歪果仁想出了两个简单的小游戏,居然把黑洞原理给孩子解释清楚了!

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前几天,大手牵小手 推出的《壮美!人类首次拍到黑洞照片,这几个超赞视频让孩子刷新对宇宙的认知!》一文,得到了许多家长的点赞,手手君觉得好感动哇哈哈哈~

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今天再来第二弹,在家就能做的黑洞科学实验!


黑洞的概念解释起来有点困难,别说孩子了,很多成年人听起来也是云里雾里。恰好手手君发现了几个很有趣的黑洞小游戏,是歪果仁琢磨出来的,在家里就可以做,通过动手实践和实物互动,很直观而形象地帮小朋友们理解前边介绍的黑洞、引力和时空等重要天文概念,启发孩子对科学产生兴趣的同时,还带孩子们养成动手探索问题、验证问题的好习惯!


1
黑洞游戏


黑洞是怎么把物质吸进去的呢?


我们用很简单的材料,可以建立一个大质量物体周围空间曲率的物理模型;利用这个模型,引导孩子实验并观察,一个物体通过重力井时会发生什么;如果它的速度不够快或重力井太深时,对小质量物体有何种影响?


需要的材料:具有轻弹性的绷带和几个重量、大小不同的球。


剪出一个40×40厘米的弹性绷带。让孩子和队友水平拉伸绷带,直到它绷紧,代表二维的“空间”。


注意,小朋友要保持绷带不动。然后把一只小球放在绷带上,让它滚过绷带表面,小球的路径应该是一条直线,你可以让孩子想象一下,这类似于一束光穿过空间的路径。


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接下来,再换成更重一些的球,这时,孩子会看到“空间”在重物的影响下,周围开始弯曲。


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让一个小弹珠滚近重物,它的轨迹现在应该被绷带的变形所改变。这就有点像光通过一个巨大的物体时,会使周围的空间变形。


还可以试着改变弹珠的速度,看看它的路径是如何变化的。


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中心区域越集中(即大球越重),绷带就会越弯曲。这增加了“重力井”的深度,小弹珠将无法从中逃脱。


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当弹珠靠近大球时,它开始围绕“黑洞”旋转,最终落入黑洞。


这就是黑洞所发生的情况:它们的重力使空间变形,以致于光或其他物体落入黑洞而无法逃逸。


2
黑洞手工


需要的材料:彩色卡纸,剪刀、胶带,纸杯,磁力珠


在一个直径25厘米的圆形上,剪出一条直线和一个圆心小洞。


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将剪开的半径粘好,并让这个圆略成漏斗形。这个漏斗其实就模拟了一个黑洞,然后把它放在一个纸杯上;再找一些磁力珠放在纸漏斗边缘,观察小珠的运动轨迹。


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孩子会看到,小珠沿着漏斗黑洞,以椭圆形的轨迹滚入黑洞,而越接近中心,速度越快,这正是黑洞”吸食“周边物质的模型。


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当黑洞把物质吸进来时,正像这个手工所展现的那样,物质在黑洞周围形成一个圆盘。当圆盘旋转得越来越快,就会急速升温,使大量的光和物质以喷流形式发射到太空中。


这些喷射流非常明亮,如果它们正好指向地球,就很容易被地球上的望远镜捕捉到。


其实你发现哇,这些实验操作起来很简单,但关键是怎么向孩子解释,(所以先在心里默默地过一遍~)。


不过,通过简单的游戏和手工,能比较简明易懂地阐释黑洞的原理,而且孩子们亲自动手,既有一份探索科学的成就感,也能激发孩子对物理、天文学的兴趣!试试看!



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