2021年12月9日15:40,“天宮課堂”第一課正式開講,時隔8年之后, 中國航天員再次進行太空授課。“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站為廣大青少年帶來了一場精彩的太空科普課,這是中國空間站首次太空授課活動。
一、太空轉身
知識點:角動量。
原理:角動量是描述物體轉動的物理量。這個試驗所展現(xiàn)的是在微重力的環(huán)境中,航天員在不接觸空間站的情況下,類似于理想狀態(tài)下驗證“沒有外力矩,物體會處于角動量守恒”。航天員上半身向左轉動時,按照角動量守衡的原則,下半身就會向右轉。
另一個動作是航天員伸展身體的時候,因為質量分布得離旋轉軸比較遠,轉動慣性比較大,所以角速度就減慢,通俗地說就是轉得慢了。而當把四肢收回時,轉動慣性小,角速度就會增加,直觀感受就是轉動速度變快了。
二、浮力消失實驗
知識點:浮力和重力伴生。
原理:浮力來源于重力引起的液體在不同深度的壓強差。當重力消失時,液體內部壓強相同,浮力也就消失了。
三、水球光學實驗
知識點:凸透鏡成像原理。
原理:當航天員往水球中打入一個氣泡,因為在太空中浮力已經(jīng)消失了,所以氣泡不會向上飄,而是老老實實待在水球中,水球因此被氣泡變?yōu)榱藘刹糠?,中間是空氣,氣泡周圍是水。這個時候整個水球就變成了兩個透鏡,外圈成為了一個凸透鏡,所以呈現(xiàn)出一個倒立的像,內圈相當于變成了兩個凹透鏡的組合,這個時候又出現(xiàn)了一個正立的像。因此可以在水球中同時看到一正一倒的兩個像。
四、泡騰片實驗
知識點:微重力環(huán)境。
原理:在地面環(huán)境中,將泡騰片扔進水球里,就能看到氣泡上浮,可在中國空間站的失重環(huán)境中,因為浮力的消失,泡騰片扔進水中的產(chǎn)生的氣泡不再上浮,而是相互擠壓,最后水球被氣泡撐得很大,也就是水球一點點膨脹的效果。
【刷題鞏固】
1.(單選)2021年12月9日,“天宮課堂”第一課正式開講。在課堂上,我們看到泡騰片扔進水中的產(chǎn)生的氣泡不再上浮,而是相互擠壓,水球也被氣泡撐得更大。這一現(xiàn)象與太空的( )環(huán)境有關。
A.真空環(huán)境
B.缺氧環(huán)境
C.低壓環(huán)境
D.微重力環(huán)境
【答案】D。泡騰片實驗與太空的微重力環(huán)境有關。在中國空間站的失重環(huán)境中,因為浮力的消失,泡騰片扔進水中的產(chǎn)生的氣泡不再上浮,而是相互擠壓。
2.(單選)2021年12月9日,“天宮課堂”第一課正式開講。在課堂上,航天員上半身向左轉動時,下半身就會向右轉。這一現(xiàn)象可以用( )來解釋。
A.角動量守恒
B.能量守恒
C.動量守恒
D.質量守恒
【答案】A。航天員上半身向左轉動時,按照角動量守衡的原則,下半身就會向右轉。
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