注意啦!「天宫课堂」第四课即将开课(附前三课知识点)

名校课堂 2023-09-19 15:26:53

据中国载人航天工程办公室消息,“天宫课堂”第四课定于9月21日15时45分开课,神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮将面向全国青少年进行太空科普授课。届时,中央广播电视总台面向全球现场直播。

本次太空授课活动继续采取天地互动方式进行。3名航天员将在轨展示介绍中国空间站梦天实验舱工作生活场景,演示球形火焰实验、奇妙“乒乓球”实验、动量守恒实验以及又见陀螺实验,并与地面课堂进行互动交流。

神舟十六号航天员诚邀广大青少年在地面同步尝试开展相关实验,从天地实验差异中感知宇宙奥秘、体验探索乐趣。

前三课的知识点还记得吗?这些重点快来复习!

“天宫课堂”第一课

2021年12月9日,在中国空间站的“天宫课堂”第一课正式开讲,神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。在约60分钟的授课中,航天员介绍展示了空间站工作生活场景,演示了微重力环境下细胞学实验、人体运动、液体表面张力等神奇现象,并讲解了实验背后的科学原理。

浮力消失实验

在地面上,乒乓球放入水里,会浮到水面上,那么在太空中做同样的实验乒乓球“浮不浮”?答案是:不浮!

这项实验所展现的是浮力和重力伴生的现象。浮力来源于重力引起的液体在不同深度的压强差。当重力消失时,液体内部压强相同,浮力也就消失了。不过地球表面难以让浮力消失,这个试验很难直观地展示出来。在空间站的微重力条件下,浮力和重力之间的伴生关系就可以非常清楚地显现。

泡腾片实验

泡腾片遇到水之后一般会产生很多气泡,那么在太空,泡腾片与水球相遇会发生什么?

答案是:变成一个充满欢乐的“气泡球”而且阵阵飘香↓↓↓

在地面环境中,将泡腾片扔进水球里,就能看到气泡上浮,可在中国空间站的失重环境中,因为浮力的消失,泡腾片扔进水中的产生的气泡不再上浮,而是相互挤压,最后就会形成一个很有意思的样子,这个水球也会被气泡撑得更大,就能看到水球一点点膨胀的效果。

水膜实验

在水膜实验中,王亚平将她和女儿在地球上制作的花朵折纸放进水膜,美丽的花朵瞬间绽放。

“天宫课堂”第二课

2022年3月23日,中国空间站“天宫课堂”第二课开讲,“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在约45分钟的授课中,生动演示微重力环境下太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验等,同时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。

太空“冰雪”实验

在“四季如春”的中国空间站里,王亚平制作了一颗晶莹剔透的“冰球”——液体球结晶,外观像“冰球”实为“热球”。

在地面上,利用饱和液体结晶是分离和提纯固体物质的一种方法。

过饱和溶液是指浓度超过理论平衡浓度的溶液,多余的溶质会析出结晶,通过过滤、洗涤、烘干等步骤可以提取到纯度更高的固体物质。

过饱和溶液是一种不稳定的状态,受到外界因素扰动时,容易结晶。结晶会受很多因素影响,如温度、压力、剪切力、超声、外界磁场等。结晶的过程是在外界因素的影响下首先形成晶核,晶核逐渐长大完成结晶过程。

“天宫课堂”中王亚平老师在前两次挤过饱和溶液的过程中,在管口即发生结晶现象也说明了过饱和溶液的不稳定性,挤压带来的压力诱导了结晶。

液桥演示实验

地面重力环境下,水的表面张力微不足道,那么在太空的微重力环境下,液体的表面张力有多强?

液体表面张力是作用于液体表面,使液体表面积缩小的力。液体都具有表面张力,尤其在失重作用下,表面张力更会“大显神威”。

表面张力使得液体表面相当于存在一个类似“弹性薄膜”一样的东西,束缚着液体的运动。它的本质是液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层,表面层里的分子比液体内部稀疏,分子间的距离比液体内部大一些,分子间的相互作用表现为引力。就比如拉开弹簧时,弹簧反而表现具有收缩的趋势。

水油分离实验

地面上,水和油混合后自然分层,油在上水在下,那么在空间站里,水和油会自然分层吗?

答案是:不会。

在相同体积的情况下,水的密度大于油,水的质量更大。根据向心力公式F=mrw2,当角速度w和半径r相同时,质量m大,水滴需要的向心力越大,即等效的离心力也就越大,所以质量更大的水被甩到了瓶底。水和油实现了分层。

太空抛物实验

太空抛物实验中,来了一位特殊的助教:冰墩墩!在太空中抛出冰墩墩,会和地面上一样向下坠落吗?

在地面抛出物体,由于一直受到竖直向下的重力作用,分析它的运动轨迹,主要看抛出的速度沿着什么方向:

抛出速度在竖直方向时,不论上抛还是下抛都是直线变速运动;

当抛出物体的速度不再沿着竖直方向,不论是斜着抛出,还是水平抛出,物体运动都是曲线变速运动。

而在太空,由于在空间站舱内,物体几乎不受重力作用,不论往哪个方向抛,几乎都可以看作是匀速直线运动,因为物体只受到微弱的空气阻力作用,速度方向和大小的变化都很微小。

“天宫课堂”第三课

2022年10月12日,神舟十四号乘组陈冬、刘洋、蔡旭哲三位“太空教师”联袂带来了“天宫课堂”第三课。课堂上生动介绍展示了空间站问天实验舱工作生活场景,演示了微重力环境下毛细效应实验、水球变“懒”实验、太空趣味饮水、会调头的扳手等神奇现象。此外,航天员还戴上我国空间站首个MR眼镜,通过眼镜内的动画引导进行实验操作。

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