The Pull of the Planets
概要
The Pull of the Planetsは、子供たちのチームが惑星の重力場を柔軟な表面でモデル化する30分間のアクティビティです。 子どもたちは、大きさや密度の異なるボールをプラスチックシートの上に置いたり動かしたりして、物体の質量が周囲の空間に与える影響の大きさに影響することを頭に思い描くことができるようになります。
この活動は、ヘビー級チャンピオンの後に行うのが望ましい。 太陽系における重力の力を発見することができる「ジュピター！」の後に実施する。 これらのコンセプトは、「木星の家族の秘密」のこれまでの活動よりも高度な科学を含み、ジュノーミッションの科学と、それが私たちに返してくれる豊かな情報をより深く探求するものである。
このシリーズは10～13歳の子供に適しています。
- 重力は、惑星を太陽の周りの軌道に維持する力です。
- 惑星には、大きさ、質量、密度、組成など測定可能な性質があります。 惑星の大きさと質量はその引力を決定する。
- 惑星の質量と大きさは、その引力の強さを決定する。
- 模型は、宇宙空間における物体の運動が、物体間の引力によって決まることを実験するのに役立つ。
材料
30人までの各グループについて：
- 木星を周るジュノのアニメーションまたは軌道上のジュノのアーティストによる描写（https://www.missionjuno.swri.edu/media-gallery/spacecraftなどのWebサイトからできればカラー印刷）を見せるためのコンピュータとプロジェクター。
4人の子どもたちの各グループに。
- 刺しゅう用フープ1個（20インチ×12インチまたはそれ以上）
- フォームブリックや本など、刺しゅう用フープの端を支えるもの
- 薄い伸縮性のあるプラスチックシート1個。 ゴミ袋やラップのようなもの
- ビー玉2～4個（幅1/2インチ）
- スタイロフォームボール1個（2インチ）
- Play-Doh© 半缶
子ども1人分
子ども1人分。
- 木星への旅日記、または関連する「惑星の引力」のページ
- 鉛筆またはペン1本
進行役：
- 背景の情報。
- 太陽系家族の秘密
- 他の遠い巨人たちは、個々の癖を持つ同族の惑星です
- 内側。 岩の多い隣人は地球の兄弟
- 無数の小天体は太陽系の拡大家族の一員
- ファシリテーターのための重力ガイド
- 買い物リスト
準備
- 背景情報全般とファシリテーターのための重力ガイドを見直す。
- 重力場を準備する：プラスチックシート（ラップまたはゴミ袋）を刺繍の輪の内側に張り、次に外側の輪を付け、プラスチックをしっかりと張る。
- 残りの材料をセットする。 重力について学んだことを、太陽系の天体の運動と結びつけて考えさせる。
- ヘビー級チャンピオンのことを思い出してもらう。 木星! 惑星の重力が大きくなったり小さくなったりするのは、どのような性質によるのでしょうか。 質量が大きく、直径が最も大きい惑星が最も重力が大きい。 重力に影響を与えない性質は何でしょう？ 大気の有無、温度、太陽からの距離などは、惑星の重力に影響を与えない。
- 太陽系の天体は静止しているのか、動いているのか？ 太陽の重力はその周りの軌道にある惑星を引っ張り、いくつかの惑星はその周りの軌道にある月を引っ張ります。 宇宙船でも、地球や月の周りを周回したり、遠くの世界を旅したりと、重力の力で太陽系内を動いているのです。 ジュノ」ミッションは、木星の強烈な重力に引っ張られて木星の周りを周回することになる。
- 太陽系内の惑星などの天体の動きに、重力はどのように影響しているのでしょうか？ 重力の井戸を見たことがある人、遊んだことがある人はいますか？ 重力井戸」は太陽系の重力をどのようにモデル化しているのでしょうか。このモデルのどの部分が太陽なのでしょうか。 惑星は？ 重力の井戸の中心は太陽で、コインやビー玉は惑星の模型です。 惑星が太陽に近いほど、太陽の重力に引っ張られ、惑星の軌道は速くなります。 このモデルは、安定した軌道を描く天体が太陽に落ちないという点で失敗している。 (彗星は軌道が不安定になりやすく、太陽に落下しやすい天体である)
Facilitator’s Note: 重力について多くの異なる誤解があります。子供たちは、それが物体の運動、地球への近さ、温度、磁場、または他の無関係な概念に関係していると考えるかもしれません。
2. 子供たちに、惑星などの物体が宇宙でどのように相互作用するかのモデルを作ることを伝えます。
- 子供たちの誰かがトランポリンで遊んだことがありますか？ その上に座るとトランポリンの表面はどうなるのでしょうか。 あなたが座っている状態で、友達が表面の上でボールを転がそうとしたらどうなりますか？
空間はトランポリンの表面と同じような働きをすることを説明します。 表面にできたくぼみは、宇宙空間にある巨大な物体によって作られる「重力の井戸」を表しています。
3.子供たちに、より小さなスケールの模型で同じ効果を実験するように勧めます。 子供たちをグループに分け、各グループに用意した刺繍の輪を渡し、レンガや本の上に空中に吊るす。 ビー玉とおままごとボールを使って、空間内の物体にかかる重力の影響をモデル化することを説明します。
- ビニールシート（空間）にビー玉を入れるとどうなりますか？ 伸びて、ビー玉は転がるでしょう。
- シートの上にビー玉を2つ置くとどうなるか？ ビー玉はお互いに向かって転がります。
ファシリテーターからのコメント：重力は、磁気や電気と同様に万有引力です。 しかし、大きなスケールでこそ重要になります。 重力は、星、惑星、月の相互作用を決定する。
モデルでは、ボールは小さすぎて、お互いに大きな重力を及ぼすことはできません。 しかし、地球に向かって重力的に引っ張られているのです! 重いものの重さでシートが歪み、軽いものは「坂を下る」ように転がるからだ。
4. 子供たちに、ビー玉を（一緒にしたり別々にしたりして）シートに置いたり落としたりして宇宙のモデルを実験するように勧める。 各グループに、2インチの丸い大きなプレイドーの球を加えて、シートの上に大きな「惑星」を単独で表現するように指示する。 ビー玉をシートの上に落とすとどうなるか、子どもたちに仮説を立ててもらい、検証する前に日記に記録してもらう。 ビー玉をシートの上に落とした後、この「惑星」に向かう「引力」が重力のモデルであることを共有する。
- これはどのように重力をモデル化しているのでしょうか？ ビー玉は惑星に向かって引っ張られる、つまり「落ちる」のです。
- この大きなおままごとの惑星は、強い重力と弱い重力のどちらを表しているのでしょうか？ この惑星は重力が強く、ビー玉はまっすぐこの惑星に向かって落ちていきます。
ファシリテーターズノート：ステップ5-7で使用される粘土と発泡スチロールのボールは、シート上にテストの「ウェル」を作成するためのものです。 子供たちがビー玉を転がし、各ステップでどのように動くかを見る間、それらは静止したままであるべきである。
6. グループに、小さな小惑星を表す非常に小さな丸いプレイドー玉（ビー玉の半分程度の大きさ）を単独でシートの上に置くように指示する。
- 今、シートにビー玉を加えたらどうなりますか？ なぜでしょうか。 ビー玉が小惑星に到達するのに時間がかかるかもしれませんし、小惑星に向かって全く動かないかもしれません。
- 大きな惑星に比べて、小さな小惑星はどのような重力を持っているのでしょうか？ あまり「重力」はありません。
7. グループに発泡スチロールの球だけをシートの上に置いてもらい、日記に記録をつけながら、その引力を実験してもらいます。
- この球はどのような物体をモデルにすることができますか。 土星のようなあまり密度が高くない惑星を表すことができます。
- その大きさ、質量、密度は、大きなおままごとの「惑星」と比べてどうでしょうか。 大きさはほぼ同じですが、密度が低いので質量は小さくなります。
- ビー玉を加えるとどうなるでしょうか。 大小のおままごとの惑星と同じような振る舞いをするのでしょうか。 ここでも、ビー玉が低密度の巨大惑星に到達するのに時間がかかるかもしれません。非常に大きなおままごと惑星のときほどには、重力を感じないでしょう。 土星の重力は、木星に比べるとあまり強くはありません。
惑星の重力はその質量と大きさに左右されることを子どもたちに思い出させましょう。 土星は大きさは大きいのですが、木星のように体積に詰め込まれた質量はほとんどありません。
解説者注：土星にはたくさんの質量があり、「ヘビー級チャンピオン」で探究したように、土星には質量があります。 木星！」で探ったように、土星には重力があります。 しかし、土星は密度が低いので、その雲の上に立っている人の重さは地球での重さと同じくらいにしかならないでしょう。 重力の大きさは質量と距離によって決まるため、土星の雲頂や表面は、惑星の内部にある質量の大部分よりはるかに上にある。 そのため、土星は海王星より質量が大きいのに、重力が小さく見えるのです。 このような難しい概念を理解するために、子供たちに「惑星を水につける」で学んだことを思い出させる必要があるかもしれません。
8. グループに、重力場のさまざまな場所にビー玉を落としたり、遊び道具や発砲スチロールの球の量を変えて実験するように勧めます。
- ビー玉が一時的に惑星を一周することはありますか？
- 惑星を避けることはありますか？
- 小さな小惑星は重力を経験するのでしょうか？ 小惑星や彗星のような小天体は、たとえ太陽から遠く離れていても、太陽の大きな重力によって太陽の周りを回るように維持されています。 また、火星の2つの衛星のように、惑星の周りを回る軌道に引き込まれたり、月や惑星に衝突したりすることもある。
9.
- 一番大きなおままごとの惑星に対して、ビー玉はどのように振る舞ったでしょうか。 その惑星に向かって直接転がりました。 これは重力とどう違うのでしょうか。 大きな惑星は大きな質量を持ち、私たちのモデルでは多くの重力を持っていました。
- 発泡スチロールの惑星に対して、ビー玉はどのように振る舞ったのでしょうか？ 完全に無視したのかもしれません。 なぜでしょうか。 球はあまり質量を持たないので、このモデルではほとんど重力がなかったのです。
- 大きな物体は常に大きな質量を持つのでしょうか？ いいえ、そうではありません。
- 惑星の重力とその大きさを測定できれば、その惑星について何がわかるか？ 惑星の重力は、その惑星の質量について詳しく知ることができ、それによって惑星の密度や内部がどのようになっているのかを知ることができます。
月、地球、木星がそれぞれ宇宙空間で作る重力の井戸の深さを、模型をもとに日記に描いてもらいます。 重力の違いがそれぞれの天体の大きさや質量とどのように関係しているかを説明させる。
10. この重力モデルがどのように実際の重力に似ているか、またどのように失敗しているかを子供たちに説明させる。
- 太陽系の物体は、モデルでやったように、実際の重力で互いに向かって動くのですか。 はい、そうです。
- 宇宙空間で物体は重力のために互いに向かって転がるのでしょうか？ いいえ、引っ張られますが、転がりません。
- 太陽系の惑星は通常お互いにぶつかり合っているのですか？ いいえ、それらは非常に離れていて、太陽のまわりを回っています。
Facilitator’s Note: 子供たちはまた、惑星がお互いに大きく引っ張られているわけではないことを理解していないかもしれません。 惑星は太陽に強く引かれていますが、同時に動いているので、安定した軌道で太陽のまわりを回っています。 彗星や小惑星のような小さな天体は、あまり円形の軌道を描かず、惑星の軌道を横切ることがあり、その結果、衝突することもあります。
結論
木星へのジュノーミッションは、私たちのモデルで言えば、とてもとても小さなビー玉と同じように木星の重力を体験することを説明します。 ジュノーが木星を周回する様子を写真や動画で紹介する。 (ジュノーの観測機器は、探査機が木星の表面を通過するときに、探査機にかかる木星の引力がどのように変化するかを注意深く追跡します。 こうしてジュノは、木星の重力が場所によってどう違うかを測定することができるのです。 ジュノーの軌道のわずかな変化を測定することで、木星はその深部のどこに質量の大部分を保持しているのかがわかります。
- ジュノが木星を周回するとき、どれくらいの引力を感じるのでしょうか？ 非常に強い引力があります。
可能であれば、将来の「木星の家族の秘密」の活動を提供することによって、子どもたちの知識を発展させましょう。 子供たちが木星の深い謎を探る旅を記録するスクラップブックを作成する、最後の活動「My Trip to Jupiter」に参加して、木星の調査を締めくくるために戻ってくるように誘います！
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