首堂太空課激發飛天夢首堂太空課激發飛天夢二〇一三年六月二十一日 星期五A5要聞1051673責任編輯方展傑 曾慶業 錢紀廷

美術編輯劉國光

6月20日中國航天員舉辦的首次太空授課活動在天宮一號展開主講人

王亞平展示了失重環境下的物理現象聶海勝輔助授課張曉光擔任攝像師

太空授課課目

過程王亞平把一個金屬圈插入飲用水袋中慢慢抽出金屬圈形成一個水膜晃動金屬圈水膜也沒有破裂往水膜表面貼上一片畫有中國結圖案的塑料片水膜依然完好她接做了第二個水膜用飲水袋慢慢往水膜上注水水膜變成一個大水球再向水球內注入空氣水球內形成兩個球形氣泡既沒有被擠出水球也沒有融合到一起最後王亞平注入紅色液體紅色慢慢擴散開來把水球變成一枚美麗的 「紅燈籠」

解讀這兩個實驗均展示了液體表面張力的作用受到內部分子的吸引液體表面分子有被拉入內部的趨勢導致表面就像一張繃緊的橡皮膜這種促使液體表面收縮的繃緊的力就是表面張力

表面張力現象在日常生活中非常普遍比如在空氣中吹出的肥皂泡等地球引力使肥皂泡變薄破裂而無法長久存在而太空中的液體處於失重狀態表面張力不僅可以持久還決定了液體表面的形狀水膜實驗中表面張力使水膜像橡皮膜一樣搭在金屬環裡並且比地面上形成的水膜面積更大存在時間更長同樣由於沒有重力影響航天員向水膜不斷注水時這些水就能夠均勻分布在水膜周圍逐漸形成水球

液體表面張力在航天活動中有重要應用失重環境下航天器推進劑貯箱中的液體燃料界面和氣體界面不再是穩定的可能產生液體遷移氣液混合等現象導致推進劑無法正常供應因此科學家們製造了表面張力貯箱利用表面張力推動液體推進劑流動為動力系統提供滿足要求的推進劑

過程王亞平取出一個紅黃相間的陀螺懸放在空中用手輕推陀螺頂部陀螺翻滾飛向遠處緊接她又取出一個一模一樣的陀螺讓它旋轉起來懸浮在半空中再用手輕輕一推旋轉的陀螺不再翻滾而是保持固定的軸向向前飛去

解讀轉動的陀螺具有定軸性定軸性遵守角動量守恆原理在沒有外力矩作用的情況下物體的角動量會保持恆定航天員瞬時施加的干擾力不

能產生持續的力矩由於角動量守恆旋轉陀螺的旋轉軸就不會發生很大改變這一點在地面上之所以很難實現並不是因為角動量守恆定理不成立而是因為陀螺與地面摩擦產生的干擾力矩等因素改變了陀螺的角動量使其旋轉速度逐漸降低不能很好地保持旋轉方向

利用角動量守恆定律我們可以實現衛星的定向控制基於陀螺指向穩定性特點製成的陀螺儀還被廣泛用於不同領域各種平台的穩定控制

3實驗實驗

10時04分設在中國人民大學附屬中學的地面課堂開始上課師生們一起觀看了講述航天員太空生活的電視短片《航天員在太空的衣食住行》10時11分地面課堂與天宮一號實現天地連線神舟十號航天員的身影清晰出現在中國人大附中報告廳大屏幕上太空授課正式開始

5實驗展示失重物理現象在約40分鐘的授課中航天員們分別進行

了質量測量單擺運動陀螺水膜和水球共五項太空實驗展示了失重環境下物體運動特性液體表面張力特性等物理現象並通過視頻通話形式與地面課堂師生進行了互動交流

33歲的 「太空教師」王亞平身着藍色航天服笑容和藹口齒清晰手勢和身體語言生動

在演示用牛頓第二定律原理測量質量時她讓 「助教」聶海勝固定在儀器上啟動機械臂拉他向艙壁運動儀器測出機械臂的力量和聶海勝的加速度計算出他的質量為74千克另一名航天員張曉光擔任攝像師

地面課堂裡330餘名中小學生目不轉睛看着大屏幕還不時回答地面和太空老師的提問而全國有8萬多所中學的6000餘萬名師生通過電視直播收看

在水的張力實驗中王亞平利用一個金屬圈形成水膜並搖晃金屬圈讓一滴水跑出來她還做了一個漂亮的紅色水球這些神奇現象引起孩子們的驚嘆和掌聲航天員還回答了學生們現場提出的關於太空用水太空垃圾失

重對身體的影響等問題

「飛天夢永不失重」近11時課程結束航天員向孩子們揮手

道別並寄語王亞平說 「飛天夢永不失重科學夢張力無限」

地面課堂響起持久掌聲不少學生還激動地站起來向航天員揮手

北京101中學高一學生駱江原說這些內容以前都學過但只能靠想像 「這節課讓我對物理更感興趣會直接影響我的專業選擇」

初三輟學的19歲農村女孩盧慧慧在她打工的美容美體會所斷續收看了太空授課 「失重環境下的現象特別有意思但說實在的液體表面張力單擺運動等原理我根本聽不懂」她說

航天工程為國民教育服務北京師範大學教授張春莉認為過去航天

只是科學家和航天員參與的高端科學活動而如今廣大學生和普通民眾從航天的旁觀者變成了參與者有劃時代的歷史意義

「這堂公開課將激發更多青少年的科學精神和探索熱情而中國的航天事業也日益從一個高端的科學工程發展成一個全民參與的活動」張春莉說

有關專家稱太空授課活動是中國載人航天飛行中首次開展的教育類應用任務體現了載人航天工程直接為國民教育服務的理念將進一步激發廣大青少年崇尚科學熱愛航天探索未知的熱情與夢想

「大家好我是王亞平本次授課由我主講」20日上午10時神舟十號女航天員王亞平從距離地球300多公里的太空傳來問候中國人民大學附屬中學報告廳裡爆發出熱烈掌聲這裡是中國首次太空授課的 「地面課堂」

在天宮一號實驗艙裡指令長聶海勝當 「助教」負責配合 「主講」管理教具維護課堂秩序航天員張曉光擔任攝像師

「飛流直下三千尺」 要改寫「在太空失重環境中我們個個都像武林高手

在生活中你們都是怎樣測量物體的重量呢」 「主講

教師」王亞平開始了第一個演示實驗太空質量測量啟發式提問引來教室裡學生高高舉起手臂

「在家時我用電子秤測量體重測量大物體時可以用曹沖稱象的辦法測量物體質量」王老師的講解讓課堂笑聲不斷 「如果詩仙李白在天宮裡生活大概就寫不出 『飛流直下三千尺』的名句了因為失重環境下水不可能飛流直下」 「同學們見證奇跡的時刻到了」

在全國數千萬名師生的注目下王亞平演示了小球在太空中的單擺運動和圓周運動高速旋轉的陀螺旋轉神奇的水膜試驗液體表面張力能使水膜變 「魔法水球」這些都讓學生們覺得分外神奇

13歲的人大附中學生徐海博幸運地獲得提問機會他關心的是太空中的上下方位問題王亞平解釋說 「航天員在太空中無所謂上和下的方位區別不過為了便於工作生活航天員們為天宮一號人為定義了上和下把朝向地球的一側定義為下並專門在 『下方』鋪設了地板」

星星格外明亮但不會閃爍史家小學四年級的邱甜獲得了最後一個提問機會

她一連串問出 「您在天上看到的窗外景色與地面有什麼不同星星會閃爍嗎能看到UFO嗎」王亞平微笑着一一作答 「我們可以看到美麗的地球也

可以看到日月星辰但是我們沒有看到過UFO由於我們處在大氣層外沒有大氣的阻擋和干擾看到的星星格外明亮但是不會閃爍同樣由於沒有大氣對光的散射作用我們看到的太空不是藍色的而是深邃的黑色另外我要告訴你一件奇妙的事情我們每天可以看到16次日出因為我們每90分鐘繞地球轉一圈」人大附中物理教師宓奇主持了整個課堂當被問到如何評價太空 「同行」的工作時他說 「演示實驗清楚動作到位傳達的信息概念非常清晰航天員們給教師們作了很好的榜樣這堂課錄像可做示範課程」

（中新社）

【本報訊】綜合新華社中新社二十日報道在中國迄今最高 「講台」 天宮一號上神舟十號航天員20日圓滿完成了中國航天史上首次太空授課向地面的6000多萬名師生講解了失重環境下的基礎物理實驗首次太空科普活動讓高端神秘的航天工程走近普通民眾點燃了無數莘莘學子的太空激情為航天事業的未來播撒下希望的種子此次授課由女航天員王亞平擔任 「太空教師」 指令長聶海勝當起了 「助教」 張曉光則擔任攝像師

一天可看到16次日出特稿

聶海勝我給大家表演一個 「懸空打坐」 吧

王亞平哎我還有「大力神功」呢（王亞

平用一根手指輕輕一推聶海勝便飛了出去）

太空授課激發了學子們探究物理奧妙的興趣追尋「中國夢」 中新社

北京市航天中學的學生在收看太空授課的同時進行測試液體張力實驗 新華社

陀螺運動角動量守恆

一個陀螺翻滾飛向遠處而旋轉的陀螺保持固定的軸向向前飛去

中新社

給靜止的陀螺一個干擾力 陀螺翻滾前進

軸向發生改變

給旋轉的陀螺一個同樣的干擾力

旋轉的陀螺沒有翻滾而是晃動前進

4實驗實驗

製作水膜水球液體表面張力

太空製作水膜

將金屬圈放入水袋後慢慢取出

來回晃動金屬圈可甩出小水滴

金屬圈上會形成一層水膜水膜表面可吸附物體

5 太空製作水球

往水膜加水水膜變成一個水球

往水球注入空氣水球中會形成氣泡兩個氣泡不會融合

王亞平往水膜上注水水膜變成一個大水球 中新社

往水球中注入紅色液體水球變成紅色