在中国最高的讲台——离地面300多千米的天宫一号上,神舟十号航天员聂海胜、张晓光、王亚平为全国青少年带来神奇的太空一课。从首都北京到全国各地,8万多所中学、6000万名师生通过广播、电视和网络直播,共同收听、收看航天员太空授课,一同领略奇妙的太空世界。10时11分,北京航天飞行控制中心报告,已建立与航天员的双向通信链路。神舟十号航天员的身影清晰呈现在大屏幕上,他们身着蓝色舱内工作服,微笑着向地面课堂的同学们挥手致意。“我是王亚平,本次授课由我来主讲。”航天员王亚平轻点脚尖,向天宫一号舱内的摄像机镜头缓缓“飞”来。在失重环境下,这位主讲精心梳理的马尾辫变成了蓬松的“毽子”,呈现出几分“笑果”。 …[详细]
解读:五个太空实验原理
实验一:质量测量——牛顿第二定律
  这个实验生动地说明了牛顿第二定律的基本原理——“物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比,跟物体的质量成反比。”这是一个在一切惯性空间内普遍适用的基本物理定律,不因物体的引力环境、运动速度而改变,因此在太空和地面都是成立的。 …[详细]
实验二:单摆运动——太空失重

专家解读:实验中小球没有来回摆动、而是悬浮或者做圆周运动,是太空中的失重现象导致的。在地面上,一旦松手,在地球重力的作用下,小球会向下运动,而由于小球被细绳连接在支架上,它就会被细绳牵着来回摆动。但太空中没有重力作用,小球只会在原地悬浮。同样因为重力环境的不同,在太空中轻轻推小球一下,小球会在细绳的牵引下做圆周运动。而在地面上,需要给小球足够大的初速度,才能使它克服地球重力的阻碍,实现圆周运动。

失重是空间与地面环境最重要的差别之一。它虽然给飞行生活带来很多有趣的体验,但也会妨碍航天员在舱内的操作,同时对航天员的心血管系统和肌肉、骨骼系统带来不利影响。针对这个问题,航天医学专家研究出很多医学防护措施,航天员也会在航天器中通过主动锻炼来增强心血管和肌肉功能。

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实验三:陀螺运动——角动量守恒

专家解读:转动的陀螺具有定轴性,定轴性遵守角动量守恒原理——在没有外力矩作用的情况下,物体的角动量会保持恒定。航天员瞬时施加的干扰力不能产生持续的力矩,由于角动量守恒,旋转陀螺的旋转轴就不会发生很大改变。而这一点在地面上之所以很难实现,并不是因为角动量守恒定理不成立,而是因为陀螺与地面摩擦产生的干扰力矩等因素改变了陀螺的角动量,使其旋转速度逐渐降低,不能很好地保持旋转方向。

利用角动量守恒定律,我们可以实现卫星的定向控制。基于陀螺指向稳定性特点制成的陀螺仪,还被广泛用于不同领域各种平台的稳定控制。雪铁龙C6轿车上就安装了测量车身纵向和横向摆动的陀螺传感器,可以实现车身稳定度的控制。

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实验四五:制作水膜、水球——液体表面张力

专家解读:这两个实验均展示了液体表面张力的作用。受到内部分子的吸引,液体表面分子有被拉入内部的趋势,导致表面就像一张绷紧的橡皮膜,这种促使液体表面收缩的绷紧的力,就是表面张力。

表面张力现象在日常生活中非常普遍,比如草叶上的露珠、空气中吹出的肥皂泡等。地球引力使得肥皂泡上方变薄破裂而无法长久存在,而太空中的液体处于失重状态,表面张力不仅大显身手,还决定了液体表面的形状。水膜实验中,表面张力使水膜像橡皮膜一样搭在金属环里,并且比地面上形成的水膜面积更大、存在时间更长。同样,由于没有重力影响,航天员向水膜上不断注入水时,这些水就能够均匀分布在水膜周围,逐渐形成水球。

液体表面张力在航天活动中有重要应用。失重环境下,航天器推进剂贮箱中的液体燃料界面和气体界面不再是稳定的,可能产生液体迁移、气液混合等现象,导致推进剂无法正常供应。因此,科学家们制造了表面张力贮箱,利用表面张力推动液体推进剂流动,为动力系统提供满足要求的推进剂。

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揭秘:太空授课六大疑问
疑问一:开课为何精确到10点?
  太空授课备课组组长邸乃庸介绍,选择这个时间段出于天地信息传输效果的考虑,最保险。在这段时间,航天器距离地面站最近,地面测控站可以和太空舱里的航天员直接联络,比通过卫星联系的效果好。这一时间天地通信效果最好,画面和声音都很清晰。 …[详细]
疑问二:课堂最担心哪个环节?
邸乃庸说,专家组原本比较担心摄像,因为手持摄像机在地面拍摄画面都不容易,何况是在失重情况下的太空。“这次授课,摄像承担了很大的责任,航天员张晓光拍得非常好,画面非常清晰,一点抖动都没有,地面看到的效果很好。” …[详细]
疑问三:教具有何特别之处?
邸乃庸透露,航天员演示的实验教具,都不能带磁性,以免影响其他设备工作,此外还要绝对保证航天员安全,比如制作水球的液体用的就是航天员喝的水。带上太空的教具,很多和平时实验课上的一样,比如陀螺,只是外面单独加了框,便于转动时操作。考虑到神舟十号发射时,震动环境恶劣,容易损坏的教具会多带一两个作为备用。太空授课教案组金声老师介绍,往太空带的物品精确到每一克。为了进行太空教学,带上天宫一号的教具总重量是2.9公斤。 …[详细]
疑问四:太空授课何时开始备课?
金声老师介绍说,太空授课计划其实在一年前就在筹备了,原本想在神舟九号时进行,但神九升空时间较短,还要完成对接任务,所以太空授课计划最终在神十实现。从去年9月开始,太空授课教案组就开始广泛征求各方面意见,确定实验计划。昨天在天宫一号中呈现的几个实验,都是经过反复推敲、精挑细选的。 …[详细]
疑问五:为何选做这五个实验?
在太空里,到底给同学们讲什么课效果最好?邸乃庸说,备课组的专家们对这个问题经过一番研讨,前期通过收集孩子们的问题,最终敲定了在太空里演示起来比较简单、效果又非常明显的五个实验。实验的选择主要考虑到科普性、可视性、教育性和可实施性四个方面。最终确定演示失重环境中的力学原理和液体表面张力。 …[详细]
疑问六:航天员如何备课?
在人大附中“地面课堂”上的两位物理老师之一、101中学的史艺老师介绍了太空授课的筹备过程。史艺说,春节前接到任务后,和航天员在一起有过一段工作经历。史艺说,一起工作时会向航天员介绍中小学生物理知识的储备情况,介绍失重超重、万有引力这些知识点是在什么阶段出现的,也会介绍自己是怎么授课的,还会做一些小实验,航天员听时也很留意。 …[详细]
科技界点评太空授课
中国科协党组书记、书记处第一书记 申维辰:
  首次太空授课,是我国青少年航天科普事业创新发展的重要标志,是大联合、大协作开展科普教育的重要成果,也是我国科普教育活动覆盖面最大和参与公众最多的一次重大科普实践。 …[详细]
中国科学院院士、国家基础科学研究专家顾问组副组长、国际科学联盟中国协调委员会副主席:
我国宇航员第一次把课堂从地上移到了太空,这一件事引起了大家极大的兴趣。我知道在失重或微重力条件下会发生什么,但也是第一次见到这样的演示。演示非常有意思,非常吸引孩子们,这将极大激发青少年探索科学规律的兴趣。科学本身就是求知、求真,而求知求真需要动力。很多大科学家都是从小对科学现象产生浓厚兴趣后,才一生献身科学,追求真理的。宇航员在太空演示的单摆实验等在地面实现不了的事情,会让学生在头脑中产生很多“为什么”,进而吸引他们去探究神奇的太空现象背后的本质。微观世界、宏观世界、宇观世界的运动规律是不同的,那么学生透过这些,就想要了解不同尺度的地球引力下物体相互作用的本质规律。相信肯定有许多老师也在听课,这对提高教学质量非常有好处。这次实况转播非常有意义。 …[详细]
中国科协青少年科技中心主任 李晓亮:
2007年美国的太空授课只有20分钟,覆盖人群数量更是比不上我们。将来,当我们在外太空真正建立起自己的空间实验室和空间站后,一定能够开展更多、更有趣的科学实验,可以给孩子们上内容更丰富的科学课,让孩子们感知科学,激发他们探索未知世界的兴趣。 …[详细]
中科院生物物理研究所研究员 王江云:
将来,除了物理实验,在外太空失重状态下,还可以让孩子们尝试更多的、感兴趣的科学实验,化学的、生物的都可以。比如,可以先让孩子们在地面培养一种豆芽,然后让航天员带上天,观察豆芽在外太空的生长状况和在地面有什么不同。此外,科学实验发现,部分人能感知磁场,具有超强的方位感,我们不妨设想,将来挑选一位这样的航天员上天,来和地面的孩子们分享他在无磁状态下的感受。我还有一个梦想,以后的地面课堂,能不能选在二、三线城市甚至农村的某个学校,让更多的普通学子能直接和航天员对话。这样的示范效应是巨大的。 …[详细]
太空授课与民族未来
“太空授课”是科普的神奇起点
  如果我们身边的科普宣传,都能像“太空一课”那样新颖神奇,都能由像王亚平这样的人物来讲授,孩子们还会只把人生的目标定位于做明星、发大财、升大官吗?受“太空授课”的影响,我相信,很多孩子会向往“长大要做科学家”或“航天员”。 …[详细]
希望太空授课点燃中国社会的激情
希望这次太空授课为年轻一代植入热爱科学探索的基因,也给中国全社会带来一定刺激。中国社会作为整体决不可成为只认眼前利益的市民主义大杂烩。中国需要探索,敢于并且能够承担探索的风险,否则我们的发展总有一天要泄气,即使因为运气好我们站到了人类进步的最前沿,也会很快败下阵来。 …[详细]
太空授课助飞“中国梦”的实现
王亚平的太空授课已经为我们开启了神奇的太空之旅,广袤太空的未知以及教育意义的深远也给中国的载人航天事业提出了更高的要求。要想从宇宙中汲取更多的营养,就必须大力发展载人航天和教育事业。“飞天梦永不失重,科学梦张力无限”,假如你由此寻声凝望那深邃的太空,可以说中国航天之薪火相传又开始了。 …[详细]
太空授课与民族未来
今天,世界各国都把目光投向深邃的宇宙。中国后来居上,成为世界航空航天技术强国,这既是国家实力的象征,也为民生改善提供了更大动力。眼下,中国与掌握最顶尖技术的美国、俄罗斯等国家相比还有差距,我们在这方面的投入还需加大。中国人敢于“上九天揽月,下五洋捉鳖”,必将不断增进国民福祉。 …[详细]
 
精彩评论
“太空授课”是科普的神奇起点
太空授课我们究竟收获了什么?
太空授课助飞“中国梦”的实现
太空授课让寻梦脚步更加坚定
太空授课能否引发科普热潮
“太空授课”让中国梦飞!
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师生心声

 

同学们见到这些现象的时候非常兴奋,但是在平时的教学中不能充分展示,这次课堂的内容也可以进入到我们以后的课堂中,让同学们更加了解基础物理原理。

 

——中国人民大学附中物理教师宓奇

 

 

我印象最深的就是水球实验,场面真好看啊,但好多原理我还没想明白。我觉得太空挺神奇的,地球上做不到的在那里都能实现。我的梦想就是去太空看看。

 

——北京航空航天大学附中初一(1)班学生张凝丹

 

 

太空里的事情都太奇妙了,宇航员们在失重的情况下,可以轻易做到很多生活中难以想象的动作,他们还能空翻呢,等我长大也要上去体验一下。

 

——内蒙古呼和浩特市北垣小学五年级学生郭龙舟

 

 

这堂“太空课”尽管只有短短几十分钟,不能完全满足孩子们对太空的好奇和遐想,却展现了天地间的神奇,在孩子们心中播撒了“热爱科学、探索未知”的种子,这些种子必将生根发芽,引领他们不断追寻无限的“科学梦”。

 

——贵州贵阳市实验二中校长余红

 

 

此次太空授课让学生了解到我国在太空领域的发展和实力,有助于培养学生在物理学习等方面的兴趣。不少学生通过太空授课产生了探索太空的梦想,但也认识到只有把个人梦和国家梦结合起来,才更容易梦想成真。

 

——西藏拉萨中学教师薛军利

 

 

以前听说美国也进行过太空授课,但是今天,我们亲眼看到中国也完成了太空授课的难题,作为中国人我感到很自豪,我希望学生们以后好好学科学,将来也到太空去做探索。

 

——甘肃兰州市水车园小学副校长张莹

 

 

在芦山地震后,我们举办了地震知识讲座,让同学们了解地震,了解地球。而这次太空授课更是一次难得的机会,可以让孩子们对浩瀚的宇宙来一次小小的探秘,让他们知道自己生活在一个什么样的星球上。

 

——四川省雅安市田家炳中学校长万松均向

 

 

通过这样直观的授课方式,给孩子们上了一堂生动的科普知识课,孩子们通过观看太空授课提高了科技创新素质,培养了创新精神和实践能力。

 

——广西南宁市滨湖小学教师赵美莎




太空课程诞生记

 

早在2010年,中国科协就推出了持续性的“开启天宫的梦想——全国青少年载人航天科普系列活动”。随着载人航天工程“三步走”战略不断推进,2011年底,中国科协首先向中国载人航天工程办公室建议,以“神舟九号”和“神舟十号”发射并与“天宫一号”对接为契机,由航天员在太空为青少年讲授科学课。这一建议得到了中国载人航天办公室的积极响应,在“神舟九号”飞船与“天宫一号”目标飞行器交会对接任务顺利完成后,太空授课活动得以举行。

 

 

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