课堂|太空教室里的魔法课
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云英实验学校的同学们观看“天宫课堂” 。
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温热的“冰球”
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“拉不断”的液桥
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“分不开”的水和油
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翻跟头的“冰墩墩” 图/视频截图
“天宫课堂”第二课昨日开讲 ， 神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站再次带来一堂精彩的太空科普课 。 在约45分钟的授课中 ， 他们相互配合 ， 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 。
据了解 ， 授课期间 ， 航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行了互动交流 。 而在广州 ， 也有不少同学观看了“天宫课堂”第二课 ， 一位高中同学表示 ， 希望以后有机会在航空领域进行深造学习 ， 为我国航空航天事业贡献力量 。
文/广州日报全媒体采访人员刘晓星、谢泽楷、林欣潼 通讯员张派豪、康智豪、杨冠楠（除署名外） 图/受访者提供（除署名外）
太空授课
“太空教师”敲黑板
【课堂|太空教室里的魔法课】“天地互动”长知识
“天宫课堂”第二课23日开讲 ， “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 。
据中国载人航天工程办公室介绍 ， 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 。 授课期间 ， 航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行了互动交流 。
这次太空授课活动在中国科技馆设地面主课堂 ， 在西藏拉萨、新疆乌鲁木齐设2个地面分课堂 。
后续 ， “天宫课堂”将持续开展太空授课活动 ， 进行形式多样、内容丰富的航天科普教育 。
（据新华社电）
学生反馈
希望有机会深造学习
为航天事业贡献力量
在广东华侨中学 ， 高一高二共有1150名同学观看了“天宫课堂” 。 空天智能班和理科创新班的同学们则在学校的工程技术实验室集体观看并讨论 。 伴随着各种有趣神奇的实验 ， 现场不时响起惊呼 。 不少同学表示 ， 这些实验让他们对所学的物理知识有了更直观和深入的理解 。
高一（6）班的高嘉蔚印象最深的是太空抛物实验 。 “在地球上水平抛出的物体在重力作用下做平抛运动 ， 形成抛物线 ， 而在太空中 ， 在几乎可以忽略的重力环境下 ， 物体朝着被抛出去的方向 ， 做近似匀速直线运动 。 这使我很好地理解了在无重力下物体将做何种运动 ， 以及在重力环境下艰难实现的匀变速直线运动的情景 。 ”他说 。 同班同学叶沛欣最难忘的则是水油分离实验 。 “我们班同学看这个实验的时候最激动 ， 很有意思 。 微重力环境下的特殊现象让我对科学有了更加浓厚的兴趣 。 物理是我最感兴趣的学科 ， 如果未来有机会 ， 我也很希望能在航空领域进行深造学习 ， 为我国航空航天事业贡献力量 。 ”叶沛欣说 。
“好想体验一下没有重力的感觉！”“水变成了桥！”昨日下午 ， 在广州市越秀区铁一小学 ， 全体师生共同收看了“天宫课堂”直播 。 三尺讲台从学校转移到了无垠的太空 ， 教室内不时响起惊呼与掌声 ， 孩子们聚精会神 ， 观察太空生活与地球生活的差异 ， 感受宇宙的浪漫与神奇 。
越秀区铁一小学科学老师谢进介绍 ， 该校有无线电、航空航模等方面的科技队 ， 孩子们在科技队的活动中 ， 会学习用无线电进行沟通交流 ， 拼装飞机、飞船等模型 ， 感受科学的魅力 。
而在广州市黄埔区会元学校 ， 同学们兴趣高涨 ， 对空间科学知识充满浓厚兴趣 ， 很多学生观看后意犹未尽 。 据介绍 ， 为进一步激发学生不断追寻“科学梦”、实现“航天梦”的热情 ， 结合学校科技节和书香节活动 ， 会元学校各学科将利用天宫课堂素材 ， 做好一系列教学渗透活动 。 如物理学科将利用家用素材自制“天宫”小实验；语文学科撰写新闻稿、模拟小采访人员做新闻采访；政治学科进行爱国主义教育 ， 制作给航天员英雄的留言树等 。
实验揭秘
温热的“冰球”
现象与回顾
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 。
解读与延伸
“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 。
在地面上进行结晶实验时 ， 晶体的样子可能因容器形状不同有很大差异 。 而在微重力环境中 ， 晶体并不受容器的限制 ， 可以悬浮在半空“自由生长” ， 这与中国空间站里的无容器材料实验柜相呼应 。
“拉不断”的液桥
现象与回顾
叶光富将水分别挤在两块液桥板上 ， 液桥板合拢 ， 两个水球“碗底”挨“碗底”；液桥板分开 ， 一座中间细、两头粗的“桥”将两块板相连；王亚平再将液桥板拉远 ， 液桥变得更细、更长 ， 仍然没有断开 。
解读与延伸
张璐介绍 ， 微重力环境与液体表面张力是液桥得以成形的主要原因 。 日常生活中的液桥不易被察觉 ， 比如洗手时两个指尖偶然形成几毫米液柱 ， 再拉远一点就会受重力作用坍塌 。 而在空间站里 ， 航天员轻松演示出比地面大数百倍的液桥 ， 这在地面上是不可能看到的景象 。
中国科学院力学研究所研究员康琦介绍 ， 空间站可以最大限度摆脱地面重力影响 ， 为包括液桥实验在内的流体力学研究创造了良好的条件 。
“分不开”的水和油
现象与回顾
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 。
解读与延伸
“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 。
科研人员可以借助微重力环境特性开展研究 ， 例如利用密度分层消失 ， 在微重力环境下向熔融合金中注入气体 ， 可以得到航空航天、能源和环保领域的重要材料——泡沫金属 。
翻跟头的“冰墩墩”
现象与回顾
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 ， “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 。
解读与延伸
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 。
我们为什么要开展在轨科学实验？张璐介绍 ， 目前正在进行的实验项目 ， 一是要揭示微重力环境下的特殊现象 ， 属于从科学角度认识世界；二是通过在轨实验助力地面科学研究 ， 改进工艺水平；三是舱外有高真空环境、辐照、亚磁场等 ， 这些特殊环境因素对生物体、材料、元器件等影响也是我们要研究的内容；四是进一步探索未知领域 ， 包括暗物质探测、行星起源探索等 。
（据新华社电）
名师点拨
广铁一中外国语学校物理老师王巨
可尝试制作“过冷水”
水被倒出时瞬间结冰
在太空“冰雪”实验中 ， 王亚平老师从袋子里面挤出的过饱和乙酸钠溶液在太空中失重的环境下呈现出一个晶莹剔透的液珠 。 当王亚平老师用沾有结晶核的毛杆触碰液珠时候 ， 我们可以观察到液珠凝固结成冰晶 ， 这是初中物理物态变化中的凝固现象 。 在实验过程中 ， 王亚平老师摸了一下“冰球” ， “冰球”居然是热的 ， “冰球”为什么变成了“热球”呢？原来 ， 在凝固过程中 ， 是需要放出热量的 ， 这是初中物理中一个重要的知识点 。 在我们的生活中 ， 这个小实验我们也可以动手做 ， 你将会看到液体凝固成固体的奇妙瞬间 。 我们选取干净的瓶子装上蒸馏水 ， 便利店买的蒸馏水也可以直接使用 ， 将水放在冰箱冷冻室冰3~4个小时 ， 其间不要晃动水 ， 我们会得到没结冰的“过冷水” ， 然后把水瓶缓慢取出 ， 将水慢慢倒出就会看到水瞬间结冰的现象 ， 特别好看且奇妙 。 如果失败了也不要灰心 ， 水解冻后是可以重复试验的 ， 多尝试几次或一次冰冻多瓶 ， 就能得到没结冰的“过冷水” ， 然后看到奇妙有趣的凝固现象 。
黄埔区会元学校物理老师卢刚强
太空环境下浮力“消失”
油和水可“混在一起”
在上一次天宫课堂 ， 同学们观看了神奇的“浮力消失”实验 。 这次 ， 天宫空间站的宇航员王亚平老师带同学们进一步了解太空中的“浮力” 。
在地球上 ， 油和水混合在一起静置一段时间后 ， 油会浮在水的上面 ， 水和油会出现明显的分层现象 。 这主要是因为油不溶于水 ， 并且油的密度比水的密度小 。 由于浮力的原因 ， 水和油出现分层 ， 油自然而然地浮在水的上方 。
但在太空的微重力环境下 ， 浮力“消失了” 。 因此油和水就混在一起 ， 无法分离 。 那么怎么样才能重新让水和油分离呢？航天员叶光富老师用一根绳子连接水油容器 ， 用力地甩动 ， 使水油溶液做圆周运动 ， 水和油又再次分离 。
这利用到的是离心分离的方法 ， 即借助离心力 ， 使密度不同的两种液体分离 。 我们在物理课上学过 ， 由于物体具有惯性 ， 会保持原来运动状态 。 物体在做非直线运动的时候 ， 物体本身具有质量 ， 造成的惯性会使得物体朝着原来运动轨迹的切线方向运动 ， 而油和水的惯性不一样 ， 最终导致彼此分离 。
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