大陸首場「太空授課」轉陀螺玩水球 學生哇不停
20日上午,大陸首次太空授課活動成功舉行,神舟十號太空人在天宮一號通過品質測量、單擺運動、陀螺運動、水膜和水球等5個基礎物理實驗,展示了失重環境下的物理現象。大陸很多中小學都通過電視直播同步收看,共同分享太空課堂帶來的精彩內容。
37歲的上海延安初級中學物理教師解進和初二年級一個班的30多名學生一起觀看了直播。在直播過程中,解老師沒有插話講解,而是讓孩子們自己去體會。
解老師說,這堂課包含的幾個實驗超過了數十個教學,「耳聽爲虛、眼見爲實」,普通教師很難在地球上創造相同環境。實驗的核心問題是比較地球和 太空兩個環境下「有重力」和「無重力」的不同。
第一個實驗其實是區別品質和重量。平時稱量體重,測得的重量並不是品質。而王亞平操作的儀器測得的是聶海勝撞向一個平面時的速度,儀器又記錄 下了時間,因此儀器根據V=AT計算出了聶海勝的加速度,再根據已知的太空秤的彈簧回覆力,根據F=MA,最終可以精確計算出聶海勝的品質。
科技館的副研究員趙洋說,這個實驗利用了牛頓第二定律,而這個定律在太空中有很強的應用性。美國有一次航天器對接時,需要對接力度恰到好處,這兩個航天器品質一致,又可以控制速度,力度得到了很好的控制。
第二個單擺實驗,也與地心引力有關。解老師說,在地球上的課本教學中,教給孩子們的是,小球的機械能等於動能加勢能,小球在單擺運動時,動能 和勢能可以相互轉換,但太空中就不一樣了,小球只受到了王亞平給出的初始動能,不能擺起,因爲勢能不存在。同樣因爲上下左右的概念不存在,小球呈現的圓周運動,其實是在太空中任何一個平面上的圓周運動。
第三個陀螺實驗,是所有實驗中,受到重力影響最小的一個。高速旋轉的陀螺在太空受到外界其他力的干擾幾乎爲零,因此在初始狀態下,陀螺可以始 終指向指定的方向,起到導航作用。
最令趙洋驚喜的實驗是第四個水膜實驗。他說,他猜到了大部分實驗,而親眼看到水膜變水球的情景令他感到很奇妙。「就像是升維,從二維水膜逐漸變成了三維水球。」解老師認爲,從表面看是水的張力問題,其實也是重力問題,太空不受重力影響,「水膜自然就HOLD住了!」解老師說。
第五個是水球實驗。地球上,在不同的水的深度,物體受到的壓力不同,氣泡受到的壓力上小下大,因而自然向上。太空中的氣泡在水中受力是均勻的,除非有外力干擾,氣泡會安靜地呆在水球中。趙洋說,太空旅行時會用到液體燃料,瞭解氣泡在液體中的狀態,會非常有助於消除氣泡,保證燃料在管道中的順暢運行。
解老師說,這些實驗當中,有關「品質和重量的區別」、「小球的機械能」、「水的張力」的大致知識,在上海初中的物理課和科學課上都會講到,但學生們學習有關F=MA、V=AT等公式,學會計算水的壓強等,還要到高中階段。(新聞來源:新華社港臺部)