题目

神十在太空进行了那些实验

提问时间：2021-01-09

答案

6月20日上午10时许,神舟十号航天员进行中国首次太空授课,女航天员王亚平担任主讲,成为中国首位“太空教师”.图为王亚平做“小球实验”.（视频截图）
6月20日上午10时许,神舟十号航天员进行中国首次太空授课,女航天员王亚平担任主讲,成为中国首位“太空教师”.图为航天员王亚平在太空“玩陀螺”.（视频截图）
6月20日上午10时许,神舟十号航天员进行中国首次太空授课,女航天员王亚平担任主讲,成为中国首位“太空教师”.图为王亚平进行“水膜”演示.（视频截图）
6月20日上午10时许,神舟十号航天员进行中国首次太空授课,女航天员王亚平担任主讲,成为中国首位“太空教师”.图为王亚平“玩水球”.（视频截图）
6月20日上午10时许,神舟十号航天员进行中国首次太空授课,女航天员王亚平担任主讲,成为中国首位“太空教师”.图为三名航天员向地面的同学们挥手致意.（视频截图）
中新网北京6月20日电 题：中国首次航天员太空授课活动侧记
这是中国最高的讲台——在远离地面300多千米的天宫一号,神舟十号航天员聂海胜、张晓光、王亚平为全国青少年带来神奇的太空一课.
这是中国最大的课堂——从首都北京到祖国四面八方,8万多所中学、数千万名师生通过广播、电视和网络直播,共同收听收看航天员太空授课,一同领略奇妙的太空世界.
6月20日上午,中新网记者来到设在中国人民大学附属中学的太空授课地面课堂,与300余名中小学生一起,现场聆听航天员老师讲课.
序曲：来自太空的问候
10时许,北京市101中学物理教师史艺和人大附中物理教师宓奇登上讲台.简短的开场白之后,两位老师为同学们播放了一段精心剪辑的电视短片——《航天员在太空的衣食住行》.尽管同学们早已从科普读物和影视作品中了解到失重环境的奇妙,可是从大屏幕上看到神舟十号航天员像鱼儿一样自由游弋,仍不时发出阵阵低语和清脆的笑声.
10时11分,北京航天飞行控制中心报告,已建立与航天员的双向通信链路.神舟十号航天员的身影清晰呈现在大屏幕上,他们身着蓝色舱内工作服,面带微笑向地面课堂的同学们挥手致意：“同学们,你们好!”
“我是王亚平,本次授课由我来主讲.”航天员王亚平轻点脚尖,向天宫一号舱内摄像机镜头缓缓飞来.为了备好课,这位“主讲”可没少下功夫,不仅精心准备了授课内容,向专业教师虚心请教讲课技巧,还对个人形象进行了精心设计——扎起了秀气的马尾辫.只不过,在失重环境下,精心梳理的马尾辫变成了蓬松的“毽子”,惹得同学们笑作一团.
“大家好!我是聂海胜,担任本次飞行任务的指令长.”指令长屈尊当起了“助教”,负责配合“主讲”管理教具,维护课堂秩序.由于天宫一号是精密的飞行器,航天员们的授课活动必须小心进行,既不能动作幅度太大、干扰到正常飞行,还要当心漂浮的实验器材、液滴影响到航天器安全.
“大家好!我是张晓光,本次太空授课任务,我担任摄像师.”在失重环境下,保持自身平衡并不容易.张晓光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,才能把太空授课的精彩图像传回地面课堂.
实验一：质量测量演示——
没有了重量,是否意味着失去质量?
3位航天员老师“站”稳后,先给同学们露了几手“功夫”——“悬空打坐”、“大力神功”.在失重环境下,航天员们都成了“武林高手”,博得同学们阵阵喝彩.
航天员的表演给同学们带来了疑问：在地面上,人们一般用天平、台秤、托盘秤、杆秤、弹簧秤测量物体受到的重力,从而计算物体的质量.那么,失重环境下怎样测质量呢?
航天员老师用天宫一号上的质量测量仪现身说法.他们从天宫一号的舱壁上打开一个支架形状的装置,航天员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,支架便在弹簧的作用下回复原位.装置上的LED屏上显示出数字：74.0,这表示聂海胜的实测质量是74千克.
王亚平向同学们解释道,天宫中的质量测量仪,应用的物理学原理是牛顿第二运动定律：F(力)=m(质量)×a(加速度).质量测量仪上的弹簧能够产生一个恒定的力F,同时用光栅测速装置测量出支架复位的速度v和时间t,计算出加速度(a=v／t),就能够计算出物体的质量(m=F／a).
认真的王老师还给同学们布置了一道课后思考题：除了运用牛顿第二定律,还有什么办法可以在失重环境下测量物体的质量?
实验二：单摆运动演示——
太空中的机械钟表走得更准还是静止不动?
演示完质量测量,航天员们又取出一个物理课上常见的实验装置——单摆.
T型支架上,用细绳拴着一颗明黄色的小钢球.王亚平把小球轻轻拉升到一定位置放手,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型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.
太空实验趣味无穷,地面课堂的学生们也不失时机地向航天员提出他们关心的问题.人大附中早培班学生徐海博举手提问：“航天员老师,您在太空中有没有上下方位感?”
为了回答同学的提问,航天员王亚平在聂海胜的帮助下表演了一套“杂技”动作,分别进行了悬空横卧和倒立.看到航天员老师的精彩表演,同学们兴奋地鼓起掌来.
实际上,航天员在太空中无所谓上和下的方位区别.不过,为了便于工作生活,航天员们为天宫一号人为定义了上和下,把朝向地球的一侧定义为下,并专门在“下方”铺设了地板.
实验三：陀螺演示——
高速旋转的陀螺为什么不会倒下?
物理学原理告诉我们,高速旋转的陀螺具有很好的定轴特性.在太空失重环境下,这一特性更加直观地呈现出来.
航天员王亚平取出一个红黄相间的陀螺,把它静止悬放在空中.用手轻推陀螺顶部,陀螺翻滚着飞向远处.紧接着,王亚平取出一个一模一样的陀螺,让它旋转起来,悬浮在半空中,再用手轻轻一推,旋转的陀螺不再翻滚,而是保持着固定的轴向,向前飞去.
王亚平介绍说,高速旋转陀螺的定轴特性在航天领域用途广泛.在天宫一号目标飞行器上,就装有各式各样的陀螺定向仪,正是有了它们,才能精准地测量航天器的飞行姿态.
实验四：水膜演示——
天宫里有没有“飞流直下”的瀑布?
阳光下五彩缤纷的肥皂泡、能够让硬币漂浮的山泉水,总是带给人们很多遐想.这些都是液体表面张力在发挥着神奇作用.
只不过,在地面上,液体表面张力难以抗衡地球引力的影响,只有经过特殊处理的肥皂水、富含无机盐的矿泉水才能表现出比较强的张力特性.但是,在太空失重环境下,液体的表面张力特性便突显出来.
王亚平拿起一个航天员饮用水袋,打开止水夹,水并没有倾泻而出.轻挤水袋,在饮水管端口形成了一颗晶莹剔透的水珠,略微抖动水袋,水珠便悬浮在半空中,与天宫一号舱壁上鲜艳的五星红旗图案交相辉映,更显得美轮美奂.
王亚平笑着说：“如果诗仙李白在天宫里生活,大概就写不出‘飞流直下三千尺’的名句了,因为,失重环境下水不可能飞流直下.”
接着,她把一个金属圈插入装满饮用水的自封袋中,慢慢抽出金属圈,便形成了一个漂亮的水膜.轻轻晃动金属圈,水膜也不会破裂,只是偶尔会甩出几颗小水滴.随后,王亚平又往水膜表面贴上了一片画有中国结图案的塑料片,水膜依然完好.这些在地面难得一见的奇特景象,引起了地面课堂同学们的连声惊叹.
实验五：水球演示——
用神奇的液体表面张力变个“魔法”
液体表面张力的威力竟如此神奇!普通的饮用水还能变成更加神奇的“魔法水球”.
王亚平用金属圈重新做了一个水膜,然后用饮水袋慢慢地向水膜上注水,不一会儿,水膜就变成了一个亮晶晶的大水球,水球中还有一串珍珠般的小气泡,仿佛银河系中的繁星点点.聂海胜取出一支注射器抽出水球中的气泡,试验继续进行.
王亚平用注射器向水球内注入空气,在水球内产生了两个标准的球形气泡,气泡既没有被挤出水球,也没有融合到一起.
水球也没有爆裂.
紧接着,王亚平又用注射器把少许红色液体注入水球,红色液体慢慢扩散开来,晶莹透亮的水球变成了粉红色,令人啧啧称奇.