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在2013年6月20号上午,中国首次太空授课以堪称完美落幕,备受世人瞩目。王亚平在天宫一号里讲解、实验演示,并与地面进行双向互动交流。这次授课的主要对象是中小学生,授课内容主要让学生了解失重条件下物体运动的特点、液体表面张力作用,加深对质量、重量、牛顿定律等基本物理概念的理解。
这次太空授课讲解和演示的主要是基础物理现象,其实从地理的角度也会出现神奇的现象和真正的互动交流。
实验一:失重状态下神奇的火焰
燃烧是一种常见现象,常见的泪珠状火焰就是因为重力引起的对流产生的。在太空失重环境中,蜡烛不仅燃烧速度比地面慢得多 ,且其火焰呈球状,炭黑也能够充分燃烧,使火焰呈蓝色。
蜡烛在地面和太空中燃烧对比如下图:
【解读】根据热胀冷缩的性质,蜡烛在地面燃烧时,点燃的火焰附近(图中A)受热膨胀上升,火焰附近气体密度变低而形成低气压中心,周围较冷的气体(图中B或C)从下面补充进来形成的对流作用,并将燃烧的产物带离火焰附近,将蜡烛的火焰拉长呈泪珠状,并且由于炭黑来不及充分燃烧就被带走,使火焰呈红黄色。蜡烛在太空微重力环境下燃烧时,没有了对流现象,热空气不会上升,被称作“分子扩散”的机制控制着整个燃烧过程。
蜡烛在地面燃烧的热力环流示意如下图:
实验二:地面学生遥控太空中相机拍照
有个学生提问:“能看到UFO吗?星星还会闪烁吗?”
王亚平:“到目前为止我还没有看到UFO。由于我们处于大气层之外,没有了的大气的阻挡和干扰,所以我们看到的星星是格外的明亮,但是看到的星星就不会闪烁了 ……
王亚平的回答很好,但对于中小学生来说还是比较抽象的,不直观、不形象。如果能让学生通过地面的某个遥控装置可以操作天宫一号外面装置的拍照设备,拍摄到不闪烁明亮的星星和深邃黑色的天空等图片才会“有图有真相”。
格外明亮不闪烁的星星和深邃的黑色天空如下图:
【解读】借助于遥感技术(RS),顾名思义,遥远的感知,在神州十号上可以使用光学仪器和电子仪器等传感器,拍摄一些遥感影像可以直观形象的显示一些事物,从而做到有图有真相。让学生在地面通过特定装置去操作航天器上搭载的可以3600旋转摄像装置去拍摄,或者拍摄美丽的地球,或者拍摄美妙的太空,如身临其境的感觉,互动性强,效果好。
我相信,通过这样的实验演示和互动将会激起学生探索宇宙奥秘的热情,一颗颗热爱科学、追寻梦想、探索未知的种子已在他们心底悄然扎根,未来必将绽放出更多更加绚烂的花朵。
(作者单位:山东省邹城市第一中學 273500)
这次太空授课讲解和演示的主要是基础物理现象,其实从地理的角度也会出现神奇的现象和真正的互动交流。
实验一:失重状态下神奇的火焰
燃烧是一种常见现象,常见的泪珠状火焰就是因为重力引起的对流产生的。在太空失重环境中,蜡烛不仅燃烧速度比地面慢得多 ,且其火焰呈球状,炭黑也能够充分燃烧,使火焰呈蓝色。
蜡烛在地面和太空中燃烧对比如下图:
【解读】根据热胀冷缩的性质,蜡烛在地面燃烧时,点燃的火焰附近(图中A)受热膨胀上升,火焰附近气体密度变低而形成低气压中心,周围较冷的气体(图中B或C)从下面补充进来形成的对流作用,并将燃烧的产物带离火焰附近,将蜡烛的火焰拉长呈泪珠状,并且由于炭黑来不及充分燃烧就被带走,使火焰呈红黄色。蜡烛在太空微重力环境下燃烧时,没有了对流现象,热空气不会上升,被称作“分子扩散”的机制控制着整个燃烧过程。
蜡烛在地面燃烧的热力环流示意如下图:
实验二:地面学生遥控太空中相机拍照
有个学生提问:“能看到UFO吗?星星还会闪烁吗?”
王亚平:“到目前为止我还没有看到UFO。由于我们处于大气层之外,没有了的大气的阻挡和干扰,所以我们看到的星星是格外的明亮,但是看到的星星就不会闪烁了 ……
王亚平的回答很好,但对于中小学生来说还是比较抽象的,不直观、不形象。如果能让学生通过地面的某个遥控装置可以操作天宫一号外面装置的拍照设备,拍摄到不闪烁明亮的星星和深邃黑色的天空等图片才会“有图有真相”。
格外明亮不闪烁的星星和深邃的黑色天空如下图:
【解读】借助于遥感技术(RS),顾名思义,遥远的感知,在神州十号上可以使用光学仪器和电子仪器等传感器,拍摄一些遥感影像可以直观形象的显示一些事物,从而做到有图有真相。让学生在地面通过特定装置去操作航天器上搭载的可以3600旋转摄像装置去拍摄,或者拍摄美丽的地球,或者拍摄美妙的太空,如身临其境的感觉,互动性强,效果好。
我相信,通过这样的实验演示和互动将会激起学生探索宇宙奥秘的热情,一颗颗热爱科学、追寻梦想、探索未知的种子已在他们心底悄然扎根,未来必将绽放出更多更加绚烂的花朵。
(作者单位:山东省邹城市第一中學 273500)