水在太空攒成美丽水球

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　　航天员王亚平的倒像出现在水球中

　　王亚平展示弹簧

　　王亚平演示失重环境下的物体运动

　　王亚平演示陀螺在太空中的运动

　　王亚平利用水袋和金属圈做成了一个水膜

　　王亚平向水球中注入颜色

我国“太空第一课”完美落幕，６０００万学生“见证奇迹”

核心

提示

昨天上午，我国第一位“太空教师”——神舟十号航天员王亚平在聂海胜、张晓光的协助下，在远离地面300多千米的天宫一号为全国青少年带来神奇的太空一课，这个世界上最大的课堂出现在人类航天时代的最开端。

这些美妙的实验反映了什么样的物理原理？天地物理特性的差别给航天飞行带来什么影响，在航天活动中有什么样的应用？航天中学物理老师张俊松、清华大学航天学院副教授王兆魁对这些问题进行了解读。

欢乐开课

太空教师

飘进课堂

中国首次太空授课活动２０日上午成功举行，神舟十号航天员在天宫一号展示了失重环境下的物理现象。

10时11分，神舟十号航天员的身影清晰出现在中国人民大学附属中学报告厅大屏幕上。作为太空授课的“地面课堂”，330多位师生在这里亲身经历与神十航天员天地连线。

王亚平鱼儿一般向舱内摄像机游来，她是本次授课的主讲。指令长聂海胜则当起了助教，负责配合主讲管理教具，维护课堂秩序。航天员张晓光是这次授课任务的摄像师，在失重环境下不易保持自身平衡，他要先用束缚带把自己固定在舱壁上，再用手持摄像机保持长时间稳定拍摄。

为了更好展示太空失重状态，指令长聂海胜盘起腿，玩起了“悬空打坐”。王亚平用手指轻轻一推，聂海胜摇摇晃晃向远处飘去。

掌声和欢笑声在地面课堂响起。

全国8万余所中学6000余万名师生同步收看太空授课电视直播。

课堂节点

10:04

我国首次太空授课准备环节。

10:12

开始讲课。主讲人王亚平，指令长聂海胜配合授课，张晓光担任摄像师。

10:15

第1个项目：太空质量测量。王亚平展示太空中用于测量质量的“质量测量仪”。聂海胜用这台仪器测出了自己的质量：74公斤。

10:21

第2个项目：太空单摆运动。王亚平展示通过细绳连接在支架上的小球。推小球一下，小球开始做圆周运动。

10:24

第3个项目：太空陀螺运动。王亚平先后给静止和运动的陀螺干扰力，改变了它的运动方式。

10:30

第4个项目：太空制作水膜。王亚平用水袋和金属圈做成了一个水膜。

10:36

第5个项目：太空制作水球。王亚平制作了第二个水膜，加水后形成水球。

10:41

航天员向青少年讲解实验背后的物理原理，并与地面课堂学生互动。

10:48

航天员与地面课堂学生互动交流，回答了关于航天器用水、太空垃圾防护措施、航天员对抗失重方法和太空景色等问题。

10:49

三位航天员寄语全国青少年。

10:51

中国首次太空授课活动结束。

太空称重

实验 2

王亚平首先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。

随后，镜头转向天宫一号中用于测量质量的“质量测量仪”。聂海胜把自己固定在支架一端，王亚平轻轻拉开支架，一放手，支架在弹簧的作用下回复原位。ＬＥＤ屏显示出聂海胜的质量：７４公斤。王亚平解释说，质量测量仪通过弹簧产生力并测出力的加速度，然后根据牛顿第二定律就可以算出质量。

牛顿第二定律 可测航天器质量

这个实验生动地说明了牛顿第二定律的基本原理——“物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比。”

在地球表面，由于受到地球引力的作用，物体的质量体现为重量。物体悬挂在弹簧秤上时，弹簧的拉力和物体受到的地球引力达到平衡，因此可以从弹簧秤的读数中得到物体的重量。而在绕地球高速运动的飞船里，地球引力被飞船的离心力所平衡，飞船内部不再有地球引力的影响，也就没有了重量的概念，因此弹簧秤就没有读数。

天宫一号里的“质量测量仪”直接运用了牛顿第二定律，利用作用力和物体加速度的关系确定物体的质量。航天器的燃料消耗一段时间后，总质量会发生变化，可能影响轨道控制的精确度。这时就可以开启推力器并同时测量航天器的加速度，从而计算出航天器的质量。

神奇单摆

演示完质量测量后，航天员们又取出一个Ｔ形支架，支架上用细绳拴着一颗明黄色的小钢球，形成了一个物理课上常见的实验装置——单摆。王亚平先是把小球轻轻地拉升到一定位置后再放手，小球并没有出现地面上常见的往复摆动，而是停在了半空中。

王亚平用手指沿切线方向轻推小球，奇妙的现象出现了：小球开始绕着T形支架的轴心做圆周运动——而在地面对比试验中，需要施加足够的力，给小球一个较大的初速度，才能使它绕轴旋转。

太空失重现象 影响航天员骨骼

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