1、王亞平太空授課內(nèi)容主要是使中小學(xué)生了解微重力環(huán)境下物體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。 在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，神舟十號(hào)指令長(zhǎng)聶海勝首先做了一個(gè)“太空打坐” 原因：由于處于失重環(huán)境，重力全部用于提供向心力，因而可以定于空中不動(dòng)。（牛頓第一定律） 實(shí)驗(yàn)一 質(zhì)量測(cè)量 在失重的太空，地面的測(cè)重不再奏效?！澳敲?，航天員想知道自己是胖了還是瘦了？怎么稱重呢？”太空教師王亞平問(wèn)。 在神州十號(hào)，有一樣專門的“質(zhì)量測(cè)量?jī)x”?！疤帐谡n”的助教聶海勝將自己固定在支架一端，王亞平將連接運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的彈簧拉到指定位置。松手后，拉力使彈簧回到初始位置。這樣，就測(cè)出了聶海勝的質(zhì)量74千克。 太空授課模擬圖(5張) 揭秘：牛頓第二定律 對(duì)這個(gè)問(wèn)題，王亞平就

2、有解釋，“其實(shí)，就是牛頓第二定律F=ma?！币簿褪牵矬w受到的力=質(zhì)量加速度。如果知道力和加速度，就可算出質(zhì)量，“彈簧凸輪機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生恒定的力。也就是，剛才將助教拉回至初始位置的力。此外，還設(shè)計(jì)一個(gè)光柵測(cè)速系統(tǒng)，可測(cè)出身體運(yùn)動(dòng)的加速度?！?特級(jí)教師駱興高：用光柵測(cè)速裝置測(cè)量出支架復(fù)位的速度v和時(shí)間t，計(jì)算出加速度（a=v/t），就能夠計(jì)算出物體的質(zhì)量（m=F/a）。牛頓第二定律是一個(gè)在一切慣性空間內(nèi)普遍適用的基本物理定律，不因物體的引力環(huán)境、運(yùn)動(dòng)速度而改變，因此在太空和地面都是成立的。,實(shí)驗(yàn)二 單擺運(yùn)動(dòng) T形支架上，細(xì)繩拴著一顆小球。這是物理課上常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)裝置單擺。王亞平將小球拉升至一定高度后放

3、掉，小球像著了魔似的，用很慢的速度擺動(dòng)。隨后，王亞平用手指輕推小球，小球開(kāi)始繞著支架的軸心不停地做圓周運(yùn)動(dòng)。 揭秘：太空失重 浙大航空航天學(xué)院專家：在地面，單擺的運(yùn)動(dòng)周期與擺的長(zhǎng)度、重力和加速有關(guān)。但在失重的狀態(tài)，沒(méi)有了回復(fù)力，鋼球就靜止在原始位置。這時(shí)，細(xì)繩并沒(méi)有給球拉力。 手推小球，相當(dāng)于給了小球一個(gè)初始速度，同時(shí)細(xì)繩又給小球提供了拉力，細(xì)繩拉力平衡離心力，小球便繞著支架的軸心做圓周運(yùn)動(dòng)。如果沒(méi)有細(xì)繩的拉力，小球就做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 而在地面，空氣的阻力使物體的速度越來(lái)越慢，重力則使物體向下掉。 實(shí)驗(yàn)三 陀螺運(yùn)動(dòng) 王亞平取出一個(gè)陀螺，用手輕推，陀螺竟然翻滾著向前，行進(jìn)路線變幻莫測(cè)。隨后，她又

4、取出一個(gè)陀螺，抽動(dòng)它后，再用手輕推，陀螺沿著固定的軸向向前飛去。 揭密：角動(dòng)量守恒 特級(jí)教師駱興高：轉(zhuǎn)動(dòng)的陀螺具有定軸性。何為“定軸性”？就是當(dāng)陀螺轉(zhuǎn)子以高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在沒(méi)有任何外力矩作用在陀螺儀上時(shí)，陀螺儀的自轉(zhuǎn)軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變的特性，也稱為穩(wěn)定性。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量愈大，穩(wěn)定性愈好；轉(zhuǎn)子角速度愈大，穩(wěn)定性愈好。定軸性遵守角動(dòng)量守恒定律在沒(méi)有外力矩作用的情況下，物體的角動(dòng)量會(huì)保持恒定。航天員瞬時(shí)施加的干擾力不能產(chǎn)生持續(xù)的力矩，由于角動(dòng)量守恒，高速旋轉(zhuǎn)陀螺的旋轉(zhuǎn)軸就不會(huì)發(fā)生很大改變。而這一點(diǎn)在地面上之所以很難實(shí)現(xiàn)，并不是因?yàn)榻莿?dòng)量守恒定理不成立，而是因?yàn)橥勇菖c地面摩擦產(chǎn)生的干擾力矩等

5、因素改變了陀螺的角動(dòng)量，使其旋轉(zhuǎn)速度逐漸降低，不能很好地保持旋轉(zhuǎn)方向。,實(shí)驗(yàn)四 制作水膜與水球 這是同學(xué)們最感興趣，也是最神奇的實(shí)驗(yàn)。 一個(gè)金屬圈插入飲用水袋并抽出后，形成了一個(gè)水膜。這在地面，難以實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹亓?huì)將水膜四分五裂。那么，這個(gè)水膜結(jié)實(shí)嗎？輕晃金屬圈，水膜并未破裂，而是甩出了一個(gè)小水滴。再往水膜表面貼上一片畫有中國(guó)結(jié)圖案的塑料片，水膜依然完好。 更奇跡的時(shí)刻：在第二個(gè)水膜上，用飲水袋不斷注水，水膜很快長(zhǎng)成一個(gè)晶瑩剔透的大水球。水球內(nèi)有連串的氣泡，用針筒取出，水球卻不受任何破壞。 最后，王亞平注入紅色液體，紅色慢慢擴(kuò)散，水球變成了一枚美麗的“紅寶石”。 揭秘：液體表面張力 浙大航空航

6、天學(xué)院的專家：液體表面層內(nèi)分子間存在著的相互吸引力就是表面張力，它能使液面自動(dòng)收縮。表面張力是由液體分子間很大的內(nèi)聚力引起的，在太空與地面液滴產(chǎn)生表面張力的原理以及表面張力大小都是一樣的。只是，在失重的狀態(tài)下，表面張力表現(xiàn)更為明顯。失重時(shí)，水珠之間沒(méi)有了重力的擠壓，液滴在表面張力的作用下，都形成了最完美的球形。 特級(jí)教師駱興高：液體跟氣體接觸的表面存在一個(gè)薄層，叫做表面層，表面層里的分子比液體內(nèi)部稀疏，分子間的距離比液體內(nèi)部大一些，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，導(dǎo)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。微觀表現(xiàn)為分子引力，宏觀體現(xiàn)即液體表面的張力。當(dāng)針尖戳入水球

7、時(shí)，水的表面張力依然存在，故水球不被破壞。,老師學(xué)生將“天地對(duì)話” 為配合此次太空授課活動(dòng)，中國(guó)載人航天工程網(wǎng)在2013年5月24日至6月10日期間舉辦了“我問(wèn)航天員”太空授課大型問(wèn)題征集活動(dòng)，收集中小學(xué)生朋友對(duì)載人航天科技、航天飛行、空間科學(xué)及航天員太空工作、生活等領(lǐng)域的提問(wèn)。已經(jīng)征集到數(shù)千個(gè)相關(guān)問(wèn)題。這些問(wèn)題，除了部分由參與過(guò)飛行任務(wù)的航天員或航天專家在活動(dòng)后期以訪談、文字或“微訪談”方式回答外，還將在此次太空授課中提交給神舟十號(hào)的三位航天員在太空予以解答。此外，還將挑選2-3名熱心提問(wèn)的中學(xué)生到太空授課的地面現(xiàn)場(chǎng)，與340公里之外的“太空老師”進(jìn)行互動(dòng)。本次太空授課將持續(xù)45分鐘，課程內(nèi)容為展示并講解太空中的失重現(xiàn)象等。此次授課將通過(guò)天鏈數(shù)據(jù)“中轉(zhuǎn)站”傳送雙向?qū)崟r(shí)授課畫面，實(shí)現(xiàn)天地之間的視頻提問(wèn)和回答。 4講課意義 本次航天任務(wù)中的“太空授課”環(huán)節(jié)旨在激發(fā)廣大中小學(xué)生對(duì)宇宙空間的向往、對(duì)學(xué)習(xí)科技知識(shí)的熱情，使中小學(xué)生走近航天、了解航天、熱愛(ài)航天。 作為繼美國(guó)之后第二個(gè)完成太空授課的國(guó)家，此次太空授課不僅將提升全民對(duì)航天的興趣，還會(huì)從應(yīng)用上推動(dòng)天地大容量信息處