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头条 | “天宫课堂”刚结束,趁热的,太空授课科普专家组成员为你复盘!

发布时间:2021-12-09

12月9日下午3时40分,“天宫课堂”以天地互动的方式在太空中的中国空间站天和号核心舱,与中国科技馆的中国空间站科创体验基地,以及分布在广西、四川、香港、澳门四处的分课堂中同步举行。

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这堂生动的科学课还通过中央广播电视总台和其他许多媒体平台进行了同步直播,让全国数以亿计的青少年朋友能在同一时刻参与,一起感受太空中与地面上不同的神奇现象,一起观察、猜想和尝试,一起在老师的引导下通过自己的探索了解背后的科学原理。

 

“天宫课堂”有了“新教室”

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在2013年6月20日上午10时,王亚平、聂海胜和张晓光三位航天员在神舟十号上配合开展了首次太空授课。八年后的今天,“天宫课堂”有了一个“新教室”。这座“新教室”有宽敞的空间、整洁的环境、先进的设备……更重要的是它是我们中国自己的空间站,而且它将常驻在太空中,能够持续为我们带来丰富多彩的科学课、科学活动,甚至为同学们的奇思妙想提供在太空中实现的可能。

曾在天宫一号首次太空授课中登场的陀螺,将我们从八年前首次太空授课的记忆中带到了宽敞明亮的“新教室”——天和号核心舱。在航天员王亚平熟悉的声音中,一堂精彩的太空授课拉开序幕。翟志刚、王亚平、叶光富三位航天员相互配合,王亚平首先带领大家参观了航天员在的生活区,王亚平休息区的家人照片、小布偶和舷窗外浩瀚的宇宙构成了一幅温馨又浪漫的场景。“太空厨房”冰箱里的苹果、可以加热食物的加热器和微波炉以及各种太空食品,让大家不用担心航天员因为吃不到美食而想家。

在宽敞的大柱段,航天员叶光富带大家一起观察在太空中开展的科学实验,微重力环境下活的心肌细胞因为生物电脉冲而产生的明暗闪烁,显微镜下心肌细胞的跳动,让人充满了好奇。

 

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跳动的细胞

“我们的心脏就是这样跳动的吗?”“通过在太空的研究是不是可以让我们更了解心脏,可以治好更多心脏疾病呢?”不止孩子们发出了这样的好奇,作为物理老师的笔者也同样充满了好奇。

 

活学活用的科学知识

随着而来的是航天员叶光富在太空中的行走。虽然空间站处于微重力环境,人人身轻如燕,可同时失去了地面摩擦力提供的向前的动力,因此人不但不会比地面上走路轻松,反而会寸步难行。这让许多以为在太空中可以因为身体变轻而跑得更快的同学觉得意外,可同时也意识到了思考离不开实践的验证。

 

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叶光富尝试太空行走

当航天员飘浮在空中几乎没有外力矩的作用时,因为角动量守恒,地面上可以借助脚下摩擦力矩轻易完成的转身动作,在太空中也需要寻找其他的办法解决。叶光富用旋转手臂的方式实现了转身,而且这不是唯一的答案,地面上的同学们和大朋友们都可以开动脑筋做出自己的尝试。笔者就根据猫从空中落地时在角动量守恒的情况下完成转身的“猫旋”中总结了一套有趣的动作,可以在地面上的健身转台上完成转身。

两个不需要额外装置的简单的实验,让大家从书本上的“标准答案”走向了通过探索、验证得到能活学活用的科学知识,科学思维的种子就此落地生根。

 

神奇的失重实验

紧接着的一系列太空实验,让同学们大开眼界——

“浮力消失”实验,展示了微重力环境下液体内部压强处处相等,因而也就不再有上下表面压强差而产生的浮力;

 

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“浮力消失”实验

“水膜张力”实验,展示了在微重力环境下,表面张力很大的水也能够延展成水膜,贴在水膜上的花朵也因为表面张力而展开,而不像地面上需要加入表面活性剂;

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“水膜张力”实验

“水球光学”实验,重力影响极小时,水在表面张力作用下形成近乎完美的球形,可以像凸透镜那样成像,在加入气泡后,悬在水球中的气泡又把水球分成了中心和周围两部分,中心部分变成两个凹透镜的组合而成一个正立虚像,周围部分仍是凸透镜形成倒立实像;

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“水球光学”实验

“水中泡腾片”等实验,泡腾片产生的气泡因为没有浮力而停留在水球中,让水球变得色彩斑斓……

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“水中泡腾片”实验

作为太空授课科普专家组成员,笔者虽然在前期方案征集、论证以及协助航天员准备课程内容的过程中无数次在纸面上和脑海里推演过这些物理实验,当这些实验真的在太空中开展,神奇的现象真的呈现在眼前时,仍然忍不住激动和好奇。

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呵护青少年的好奇心,并引导他们关心科学、了解科学、喜爱科学、投身科学,为科学事业发展培育有科学素养和创新能力的新时代后备人才队伍,是国家发展和民族复兴的关键,也是航天人、科技和教育工作者乃至全社会的共同使命和责任。本次太空授课为新时代科学普及、青少年科学教育和科学素质培养开了个好头。

不久的将来,随着中国空间站后续舱段的发射,这座天宫教室还会有更大的空间和更丰富的内容。畅想一下,当孩子们放飞科学梦想,未来他们的奇思妙想和科学探索就可能在中国空间站实现,甚至有可能成为航天员或是载荷科学家登上这座“天宫”,这是多么令人兴奋的事情!

新教室开课,科学梦启航!