Mając własnego 6-latka i po pomyślnym wyjaśnieniu tego, oto moja rada z doświadczenia:

• Nie próbuj wyjaśniać grawitacji jako tajemniczej siły. To nie ma sensu dla większości dorosłych (smutne, ale prawdziwe! Porozmawiaj o tym z nie-fizykami, a zobaczysz), nie ma sensu dla 6-latka.

  Powodem, dla którego to nie zadziała, jest to, że wymaga wnioskowania z ogólnych zasad do konkretnych zastosowań, plus wymaga zaawansowanego abstrakcyjnego myślenia, aby nawet uchwycić koncepcję niewidzialnych sił. To nie są umiejętności, które 6-latek ma na wyciągnięcie ręki. Większość rzeczy, które teraz odkrywają, jest fragmentaryczna i jeszcze przez kilka lat nie zaczną dopasowywać swoich doświadczeń do najlepiej dopasowanych świadomych modeli rzeczywistości.

• Wykorzystaj Sześciolatek ma tendencję do traktowania opisów działań, które zdarzają się w wartości nominalnej, jako prostych fragmentarycznych faktów.

  Rzeczy przyciągają do siebie inne rzeczy. Kiedy masz dużo rzeczy, inne pociągają dużo . Większe rzeczy przyciągają do siebie mniejsze rzeczy.

  Oni wcześniej zrozumieli kształt Układu Słonecznego i luźno rozumieli fakt orbit (nie jak one działają - to już inna sprawa) - wystarczy, że planety i księżyce poruszają się po „kołowych” torach wokół cięższych obiektów, takich jak Słońce i Ziemia), może się przydać przed rozpoczęciem tej części rozmowy. Nie jestem pewien, ale to było coś, co moje 6-letnie już zaczęło rozumieć w tym momencie.

  Te rozmowy były również mieszane z naszymi rozmowami o tym, jak Ziemia uformowała się z gruzu i jak było przyciąganie zaangażowany w to, by tak się stało i jak to przyciągało coraz więcej i więcej. Nie mogę więc tak naprawdę oddzielić tego tła; może to również pomóc / być konieczne.

• Nie próbuj poprawiać dezorientacji sześciolatka co do tego, że góra i dół są względne, ale użyj zamiast tego.

  Pod nami jest dużo Ziemi, która wciąga nas w dół, kiedy skaczemy. Gdybyśmy zeskoczyli z boku, odciągnęlibyśmy nas na boki. Gdybyśmy spadli z dna, wciągnęlibyśmy nas z powrotem w górę.

  Możesz później przeprowadzić dialog sokratejski na temat względnej natury wzlotów i upadków, ale nie zamulaj wody z tym natychmiast. Nie będzie to opłacalne, dopóki nie zaakceptują faktu, że Ziemia „cofnie” Cię, jeśli spadniesz.

• Zbuduj go na podstawie serii rozmów. Nie dostaną tego za pierwszym razem ani za dziesiątym, ale jego fragmenty będą się trzymać.

• Nie próbuj zaszczepić wglądu w ogólny model pracy. Jeśli uda Ci się z powodzeniem przekazać im pojedyncze, niepowiązane ze sobą fakty, w które naprawdę wierzą, zestawienie ich będzie miało miejsce, gdy będą się starzeć i dojrzewać, a także uzyskają większą ekspozycję na te rzeczy.

jest to oczywiście założenie przyzwoitego, ale nie cudownego dziecka. (6-letnie cudowne dziecko prawdopodobnie może pojąć model grawitacji świeckiego dorosłego, ale jeśli z tym masz do czynienia, nie musisz dostosowywać swojego nauczania).

Aby uzyskać więcej informacji , było to również po tym, jak klasa mojego dziecka zaczęła eksperymentować z magnesami w szkole. Zainspirowało mnie do wyjaśnienia grawitacji, kiedy moje dziecko powiedziało mi, że drzewa nie unoszą się w kosmos, ponieważ Ziemia jest gigantycznym magnesem. (To prawda! Ale nie dlaczego drzewa nie odpływają). Porównanie grawitacji i magnetyzmu mogłoby pomóc, aby dać im przykład niewidzialnego przyciągania, które mogą poczuć, ale może to po prostu bardzo zmylić temat również, ponieważ miałem dużo pracy (w wielu rozmowach), aby przekonać własne, że drzewa nie przyklejają się do ziemi z powodu magnetyzmu, nawet jeśli Ziemia jest gigantycznym magnesem.

I ostatnia rada, która jest przypadkowa, ale może pomóc:

• Po kilku takich rozmowach zagraj w Kerbal Space Program podczas oglądania. (Ponownie, wynika to z doświadczenia. Moje dziecko uwielbia oglądać KSP.) Zobaczenie praktycznego przykładu działania grawitacji w naturalnym środowisku znacznie utrwali poprzednie rozmowy. Może to brzmieć jak żart, ale widok systemu poruszającego się i manipulowanego robi ogromną różnicę w zrozumieniu małego dziecka, ponieważ nie jest już abstrakcyjny lub wymaga budowania umysłowych abstrakcji do zrozumienia, jak pokazując im kulę ziemską.

To błędne przekonanie prawdopodobnie wynika z niezrozumienia „dołu”. Pomocne może być wykonanie 2-wymiarowego rysunku ziemi z budynkami, ludźmi i drzewami. Na przykład

Owiń piłkę (jak piłkę tenisową) gumką. Powiedz jej, żeby włożyła palec między piłkę a gumkę i spróbuj odsunąć palec od piłki. Niech zrobi to ze wszystkich stron piłki. Teraz wyjaśnij jej, jak gumka jest jak grawitacja.

Potrzyj balon szmatką, aby wywołać ładunek, który zademonstruje „przyczepność statyczną”, a następnie przyciągnij balonem małe kawałki papieru. Kiedy zobaczą, że elektryczność statyczna przyciąga małe kawałki papieru do dna balonu, możesz zacząć im wyjaśniać, czym jest „siła”.

Zapytaj dziecko, co oznaczałoby „dół” dla ludzi po „drugiej stronie” Ziemi.

Oto kilka pomysłów:

a) Postaraj się, aby zrozumiała pojęcie „siły”: zawiąż dwie kulki na gumce. Niech je rozdzieli, żeby poczuła siłę. Weź jabłko i upuść je. Pozwól jej zrozumieć, że jeśli siła (jej ręka) nie trzyma przedmiotu, jest ona ciągnięta przez ziemię, tak jak gumka ciągnie kulki.

b) Następnie pokaż jej na globie, gdzie jesteś. Pokaż pion, w którym spada jabłko. Możesz wtedy przejść do siły ciągnącej się w kierunku środka, do sposobu, w jaki guma ciągnie się wzdłuż linii i że jest to linia, która określa, w którą stronę siła ciągnie, zarówno w przypadku sprężyny, jak i ziemi. Zrób analogię, że każdy punkt na ziemi ciągnie się wzdłuż linii w kierunku środka, jakby istniał pasmo.

powodzenia

Weź magnes i trzymaj go pionowo, posyp żelazne wypełnienia po obu stronach słupa. Żelazne wypełnienia na spodzie będą wisieć. Wtedy dziecko poczuje, że rzeczy mogą pozostać bez upadku. Nie musisz teraz wyjaśniać dziecku pojęcia grawitacji. Dziecko stworzy dla siebie wyjaśnienie (może również stać się kolejnym niutonem, tworząc nową koncepcję).

Uważam, że po dokładnym rozważeniu sytuacji PO skupiono się na procesie retorycznym. W związku z tym, moje podejście do argumentacji byłoby następujące: nieugięcie twierdząc, że Ziemia jest okrągła, nakłoń dziecko do pogodzenia niespójności .

Przyczyną tego rodzaju podejście to zachowanie dziecka. Poniższy cytat to skrypt, który wielokrotnie powtarzałem na korepetycjach z fizyki:

Podjąłem też kilka prób użycia kuli ziemskiej, mówiąc, że „W górę” i „W dół” to perspektywa lokalna i ludzie po drugiej stronie ziemi czują, że są na szczycie, ale ona nadal tego nie rozumie.

Tutaj przedstawiłeś argument. Ale co nastąpiło po tej kłótni? Nie ma wyraźnego komentarza do argumentacji dziecka. Nie spodziewam się, że dziecko odpowie konsekwentnymi lub spójnymi kontrargumentami, ale wydaje się, że odpowiedzi w ogóle brakuje.

Jest to dobrze znane tym z nas, którzy mają doświadczenie w nauczaniu fizyki. Z błędnymi odpowiedziami zawsze łatwo sobie poradzić i prawie zawsze są konstruktywne. To brak jakiejkolwiek modelowej formacji blokuje postęp i często prowadzi ich do zmiany głównych kierunków na coś nietechnicznego z powodu złych doświadczeń.

Potraktuj retorykę jako grę w szachy (z formalnie ustalonymi zasadami do ruchu). Jako wykształcony dorosły prawdopodobnie nie masz problemu z odpowiedzią na każdy ruch dziecka. Jeśli tak, zadaj tutaj kolejne pytanie.

Żadne podejście retoryczne nie będzie pomocne w 100% przypadków. Kontrprzykłady też nie zawsze są pomocne, ale odwołują się do bardzo konkretnego przykładu niespójnej logiki. Jeśli przypisałeś złą logikę, zanim zobaczysz kontrprzykład, osiągnie to swój cel - udowodni, że się mylisz. Myślę, że najlepszą odpowiedzią, jaką tu widziałem, był następujący obraz (opublikowany jako komentarz):

^{(zdjęcie pochodzi z http://www.caloi.com.ar/caloidoscopio_new/byn/byn53.gif)}

To jest fizyka doskonałości.

Absurdalna ilustracja sprawia, że ​​widz porzuca widok. Możesz odrzucić, że Ziemia jest kulą, lub możesz odrzucić, że grawitacja jest zawsze w tym samym kierunku. Przypuszczam, że pozostaje opcja, że ​​obecnie ludzie spadają z boku planety. Myślę, że to właśnie sprawia, że ​​fizyka jest zabawna. Każdy model, który budujemy, ma swoją historię. Większość indywidualnych propozycji może mieć zbudowany wokół nich model, zmieniający wszystko inne we wszechświecie, aby się dostosować. Ale kiedy jesteś zmuszony wyjaśniać wiele faktów jednocześnie, jesteś w trakcie tworzenia fizyki. Każdy model to opowieść. Jeśli zaczniesz czerpać radość z procesu opowiadania tych modeli / historii, jesteś na najlepszej drodze do szkoły średniej.

Mówię, że fizyka obejmuje dwie rzeczy: racjonalizm i dowody. Konsekwencja twojego modelu jest podyktowana rozsądkiem, ale to, który model ma zastosowanie, jest określane przez dowody, które otrzymujemy z otaczającego nas świata (dla którego nie ma mentalnego skrótu). Oto kilka historii, które są spójne:

1. Ziemia jest płaska, grawitacja jest zawsze w dół. Trafność można mniej więcej określić tylko poprzez pomiar kształtu Ziemi.
2. Ziemia jest okrągła, a grawitacja jest zawsze w tym samym kierunku. Istnieje uprzywilejowana lokalizacja „wierzchołka Ziemi”, a wszystko inne spada. Możesz to zweryfikować, obserwując piłkę, która stacza się z krawędzi świata.

Być może najlepszą rzeczą, jaką można zrobić, nie jest bycie poprawnym, ale pokaż, jak ty sam lubisz być źle. Jeśli naśladują takie zachowanie, będą fantastycznymi naukowcami.

Jest duża szansa, że ​​nie będziesz w stanie jej zrozumieć , jak to działa.

Według psychologa rozwojowego Jeana Piageta, dzieci w jej wieku zazwyczaj widzą siebie jako „centrum świata” i nie są w stanie rozważać tego z żadnego innego punktu widzenia. Proces ten nazywa się egocentryzmem i jest to ten sam powód, dla którego dziecko jest zdezorientowane, gdy jego matka nazywa swoich (matki) rodziców matką / ojcem zamiast babcią / dziadkiem.

Nie zaszkodzi próba wyjaśnienia i może zdobyć trochę wglądu, ale nie denerwuj się, jeśli tego nie zrobi.

Dlaczego nie spróbujesz wyjaśnić, że każdy przedmiot przyciąga inne przedmioty, ale żeby było to odczuwalne, przynajmniej jeden z obiektów musi być bardzo duży? Ziemia jest bardzo dużym obiektem, więc przyciąga do siebie różne rzeczy.

Zwróć uwagę na fakt, że piłka spada prosto w dół, a nie na boki. Dzieje się tak, ponieważ chce dotrzeć do środka Ziemi.

Dzieje się tak wszędzie. Myślimy, że to, co jest w dół, jest w kierunku środka Ziemi i to jest prawdą, gdziekolwiek się udamy.

(a potem spójrz na kulę ziemską i zobacz, jaki jest kierunek w kierunku środka)

Powiedz mu, że dół oznacza „ w w kierunku środka Ziemi, bez względu na to, gdzie jesteś.

Wyjaśnij, że skoro Ziemia jest okrągła, a ludzie nie upadają (ponieważ nie ma absolutnego „upadku”), spadają w kierunku środka ziemi.

To, co pomogło mi zrozumieć grawitację, to modelowanie czasoprzestrzeni jako trampoliny lub rozciągniętego prześcieradła. Teraz połóż na nim melona, ​​mówiąc: „To jest ziemia, która zagina przestrzeń”. A teraz weź kulkę i powiedz "To ty, także zakrzywiona przestrzeń, ale nie tak bardzo". I bez względu na to, gdzie umieścisz kulkę, zawsze schodzi „w dół” w kierunku ziemi, ponieważ ziemia najbardziej zagina czasoprzestrzeń.

Jednak myślę, że ważne jest, aby przekazać, że nie tylko rzeczy spadają na ziemię, ale że każda masa ma swoje własne pole grawitacyjne, podobne do pola magnetycznego.

Możesz oszaleć z tym eksperymentem, mówiąc, że melon to słońce, a większy marmur to ziemia. Zamiast pozwolić, aby kulka spadła z ziemi, popchnij ją w bok, a przez chwilę będzie krążyła wokół Słońca.

Możesz nawet dodać mniejszą kulkę niż księżyc, a jeśli dobrze rzucisz kulki ziemi i księżyca wystarczy, zobaczysz marmur księżycowy krążący wokół marmuru ziemi, podczas gdy oba krążą wokół melonowego słońca.

Istnieje naprawdę ładny przykład tego eksperymentu na youtube.

Ta kwestia jest w rzeczywistości bardzo trudna i została po raz pierwszy zadowalająco rozwiązana przez Alberta Einsteina w trakcie rozwijania ogólnej teorii względności na podstawie szczególnej teorii względności:

Jego pierwszym krokiem w kierunku relatywistycznej teorii grawitacji był propozycja zasady równoważności. Wyposażony w tę zasadę, mógłby wyjaśnić niektóre efekty grawitacyjne, takie jak grawitacyjne przesunięcie częstotliwości światła (lub dylatacja czasu) i grawitacyjne odchylenie światła:

ale nie mógł wyjaśnić efekty grawitacyjne w pobliżu źródeł grawitacyjnych, takich jak Ziemia: nie potrafił wyjaśnić, dlaczego ludzie po przeciwnej stronie Ziemi doświadczają przyciągania grawitacyjnego w przeciwnym kierunku do Ziemi. Efekty te nazywane są efektami pływowymi :

Rozwiązał ten problem, proponując głęboką analogię między siłami pływowymi a właściwością powierzchni zwaną krzywizną . Zasadniczo zaproponował, że przestrzeń (czas) może być reprezentowana przez pewne zakrzywione obiekty geometryczne zwane (pseudoriemannowskimi) rozmaitościami. Zatem wszystko, co musisz mu wyjaśnić, to ta koncepcja. Myślę, że poniższy obrazek (chociaż pomijając wymiar czasu, nie jest on wcale dokładny) może bardzo pomóc tobie / jemu:

Te zdjęcia pomagają aby uchwycić to pojęcie w prostym , geometrycznym, a jednocześnie tak precyzyjnym naukowo, jak to tylko możliwe: wszystkie obiekty wokół Ziemi opadają w kierunku powierzchni (oczywiście środka) Ziemi. Myślę, że to wyjaśnienie jest zgodne z cytatem Einsteina wszystko powinno być tak proste, jak to tylko możliwe, ale nie prostsze .

Aby zakończyć tę odpowiedź, wyjaśniam (bardzo) pokrótce pozostałe kroki do ogólnej teorii względności:

Po tym punkcie jedynym pozostałym krokiem w kierunku jego teorii było znalezienie związku między tą krzywizną a obecnością źródeł grawitacji, takich jak materia i promieniowanie. Dotarł do swojego słynnego równania: $$ \ mathbf {G} = \ frac {8 \ pi G} {c ^ 4} \ mathbf {T} $$.

w którym ilość $ \ mathbf {G} $ mierzy krzywiznę przestrzeni (czasu), a ilość $ \ mathbf {T} $ mierzy zawartość materii.

Zatem pełna rozwiązanie na pytanie, dlaczego obiekty umieszczone w różnych miejscach na Ziemi doświadczają sił w różnych kierunkach (wszystkie w kierunku środka Ziemi) koniecznie wymaga argumentu ogólno-relatywistycznego.