中國第一個太空授課
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中國第一個太空授課,太空授課主要面向中小學生,使其瞭解失重條件下物體運動的特點、液體表面張力的作用,加深對質量、重量以及牛頓定律等基本物理概念的理解。中國第一個太空授課。
中國第一個太空授課1
最強網課!中國首次太空授課全程回顧 2013年6月11日17時38分,搭載三名航天員(聶海勝、張曉光、王亞平)的神舟十號載人飛船,由長征二號F遙十火箭在位於中國西北部的酒泉衛星發射中心發射升空。
2013年6月20日,神十航天員王亞平在距離地面三百多公里的“天宮一號”上給全國的中小學生進行了一次生動的太空授課。這是中國首次、世界第二次的太空授課活動。
此次太空授課主要面向中小學生,使其瞭解失重條件下物體運動的特點、液體表面張力的作用,加深對質量、重量以及牛頓定律等基本物理概念的理解。航天員進行了在軌講解和實驗演示,並與地面師生進行雙向互動交流。
本次航天任務中的“太空授課”環節旨在激發廣大中小學生對宇宙空間的嚮往、對學習科技知識的熱情,使中小學生走近航天、瞭解航天、熱愛航天。
作爲繼美國之後第二個完成太空授課的國家,此次太空授課不僅將提升全民對航天的興趣,還會從應用上推動天地大容量信息處理產業的發展,而大數據時代的來臨將成爲天地大容量信息處理產業發展的契機。
同時這也意味着中國已經可以對地外航天器進行至少40分鐘的實時監控,這意味中國已經擁有對洲際導彈進行全程的調整和監控能力。
中國第一個太空授課2
在中國迄今最高“講臺”天宮一號上,三名航天員20日向地面的千萬名師生演示講解了牛頓第二定律等基礎物理原理。
這是中國第一次在太空舉行科普活動,讓高端神祕的航天工程走近普通民衆。33歲的女航天員王亞平擔任主講。
10時許,課程開始。在中國人民大學附屬中學報告廳,兩名擔任地面課堂教師的中學物理老師先播放了一段航天員太空生活的短片。
之後地面課堂與太空講臺連線。王亞平演示了太空質量測量、單擺運動、陀螺運動、水膜和水球等實驗。
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,啓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,計算出他的體重爲74公斤。另一名航天員張曉光擔任攝像。
地面課堂裏,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。
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。在水的張力實驗中,她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歎和掌聲。
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。
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,但只能靠想象,“這節課讓我對物理更感興趣,會直接影響我以後的專業選擇。”
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。
她說,看完直播,她最大的想法是,晚上回家上網搜索自學一些太空知識。
尊師重教是中國古已有之的傳統,而這次將講臺搬到太空中。北京師範大學教授張春莉認爲,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衆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
中國第一個太空授課3
2013年6月20日上午,神舟十號航天員聶海勝、張曉光、王亞平在遠離地面300多千米的天宮一號爲全國青少年帶來神奇的太空一課。我國第一位“太空教師”王亞平通過質量測量、單擺運動、陀螺運動、水膜和水球等5個物理實驗,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,並通過視頻通話與地面課堂師生進行互動交流
鏡頭一:漂浮亮相
10時11分,神舟十號航天員的身影清晰出現在中國人民大學附屬中學報告廳大屏幕上。作爲太空授課的“地面課堂”,330多位師生在這裏親身經歷與神十航天員天地連線。
王亞平魚兒一般向艙內攝像機游來,她是本次授課的主講。指令長聶海勝則當起了“助教”,負責配合“主講”管理教具,維護課堂秩序。航天員張曉光是這次授課任務的攝像師,在失重環境下不易保持自身平衡,他要先用束縛帶把自己固定在艙壁上,再用手持攝像機保持長時間穩定拍攝。
爲了更好展示太空失重狀態,指令長聶海勝盤起腿,玩起了“懸空打坐”。王亞平用手指輕輕一推,聶海勝搖搖晃晃向遠處飄去。
掌聲和歡笑聲在地面課堂響起。
鏡頭二:太空稱重
航天員的表演給同學們帶來了疑問:在地面上,人們一般用天平、檯秤、托盤秤、桿秤、彈簧秤測量物體的質量。那麼,失重環境下,太空中航天員想要知道自己是胖了還是瘦了,該怎麼辦呢?“質量測量儀”派上了用場,這是從天宮一號艙壁上打開的一個支架形狀裝置。聶海勝把自己固定在支架一端,王亞平輕輕拉開支架,一放手,支架便在彈簧的作用下回復原位。測量結果表明,聶海勝的質量是74千克。
王亞平解釋說,天宮中的質量測量儀,應用的是牛頓第二運動定律:物體受到的力等於它的質量×加速度。實驗中設計了一個彈簧能夠產生一個恆定的力,還設計了一個系統測出加速度,然後根據牛頓第二定律就可以算出身體的質量了。
專家解讀:這個實驗生動地說明了牛頓第二定律的基本原理——“物體加速度的大小跟物體受到的作用力成正比,跟物體的質量成反比”。這是一個在一切慣性空間內普遍適用的基本物理定律,不因物體的引力環境、運動速度而改變,因此在太空和地面都是成立的。天宮一號裏的質量測量儀直接運用了牛頓第二定律,利用作用力和物體加速度的關係確定物體的質量。
鏡頭三:神奇單擺
T型支架上,用細繩拴着一顆明黃色的小鋼球。王亞平把小球輕輕拉昇到一定位置放手,小球並沒有出現地面上常見的往復擺動,而是停在了半空中。王亞平用手指沿切線方向輕推小球,奇妙的現象出現了:小球開始繞着T型支架的軸心做圓周運動——而在地面對比試驗中,需要施加足夠的力,給小球一個較大的初速度,才能使它繞軸旋轉。
人大附中早培班學生徐海博提問道:“航天員老師,您在太空中有沒有上下方位感?”
在聶海勝的幫助下,王亞平以一套“雜技”動作解答了同學的疑惑:先是懸空橫臥空,緊跟着又倒立起來。
王亞平說,在太空中,我們自身的感覺在方位上是無所謂,無論我們的頭朝向哪個方向,自身的感覺都是一樣的,不過生活在太空中,我們也人爲定義了上和下,並且把朝向地球的一側作爲下方,並鋪設了地板。
專家解讀:實驗中小球沒有來回擺動、而是懸浮或者做圓周運動,是太空中的失重現象導致的。在地面上,一旦鬆手,在地球重力的作用下,小球會向下運動,而由於小球被細繩連接在支架上,它就會被細繩牽着來回擺動。但太空中沒有重力作用,小球只會在原地懸浮。同樣因爲重力環境的不同,在太空中輕輕推小球一下,小球會在細繩的'牽引下做圓周運動。而在地面上,需要給小球足夠大的初速度,才能使它克服地球重力的阻礙,實現圓周運動。
鏡頭四:旋轉陀螺
地面上常見的玩具陀螺,在太空中成了好教具。王亞平取出一個紅黃相間的陀螺懸在空中,用手輕推陀螺頂部,陀螺翻滾着向前移動。緊接着,她拿出一個相同的陀螺,先旋轉起來再懸浮在半空中,這一次用手輕輕一推,旋轉的陀螺則不再翻滾,而是保持搖晃着向前奔去。
王亞平介紹說,高速旋轉陀螺的定軸特性在航天領域用途廣泛。在天宮一號目標飛行器上,就裝有各式各樣的陀螺定向儀,正是有了它們,才能精準地測量航天器的飛行姿態。
專家解讀: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。而這一點在地面上之所以很難實現,因爲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。
鏡頭五:魔幻水球
王亞平拿起一個航天員飲用水袋,打開止水夾,水並沒有傾瀉而出。輕擠水袋,在飲水管端口形成了一顆晶瑩剔透的水珠,略微抖動水袋,水珠便懸浮在半空中。王亞平笑着說:“如果詩仙李白在天宮裏生活,大概就寫不出‘飛流直下三千尺’的名句了,因爲,失重環境下水不可能飛流直下。”
接着,她把一個金屬圈插入裝滿飲用水的自封袋中,慢慢抽出金屬圈,便形成了一個漂亮的水膜。輕輕晃動金屬圈,水膜也不會破裂,只是偶爾會甩出幾顆小水滴。隨後,王亞平又往水膜表面貼上了一片畫有中國結圖案的塑料片,水膜依然完好。這些在地面難得一見的奇特景象,引起同學們的連聲驚歎。
慢慢地向水膜注水,不一會兒,水膜就變成了一個亮晶晶的大水球。用注射器向水球內注入空氣,在水球內產生了兩個標準的球形氣泡,氣泡既沒有被擠出水球,也沒有融合到一起。緊接着,王亞平又用注射器把少許紅色液體注入水球,紅色液體慢慢擴散開來,晶瑩透亮的水球變成了“紅燈籠”。
專家解讀:這兩個實驗均展示了液體表面張力的作用。表面張力現象在日常生活中非常普遍,比如草葉上的露珠、空氣中吹出的肥皂泡等。而太空中的液體處於失重狀態,表面張力不僅大顯身手,還決定了液體表面的形狀。
鏡頭六:太空寄語
奇妙的太空實驗結束後,航天員開始回答同學們的問題。
人大附中高二年級學生司紫碩詢問天宮中的水從何而來,聶海勝回答說:“我們在天宮一號上使用的水都是從地面帶來的。在太空中實現資源循環利用是非常重要和有價值的,但這需要先進的技術和複雜的設備,因此在短期飛行採用一次性用水更爲經濟。我國未來的空間站將採用先進的資源再生和循環利用技術,在天宮一號上也進行了部分相關關鍵技術試驗。”
“您能看到太空垃圾嗎?”“能看到UFO嗎?”三位航天員一一對問題做出解答後,一堂神奇的太空授課接近尾聲。在距地300多千米外的太空上,航天員爲同學們送來了寄語——聶海勝說:“願同學們刻苦學習,增長知識,爲‘中國夢’添彩!”張曉光說:“深邃太空,奧祕無窮,探索無止境,讓我們共同努力!”王亞平說:“飛天夢永不失重,科學夢張力無限!” (圖文均據新華社)
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