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南大附小六年五班的博客

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神奇的太空失重现象——太空授课记录  

2013-06-24 15:49:33|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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2013年6月20日上午八点三十分,盼望已久的太空授课开始了!

这是中国第一个、世界的第二个,美国曾在2007年8月14日举办过一次。

课前做了热身,在陆地上先做了几个小实验供孩子们思考:“鸡尾酒”不同密度的液体的分层现象;提出如何称重或测量质量?提问:单摆在太空还摆动吗?陀螺的轴定向现象还有吗?实验提示水面的张力现象:水面可以高出容器口的平面而不流出来;提问勺和叉子两个餐具在太空哪个更好用?

上课开始后首先演示了失重现象:聂海胜做了“悬空打坐”,然后问学生怎样测定物体的质量?在太空演示测量体重的方法,在天空一号上有一个质量测量仪。它的原理就是牛顿第二定律。将物体固定在仪器上,用一固定的弹簧拉开固定的距离,用激光光栅仪测出物体被弹簧拉回原位置时的加速度而算出物体的质量。而在陆地上常用的弹簧秤、天平等均无法使用。

第二个是单摆在失重环境下的现象。在课堂上将单摆中的小球放在任何位置,小球均保持在那个位置不动。如果给小球一个很小的力让它运动,它就会以细线为半径,沿力的方向做圆周运动。

第三个是验证陀螺的定轴现象。转动物体具有转动惯量,使它保持其转动轴的方向不变。在预备实验中就演示了陀螺的转动轴不因托盘(地面)的摇摆而摇摆。在课堂上因为是失重环境,陀螺可以悬浮在空中任何位置,这个定轴现象异常明显。

第四个实验是水膜实验。开始的预备实验是演示水珠在太空中的表现,可以悬浮在空中任何位置,成球状。水的容器开启时,水并不立即流出来。一金属环伸进水中,拉出来时环上就形成一水膜,我看就是一个大水滴。这个水膜在空中晃动时,在运动的后方有一团水珠被拉着,最后被甩下一滴。剩下的水膜还可以贴上一个纸片(中国结)。

第五个实验是往水膜上加水,水膜变成了大水球,水球的直径可以大于金属环的直径,可以看到在环的一侧水球体积可能大于另一侧。这个大水球有如一个凸透镜,可以看到王亚平的倒影。然后在这水球中注入两个气泡,这两个气泡在接触时并没有合并在一起,可见水的表面张力还真不小。所以这个气泡与水球的外表面接触时也没有破裂冲出来。下一步又向水球内注入红色的水,红色物质则在水内均匀散开。这个实验则回答了陆地上的鸡尾酒实验的问题,在太空上能做鸡尾酒吗?由于失重,可以保证不同的物质能够均匀分布。另外水的表面张力的表现还有一处表现:收集空中散落的水滴使用的吸水纸,就用的毛细管现象,这也是表面张力的现象,那现在就可以回答开始提问的最后的问题:看来勺子要比叉子好用。筷子也能用来喝水。

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