太空授课主要面向中小学生,使其了解失重条件下物体运动的特点、液体表面张力的作用,加深对质量、重量以及牛顿定律等基本物理概念的理解。王亚平在天宫讲解和实验演示。

1、实验(质量测量)

在神州十号,有一样专门的“质量测量仪”。“太空授课”的助教聂海胜将自己固定在支架一端,王亚平将连接运动机构的弹簧拉到指定位置。松手后,拉力使弹簧回到初始位置。这样,就测出了聂海胜的重量——74千克。

宇航员太空授课

揭秘内容:牛顿第二定律

宇航员太空授课

对这个问题,王亚平就有解释,“其实,就是牛顿第二定律F=ma。”也就是,物体受到的力=质量×加速度。如果知道力和加速度,就可算出质量,“弹簧凸轮机构,产生恒定的力。也就是,刚才将助教拉回至初始位置的力。此外,还设计一个光栅测速系统,可测出身体运动的加速度。”

2、实验(单摆运动)

T形支架上,细绳拴着一颗小球。这是物理课上常见的实验装置——单摆。王亚平将小球拉升至一定高度后放掉,小球像着了魔似的,用很慢的速度摆动。随后,王亚平用手指轻推小球,小球开始绕着支架的轴心不停地做圆周运动。

揭秘内容:太空失重

浙大航空航天学院专家:在地面,单摆的运动周期与摆的长度、重力和加速有关。但在失重的状态,没有了回复力,钢球就静止在原始位置。这时,细绳并没有给球拉力。

手推小球,相当于给了小球一个初始速度,同时细绳又给小球提供了拉力,细绳拉力平衡离心力,小球便绕着支架的轴心做圆周运动。如果没有细绳的拉力,小球就做匀速直线运动。而在地面,空气的阻力使物体的速度越来越慢,重力则使物体向下掉。

3、实验(陀螺运动)

王亚平取出一个陀螺,用手轻推,陀螺竟然翻滚着向前,行进路线变幻莫测。随后,她又取出一个陀螺,抽动它后,再用手轻推,陀螺沿着固定的轴向向前飞去。

揭秘内容:角动量守恒

特级教师骆兴高:转动的陀螺具有定轴性。转子的转动惯量愈大,稳定性愈好;转子角速度愈大,稳定性愈好。定轴性遵守角动量守恒定律——在没有外力矩作用的情况下,物体的角动量会保持恒定。

航天员瞬时施加的干扰力不能产生持续的力矩,由于角动量守恒,高速旋转陀螺的旋转轴就不会发生很大改变。而这一点在地面上之所以很难实现,因为陀螺与地面摩擦产生的干扰力矩等因素改变了陀螺的角动量,使其旋转速度逐渐降低,不能很好地保持旋转方向。

4、实验(制作水膜与水球)

一个金属圈插入饮用水袋并抽出后,形成了一个水膜。这在地面,难以实现,因为重力会将

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