2021年12月9日15:40，“天宮課堂”第一課正式開講，時(shí)隔8年之后，中國航天員再次進(jìn)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(chǎng)精彩的太空科普課，這是中國空間站首次太空授課活動(dòng)。

 

　　一、太空轉(zhuǎn)身

 

　　知識(shí)點(diǎn)：角動(dòng)量。

 

　　原理：角動(dòng)量是描述物體轉(zhuǎn)動(dòng)的物理量。這個(gè)試驗(yàn)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(yàn)證“沒有外力矩，物體會(huì)處于角動(dòng)量守恒”。航天員上半身向左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，按照角動(dòng)量守衡的原則，下半身就會(huì)向右轉(zhuǎn)。

 

　　另一個(gè)動(dòng)作是航天員伸展身體的時(shí)候，因?yàn)橘|(zhì)量分布得離旋轉(zhuǎn)軸比較遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性比較大，所以角速度就減慢，通俗地說就是轉(zhuǎn)得慢了。而當(dāng)把四肢收回時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，角速度就會(huì)增加，直觀感受就是轉(zhuǎn)動(dòng)速度變快了。

 

 

　　二、浮力消失實(shí)驗(yàn)

 

　　知識(shí)點(diǎn)：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(qiáng)差。當(dāng)重力消失時(shí)，液體內(nèi)部壓強(qiáng)相同，浮力也就消失了。

 

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　　三、水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)

 

　　知識(shí)點(diǎn)：凸透鏡成像原理。

 

　　原理：當(dāng)航天員往水球中打入一個(gè)氣泡，因?yàn)樵谔�空中浮力已�?jīng)消失了，所以氣泡不會(huì)向上飄，而是老老實(shí)實(shí)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(gè)時(shí)候整個(gè)水球就變成了兩個(gè)透鏡，外圈成為了一個(gè)凸透鏡，所以呈現(xiàn)出一個(gè)倒立的像，內(nèi)圈相當(dāng)于變成了兩個(gè)凹透鏡的組合，這個(gè)時(shí)候又出現(xiàn)了一個(gè)正立的像。因此可以在水球中同時(shí)看到一正一倒的兩個(gè)像。

 

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　　四、泡騰片實(shí)驗(yàn)

 

　　知識(shí)點(diǎn)：微重力環(huán)境。

 

　　原理：在地面環(huán)境中，將泡騰片扔進(jìn)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?yàn)楦×Φ南�失，泡騰片扔進(jìn)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(diǎn)點(diǎn)膨脹的效果。

 

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　　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(jìn)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(guān)。

 

　　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(shí)驗(yàn)與太空的微重力環(huán)境有關(guān)。在中國空間站的失重環(huán)境中，因?yàn)楦×Φ南�失，泡騰片扔進(jìn)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(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，下半身就會(huì)向右轉(zhuǎn)。這一現(xiàn)象可以用（   ）來解釋。

 

　　A.角動(dòng)量守恒

 

　　B.能量守恒

 

　　C.動(dòng)量守恒

 

　　D.質(zhì)量守恒

 

　　【答案】A。航天員上半身向左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，按照角動(dòng)量守衡的原則，下半身就會(huì)向右轉(zhuǎn)。