온도재기는 학생들이 일상생활에서 많이 사용하는 개념인 열과 온도를 다루는 단 원이다. 이 단원에서는 따뜻한 물건과 찬 물건을 구별함으로써 온도라는 개념을 도입하 고, 차고 따뜻한 정도를 알아야 할 때를 살펴봄으로써 온도 측정의 필요성에 대하여 공부 하며, 학생들이 직접 간이 온도계를 만들어 온도계의 기본 원리를 이해하는 활동을 한다. 또한 온도계의 사용법과 온도를 바르게 재기 위하여 주의하여야 할 점을 공부하고 여러 물체와 여러 곳의 온도를 직접 재 봄으로써 온도의 필요성 뿐 아니라 우리 생활에서 온도 가 많이 사용되고 있음을 알게 하는 것이다. 또한 과학과 기술의 발달로 인한 온도계의 발달과 다양한 온도계를 접함으로써 적당한 기구를 사용하도록 한다. 그러나 열이 이동하여 온도가 변하는 것은 4학년의‘열의 이동’이라는 후속 학습으로 연결되므로 학습 진행에서 주의하여야 한다. 03 0 2 4. 온도 재기: : : 초·등·3·학·년·과·학·탐·구·수·업·지·도·자·료 주제명 차시 자료명 (내용 주제) 쪽수 1. 여러 가지 물체의 차고 따뜻한 정도 알아보기 단원 종합 평가 단원도입 1 보조 자료 >> 단원 소개 & 단원 개관 실험 매뉴얼 _ 여러 가지 물체의 차고 따뜻한 정도 알아보기 단원 소개, 단원 구성, 단원 개관, 참고 자료, 준비물 3 6 12 13 14 67 평가 문항 / 낱말 퍼즐 개념 해설 _ 온도와 열 생활과 과학 _ 기온과 체감 온도 참고 자료 _ 갈릴레이 온도계 2. 간이 온도계 만들 기 2 보조 자료 실험 매뉴얼 _ 간이 온도계 만들기 16 22 23 24 25 개념 해설 _ 간이 온도계의 문제점 수업 도우미 _ 간이 온도계 다르게 만들기 생활과 과학 _ 온도계의 원리 참고 자료 _ 차가운 물에 넣었는데 물기둥이 갑자기 올라가는 경우 3. 온도계를 바르게 사용하기 3 보조 자료 실험 매뉴얼 _ 온도계를 바르게 사용하기 26 32 33 34 35 수업 도우미 _ 뜨겁니? 차갑니? 학생 활동 _ 온도계 눈금 읽기 도전 과제 _ 온도계로 하는 몇 가지 실험들 참고 자료 _ 온도계에 숨어있는 몇 가지 사실들 4. 여러 가지 온도 재기 4 보조 자료 실험 매뉴얼 _ 여러 가지 온도재기 36 42 43 45 개념 해설 _ 섭씨와 화씨 학생 활동 _ 과학 동시 생활과 과학 _ 여러 가지 온도 5. 여러 곳에서 온도 재기 5 보조 자료 실험 매뉴얼 _ 여러 곳에서 온도재기 46 52 54 55 학생 활동 _ 온도 그래프 그리기 생활과 과학 _ 물먹는 오리 참고 자료 _ 온도의 표준 6. 여러 가지 온도계 조사하기 6 보조 자료 실험 매뉴얼 _ 여러 가지 온도계 조사하기 56 63 64 65 66 개념 해설 _ 여러 가지 온도계 수업 도우미 _ 체온계의 종류 생활과 과학 _ 맛있는 온도 참고 자료 _ 형상 기억 합금 내용 분류 활동 주제 참고 자료 생활과 과학 도전 과제 학생 활동 수업 도우미 개념 해설 보조 자료 차시 실험 매뉴얼 단원 도입 1. 여러 가지 물체의 차고 따뜻한 정도 알아보기 1 2. 간이 온도계 만들기 2 3. 온도계를 바르게 사용하기 3 4. 여러 가지 온도재기 4 5. 여러 곳에서 온도재기 5 단원 종합 평가 6. 여러 가지 온도계 조사하기 6
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온도재기는학생들이일상생활에서많이사용하는개념인열과온도를다루는단원이다. 이 단원에서는따뜻한물건과찬물건을구별함으로써온도라는개념을도입하고, 차고따뜻한정도를알아야할때를살펴봄으로써온도측정의필요성에대하여공부하며, 학생들이직접간이온도계를만들어온도계의기본원리를이해하는활동을한다. 또한온도계의사용법과온도를바르게재기위하여주의하여야할점을공부하고여러
물체와여러곳의온도를직접재봄으로써온도의필요성뿐아니라우리생활에서온도가 많이 사용되고 있음을 알게 하는 것이다. 또한 과학과 기술의 발달로 인한 온도계의발달과다양한온도계를접함으로써적당한기구를사용하도록한다.그러나열이이동하여온도가변하는것은 4학년의‘열의이동’이라는후속학습으로
연결되므로학습진행에서주의하여야한다.
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4. 온도재기:::초·등·3·학·년·과·학·탐·구·수·업·지·도·자·료
주제명 차시 자료명 (내용 주제) 쪽수
1. 여러 가지 물체의차고 따뜻한 정도알아보기
단원 종합 평가
단원도입
1보조 자료
> > 단 원 소 개 & 단 원 개 관
실험 매뉴얼_ 여러가지물체의차고따뜻한정도알아보기
단원소개, 단원구성, 단원개관, 참고자료, 준비물 3
6
121314
67평가문항/ 낱말퍼즐
개념 해설_ 온도와열생활과 과학_ 기온과체감온도참고 자료_ 갈릴레이온도계
2. 간이 온도계 만들기
2보조 자료
실험 매뉴얼_ 간이온도계만들기 16
22232425
개념 해설_ 간이온도계의문제점수업 도우미_ 간이온도계다르게만들기생활과 과학_ 온도계의원리참고 자료_ 차가운물에넣었는데물기둥이갑자기올라가는경우
3. 온도계를 바르게사용하기
3보조 자료
실험 매뉴얼_ 온도계를바르게사용하기 26
32333435
수업 도우미_ 뜨겁니? 차갑니?학생 활동_ 온도계눈금읽기도전 과제_ 온도계로하는몇가지실험들참고 자료_ 온도계에숨어있는몇가지사실들
4. 여러 가지 온도재기
4보조 자료
실험 매뉴얼_ 여러가지온도재기 36
424345
개념 해설_ 섭씨와화씨학생 활동_ 과학동시생활과 과학_ 여러가지온도
5. 여러 곳에서 온도재기
5보조 자료
실험 매뉴얼_ 여러곳에서온도재기 46
525455
학생 활동_ 온도그래프그리기생활과 과학_ 물먹는오리참고 자료_ 온도의표준
6. 여러 가지 온도계조사하기
6보조 자료
실험 매뉴얼_ 여러가지온도계조사하기 56
63646566
개념 해설_ 여러가지온도계수업 도우미_ 체온계의종류생활과 과학_ 맛있는온도참고 자료_ 형상기억합금
내용 분류활동 주제 참고
자료생활과과학
도전과제
학생활동
수업도우미
개념해설
보조 자료차시
실험매뉴얼
단원도입
1. 여러가지물체의차고따뜻한정도알아보기 1
2. 간이온도계만들기 2
3. 온도계를바르게사용하기 3
4. 여러가지온도재기 4
5. 여러곳에서온도재기 5
단원종합평가
6. 여러가지온도계조사하기 6
0504
> > 단 원 소 개 & 단 원 개 관
이단원은제7차 과학과 교육과정의 3학년 내용 중‘(13) 온도재기’에 해당하는내용이며열과에너지를다루는첫단원이다.이단원에서는학생들이일상생활에서경험했던것과관련하여기본적인온도의개념
을 이해하고, 온도계의 바른 사용법, 온도를 읽을 때 주의해야 할 점 등을 학습하여 바르게온도를읽는법을철저히습득하도록하는단원이다. 이를기초로하여후속학습인열의이동과날씨, 열에의한물체의변화등을다루는단원에서탐구의기초학습이되도록한다. 또한자신이측정한여러곳의온도를표와그래프로나타내봄으로써기초적수준의자료제시방법과자료변환의탐구능력을기르고이러한탐구방법이사용될때의장점을인식하도록한다. 생활과관련하여온도를알고이를측정하는것이중요함을알고용도에따라다양한
온도계가사용됨을보이도록한다.
01*`참고자료참고문헌강 주(2005). 초등학교 과학 내용 중 간이 온도계 만들기 실험 개선 연구. 서울교육대학교
교육대학원석사학위논문.경기과학고등학교 진경환, 최수 (2004). 온도계 속에 숨어있는 과학적 원리. 제10회 휴먼테
그렇다면, 체온과는 별개로 우리가 느끼는 체감 온도, 일명 느낌 온도에 대하여 알아보자. 주로 일기예보에많이나오는데, 겨울의경우바람이분다면체감온도는 어떨까? 반대로 여름에 바람이 분다면 어떨까? 이처럼 기온 뿐 아니라 풍속, 습도, 일사량 등에따라 인간에게 느껴지는 온도는 달라질 수 있기 때문에, 이를 체감 온도
1)라고 표현하게 되었다. 우리 기상
청에서 사용하는 체감 온도 계산공식을 보면, 기온은물론 지상 10m 지점에서의 풍속도 넣어 계산하도록하고있다.
그러나 좀더 생각해보면 옷을 입은상태, 거주형태, 심리상태에 따라서도체감 온도는 달라질 수 있다. 특히 여름에는 기온과 습도 요인을 포함한 일종의 체감 온도의 하나로 불쾌지수라는개념을쓰기도한다.
1) 체감 온도는 비과학적인 느낌만의 온도가 아니라‘우리가 느끼는 실제 온도’이다. 예를 들어 등산하고 난 뒤, 춥게 느껴질때에는실제로체온이내려간다.
015014
>> 0 1 여 러 가 지 물 체 의 차 고 따 뜻 한 정 도 알 아 보 기
갈릴레이온도계
우리가 살아가는 데 온도, 특히 체온은 매우 중요하다. 온도를 측정한 최초의 사람은‘갈렌’이라는 고대(서기 170년경) 그리스 의사라고 한다. 그는 긴 유리관을 물이 들어있는용기에 담그고, 관 속에 있는 공기 약간을 관 밖으로 뽑아내었다. 이때 유리관 안에 남아있는 공기가 열을 받거나 차가와지면 그 팽창 수축에 물기둥의 높이가 변하게 되는 원리가 바로 그 온도계의원리이다.그러나일반적으로알려진온도계는이탈리아의유명한과학자갈릴레이갈릴레오가 1593년
에발명했다고전해진다. 이는온도를눈으로보는서모스코프(thermo-scope)라 불 는데, 가열된공기를유리관에넣은후물그릇속에거꾸로세워두었다. 주변온도에따라관에올라오는물의 높이가 달라지는 것이었는데 이는 대기압의 향으로 부정확하 으나 최초의 온도계이자유리로만든최초의과학기구로알려져있다. 1610년에는물대신포도주를넣어실험하기도했었다.뒤이어 17세기초 해부학을 강의하던 산토리오가 의료용으로 체온계를 이용한 기록이 있으나,
실험을준비하는과정에서스포이트를이용하여작은빨대구멍안으로물을넣는것이므로조금이라도더넣어가득채우는것이더어렵다.실험을하는과정에서물이너무많으면새어나오고 봉재료인고무찰흙마저자꾸들뜨게한다. 가장큰문제는실험의결과면에서물기둥눈금의변화가잘나타나지않아실패확률이크다. 물의 열팽창률(0.21×10-3)은 에탄올(1.12×10-3)이나 수은(1.82×10-3)에 비해 너무 작기때문이다.
기체나 액체 심지어 고체도물체가 열을 받으면 팽창한다. 열을 받은 물체는 분자의 운동이 활발해져서 그간격이 멀어지게 되고 부피가 늘어나 관에 갇힌 액체기둥의높이가높아진다.
온도계의 가장 큰 원리 중의 하나가 열평형이다. 주로 액체나 공기의 온도를재는 실험용 온도계인데,재려는 물체에 이 선까지담근 후 기다려야 한다. 온도계 안의 알코올(또는 수은)이 재려는 액체와 열평형을 이룰 때까지 기다리는것이다. 재려는 액체(또는기체)의 온도가 더 높으면열은 온도계 안의 알코올로, 온도가 더 낮으면 열이온도계 밖으로 나가 같은온도가 될 때까지 이동한다. 이것이열평형이다.
가장 많이 사용하는 일반온도계는 에틸알코올2)의 열팽창(1℃ 높아지면 부피는1/500씩 증가)을 이용하여(현미경으로 세포를 발견한) 로버트 후크가 1664년에 만든 알코올 온도계이다. 순수 알코올(어는점 -117℃, 끓는점 78℃)이 아니라 눈에 잘 보이게 하기위해 붉은 색소 등의 첨가물을조금넣는다.
주위 기압의 향을 받지않으려면 진공이 되어야 한다. 온도계를 매우 높은 온도에 넣어 유리관의 액체가충분히 팽창하여 유리관 꼭대기까지 올라오면 이를봉한다. 온도가 낮아져서액체의 부피가 줄어들면 나머지공간은진공이된다.
온도계의원리
2) 알코올 대신 수은(은회색)을 사용하기도 한다. 알코올 온도계보다 더 정확하지만 눈금을 읽기가 더 불편하고, 만약 깨져서수은을흘러나오면위험하다. 화씨 온도계의가브리엘페런하이트가 1714년에만들었다.
>> 0 3 온 도 계 를 바 르 게 사 용 하 기
027026
03 초·등·3·학·년·과·학·탐·구·수·업·지·도·자·료
온도계를바르게사용하기
개념 역_ 온도계의사용방법을알수있다.
온도계의눈금을바르게읽을수있다.
과정 역_ 온도계로액체의온도를잴수있다.
온도가다른액체로온도계를옮겼을때액체기둥이변한온도
계의눈금을읽을수있다.
차 시
실험관찰교과서
3/6차시
48~49쪽 31~32쪽
학학습습목목표표
온도계의눈금을관찰한다.온도계의눈금읽는방법을알아본다.
온도계로 온도를 재는 것이 감각을 이용하는 것보다온도를정확하게측정할수있음을안다.
02* 온도계의 눈금 읽는 방법을 알아보기
03* 온도계를 사용하는 이유 알기
01* 온도계를 사용할 때 주의할 점을 알아보기
온도계를사용할때주의할점을이야기한다.
차다
× ×
× ×
13℃
따뜻하다 40℃
따뜻하다 25℃
차다 25℃48 9 -7
>> 0 3 온 도 계 를 바 르 게 사 용 하 기
029028
▼`알코올온도계
모둠별 준비물
▼찬물
▼`따뜻한물▼`미지근한물
1-1. 정확한 온도를 재기 위하여 주의해야 할 일에 대하여이야기한다.
01*
2-1. 온도계의눈금을세어보며관찰한다.02*
2-2. 3̀1쪽의 온도계에 나타난 온도를 읽어 보고, 문제의 온도를 온도계에 액체기둥으로표시한다.
㉠실험 관찰 31쪽의 온도계를 보고눈금을읽고표시한다.
㉡온도를 잴 때에는‘섭씨 도(℃)’라고읽거나섭씨를생략하고‘도(℃)’라고읽는다.
㉢0℃보다 높은 온도는 상 □도(℃)라고 읽고, 0℃보다 낮은 온도는 하 도(℃)라고읽는다. 하는숫자가커질수록더찬것이다.
‘한국표준과학연구원(http://www.kriss.re.kr)’에서는 측정의기준, 즉 표준을관리하는데, 국제단위계의하나인온도표준을다음과같이규정하고있다. 물의삼중점셀은공기가없는고순도의물을유리용기에담
은것으로셀내부에얼음이생기면물과얼음, 수증기가공존하는 삼중점 상태가 된다. 이때의 온도를‘국제온도눈금-90((International Temperature Scale of 1990, ITS-90)’에서273.16 K (0.01℃)로 정의하 다. 다시말해, 물의삼중점이온도의단위인켈빈(K)을정의하는기본고정점이며온도의표준(온도눈금의원기)이다. 표준온도계로는증기압온도계, 기체온도계, 표준백금저항온도계, 광고온계(복사온도계) 등이있다.
국국제제단단위위계계 ((SSII)) [SSystem IInternational d’unites (internationalsystem of units)]
국제도량형총회[國際度量衡總會 : CCGGPPMM ; CConference GGenerale des PPoids et MMesures
(General Conference of Weights and Measures)]에서채택한것으로국제적상거래및학문
이외에도화면에온도가바로표시되는온도계들도있다. 온도가오르면전기저항이작아지는니켈, 망간, 코발트 가루를 디지털 온도계의 끝 부분 감지기에 넣은 열저항기(thermistor :thermal+resistor)이다. 온도에따른저항의변화를기준저항과비교하여온도를계산하고, 디지털숫자로변환시켜액정에표시한다.
수은 온도계 알콜 온도계
바이메탈 온도계
열전기쌍(thermocouple) 복사 온도계(적외선 온도계)
>> 0 6 여 러 가 지 온 도 계 조 사 하 기
065064
수은체온계
혈액순환이왕성하면서바깥공기와의접촉이적은부위인입속이나겨드랑이에체온계를3분이상끼워둔후잰다. 정확하지만시간이걸리고잘깨진다. 또한보관하고있던체온계나사용한체온계를다시사용하려는경우에는온도계를흔들어서수은기둥을내린후측정한다. 수은체온계는일반온도계와는달리액체가 들어있는 구부와 막대 부분이 잘록하게 되
어있는데, 한번올라간수은은큰표면장력때문에되돌아가기힘들기때문이다.
체온계의종류일상생활에서가장많이사용하는온도계는체온계일것이다. 그종류를알아보자.
01*
고막체온계
수은도알코올도없지만몸속적외선을반도체센서로증폭한후바깥실온과비교보정하여체온을디지털로표시해주는일종의마이크로컴퓨터이다. 체온조절의 중추인 시상하부와고막에 혈액을 공급하는 혈관이 같은 데서 착안하여 체온계를 귀에 삽입하여 측정한다. 짧은 시간에 가능하며 호흡이나 흡연, 음식섭취등에제한을받지않아편리하다.
02*
이마체온계
엄마가 이마를 짚어보는 것과 같은 원리로, 머리 부분의 주요 동맥중 하나인 측두동맥(이마 정중앙~관자놀이)에서 나오는 열을 재는 디지털온도계이다. 수은온도계보다간편해서좋고, 고막체온계처럼정확한부분을맞추거나청결에대한특별한주의사항도적다. 환자나아이, 잘 때도가능한소형적외선온도계이므로아이를보살필때필요한목욕물이나우유병, 실내온도의측정에도사용할수있다.
7 주는 찬물과 따뜻한 물에 양손을 넣었다가 미지근한 물로 두 손을 넣는 실험을 하 습니다. 이 실험결과로맞는것을모두고르시오. ( )
①따뜻한 물에 넣은 손은 따뜻하다고 느끼고 찬물에넣은손은차게느낀다.
②미지근한물로두손을옮기면두손의온도에대한느낌이똑같다.
③미지근한물로두손을옮기면찬물에넣었던손보다따뜻한물에넣었던손이더차갑게느껴진다.
④사람의 손은 온도에 민감하여 정확한 온도를알수있다.
8 아래 그림과 같이 만든 간이온도계에 대한 설명으로맞는것은무엇입니까? ( )
①간이온도계의 요구르트병은 온도계의 가느다란관과같은역할을한다.
②간이온도계에서 액체 기둥이 올라가면 온도가높은것이다.
③간이온도계의 빨대는 불투명하고 굵은 것일수록좋다.
④간이온도계에서고무찰흙은쓰는것은열이밖으로새어나가지않게하기위해서이다.
9 간이온도계로액체의온도를재었습니다. 어떤액체의온도가더높은것입니까? ( )
① ②
1 물체의차고따뜻한정도를무엇이라고합니까?( )
2 온도가높은것부터차례로번호를쓰시오.
( )
3 온도계에대한설명으로틀린것은무엇입니까? ( )
①온도가 올라가면 온도계의 빨간 기둥이 올라간다.
②온도계는 물체의 종류와 특징에 따라 적당한온도계를사용하여야한다.
③온도계는모양과기능이계속발전하고있다.④현대의 온도계로는 액체 물질의 온도만을 잴
수있어서기체나고체의온도를잴수없다.
4 온도계의사용방법으로옳은것은무엇입니까?( )
①온도계는눈금과눈높이를맞추어읽어야정확한온도를잴수있다.
②온도계는액체가담긴비커의바닥에까지닿도록깊이넣어야한다.
③온도를 잴 액체의 온도가 고르게 되도록 하기위하여온도계로액체를저어온도를재야한다.
④온도는계속변하는것이므로온도계를액체에담그자마자 빨간 기둥의 눈금을 읽는 것이 정확하다.
5 넓은 잔디밭 위 1.5m 높이에서 기온을 잴 수 있도록 만든 흰색 집 모양의 상자로, 그 안에 여러 기상관측용기기들을설치한것을무엇이라고합니까?
( )
단/원/종/합/평/가 반 번 이름
>> 0 4 온 도 _ 재 기
①아이스크림 ②뜨거운커피③찬수돗물 ④체온
형상기억합금 (形狀記憶合金; shape memory alloy)
우리주변에서온도를측정하는것도있고, 일정한온도를표시해주는것도있다. 일정한온도가되면특정한색깔로나타나는잉크와마찬가지로, 일정한온도가되면기억해놓은모양이되는금속을살펴보기로한다. 이것을‘형상기억합금’이라고하는데, 힘을가해변형시킨다해도일정온도에이르면본래의모습을되찾는특이한합금이다. 이러한특성을가지고있는알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 등의 금속을 조합한 Cu-Zn-Ni, Cu-Al-Ni, Ag-Ni, Au-Cd 등수십종류의합금계가있으나, 현재 기억력이 가장 좋은 것은 니켈-티타늄(Ni-Ti) 합금인 니티놀이가장우수하다고한다.
2.커피 : 약 80℃, 체온 : 36.5℃, 찬 수돗물 : 약 13℃, 아이스크림 : 약 0℃
3.공기의 온도나 고체 물체 표면의 온도도잴수있다.
4.온도계는 바닥에 닿지 않도록 해야 하며,온도계로액체를저으면안된다. 또한온도계로 온도를 잴 때에는 온도계의 눈금이 변하지 않을 때까지 기다렸다가 눈금을읽어야한다.
6.일기예보를볼수있는방법은신문, 인터넷, 전화(131)가 있으며, 백과사전에서는오늘의최고기온을알아볼수는없다.
8.간이온도계의 빨대는 온도계의 가느다란관과 같은 역할을 하며, 빨대는 투명하고가는 것일수록 액체가 올라가는 것을 명확하게볼수있다.
14.가장높은곳 : 운동장(25℃), 가장낮은곳 : 나무아래(11℃)
15.햇빛이 비치는 정도는 온도에 향을크게 미치는 요인으로 햇빛이 잘 비치는 운동장의 온도가 가장 높으며 그늘인나무아래의온도가가장낮다.
16.햇빛이 온도에 가장 많은 향을 미치므로 햇빛이 있는 날에는 양달과 응달의온도차이가크게난다.
17.얼음이 녹는 것은 주변의 열을 빼앗아얼음의 온도가 높아져 액체인 물이 되는 것이고, 찬물을 가열하면 온도가 올라간다. 그러나 국이 식는 것은 온도가내려가는 것이고, 보온병에 물을 넣어두는 것은 단열을 하여 온도를 변화시키지 않으려는 것이지만 완전한 단열은거의 불가능하기 때문에 보온병에 넣어둔뜨거운물은식고, 얼음은보온병안에서도오래두면녹는다.
18.땀을 흘리는 것은 우리 몸이 스스로 체온을 유지하는 방법으로 몸의 열을 낮추는 방법이다. 또, 더울 때에는 짧고가벼운 옷을 입고, 추울 때에는 두꺼운옷을 여러 겹 입는 것은 체온을 유지시키기 위함이다. 또, 병이 나서 열이 심하게 나면 해열제를 복용하여 열을 내리기도한다.