1,實驗(質量測量)
在神舟十號裏,有壹個特殊的“質量測量儀”。“太空教學”的助教聶海勝將自己固定在支架的壹端,王亞平將連接運動機構的彈簧拉到指定位置。松手後,拉力使彈簧回到初始位置。就這樣,聶海勝的體重被測出來了——74kg。
揭示內容:牛頓第二定律
王亞平這樣解釋這個問題,“其實就是牛頓第二定律F=ma。”即物體受力=質量×加速度。如果妳知道力和加速度,妳可以計算質量,“彈簧凸輪機構,產生壹個恒定的力。”也就是剛剛把助教拉回初始位置的力。此外,還設計了光柵測速系統來測量人體運動的加速度。"
2.實驗(單擺運動)
在T型支架上,用細繩系著壹個小球。這是物理課上常見的實驗裝置——單擺。王亞平把球舉到壹定高度就放了。球像著了魔似的緩慢擺動。然後,王亞平用手指輕推了壹下小球,小球開始繞著支架的軸心運動。
秘密內容:太空失重
浙江大學航空航天學院專家:在地面上,單擺的運動周期與擺的長度、重力、加速度有關。但是在失重狀態下,沒有回復力,鋼珠還是在原來的位置。這時,線沒有給球張力。
用手推球,相當於給了球壹個初速度,同時繩子給球提供了壹個拉力。細繩的拉力平衡了離心力,球繞著支架的軸線運動。如果沒有繩子的張力,球將以勻速直線運動。然而在地面上,空氣的阻力使物體越來越慢,而重力使物體下落。
3.實驗(陀螺運動)
王亞平拿出壹個陀螺,用手輕推了壹下。陀螺居然是向前滾的,路線不可預測。隨後,她又拿出另壹個陀螺,抽動了壹下,然後用手輕輕壹推,陀螺就沿著壹個固定的軸向前飛去。
秘密內容:角動量守恒
特級教師羅:旋轉的陀螺有壹個固定的軸。轉子的轉動慣量越大,穩定性越好;轉子角速度越大,穩定性越好。同軸度遵守角動量守恒定律——沒有外力力矩的作用,物體的角動量會保持不變。
宇航員施加的瞬時幹擾力無法產生持續的扭矩。因為角動量守恒,高速自旋陀螺的旋轉軸不會有太大變化。這在地面上很難實現,因為陀螺與地面摩擦產生的幹擾力矩改變了陀螺的角動量,使其轉速逐漸降低,不能很好地保持旋轉方向。
4.實驗(制作水膜和水球)
將金屬環插入飲水袋後拔出,形成壹層水膜。這在地面上很難實現,因為重力會把水膜撕開。那麽,這種水膜結實嗎?輕輕晃動金屬環,水膜沒有破裂,只是甩出壹小滴水。然後在水膜表面貼壹塊有中國結圖案的塑料,水膜依然完好無損。
更神奇的時刻:在第二層水膜上,用飲水袋不斷註水,水膜很快成長為晶瑩剔透的水球。水球裏面有壹系列的氣泡,用註射器取出來,但是水球沒有損壞。最後,王亞平註入紅色液體,紅色慢慢擴散,水球變成了漂亮的“紅寶石”。
秘密內容:液體表面張力
液體表層分子間的相互吸引就是表面張力,可以使液體表面自動收縮。表面張力是液體分子之間的巨大內聚力造成的,太空中的液滴和地面上的液滴產生表面張力的原理是壹樣的。在失重狀態下,水滴之間沒有重力擠壓,所有的水滴在表面張力的作用下形成最完美的球體。
擴展數據:
講座背景
2013年6月中旬,中國女航天員王亞平在中國首個目標飛行器天宮壹號上給中小學生上課,成為中國首位“太空老師”。為做好此次科普教育活動,中國載人航天工程辦公室會同教育部、中國科協、中央電視臺等部門,對活動進行了系統周密的策劃。
課件、教具、地面課的準備工作已經完成,航天員也已經培訓完畢。這項活動將在組合體運行過程中適時進行,具體時間將綜合考慮飛行任務安排、航天員作息、TT&C通信等保障條件最終確定。
講座的意義
作為繼美國之後第二個完成太空教學的國家,此次太空教學不僅將提升國民對太空的興趣,還將從應用上推動世界大容量信息處理產業的發展,大數據時代的到來將成為世界大容量信息處理產業發展的契機。
同時也意味著中國已經能夠對地外飛船進行至少40分鐘的實時監控,意味著中國已經具備了對洲際導彈進行全程調整和監控的能力。
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