀던 동요가사처럼 흰구름은 솔바람이 부는 대로 흘러 가는 걸까? 흰 구름은 어떻게
이해한다. 02 비와 눈의 생성을 이해한다.
만들어질까?
03 지구에서의 물의 순환을 이해한다.
구름의 생성 - 구름이란, 수증기가 응결하여 생긴 작은 물방울이나 얼음 알갱이가 공중에 높이 떠 있는 것을 말한다. - 구름의 생성과정 얼음알갱이
01
공기의 순환으로 위로 상승한다.(공기의 상승)
02
위로 올라갈수록 기압이 낮아지므로 부피가 팽창한다.
(부피 팽창)
03
소모하여 온도가 낮아진다.(온도 하강)
04
수증기
물방울
온도가 계속해서 내려가면 이슬점에 도달하게 된다.
(이슬점 도달)
이슬점 도달
구름 생성
05
수증기가 응결핵을 중심으로 응결한다.(수증기 응결)
0 C
06
응결된 물방울이나 얼음 알갱이가 모여 구름이 된다.
(구름의 생성)
○
팽창
온도하강
상승
공기덩어리
80
공기가 팽창할 때는 외부로 일을 하는 과정이므로 열을
배움을 나누는 사람들
중학교 3학년 과학
- 공기의 상승 01
지표면이 불균등하게 가열되어 더 많이 가열된 부분의 공기가 대류에 의하여
수직으로 상승한다. 02
저기압 중심으로 공기가 모여들었을 경우 모여든 공기가 상승한다.
03
이동하던 공기가 높은 산을 만나면 산 비탈면을 타고 상승한다.
04
찬 공기와 따뜻한 공기가 만나면 따뜻한 공기가 밀도가 작아 위로 올라간다.
구름의 분류 - 구름은 공기의 상승 운동에 따라 모양이 달라져 크게 적운형 구름과 층운형 구 름으로 분류한다. - 공기가 강하게 상승할 때는 위로 솟아오른 모양의 적운형 구름이 생성되고, 공 기가 약하게 상승할 때는 옆으로 퍼진 모양의 층운형 구름이 생성된다. - 구름의 종류는 구름의 높이와 모양에 따라 크게 10가지로 분류한다.
구름의 높이( 1 2 3 4
1 2 3 4
1 2
cba Wikipedia / Fir0002 cba Wikipedia / Fir0002 cba Wikipedia / Thegreenj cba Wikipedia / PiccoloNamek
상층운
중층운
저층운
수직운
5~13
2~7
0(지표)~2
0(지표)~13
권층운
고적운
층적운
적운
(햇무리구름)
(새털구름)
(두루마리구름)
(뭉게구름)
권적운
고층운
층운
적란운
(비늘구름)
(높층구름)
(안개구름)
(소나기구름)
권운
난층운
(털구름)
(비구름)
)
구름
cbna Flickr / cindy47452 cba Wikipedia / Saperaud cba Wikipedia / PiccoloNamek cba Wikipedia / LERK
cba Wikipedia / Mila Zinkova cba Wikipedia / PiccoloNamek
- 권층운은 햇무리나 달무리가 잘 나타나는 구름이고, 난층운은 오랜 시간 비를 내리는 검은 회색의 두꺼운 비구름이다. 적란운은 여름철에 주로 발달하며, 천둥, 번개를 동반하여 소나기를 내리는 구름이다. Tip
이름에 ‘층’이 있으면 수평으로 발달한 구름이며, ‘난(란)’이 있으면 비를
내리는 구름이다. ‘적’이 있으면 수직으로 발달한 구름이다.
4 물의 순환과 일기 변화
4.2 구름의 발생과 비와 눈
81
눈과 비의 생성 - 하늘에 떠 있는 구름이 비와 눈이 되는 과정은 열대 지방과 온대나 한대 지방에 따라 달라진다. - 눈과 비의 생성 과정 01
열대지방(병합설)은 온도가 높기 때문에 구름 속에 물방울만 존재한다.
물방울이 모여 커지면 떨어져서 비가 된다. 02
온대나 한대 지방(빙정설)에서는 열대지방과는 달리 구름 속 온도가 낮아
얼음 알갱이가 존재한다. 이 얼음 알갱이에 수증기가 달라붙어 커지고(승화), 무거워진 얼음 알갱이가 떨어져 눈이 되어 떨어지다가 녹으면 비가 된다.
cb Flickr / Nicholas_T cb Flickr / Nicholas_T
빙정 -40○C 눈 0○C 물방울
빗방울 상승기류
물방울 빗방울
- 비와 눈의 양 측정 01
강우량: 내린 비의 깊이를 측정 (단위: mm )
02
적설량: 쌓인 눈의 깊이를 측정 (단위: cm )
03
강수량: 내린 비의 양에 눈, 우박 등을 녹여 더한 깊이를 측정 (단위: mm )
수증기의 응결과 승화에 의한 현상 - 기온이 이슬점 이하로 내려가면 공기중의 수증기가 응결하는데, 이러한 현상으 로는 이슬과 안개가 있다. 물방울이 지표의 물체에 맺히면 이슬이 되고, 물방울이 지표 근처에 떠 있는 안개가 된다. - 기온이 더 내려가 0◦ C 이하가 되면 수증기가 어는 승화가 일어나는데, 이러한 현상으로는 서리와 우박이 있다. 기온이 0◦ C 이하일 때 수증기가 물체의 표면에 직접 얼어붙어 서리가 되고, 상승 기류가 강한 구름 속에서 커진 얼음 알갱이가 녹 지않고 떨어져 우박이 된다.
82
4 물의 순환과 일기 변화
4.2 구름의 발생과 비와 눈
물의 순환 - 지구상의 물은 대기 중에서 상태변화하면서 순환하며, 안개, 비, 눈 등 기상 현 상을 일으킨다. - 물을 순환시키는 에너지는 태양 복사 에너지다.
cba Wikipedia / Ykhwong
용어 정리 구름 수증기가 응결하여 생긴 작은 물방울이나 얼음 알갱이가 하늘 높이 떠 있 는것 적운형 구름 수직으로 쌓이면서 위로 솟은 모양의 구름 층운형 구름 옆으로 퍼져 나가면서 층을 이루는 모양의 구름 이슬 응결한 물방울이 지표면의 물체에 맺혀 있는 것 안개 응결한 물방울이 비교적 낮은 지표 부근에 떠 있는 것 구름 공기중의 수증기가 응결하여 작은 물방울이나 얼음 알갱이로 되어 상공에 떠 있는 것 서리 기온이 0◦ C 이하일 때 수증기가 물체의 표면에 직접 얼어붙은 것 응결핵 대기 중의 수증기가 응결할 때 중심이 되는 작은 고체. 수증기의 응결이 잘 일어나도록 도와주는 물질(먼지, 연기등)
4 물의 순환과 일기 변화
4.2 구름의 발생과 비와 눈
83
연습 문제 유형 1: 구름의 생성 다음 중 구름이 형성되는 일반적인 과정을 순서대로 나열한 것은? ① 공기 상승 → 부피 팽창 → 수증기 응결 → 온도 하강 → 구름 형성 ② 공기 상승 → 부피 팽창 → 온도 하강 → 수증기 응결 → 구름 형성 ③ 공기 상승 → 온도 하강 → 부피 팽창 → 수증기 응결 → 구름 형성 ④ 공기 상승 → 수증기 응결 → 부피 팽창 → 온도 하강 → 구름 형성 ⑤ 공기 상승 → 수증기 응결 → 온도 하강 → 부피 팽창 → 구름 형성
유형 2: 구름의 분류 1. 다음 중 구름을 분류하는 기준을 모두 고르시오. ① 구름의 모양 ② 구름의 온도 ③ 구름의 높이 ④ 구름의 크기 ⑤ 구름의 색깔
2. 다음 설명에 해당하는 구름을 쓰시오. ① 여름철에 주로 발달하며, 천둥, 번개를 동반하여 소나기를 내리는 구름:
② 햇무리나 달무리가 잘 나타나는 구름:
유형 3. 눈, 비의 생성 다음 중 온대나 한대 지방의 구름 속에서 만들어지는 눈의 생성 과정을 바르게 설 명한 것은? ① 구름 속의 물방울이 얼어붙어서 만들어진다. ② 구름 속의 얼음 결정이 달라붙어서 만들어진다. ③ 구름 속의 물방울에 수증기가 달라붙어서 만들어진다. ④ 구름 속의 얼음 알갱이에 수증기가 달라붙어서 만들어진다. ⑤ 구름 속의 물방울에 얼음 알갱이가 달라붙어서 만들어진다.
84
4 물의 순환과 일기 변화
4.2 구름의 발생과 비와 눈
4 물의 순환과 일기 변화
4.2 구름의 발생과 비와 눈
85
기압과 바람
4 물의 순환과 일기 변화
cbnd Flickr / daphniehan
3
주요 개념 이해
가족들과 함께 동해바다에 놀러 간 연지는 밤에 숙소에서 나와 해변을 거닐었다. 한없이 깊고 넓어
01 기압을 이해한다.
보이는 바다를 바라보며 몽상에 빠져 있던 현승이는 뒤에서 거칠게 불어오는 바람에 의해 모자가
02 등압선도를 이해한다.
날아갔다. 연지는 모자를 잃어버린 것이 안타깝기도 했지만, 모자가 점점 더 먼 바다로 흘러가는 것을
03 해륙풍과 계절풍에 대해 이해한다.
보며 왜 바람이 육지에서 바다 쪽으로 부는지 궁금했다. 겨울 밤바다에서 바람이 육지에서 바다로 분 여러 이유에 대해 생각해보자.
기압 - 단위 면적에 작용하는 공기의 무게에 의한 압력을 기압이라고 하며, 기압은 모 든 방향에서 작용한다.
참고
- 토리첼리의 실험은 밀도가 큰 수은을 이용하여 기압의 크기를 측정하는 실험으
시간과 장소가 같다면 시험관의 굵기나 시험
로 실험기구는 위 그림과 같다. 수은이 담긴 그릇에 수은을 가득 채운 길이 1m
관을 기울인 정도에 관계없이 수은 기둥의 높 이는 언제나 일정하다
의 유리관을 거꾸로 세우면 수은기둥은 내려오다가 수은면으로부터 76cm 높이 에서 멈춘다. - 이 실험을 통해 수은 면에 작용하는 대기압은 수은 기둥 76cm 의 압력과 같다 는 것을 알 수 있으며, 기압이 높아지면 수은 기둥의 높이는 높아지고, 반대로 기 압이 낮아지면 수은기둥의 높이는 낮아진다. - 1기압의 크기는 수은 기둥의 높이 76cm 에 해당하는 압력이다. - 기압의 단위: 기압, hPa (헥토파스칼), cmHg , mmHg 가 있다. 1기압은
1013hPa , 76cmHg , 760mmHg , 물기둥 약 10m 의 압력과 같은 크기를 가 진다. - 기압을 측정하는 기구: 수은 기압계(토리첼리 실험의 원리를 이용), 아네로이드 기압계, 자기 기압계 등이 있다. 86
배움을 나누는 사람들
중학교 3학년 과학
장소, 시간과 기압 - 기압은 높이 올라갈수록 대기의 양이 급격히 감소하므로 낮아진다. 또 대기는 항상 움직이기 때문에 기압은 측정하는 장소와 시간에 따라 변한다.
기압과 바람 1016
- 등압선: 일기도에 표시된 기압의 같은 지점을 연결한 곡선
C
- 등압선은 1000hPa 를 기준으로 4hPa 간격의 매끄러운 곡선이 되도록 그리며 중간에서 만나거나 끊어져서는 안 된다. B
A
996 1024 1020
1000 1008 1004
- 관측값이 없는 곳은 거리 비례로 어림하여 그린다. - 등압선을 경계로 한쪽은 기압이 높고 다른 쪽은 낮아야 한다. - 등압선도: 위 원칙을 적용하여 등압선을 나타낸 지도 01
고기압: 등압선도에서 등압선이 둥글게 닫혀있고 중심으로 가면서 기압이
높아지는 곳을 말한다. 02
저기압: 중심으로 가면서 기압이 낮아지는 곳을 말한다.
- 고기압과 저기압의 특징 고기압
저기압
정의
주변보다 기압이 높은 곳
주변보다 기압이 낮은 곳
바람
시계 방향으로 불어 나감 (북반구)
반시계 방향으로 불어옴 (북반구)
기류/날씨
중심부에 하강기류가 생겨
중심부에 상승기류가 생겨
구름이 소멸되고 날씨가 맑다.
구름이 생성되고 날씨가 흐리다.
- 기압배치: 등압선도에서 고기압과 저기압이 자리잡고 있는 모습 - 기압골과 기압능 01
기압골: 기압 배치에서 고기압과 고기압 사이의 기압이 낮은 골짜기
02
기압능: 저기압과 저기압 사이의 기압이 높은 마루
- 두 지역 사이의 기압차이에 의해 수평 방향으로 움직이는 공기의 흐름을 바람이 라고 한다. - 바람이 들어오는 방향을 풍향이라고 하며 일기기호에서 화살 깃이 날아오는 방 향을 읽으면 된다. 바람의 세기는 풍속이라고 하며 등압선의 간격이 좁을수록 세다.
4 물의 순환과 일기 변화
4.3 기압과 바람
87
해륙풍과 계절풍 - 해륙풍이란, 해안가에서 하루(1일)를 주기로 풍향이 바뀌는 바람을 말한다. 해풍 (낮)
육풍 (밤)
모습
참고
특징
바람은 기압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 분다. 참고 비열이란 물질 1kg을 1도 데우는 데 필요한
풍향 바다 → 육지
육지 → 바다
온도 육지 > 바다
육지 < 바다
기압
육지 > 바다
생성 원인
육지 < 바다
육지는 바다보다 비열이 작아서 빨리 가열되고 빨리 냉각되기 때문
열로, 비열이 작으면 적은 열만 주어도 온도 가 높이 올라간다. 일반적으로 모래는 물보다 비열이 낮다.
- 계절풍이란, 대륙과 해양의 경계에서 1년을 주기로 풍향이 바뀌는 바람을 말한다. 남동 계절풍 (여름철)
북서 계절풍 (겨울철)
모습
특징
풍향 해양 → 대륙
대륙 → 해양
온도 대륙 > 해양
대륙 < 해양
기압
대륙 > 해양
생성 원인
대륙 < 해양
대륙은 해양보다 비열이 작아서 빨리 가열되고 빨리 냉각되기 때문
용어 정리 기압 단위 면적에 작용하는 공기의 무게에 의한 압력 기압계 기압을 측정하는 기구 등압선 일기도에 표시되는 기압이 같은 지점을 연결한 곡선 고기압 주변보다 기압이 높은 곳 저기압 주변보다 기압이 낮은 곳 해륙풍 해안가에서 하루(1일)룰 주기로 풍향이 바뀌는 바람 계절풍 대륙과 해양의 경계에서 1년을 주기로 풍향이 바뀌는 바람
88
물의 순환과 일기 변화
4.3 기압과 바람
연습 문제 유형 1: 기압의 크기와 변화 1. 다음 빈칸을 채우시오. 1기압 = (
) hPa = (
) cmHg = (
= 물기둥 약 (
) m 의 압력
) mmHg
2. 지표면에서 높이 올라갈수록 기압이 낮아지는 이유는? ① 기온이 낮아지기 때문 ② 바람이 약해지기 때문 ③ 대기 오염이 덜 되었기 때문 ④ 수증기의 양이 많아지기 때문 ⑤ 공기의 양이 급격히 줄어들기 때문
유형 2: 기압과 바람 다음 그림은 어느 시각 우리나라 부근의 일기도이다. 다음 설명 중 옳지 않은 것 은? 1016
C
B
A
996 1024 1020
1000 1008
1004
① 등압선 C의 기압은 1012hPa 이다. ② A지역에는 고기압, B지역에는 저기압이 발달해 있다. ③ 대전의 풍향은 대략 남풍이다. ④ 우리나라는 A지역에서 바람이 불어온다. ⑤ 우리나라 지역의 바람은 비교적 약하다.
유형 3: 해륙풍과 계절풍 해륙풍과 계절풍의 생성 원인은 무엇 때문인가?
4 물의 순환과 일기 변화
4.3 기압과 바람
89
기단과 전선
Flickr / Pieter Musterd
4 물의 순환과 일기 변화
cbnd
4
주요 개념 이해
“올해에도 어김없이 찾아온 오뉴월 장마. 이로 인한 피해가 매우 심각한데요. 피해상황과 복구작업
01 기단에 대해 이해한다.
진행상황에 대해 보도 드리겠습니다.” 희진이는 뉴스를 들으며, 왜 매년 여름 꼭 일정한 시기에 많은
02 전선과 전선면에 대해 이해한다.
비가 쏟아지는 건지 궁금해졌다. 이를 선생님께 여쭤보니, 장마전선과 관련이 있다는데, 전선은
03 전선의 이동에 따른 변화를 이해한다.
무엇이며, 또 전선의 형성과 관련 있는 기단은 무엇인지 알아보자.
기단 - 기단이란 한 장소에 오랫동안 머물러 있어 지표면의 성질과 비슷해진 공기덩어 리다. - 우리나라에는 크게 4개의 기단이 영향을 준다. 01
양쯔 강 기단은 온난 건조하며, 서풍이 불고, 봄, 가을철에 영향을 미친다.
02
오호츠크 해 기단은 한랭 다습하며, 초여름에 영향을 미친다.
03
북태평양 기단은 고온 다습하며, 남동풍이 불고, 여름철에 영향을 미친다.
04
시베리아 기단은 한랭 건조하며, 북서풍이 불고, 겨울철에 영향을 미친다. 장마철 오흐츠크해기단 해양성 한대기단 한랭습윤
겨울 시베리아기단 대륙성 한대기단 한랭건조
봄, 가을 양쯔강기단 대륙성 열대기단 온난건조
90
배움을 나누는 사람들
중학교 3학년 과학
태풍 통과시 적도기단 온난습윤
여름 북태평양기단 해양성 열대기단 온난습윤
전선 - 이동하는 두 기단이 만나면 서로 성질이 달라 두 기단의 대기는 잘 섞이지 않는다. 이 때 두 대기의 경계면이 생기는데 이 때의 경계면을 전선면이라고 하고, 전선면 이 지표면과 만나서 이루는 경계선을 전선이라 한다. 기호
생성과정
한랭 전선
찬 공기가 더운 공기를 파고들 때 생기는 전선
온난 전선
더운 공기가 찬 공기를 타고 오를 때 생기는 전선
정체 전선
두 기단의 세력이 비슷하여 오랫동안 머물러 있는 전선. 장마철에 나타난다.
폐색 전선
한랭 전선과 온난 전선이 만나 겹쳐져서 생긴 전선. 찬 공기와 더운 공기가 섞이기 때문에 전선이 소멸.
- 한랭 전선과 온난 전선의 비교 한랭전선
온난전선
모습
찬공기
따뜻한 공기
따뜻한 공기
찬공기
전선면의 기울기
급하다
완만하다
구름
적운형 구름
층운형 구름
강수
전선이 지나간 후 소나기
전선이 자나가기 전 이슬비
이동 속도
빠르다
느리다
전선 통과 후 변화
기온 하강
기온 상승
기압 상승
기압 하강
- 한랭 전선에서는 더운 대기가 찬 대기에 밀려 급히 상승한다. 따라서 적운형의 구름이 발달하고, 전선이 통과한 후에는 소나기가 내리는 지역이 좁게 나타나며, 이후 날씨가 맑고 기온이 낮아진다. - 온난 전선에서는 더운 대기가 완만한 전선면을 타고 서서히 상승한다. 따라서 층운형의 구름이 넓게 나타나며 비가 지속적으로 내리지만, 전선이 통과하면 하늘이 맑아지고 더운 공기가 위치하면서 기온이 올라간다.
4 물의 순환과 일기 변화
4.4 기단과 전선
91
온대 저기압 - 온대 저기압은 중위도에서 발달하며, 온난 전선과 한랭 전선을 동반하며, 편서 풍의 영향으로 서에서 동으로 이동한다. - 대체로 온난 전선이 먼저 통과하고 얼마 후에 한랭전선이 통과하는데, 한랭 전 선은 온난 전선에 비하여 빨리 이동하므로 시간이 지나면 온난 전선과 한랭 전선 이 겹쳐져 폐색 전선이 나타나면서 세력이 약해져 소멸한다. 폐색 전선의 전면에서 는 온난 전선의 일기가, 후면에서는 한랭 전선의 일기가 나타난다. - 온대 저기압과 날씨
cba Wikipedia / Albamhandae
지역
한랭 전선 뒤쪽
한랭 전선과 온난 전선 사이
온난 전선 앞쪽
현재 날씨
좁은 지역에 소나기
맑음
넓은 지역에 이슬비
기온
낮음(찬 공기)
높음(따뜻한 공기)
낮음(찬 공기)
풍향
북서풍
남서풍
남동풍
용어 정리 기단 한 장소에 오랫동안 머물러 있어 지표면의 성질과 비슷해진 공기덩어리 전선 전선면이 지표면과 만나서 이루는 경계선
92
4 물의 순환과 일기 변화
4.4 기단과 전선
연습 문제 유형 1: 기단 우리나라에 영향을 끼치는 기단에 대한 설명을 바르게 연결하시오. 시베리아 기단
•
• 한랭 다습하며 초여름에 영향을 미친다.
양쯔 강 기단
•
• 고온 다습하며 여름철에 영향을 미친다.
북태평양 기단
•
• 한랭 건조하며 겨울철에 영향을 미친다.
오호츠크 해 기단 •
• 온난 건조하며 봄, 가을철에 영향을 미친다.
유형 2: 전선 1. 다음 중 전선에 대한 설명으로 옳은 것은? ① 온난 전선이 통과한 후 기온은 내려간다. ② 한랭 전선에서는 층운형 구름이 형성된다. ③ 정체 전선은 두 기단의 세력이 비슷할 때 형성된다. ④ 폐색 전선은 온난 전선과 정체 전선이 겹쳐져서 형성된다. ⑤ 성질이 다른 두 기단이 만나서 이루는 경계면이다.
유형 2: 온대 저기압 다음 그림의 A지역에 대한 일기 해석으로 바르지 못한 것은?
cba Wikipedia / Albamhandae
A
① 한랭 전선의 전면에 들어있다. ② 따뜻하고 비교적 날씨가 맑다. ③ 남서풍이 불다가 북서풍으로 바뀔 것이다. ④ 따뜻하다가 소나기가 오고 기온은 다시 높아질 것이다. ⑤ 장차 한랭 전선의 영향을 받아 적운형의 구름이 끼고 소나기가 온다.
4 물의 순환과 일기 변화
4.4 기단과 전선
93
일기도와 우리나라의 날씨
4 물의 순환과 일기 변화
cbnd Flickr / US Army Korea -
5
주요 개념 이해
뉴스가 끝나고 일기예보에서 기상캐스터가 봄, 여름, 가을, 겨울이 뚜렷하던 우리나라의 날씨가 점점
01 일기도를 이해한다.
그 경계가 사라지고 있다고 했다. 일기예보를 보던 지영이는 우리나라 사계의 날씨가 궁금해졌다. 또한
02 우리나라의 날씨를 이해한다.
평소에 아무 생각 없이 보던 일기도 위의 여러 기호들이 무슨 의미를 가지는지 알아보고 싶어졌다.
일기도 - 기상 요소를 지도 위에 표시한 후 등압선을 그리고, 전선과 기압 배치 등을 나타 낸 지도를 일기도라고 한다. - 일기도에는 기상 요소를 나타내야 하는데, 기상 요소는 대기의 상태를 나타내 는데 필요한 요소를 말한다. 예
기온, 기압, 구름의 양, 풍향, 풍속, 이슬점, 강수량 등이 있으며 전선, 등압선,
고기압은 기상 요소가 아니다. - 일기도를 작성할 때 사용하는 기호를 일기 기호라고 한다. 일기현상
풍속
비
진눈깨비
안개
소나기
눈
뇌우
가랑비
소낙눈
운량
풍향 기온 현재일기 이슬점
18 10
0
일기기호
082
1 0
2~3 1
기압
H
고기압
4
5 5
6 7
7~8
9 12
10
불명
25
30
한랭전선
온난전선
정체전선
폐색전선
L
저기압
태풍
- 일기 예보는 기상 요소 관측 → 자료 수집 및 분석 → 현재 일기도와 예상 일기 도 작성 → 일기 예보의 검토 및 분석 → 일기 예보 의 순서로 이루어진다.
94
배움을 나누는 사람들
중학교 3학년 과학
계절에 따른 우리나라의 날씨 - 우리나라는 중위도 지방에 위치하여 편서풍의 영향을 받으며, 사계절 변화가 뚜 렷하고, 대륙과 해양의 영향을 동시에 받는다. - 봄, 가을의 날씨는 양쯔강 기단의 영향을 받으며, 이동성 고기압과 저기압의 영 향으로 날씨변화가 심하다. - 봄에는 황사 현상이 일어나고 시베리아 기단의 일시적 확장에 의해 꽃샘 추위가 발생한다. 천고마비의 계절인 가을에는 대체로 맑고 건조한 날씨를 보이며 첫서 리가 내린다. 기 상 청 / 0100UTC MAY 2003
0
99
10 0
6
10
10 0 0
10 0 4
10
10
04 10
08
12
08
1 0 16
H 0
10 22
10
02
H
1
10 20
16
L
H
10 15
10 20 10 1
6
봄/가을의 일기도
- 초여름인 6월 말에서 7월 사이에 장마가 찾아오는데 이는 오호츠크 해 기단과 북태평양 기단의 영향으로 장마전선이 형성되기 때문이다. 장마철에는 흐리고 비 기 상 청 / 2500UTC JUN 2004
오는 날씨가 지속된다.
H
10 20
H
10 12
L
99 9
L
99 8
L
99 8
장마철의 일기도
4 물의 순환과 일기 변화
4.5 일기도와 우리나라의 날씨
95
- 장마가 끝나면 북태평양 기단의 영향을 받는 여름이 찾아오는데, 한반도 남쪽은 북태평양 고기압이 자리잡으므로 남고북저형의 기압배치에 의해 남동 계절풍이 분 다. 여름은 덥고 습한 날씨가 특징이고 이 더위가 밤까지 이어져 열대야 현상이 자 주 나타난다. 또한 종종 태풍이 발생하여 피해를 입히곤 한다.
00
기 상 청 / 1012UTC AUG 2007 10
10
00
4
H
04
10
10
12
08
1
10 05
L 10 02
10
H
04
10 16 10
08
L
6
10
0
0
99
10
99 7
12
여름의 일기도
NASA (public domain)
- 겨울철에는 시베리아 기단의 영향을 받는데, 이때는 한반도 북쪽에 시베리아 고 기압이 자리잡으므로 여름과 반대로 서고동저형의 기압배치에 의해 북서 계절풍 이 불며, 등압선의 간격이 조밀하므로 바람이 강하게 불게 된다. 따라서 한반도의 겨울은 춥고 바람이 세게 불며 건조하고, 삼한사온 현상이 일어난다. 기 상 청 / 0400UTC JAN 2003 10 5 2 40
10
04
36
10
10
10 2 8
10 3 2
L 99 6 10
0
0
12
10 1
01
6
10
10
24 10
28
10 3 2
겨울의 일기도
96
4 물의 순환과 일기 변화
4.5 일기도와 우리나라의 날씨
10
20
08
용어 정리 일기도 기상 요소를 지도 위에 표시한 후 등압선을 그리고, 전선과 기압 배치 등 을 나타낸 지도 기상 요소 대기의 상태를 나타내는 데 필요한 요소(예) 기온, 기압, 구름의 양, 풍향, 풍속, 이슬점, 강수량) 일기 기호 일기도를 작성할 때 사용하는 기호 열대야 밤의 기온이 25◦ C 이하로 내려가지 않는 현상 삼한사온 우리나라와 중국 동북부에서 겨울철에 나타나는 3일간 춥고, 4일간 따뜻해지는 현상
4 물의 순환과 일기 변화
4.5 일기도와 우리나라의 날씨
97
연습 문제 유형 1: 일기도 1. 왼쪽 그림과 같은 기호의 풍속( m/s )과 풍향을 쓰시오.
10 12
1 0 16
10 2 0
10 2 4
10 3 2
10 0 0
10
04
L 99 6
1
02
8
08
10
10
36
10 4
0
2
10 4
10 4 8
10 5
4
2. 다음의 일기도에 대한 해석으로 바르지 못한 것은?
기 상 청 / 0400UTC JAN 2003
10
08
① 우리나라 겨울철의 전형적인 일기도이다. ② 강한 남서풍이 분다. ③ 남하하는 차가운 기단은 서해 상에서 수증기를 공급받고 폭설을 내린다. ④ 한파가 맹위를 떨치고 있다. ⑤ 시베리아 기단이 우리나라에 영향을 주고 있다.
유형 2: 우리나라의 날씨 다음 보기는 우리나라 일기의 특징을 나타낸 것이다. ㄱ. 열대야
ㄴ. 황사
ㄷ. 삼한 사온
ㅁ. 북서 계절풍
ㄹ. 태풍
ㅂ. 꽃샘 추위
ㅅ. 천고마비
ㅇ. 남동 계절풍
① 봄철 일기의 특징을 모두 고르시오. ② 여름철 일기의 특징을 모두 고르시오. ③ 가을철 일기의 특징을 모두 고르시오. ④ 겨울철 일기의 특징을 모두 고르시오.
98
4 물의 순환과 일기 변화
4.5 일기도와 우리나라의 날씨
4 물의 순환과 일기 변화
4.5 일기도와 우리나라의 날씨
99
만든 사람들
국수근
교재작성
김도한
이젠 일학년 교재인가...
김동주
교재작성
김연지
교재작성
교재작성
변수영
교재작성
이준성
감수
최재형
디자인
도움을 주신 분들
교재작성
과학교재 참여하길 잘했어요! 뿌듯뿌듯^^
최태건
다람쥐 헌 쳇바퀴에 타고파
디자인
다람쥐 헌 쳇바퀴에 타고파
임아영
후기를 넣으려면 클릭하세요.
교재작성
얘들아 과학공부 열심히 하자! 배나사 파이팅^^
유희원
마음고생 좀 했는데 지나고 나니 뿌듯합니다!
교재작성/감수
따끈따끈한 과학책!! ^^
배수정
좀 더 열심히 할 걸 하는 생각이 들면서도, 여러명이 힘을 모으니까 처음엔 막연했던게 결과물로 나올수 있구나 하는게 느껴졌네요^^
감수
다람쥐 헌 쳇바퀴에 타고파
김현정
보람찼던 교재만들기! 앞으로도 더 좋은 교재가 만들어지길 바라며, 교재팀 화이팅!+_+ 박강석
나의 크리스마스가 고스란히 녹아있는 과학교재...... 흑흑흑 김석현
책 소중히 다뤄주세요^^
교재작성
디자인/감수
1. 핫! 챠! ... 너 나 지금 동정해? 얘기하지마이마! 2. 강혁아 담배 끊어
용산구청
유성구청
마포구청
배움을 나누는 사람들 2010학년도 중학교 3학년 과학 표준교재 제작위원회 http://www.edushare.kr