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2022年天宫课堂第二课开讲内容

发布时间:2022-03-24 08:45:36

3月23日,“天宫课堂”第二课开讲,“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次为广大青少年带来一堂精彩的太空科普课。

在约45分钟的授课中,神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富相互配合,生动演示了微重力环境下太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验,讲解了实验现象背后的科学原理,展示了部分空间科学设施,介绍了在空间站的工作生活情况。

这次太空授课活动在中国科技馆设地面主课堂。作为“‘天宫课堂’全国科技馆体系联合行动分会场”的四川科技馆及攀枝花、遂宁、内江、巴中等地,学生们一边观看“天宫课堂”,一边跟着航天员做实验。

·现场·

天地对比 通过实验直观展现区别

在地面上,把“冰墩墩”抛出去,马上就会下坠,那么,在空间站里呢?23日下午,在四川科技馆航空航天厅“空间站”模型前,来自成都双庆中学的学生们一边观看航天员授课,一边同步做起了地面对比实验。

罗理睿今年在双庆中学读初一,这次“天宫课堂”,他最期待的就是太空抛物实验。“了解空间站和地面究竟有何不同,对比实验会很直观。”罗理睿说。

“大家看到,冰墩墩在空间站上可以直线抛出。”王亚平水平向前抛出“冰墩墩”摆件,一向憨态可掬的“墩墩”姿态格外轻盈,接连几个“空翻”画出了一条漂亮的直线,稳稳站在了叶光富手中。

这时,四川科技馆讲解员向同学们抛出了一个乒乓球,呈抛物线下落。“(乒乓球)轨迹是弯的!”罗理睿和同学惊呼不已。天地之间抛物的区别,就这样直观地展现在这群中学生面前。

在巴中市恩阳区恩阳中学的学术报告厅里,278名师生集中收看了直播。在实验环节,该校两名物理老师带着学生们在讲台上,同步进行航天员们在中国空间站里展示的太空“冰雪”、液桥演示、水油分离、太空抛物等实验。

其中,七年级一班的学生陈仕铭参与的是太空“冰雪”实验。当一根棉棒伸入装有乙酸钠溶液的透明袋子里,水状的溶液立刻变成固态“冰雪”状,“看着像雪,但这竟然是热的。”亲眼见证了这一现象,陈仕铭两眼放光,仿佛打开了新世界大门,“我从小就想当航天员,今天能跟真正的航天员做一样的实验,简直太开心了。”

在内江市第十小学校,五年级的王翊杰通过大屏幕,仔细看着航天员王亚平和叶光富演示水油分离实验,随后他将水和油倒入透明瓶子中,混合后出现分层,油在上水在下。而在“天宫课堂”里,水和油是混合的浑浊状态。原来,在地面上,水和油自然分层,在空间站则不一样,失重环境下水油无法自然分离,需要在离心作用下才可实现分层。

课堂延续 设计实验引发孩子更多思考

攀枝花市二十五中小阳光外国语学校的百余名师生通过直播,观看了“天宫课堂”第二讲。“天宫课堂”结束后,学校安排了一系列天地对比试验,该校物理教师杨定永介绍,除了抛物实验外,老师们还提前设计了“彩虹雨”“彩虹水”等实验,将课堂中的知识延续下来,“通过对照实验,引发孩子们更多地思考。”

今年读六年级的韦星屹是一位小科学迷,从小热爱科学知识的他在现场找到了更多动力。韦星屹说,平时老师们用各种各样的实验讲授科学知识,在家长的鼓励下,他也养成了搜集前沿科学知识的习惯,“通过很多专业的网站,能够非常方便地获取信息。”

同样就读六年级的辜彦植兴奋不已,课程结束后,他又和同学们继续自己的科学实验。八年级一班的王思雅告诉记者,身边的同学都对科学知识非常感兴趣,科幻小说、科幻电影、科学杂志都是他们的知识来源,“平时下课后,大家也会时不时讨论一些比较浅显的科学现象,很有意思。”

遂宁绿然国际学校初中物理老师陈乾乾说,同学们很愿意去操作实验,而且“天宫课堂”讲授了很多的物理知识,有助于学生更好地将理论与实践结合起来,激发对物理学科和航天知识的兴趣。

内江市第十小学校副校长王蕾介绍,平时学校就会定期开展实验课,让同学们在生活中去发现科学原理和知识,学校将继续完善各社团课程内容,加大开展“智慧校园”的打造,丰富“创客”课程内容,更大程度激发学生对科学的热情。记者 文露敏 唐子晴 郑志浩 王若晔 钟帆

·解读·

太空实验背后的奥秘

“天宫课堂”第二课中,3位“太空教师”为什么要做这些科学实验?背后蕴含着哪些科学奥妙?记者采访多位专家一一解读。

实验一:温热的“冰球”

【现象回顾】这一幕仿佛发生在“魔法世界”:透明的液球飘在半空中,王亚平用一根小棍点在液球上,球体瞬间开始“结冰”,几秒钟就变成通体雪白的“冰球”。王亚平说,这枚“冰球”摸上去是温热的。

【专家解读】“太空‘冰雪’实验实际上是过饱和乙酸钠溶液形核、结晶的过程,过程当中会释放热量。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张璐介绍,过饱和溶液结晶通常需要外界“扰动”,而这个实验的“玄机”就在于小棍上沾有晶体粉末,为过饱和乙酸钠溶液提供了凝结核,进而析出三水合乙酸钠晶体。

实验二:“分不开”的水和油

【现象回顾】王亚平用力摇晃一个装有水和油的瓶子,让水油充分混合,瓶中一片黄色。时间一分一秒过去,瓶中没有发生任何变化,油滴仍然均匀分布在水中。叶光富前来助力,抓着系在瓶上的细绳甩动瓶子。数圈后,水油明显分离,油在上层,水在下层。

【专家解读】“我们都知道地面上油比水轻,平时喝汤的时候看到油花都习以为常。”中国科学院物理研究所研究员梁文杰说,然而在空间站中,情况却大不一样,水和油之所以“难舍难分”、长时间保持混合态,是由于在微重力环境下密度分层消失了,也就是浮力消失了。“水油在天上成功分离的原因是,瓶子高速旋转时类似离心机,可以理解为离心作用使得浮力重新出现了。”张璐说。

实验三:翻跟头的“冰墩墩”

【现象回顾】北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”压轴登场,迎来太空之旅的“高光时刻”。王亚平水平向前抛出“冰墩墩”摆件,一向憨态可掬的“墩墩”姿态格外轻盈,接连几个“空翻”画出了一条漂亮的直线,稳稳站在了叶光富手中。

【专家解读】太空抛物实验展示了牛顿第一定律所描述的现象。在空间站中,“冰墩墩”摆件被抛出后几乎不受外力影响,保持近似匀速直线运动。“天宫课堂”地面主课堂授课老师、北京师范大学第二附属中学物理教师张健介绍,地球人眼中物体运动的理想状态,如今得以在太空中一探究竟。

新华社记者 李国利 黄一宸(据新华社北京3月23日电)

·幕后·

天地对话 离不开这家在川央企“牵线”

在这场“天宫课堂”授课过程中,在川央企中国电子科技集团公司第十研究所(简称“中电十所”)牵起了天地沟通的重要“线路”。太空授课数据传输主要依靠中继卫星系统,中电十所承研的天链二号01星地面终端站和天链一号03星地面终端站,以及配套的测距转发站设备作为系统重要部分参与其中。

在太空授课中,中继卫星就像是一座中转站,为空间站和地面终端站的信息传输牵上了高速传输的连接线,保证信息传输的畅通无阻。航天器将遥测数据、话音、视频等信息通过星间通信链路发向中继卫星,中继卫星接收后,经过变频,再将其转发到地面终端站,地面终端站通过地面终端设备对信息进行调解和译码处理,再通过通信卫星链路或其他宽带链路发送至地面最终的用户。

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据了解,天链一号03星、天链二号01星地面终端设备是实现中继卫星系统星地信息互传的关键节点、地面信息分发的重要节点,安装在地面终端站,该设备在此次航天员出舱活动中提供相关数据中继传输支持功能。

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