北京交通大学

3月23日天宫课堂第二课开讲,太空实验唤醒奇思妙想

3月23日天宫课堂第二课开讲,太空实验唤醒奇思妙想

太空中环境独特,许多事物与地球大相径庭,充满了神秘和探索的乐趣。“天宫课堂”中呈现的实验,宛如一把开启新知的钥匙,引领我们踏入太空科学的新领域。但在天宫课堂中,冰墩墩并没有像地面那样掉落,而是以恒定速度直线前进。这是因为空间站处于微重力状态。天宫课堂中的冰墩墩平抛实验,有助于加深对运动规律的认识,这在科学发展史上具有重大意义。这种连续不断的科学探索精神,在天宫课堂这个新平台上得到了传承。

太空中环境独特,许多事物与地球大相径庭,充满了神秘和探索的乐趣。“天宫课堂”中呈现的实验,宛如一把开启新知的钥匙,引领我们踏入太空科学的新领域。

冰墩墩的平抛运动

在地球,物体因重力作用会向下掉落。比如,我们在操场上扔出的球,很快就会落到地上。但在天宫课堂中,冰墩墩并没有像地面那样掉落,而是以恒定速度直线前进。这是因为空间站处于微重力状态。通过这样的演示,学生们可以更清楚地观察到失重状态下平抛运动的规律,这在地面仅凭想象是难以完全理解的。地面上的平抛运动是基本的物理知识,而太空中的展示则为认知带来了全新的拓展。

溶液球的结晶变化

溶液球在空中飘浮,结晶过程与地面截然不同。地面上的实验室里,材料的结晶会受到重力等多种因素的干扰。然而,在天宫空间站,我们无需固水环,可以直接在悬浮状态下完成结晶。天宫空间站以每秒7.68公里的速度飞行,这样的速度产生了足够的向心力,平衡了88.5%的重力,创造了微重力环境。在这种特殊环境下,物质正经历着独特的化学和物理变化。

微重力环境的成因

微重力状态的形成与空间站的飞行速度紧密相连。天宫空间站以极快的速度运行,达到了每秒7.68公里的速度,这个速度是普通步枪子弹速度的十倍。正是这样的高速,产生了强大的向心力,使得大部分重力得以抵消。总体来看,这个环境复杂而独特,航天员在此环境中工作,周围布满了仪器,还要完成众多运动任务,正是这种环境促成了微重力的形成。

液桥实验的特殊性

液桥实验看似简单,实则具有深远影响。王亚平在太空中构建的液桥,体积远超地面同学们的实验。在地面,我们很难随意制造出这样的液桥。在大学物理教学中,我们不应仅限于研究液桥的表面张力,更要探讨其物质能量的转换。太空环境摆脱了重力的束缚,为流体研究提供了理想场所,给物理学家带来了绝佳的探索机遇。

地面与太空实验对比

地面实验主要受重力影响,比如平抛小球最终会落到地面。但在天宫课堂,实验情况则截然不同。比如溶液球结晶,这与地面实验室中受到严格限制的结晶过程有很大区别。太空中的这些现象既新鲜又具有研究价值。从教学的角度来看,这让学生们得以观察到同一事物在不同重力条件下的变化和规律。当同学们一起进行液桥实验时,他们深刻感受到了太空与地面之间的巨大差异。

太空实验的科学传承

天宫课堂的实验,与历史上那些伟大的科学思想实验相似。比如伽利略的斜面实验,牛顿的大炮实验等。天宫课堂中的冰墩墩平抛实验,有助于加深对运动规律的认识,这在科学发展史上具有重大意义。这种连续不断的科学探索精神,在天宫课堂这个新平台上得到了传承。

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