Description
물리발상법 3rd Edition은 어떤 책인가?
◇ 저자의 머리말 ◇
고교 물리의 참고서나 문제집은 시중에 많이 나와 있지만, 대부분 물리법칙 같은 지식 전달에 치중하고 있습니다. 저는 평소 "어려운 물리 문제를 만났을 때 어떻게 풀어나가야 할까?"라는 발상법 자체를 가르쳐야 한다고 생각해 왔습니다.
물리를 공부한 경험이 있다면 교과서 지식은 알아도 정작 문제를 어떻게 풀지, 즉 그 발상을 몰라 당황하거나 끝내 물리를 포기했던 적이 있을 것입니다.
『물리발상법』은 까다로운 물리 문제를 어떻게 풀어나갈 것인지에 중점을 두어 해설했으며, 각 단원은 다음과 같은 관점에서 서술했습니다.
첫째, 모호한 물리법칙을 명확히 이해합시다.
물리법칙을 알고 있어도 성립 조건을 정확히 몰라 잘못된 식을 세우는 학생이 많습니다. 예를 들어 '운동량보존법칙'을 쓰려면, 작용하는 모든 힘을 찾아 내력과 외력으로 구분하고 외력이 특정 방향으로 작용하는지 확인하는 논리적 절차가 필요합니다. 『§4 역학적 에너지 보존·운동량 보존 법칙의 식을 세울 때 주의할 점』 등에서 고교 과정의 핵심적인 물리법칙 사용법을 명확히 설명했습니다.
둘째, 무심코 저지르기 쉬운 실수를 방지합시다.
물리는 실수하기 쉬운 과목입니다. 이항할 때 부호를 빠뜨리거나, 분수 계산에서 분모와 분자를 뒤바꾸고, 소거한 문자를 엉겁결에 다시 살려내는 등 함정이 매우 많습니다. 『§8 차원(Dimension)』, 『§13 특이 사례 검토로 정답률을 높여라!』 등에서 이런 실수를 방지하는 비법을 소개합니다. 입시를 포함한 각종 시험에서 실력 차이가 크지 않다면 이런 사소한 실수가 당락을 가를 수 있습니다. 평소에 실수를 방지하는 비법을 익혀 두는 것은 대단히 중요합니다.
셋째, 이미지(Image)를 활용합시다.
물리 지식을 이해하고 기억할 때, 주변에서 쉽게 접할 수 있는 이미지와 연계하면 훨씬 쉽고 오래 기억된다고 합니다. 『§17 일·에너지에 관한 이미지』, 『[칼럼 8] 구체적인 이미지를 활용하라!』 등에서 구체적인 연계 방안을 자세히 서술했습니다.
넷째, 자신만의 원칙을 가집시다.
이 책에 담긴 내용은 제가 물리를 공부하고 가르치며 터득한, 이른바 '나만의 원칙'입니다. "나는 이해하기 위해 이렇게 생각했다", "이런 식으로 궁리하며 외웠다"라는 사례를 든 것입니다.
독자 여러분이 저와 똑같은 아이디어로 발상할 필요는 없습니다. 제가 물리 문제를 해결하며 경험한 생각과 원칙을 참고하여, 여러분 나름의 독자적인 사고 체계를 만들어 가시기를 바랍니다.
[진정한 학습을 위한 제언]
이 책의 발상법을 참고해 자기 나름대로 궁리하고 이해하는 과정이야말로 진정한 학습입니다. 시험 후 채점 결과를 받으면, 어디가 틀렸는지 확인하고 수정하며 다음에 비슷한 문제를 만났을 때 어떻게 풀지 스스로 성찰해야 합니다. 단지 점수에만 집착해 "이 정도면 합격권이다"라고 안이하게 생각한다면 공부의 의미가 퇴색됩니다.
"배운 내용을 그대로 재현하는 게 공부다"라고 착각하는 학생들을 자주 만납니다. 이는 큰 오산입니다. 생소하고 어려운 문제라도 누군가 풀어주길 기다리지 말고, 알고 있는 지식을 총동원해 시행착오를 겪으며 직접 풀어보십시오. 치열하게 고민해도 풀리지 않을 때 비로소 주변에 묻거나 교과서를 다시 검토하는 자세가 필요합니다.
이렇게 문제를 스스로 이해하고 해결하며 자신만의 발상법을 획득하는 것이 바로 물리 공부입니다. 이 책의 원칙과 발상을 참고해 여러분만의 원칙을 몸에 익히시길 바랍니다.
[독자 여러분께]
이 책은 물리를 이미 공부한 학생들을 대상으로 만든 책입니다. 그래서 난도(難度)가 비교적 높습니다. 하지만 칼럼이나 『§20 운동방정식 풀이법』 등은 입문자에게도 큰 도움이 될 것입니다. 물리 전반을 다루지만, 모든 개념을 망라하지는 않습니다. 기초 개념이 있는 독자를 대상으로 쓴 책이므로, 순서대로 읽어도 좋고 관심 있는 분야부터 먼저 읽어도 좋습니다.
제가 권장하는 방법은 먼저 칼럼을 모두 읽은 뒤 본문을 보는 것입니다. 그러면 집필 의도를 파악해 내용을 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 또한, 필요하다면 미적분을 이용하는 것도 주저하지 않았습니다.
'수준이 높다'라는 것이 곧 '어렵다'라는 뜻은 아닙니다. 오히려 중학교 과학처럼 원리 설명 없이 결과만 나열하는 게 더 이해하기 어려울 수 있습니다. 높은 안목에서 법칙의 성립 근거를 명확히 설명할 때 비로소 깊이 이해되는 법입니다. 초심자에게 높은 수준의 내용을 처음부터 가르칠 필요가 없다는 생각은 잘못되었다고 봅니다.
『[칼럼 6] 문제는 손으로 쓰면서 풀어라!』나 『[칼럼 11] 도무지 문제가 풀리지 않을 때는?』 같은 내용을 담은 참고서는 없다고 자부합니다.
그런 의미에서 이 책이 대한민국 독자 여러분께 획기적인 물리 참고서가 되어 학습에 조금이나마 도움이 되기를 바랄 뿐입니다.
〈이 책을 읽을 때 주의 사항〉
1) 혼란이 없는 한 「크기 인 힘」을 「힘 」 등으로 줄여 썼습니다.
예) 「크기가 인 수직항력」 → 「수직항력 」
2) 힘의 벡터를 더 쉽게 설명하기 위해서, 오해의 소지가 없는 선에서 작용점과 화살표의 위치를 조금씩 옮겨 그렸습니다. 아래 예시를 참고하세요.
예)
예)
3) (이하 역자 추가) 본문의 [문제]는 주로 일본 대학 본고사 문제를 인용했습니다. 일반적으로 입시 지문은 높임말을 쓰지 않습니다. 이 책의 원문 역시 그 형식을 유지하고 있습니다. 역자 또한 원문의 생동감을 전달하고자 평어체로 번역하였음을 알려드립니다. 독자 여러분의 양해를 구합니다.
4) 원자핵 반응식에서 원소기호나 핵자 등을 읽을 때는 「」은 「원자번호 3, 질량수 7인 리튬」, 「」은 「질량수 1인 중성자」, 「」은 「질량수 3인 삼중수소」와 같이 읽었습니다.
5) 독자 여러분의 이해를 돕기 위해 번역 과정에서 설명과 수식 전개를 보충하고 각주를 달았습니다. 또한 차원(dimension), 지면(紙面)처럼 주요 용어에는 괄호 안에 영문이나 한자 표기를 함께 적었습니다.
6) 이 책에서 「에너지 정리」, 「일-(운동)에너지 정리」는 같은 의미로 쓰였습니다.
7) ☞ 본문에서 저자가 생략한 「문제 풀이」를 포함해서 「별해」, 「추가적인 설명」 등을 역자가 임의로 추가하였는데, 대부분 「두 줄 사각형(p. 25 등 참조)」으로 둘러 본문과 구분되도록 했습니다. 이는 주로 2판에서 〈부록〉에 편집했던 내용인데, 〈3판〉에서는 저자의 양해를 얻어 본문에 이어 편집하였습니다. 이 부분에 혹시 오류가 있다면 이는 전적으로 역자의 몫입니다(역자 추가).
◇ 역자의 말 ◇
저는 평생을 중등 물리 교육자로 살았습니다. 과학고에서 열정적으로 물리를 가르쳤고, 일찍부터 미·일 등 선진국의 물리 교육 잡지를 구독하며 시야를 넓혔습니다. 영국 킹스칼리지 연수와 일본 동북대학 유학, 한국교육원장 역임 등을 통해 선진 교육 현장을 직접 경험할 기회도 많았습니다.
미국의 경우, 많은 고등학교에서 다양한 수준의 AP Physics를 개설하고 있으며, 명문 고교들은 이를 능가하는 심화 교육 과정을 운영합니다. 일본 또한 공대 입시의 '대학입학공통시험'과 '대학별 본고사'에서 물리를 필수 과목으로 지정해 상당히 높은 수준의 소양을 요구합니다.
반면 우리의 현실은 어떻습니까? '물알못(물리를 알지 못하는) 공대생'이라는 말이 언론에 오르내릴 정도로 공대 신입생들의 물리학적 기초 부족은 이미 공공연한 비밀이 되었습니다.
이러한 현실을 안타깝게 여기던 중, 2018년 가을 일본에서 『고교 물리발상법』을 처음 접하고 번역과 출판을 결심했습니다. 이 책은 기존 참고서와 달리, 다양한 물리 현상을 해결하는 과정에서 저자가 직접 체득한 참신한 발상법을 중심으로 서술되었습니다. 독자들은 이 책을 통해 물리 현상을 바라보는 시야를 넓히고, 어려운 문제를 자기주도적으로 해결하는 힘을 기르게 될 것입니다. "생소한 변형 문제를 만나면 속수무책이었는데, 이 책으로 본질적인 관점을 깨닫고 사고력과 통찰력이 좋아져 스스로 풀 수 있는 문제가 늘어났다"라는 어느 일본 독자의 서평에 저 또한 깊이 공감합니다.
이번 제3판에서는 일본어 번역을 전체적으로 재검토하여 한국의 독자들에게 좀 더 이해가 쉬운 문장으로 대폭 수정했습니다. 그리고 저자의 요청으로 제2판에서 부록에 담았던 역자의 추가 해설을 저자인 이나바 선생으로부터 “초판 때처럼 본문에 편집해도 좋다”는 양해를 얻어 본문과 상호 연계된 발전학습이 이루어질 수 있도록 편집했습니다. 이점, 이나바 선생께 감사드립니다.
또한 이 책은 물리를 좋아하는 중ㆍ고교생은 물론, 대학 일반물리학 수강에 부담을 느끼는 이공계 신입생들에게는 자신감을 되찾아 줄 것이며, 사범대학에서 물리 교사가 되기 위해서 분투 중인 물리 교육 전공 대학생들과 '물포자'가 속출하는 현장에서 분투하시는 물리 선생님들께도 훌륭한 길잡이가 되리라 확신합니다. 나아가 이공계 적성을 가진 학생들이 물리학을 제대로 알고(知), 좋아하며(好), 즐거운 마음(樂)으로 몰입하여, 장차 세계적인 과학 기술자로 성장해 가길 간절히 소망합니다.
끝으로 초고를 꼼꼼히 검토해 주신 전·현직 경남과학고 물리과 선생님들과 최병원 선생님, 서평을 써 주신 국양, 이용희, 이건우, 안수영, 정재화, 정우성, 김형준 박사님께 감사드립니다. 아울러 편집과 디자인에 큰 힘을 보태주신 (주)우리얼이노베이션의 배철현 대표님과 극동 출판 직원 여러분께도 깊은 감사를 전합니다.
고교 물리의 참고서나 문제집은 시중에 많이 나와 있지만, 대부분 물리법칙 같은 지식 전달에 치중하고 있습니다. 저는 평소 "어려운 물리 문제를 만났을 때 어떻게 풀어나가야 할까?"라는 발상법 자체를 가르쳐야 한다고 생각해 왔습니다.
물리를 공부한 경험이 있다면 교과서 지식은 알아도 정작 문제를 어떻게 풀지, 즉 그 발상을 몰라 당황하거나 끝내 물리를 포기했던 적이 있을 것입니다.
『물리발상법』은 까다로운 물리 문제를 어떻게 풀어나갈 것인지에 중점을 두어 해설했으며, 각 단원은 다음과 같은 관점에서 서술했습니다.
첫째, 모호한 물리법칙을 명확히 이해합시다.
물리법칙을 알고 있어도 성립 조건을 정확히 몰라 잘못된 식을 세우는 학생이 많습니다. 예를 들어 '운동량보존법칙'을 쓰려면, 작용하는 모든 힘을 찾아 내력과 외력으로 구분하고 외력이 특정 방향으로 작용하는지 확인하는 논리적 절차가 필요합니다. 『§4 역학적 에너지 보존·운동량 보존 법칙의 식을 세울 때 주의할 점』 등에서 고교 과정의 핵심적인 물리법칙 사용법을 명확히 설명했습니다.
둘째, 무심코 저지르기 쉬운 실수를 방지합시다.
물리는 실수하기 쉬운 과목입니다. 이항할 때 부호를 빠뜨리거나, 분수 계산에서 분모와 분자를 뒤바꾸고, 소거한 문자를 엉겁결에 다시 살려내는 등 함정이 매우 많습니다. 『§8 차원(Dimension)』, 『§13 특이 사례 검토로 정답률을 높여라!』 등에서 이런 실수를 방지하는 비법을 소개합니다. 입시를 포함한 각종 시험에서 실력 차이가 크지 않다면 이런 사소한 실수가 당락을 가를 수 있습니다. 평소에 실수를 방지하는 비법을 익혀 두는 것은 대단히 중요합니다.
셋째, 이미지(Image)를 활용합시다.
물리 지식을 이해하고 기억할 때, 주변에서 쉽게 접할 수 있는 이미지와 연계하면 훨씬 쉽고 오래 기억된다고 합니다. 『§17 일·에너지에 관한 이미지』, 『[칼럼 8] 구체적인 이미지를 활용하라!』 등에서 구체적인 연계 방안을 자세히 서술했습니다.
넷째, 자신만의 원칙을 가집시다.
이 책에 담긴 내용은 제가 물리를 공부하고 가르치며 터득한, 이른바 '나만의 원칙'입니다. "나는 이해하기 위해 이렇게 생각했다", "이런 식으로 궁리하며 외웠다"라는 사례를 든 것입니다.
독자 여러분이 저와 똑같은 아이디어로 발상할 필요는 없습니다. 제가 물리 문제를 해결하며 경험한 생각과 원칙을 참고하여, 여러분 나름의 독자적인 사고 체계를 만들어 가시기를 바랍니다.
[진정한 학습을 위한 제언]
이 책의 발상법을 참고해 자기 나름대로 궁리하고 이해하는 과정이야말로 진정한 학습입니다. 시험 후 채점 결과를 받으면, 어디가 틀렸는지 확인하고 수정하며 다음에 비슷한 문제를 만났을 때 어떻게 풀지 스스로 성찰해야 합니다. 단지 점수에만 집착해 "이 정도면 합격권이다"라고 안이하게 생각한다면 공부의 의미가 퇴색됩니다.
"배운 내용을 그대로 재현하는 게 공부다"라고 착각하는 학생들을 자주 만납니다. 이는 큰 오산입니다. 생소하고 어려운 문제라도 누군가 풀어주길 기다리지 말고, 알고 있는 지식을 총동원해 시행착오를 겪으며 직접 풀어보십시오. 치열하게 고민해도 풀리지 않을 때 비로소 주변에 묻거나 교과서를 다시 검토하는 자세가 필요합니다.
이렇게 문제를 스스로 이해하고 해결하며 자신만의 발상법을 획득하는 것이 바로 물리 공부입니다. 이 책의 원칙과 발상을 참고해 여러분만의 원칙을 몸에 익히시길 바랍니다.
[독자 여러분께]
이 책은 물리를 이미 공부한 학생들을 대상으로 만든 책입니다. 그래서 난도(難度)가 비교적 높습니다. 하지만 칼럼이나 『§20 운동방정식 풀이법』 등은 입문자에게도 큰 도움이 될 것입니다. 물리 전반을 다루지만, 모든 개념을 망라하지는 않습니다. 기초 개념이 있는 독자를 대상으로 쓴 책이므로, 순서대로 읽어도 좋고 관심 있는 분야부터 먼저 읽어도 좋습니다.
제가 권장하는 방법은 먼저 칼럼을 모두 읽은 뒤 본문을 보는 것입니다. 그러면 집필 의도를 파악해 내용을 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 또한, 필요하다면 미적분을 이용하는 것도 주저하지 않았습니다.
'수준이 높다'라는 것이 곧 '어렵다'라는 뜻은 아닙니다. 오히려 중학교 과학처럼 원리 설명 없이 결과만 나열하는 게 더 이해하기 어려울 수 있습니다. 높은 안목에서 법칙의 성립 근거를 명확히 설명할 때 비로소 깊이 이해되는 법입니다. 초심자에게 높은 수준의 내용을 처음부터 가르칠 필요가 없다는 생각은 잘못되었다고 봅니다.
『[칼럼 6] 문제는 손으로 쓰면서 풀어라!』나 『[칼럼 11] 도무지 문제가 풀리지 않을 때는?』 같은 내용을 담은 참고서는 없다고 자부합니다.
그런 의미에서 이 책이 대한민국 독자 여러분께 획기적인 물리 참고서가 되어 학습에 조금이나마 도움이 되기를 바랄 뿐입니다.
〈이 책을 읽을 때 주의 사항〉
1) 혼란이 없는 한 「크기 인 힘」을 「힘 」 등으로 줄여 썼습니다.
예) 「크기가 인 수직항력」 → 「수직항력 」
2) 힘의 벡터를 더 쉽게 설명하기 위해서, 오해의 소지가 없는 선에서 작용점과 화살표의 위치를 조금씩 옮겨 그렸습니다. 아래 예시를 참고하세요.
예)
예)
3) (이하 역자 추가) 본문의 [문제]는 주로 일본 대학 본고사 문제를 인용했습니다. 일반적으로 입시 지문은 높임말을 쓰지 않습니다. 이 책의 원문 역시 그 형식을 유지하고 있습니다. 역자 또한 원문의 생동감을 전달하고자 평어체로 번역하였음을 알려드립니다. 독자 여러분의 양해를 구합니다.
4) 원자핵 반응식에서 원소기호나 핵자 등을 읽을 때는 「」은 「원자번호 3, 질량수 7인 리튬」, 「」은 「질량수 1인 중성자」, 「」은 「질량수 3인 삼중수소」와 같이 읽었습니다.
5) 독자 여러분의 이해를 돕기 위해 번역 과정에서 설명과 수식 전개를 보충하고 각주를 달았습니다. 또한 차원(dimension), 지면(紙面)처럼 주요 용어에는 괄호 안에 영문이나 한자 표기를 함께 적었습니다.
6) 이 책에서 「에너지 정리」, 「일-(운동)에너지 정리」는 같은 의미로 쓰였습니다.
7) ☞ 본문에서 저자가 생략한 「문제 풀이」를 포함해서 「별해」, 「추가적인 설명」 등을 역자가 임의로 추가하였는데, 대부분 「두 줄 사각형(p. 25 등 참조)」으로 둘러 본문과 구분되도록 했습니다. 이는 주로 2판에서 〈부록〉에 편집했던 내용인데, 〈3판〉에서는 저자의 양해를 얻어 본문에 이어 편집하였습니다. 이 부분에 혹시 오류가 있다면 이는 전적으로 역자의 몫입니다(역자 추가).
◇ 역자의 말 ◇
저는 평생을 중등 물리 교육자로 살았습니다. 과학고에서 열정적으로 물리를 가르쳤고, 일찍부터 미·일 등 선진국의 물리 교육 잡지를 구독하며 시야를 넓혔습니다. 영국 킹스칼리지 연수와 일본 동북대학 유학, 한국교육원장 역임 등을 통해 선진 교육 현장을 직접 경험할 기회도 많았습니다.
미국의 경우, 많은 고등학교에서 다양한 수준의 AP Physics를 개설하고 있으며, 명문 고교들은 이를 능가하는 심화 교육 과정을 운영합니다. 일본 또한 공대 입시의 '대학입학공통시험'과 '대학별 본고사'에서 물리를 필수 과목으로 지정해 상당히 높은 수준의 소양을 요구합니다.
반면 우리의 현실은 어떻습니까? '물알못(물리를 알지 못하는) 공대생'이라는 말이 언론에 오르내릴 정도로 공대 신입생들의 물리학적 기초 부족은 이미 공공연한 비밀이 되었습니다.
이러한 현실을 안타깝게 여기던 중, 2018년 가을 일본에서 『고교 물리발상법』을 처음 접하고 번역과 출판을 결심했습니다. 이 책은 기존 참고서와 달리, 다양한 물리 현상을 해결하는 과정에서 저자가 직접 체득한 참신한 발상법을 중심으로 서술되었습니다. 독자들은 이 책을 통해 물리 현상을 바라보는 시야를 넓히고, 어려운 문제를 자기주도적으로 해결하는 힘을 기르게 될 것입니다. "생소한 변형 문제를 만나면 속수무책이었는데, 이 책으로 본질적인 관점을 깨닫고 사고력과 통찰력이 좋아져 스스로 풀 수 있는 문제가 늘어났다"라는 어느 일본 독자의 서평에 저 또한 깊이 공감합니다.
이번 제3판에서는 일본어 번역을 전체적으로 재검토하여 한국의 독자들에게 좀 더 이해가 쉬운 문장으로 대폭 수정했습니다. 그리고 저자의 요청으로 제2판에서 부록에 담았던 역자의 추가 해설을 저자인 이나바 선생으로부터 “초판 때처럼 본문에 편집해도 좋다”는 양해를 얻어 본문과 상호 연계된 발전학습이 이루어질 수 있도록 편집했습니다. 이점, 이나바 선생께 감사드립니다.
또한 이 책은 물리를 좋아하는 중ㆍ고교생은 물론, 대학 일반물리학 수강에 부담을 느끼는 이공계 신입생들에게는 자신감을 되찾아 줄 것이며, 사범대학에서 물리 교사가 되기 위해서 분투 중인 물리 교육 전공 대학생들과 '물포자'가 속출하는 현장에서 분투하시는 물리 선생님들께도 훌륭한 길잡이가 되리라 확신합니다. 나아가 이공계 적성을 가진 학생들이 물리학을 제대로 알고(知), 좋아하며(好), 즐거운 마음(樂)으로 몰입하여, 장차 세계적인 과학 기술자로 성장해 가길 간절히 소망합니다.
끝으로 초고를 꼼꼼히 검토해 주신 전·현직 경남과학고 물리과 선생님들과 최병원 선생님, 서평을 써 주신 국양, 이용희, 이건우, 안수영, 정재화, 정우성, 김형준 박사님께 감사드립니다. 아울러 편집과 디자인에 큰 힘을 보태주신 (주)우리얼이노베이션의 배철현 대표님과 극동 출판 직원 여러분께도 깊은 감사를 전합니다.
물리발상법 (물리를 좋아하고 즐기는 중ㆍ고등학생, 이공계 대학생 및 물리 교육자를 위한 | 3 판)
$36.00