当前位置:首页 >新闻详情

2019-08-12 10:09:08 来源:兴发游戏-兴发国际平台-兴发游戏官网 浏览次数 17

  

  航天员王亚平的倒像出现在水球中 新华社发(视频截图)

  

  航天员王亚平与学生互动 新华社发(视频截图)

  

  

  

  

  “码”上看看观看相关视频 “同学们,你们好,我是王亚平,本次授课由我来主讲。”昨日10时许,距离地球300多公里的天宫一号,神十女航天员王亚平“游”向讲台,我国首次太空授课开讲了。

  在指令长聂海胜和摄像师张晓光的协助下,王亚平通过质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜和水球等5个实验,展示了失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等物理现象,并回答了学生们关于航天器用水、太空垃圾防护等问题。

  设在人大附中的地面课堂里,包括少数民族学生、进城务工人员随迁子女及港澳台地区学生代表在内的330余名中小学生,参加了这堂物理课。全国8万余所中学6000余万名师生通过电视直播同步收看。

  最后提问的是史家小学四年级十岁的女孩邱甜。她告诉记者,一共准备了七八个问题,本来还想问太空的端午节粽子好不好吃。“实验太有趣了。”人大附中高一学生王义铎说,“物理原理我们都学过,但太抽象了,只能死记硬背。今天看了亚平老师的演示,可能一辈子也忘不了。”

  太空授课由中国载人航天工程办公室、教育部、中国科协共同主办,持续约40分钟。这一天地互动过程是在我国第三颗中继卫星的支持下实现的。它的亮相同时标志着我国新一代载人航天测控网基本建成。至此,神十航天员已在轨飞行接近9天。他们将继续在天宫一号开展空间科学实验和技术试验。

  太空实验

  天宫“魔法”:用水做出“水晶球”

  我们用制图为您解读神奇实验背后的物理原理

  ■太空称重

  第一个实验“太空质量测量”从指令长聂海胜的“悬空打坐”表演讲起,王亚平轻轻一推,聂海胜就飘到了实验舱的另一头。接着王亚平展示两支完全一样的弹簧,它们分别固定了两个不同质量的物体。画面显示,两个弹簧平衡在同一位置,无法测量出物体的质量差别。

  在质量测量仪上,聂海胜的体重显示为74千克,这是什么物理原理呢?王亚平引出“牛顿第二定律”,“我们设计了一个‘弹簧—凸轮’机构,能够产生一个恒定的力,就是刚才把聂海胜拉回到初始位置的力,我们还设计了一个光栅测速系统,能测出刚才身体运动的加速度。根据牛顿第二定律,就可以算出身体的质量了。”

  ■神奇单摆

  T形支架上,细绳拴着一颗小钢球。这是物理课上常见的实验装置——单摆。王亚平把小球拉升到一定高度后放手,小球并没有像在地面那样往复摆动,而是悬停在了半空中。“因为在太空中小球处于失重状态,没有了回复力,所以不能像在地面上一样做往复摆动。”王亚平用手指轻推小球,小球开始绕着T形支架的轴心做圆周运动。

  ■旋转陀螺

  一个红黄相间的“陀螺”出现,第三个实验开始了。王亚平用手轻推陀螺顶部,陀螺翻滚着飞向远处。紧接着,她又取出一个一模一样的陀螺,让它旋转起来,悬浮在半空中,再用手轻轻一推,旋转的陀螺不再翻滚,而是保持着固定的轴向向前飞去。

  ■晶莹水膜

  这个实验是太空授课的高潮。王亚平先拿出一个饮水袋打开,水并没有流下来,“如果诗仙李白在天宫里生活,大概就写不出‘飞流直下三千尺’的名句了,因为,失重环境下水不可能飞流直下。”

  接着王亚平挤出一个水滴,晶莹剔透,悬浮在空中,“为了避免它到处乱飞,我要用独特的方法来收集它。正好可以润润嗓子。”说着王亚平张嘴把飘浮在空中的水滴吃了进去。

  之后王亚平把一个金属圈插入饮用水袋中,慢慢抽出金属圈,形成了一个水膜。晃动金属圈,水膜也没有破裂;往水膜表面贴上一片画有中国结图案的塑料片,水膜依然完好。

  ■魔幻水球

  王亚平接着做了第二个水膜,用饮水袋慢慢往水膜上注水,水膜很快变成一个亮晶晶的大水球。看起来像一个透镜,透过它可以看到王亚平的倒影。再向水球内注入空气,水球内形成两个球形气泡,既没有被挤出水球,也没有融合到一起。最后,王亚平注入红色液体,红色慢慢扩散开来,水球由透明变成红色,变成了一枚美丽的“红灯笼”,就像飘浮在空中神奇的魔法水晶。

  太空作业

  王老师出的题你会不会答

  王亚平利用太空授课的机会,给电视机前的观众留了一个作业:在太空利用弹簧秤如何测得物体的质量?王老师还给了同学们一点提示,就是手拿弹簧,弹簧上的两个物品同时被拉下,然后松手,它们的震动频率完全不一样。

  对这个问题,人大附中物理老师李志刚介绍,同样的弹簧,底下吊的物体质量不一样,我们看到的它们运动的快慢不一样,这个快慢就可以换算成时间,东西运动一次的时间叫一个周期,两个质量不一样的物体运动周期也不一样,实际上质量和周期之间有确定的关系,如果周期测出来了,就可以测出物体的质量。

  本版稿件除署名外综合新华社、《北京晚报》等

  天地问答

  能看到UFO吗 星星会“眨眼”吗

  在太空授课的过程中,有几位同学幸运地获得了向航天员提问的机会。航天员精彩的问答赢得了课堂里的阵阵掌声。

  问:我想知道你们在太空中有没有上和下的方位区别呢?

  王亚平:在太空中,我们自身的感觉在方位上无所谓上和下的区别,无论头朝哪个方向,自身的感觉都是一样的。不过在天宫里,为了便于工作和生活,我们也人为地定义了上和下,把朝向地球的一侧作为下方,并铺设了地板。

  问:您演示了许多关于水的现象,这些水都是由地面带到天宫一号中的吗?平时太空中的生活用水可以循环使用吗?

  聂海胜:我们用的水都是从地面上带来的,水在太空中的循环利用非常重要。它需要有先进的技术和复杂的设备,因此在短期飞行中,还是一次性用水更经济。将来我国的空间站将采用先进的资源再生和循环利用技术,在天宫一号里我们也进行了部分相关关键技术的验证实验。

  问:您能看到太空垃圾吗?天宫一号是否有应对太空垃圾的防护措施?

  王亚平:在飞行的这几天,我们没有看到太空垃圾。不过事实上,太空垃圾确实存在,虽然它与航天器相撞的几率很小,但是数量却不少,而且一旦相撞后果不堪设想。因此在发射之前,我们就对太空垃圾进行了预警分析,也对天宫一号进行了相应的规避和防护措施,以确保安全。

  问:请问老师采取了哪些措施来对抗失重对人体带来的不利影响?

  聂海胜:失重会造成心血管失调、肌肉萎缩等。为有效抵抗失重,通常用药物、体育锻炼和体液重新分布等方法防护。我们也从地面上带来了很多设备,比如企鹅服、套袋、拉力器、自行车动量计等。上课用的这个小讲台就是由一个自行车动量计改造的,上完课重新组装成太空锻炼自行车。

  问:窗外的景色和地面上看到的有什么不同?能看到UFO吗?星星会闪烁吗?王亚平:透过舷窗,我们可以看到美丽的地球,还可以看到日月星辰,但到目前为止,还没有看到UFO。由于处于大气层之外,没有了大气的阻挡和干扰,所以看到的星星格外明亮,但就不会闪烁了。同样,由于没有大气对光的散射,我们看到的天空不是蓝色,而是深邃的黑色。另外一个很奇妙的现象,就是每天都可以看到16次日出,因为我们每90分钟就可以绕地球一圈。

  西安课堂

  西安学生观看“太空第一课”,自己做实验模拟微重力——

  站在秤上快速蹲下 “变轻了!”

  本报讯(记者卢红曼)昨日上午10时04分,西安高新一中初中校区七年级创新实验班的36名同学,通过投影仪,与全国6000余万名师生同步观看了“太空第一课”。

  飘在太空真奇妙,我也想体验

  3位航天员先给同学们表演了几招“功夫”——“悬空打坐”和“大力神功”,在失重环境下,航天员们都飘了起来,成了“武林高手”,同学们笑声一片。

  航天员奇妙的实验、生动的讲解,博得了同学阵阵掌声。“太奇妙了,太空上很多事情都与地球上不一样。特别是水的形态,让我非常惊奇。”看完太空授课,13岁女生郭乐嘉说,以前老师给大家模拟过失重环境下物体的状态,但直观地看到真正失重环境中一些物理现象还是头一次,“航天员飘在太空中特别奇妙,我也想去体验下!”

  老师设计实验模拟微重力

  观看结束后,物理老师吴东立还通过实验器材模拟了天宫一号中的微重力环境。

  吴老师拿出一个装有红墨水的水瓶,在瓶底扎了两个洞,松开堵着洞的手指,水就会流出来。而他站到椅子上,让水瓶自由下落时,因为瞬间失重,小孔里的水不流了。

  随后,吴老师拿来两个电子秤,让孩子们站在秤上快速下蹲或站起来,观察秤上数字的变化,来理解失重和超重。“啊,变轻了!”一名男生迅速蹲下时,发现一瞬间,自己的体重从70公斤降到了50公斤,而当他站起来时,体重一瞬间从70公斤升高到80公斤。做完实验,同学们还就自己关心的问题向老师提问。“太空中会不会产生超重现象?”一名男生问。吴老师回答:“当飞船点火加速时,会产生超重现象。”

  揭秘授课

  王亚平如有不适 聂海胜来替补

  为什么选在上午授课?航天员怎么备课的,万一遇到卡壳怎么办?对于这些疑问,有关专家都做出了解答。

  为啥10点上课?便于学生收看

  北京大学地球与空间科学学院教授焦维新介绍,太空授课的时间安排首先会考虑航天员整体的工作安排和准备,其次还要考虑中继卫星等下传通信方便的时间。再次还要考虑方便组织学生收看,达到授课效果。从时间安排上来看,这次太空授课时间约为40分钟。上午10点左右这样的时间段会便于组织学生收看。

  为啥选人大附中?航天员子弟多

  此次太空授课,地面设了三个直播点,分别为北京人大附中、江西南昌阳明学校和浙江春晖中学。

  据悉,我国目前尖端的14名航天员中,约有10名航天员的子女,包括杨利伟、费俊龙、聂海胜、刘伯明、翟志刚的孩子都曾经或者正在人大附中读书。

  此外,浙江春晖中学是所百年名校,创建于1908年,是中央教育科学研究所实验基地。南昌阳明学校90%的学生是外来务工人员子女,各类现代化教学功能房一应俱全,被誉为“最牛”农民工子弟学校。

  为啥选神十?时间更充裕

  我国原定由神舟九号航天员在太空为青少年授课,但后来因任务紧张而取消了。焦维新介绍,神舟九号在轨运行时间为13天,神舟十号在轨运行时间为15天。从时间上来看,神舟十号的时间相对于神舟九号来说更加宽裕。同时,授课也是太空实验的一部分。

  效果咋保证?曾在地面试讲

  在地面训练时,完全没有授课经验的王亚平专门复习了中学物理原理,并进行了授课技巧培训。王亚平笑着说,她曾给院里的孩子们试讲过。而进入天宫一号之后,王亚平几乎每天都抽出时间准备实验。身为助教的聂海胜其实还是主讲备份,防止王亚平身体出现状况。在地面考核时,聂海胜的讲课方式与王亚平截然不同,但同样精彩。此外,张晓光曾多次向中央台摄像师请教“推拉摇移”的专业技巧。

  另类提问

  这些充满想象力的问题,你都知道答案吗?

  太空课没过瘾?继续来充电

  航天员太空授课,点燃了不少中小学生的求知欲,纷纷对神秘的太空提出疑问。本报也请西北工业大学应用物理系、空间材料科学与技术实验室副教授洪振宇对这些充满想象力的问题做了解答。

  太空火焰呈球形加热东西很难

  “在太空里打一个生鸡蛋在空中,用打火机加热能变成好吃的荷包蛋吗?”

  洪振宇:航天员吃的食品都是提前加工好的,不需要在太空里现做。如果要加热东西,可以在烤箱里加热。用打火机在太空里加热东西,肯定不行。因为太空中火焰是呈球形的,热量向四周发散,而不像在地球上是向上的,所以很难加热东西。

  “空间站有蚊子吗?有的话,它又怎么飞呢?”洪振宇:空间站一般不会有蚊子,除非特意带去。天宫一号里属于超洁净环境,环境是否达标有严格的检查,不可能有蚊子进去。假如有蚊子,相比地球上,它会飞得更轻松,因为没有了重力影响,只要慢慢适应太空环境,掌握了平衡,它在太空中会跟在地球上一样正常飞行。

  肌肉收缩让食物走进胃里

  “如果吃东西,食物会从嘴里或从鼻子里喷出来吗?”

  洪振宇:一般不会,除非打喷嚏时将食物残渣喷了出来。因为人是可以控制和协调自己的舌头、喉咙和食道的,肌肉收缩的力量会让食物走到胃里去。试试在床上倒立着喝水,这样也能喝到水,就是困难一些而已。

  “太空是失重环境,航天员咽下的食物会不会悬浮在胃里?”

  洪振宇:胃是有弹性,可以收缩的。可以一直收缩到拳头那么大。胃肠产生消化液,再配合蠕动,消化是没问题的。

  “流泪的话,眼泪是往下流还是往上飘?”洪振宇:由于失重以及眼泪的表面张力和润湿性,眼泪在太空中会贴在眼周围,不会往上也不会往下。如果航天员流眼泪了需要抓紧擦,否则就看不清东西了。

  化妆只能用湿粉干粉会飘走

  “失重环境下,附着在人体表皮上的病毒、细菌或寄生虫,会不会飘到空气中产生污染?”

  洪振宇:病毒、细菌或寄生虫,它们本来质量就小,所以在地球上和在太空中对它们来说并没什么区别。地球上一些细菌也是会在空气中飞和传播,在太空中也一样。

  这些病毒、细菌或寄生虫,会对环境产生污染,所以,天宫一号里也会定期消毒,不会任由有害细菌大量繁殖。比如可以用紫外灯进行消毒灭菌。

  “化妆的干粉会不会飘走?”

  洪振宇:会的,因为干粉是粉末状,很容易飘走,呛到人。所以,要在太空化妆必须使用粉底液之类的湿粉,而不能使用粉饼里的干粉。

  本报记者卢红曼

  (原标题:5个太空实验 没懂的请举手(图))