“天宮課堂”實驗背后的知識點

在“天宮課堂”60分鐘的授課時間里，航天員完成了在軌工作生活場景展示、太空細胞學(xué)研究實驗展示、太空轉(zhuǎn)身、浮力消失實驗、水膜張力實驗、水球光學(xué)實驗、泡騰片實驗和天地互動交流8個授課項目，每一項實驗背后都蘊含了不同的物理知識。

太空轉(zhuǎn)身 知識點：角動量

在太空中要實現(xiàn)轉(zhuǎn)身，一側(cè)手臂需要畫圈。身體旋轉(zhuǎn)時，手臂收回旋轉(zhuǎn)速度會變快。這個轉(zhuǎn)身實驗的核心是角動量。角動量是描述物體轉(zhuǎn)動的物理量。這個試驗所展現(xiàn)的是在微重力的環(huán)境中，航天員在不接觸空間站的情況下，類似于理想狀態(tài)下驗證“沒有外力矩，物體會處于角動量守恒”。航天員上半身向左轉(zhuǎn)動時，按照角動量守衡的原則，下半身就會向右轉(zhuǎn)。

當(dāng)航天員伸展身體的時候，因為質(zhì)量分布得離旋轉(zhuǎn)軸比較遠，轉(zhuǎn)動慣性比較大，所以角速度就減慢，通俗地說就是轉(zhuǎn)得慢了。而當(dāng)把四肢收回時，轉(zhuǎn)動慣性小，角速度就會增加，直觀感受就是轉(zhuǎn)動速度變快了。

浮力消失實驗 知識點：浮力與重力伴生

這項實驗所展現(xiàn)的是浮力和重力伴生的現(xiàn)象。浮力來源于重力引起的液體在不同深度的壓強差。當(dāng)重力消失時，液體內(nèi)部壓強相同，浮力也就消失了。不過地球表面難以讓浮力消失，這個試驗很難直觀地展示出來。在空間站的微重力條件下，浮力和重力之間的伴生關(guān)系就可以非常清楚地顯現(xiàn)。

水球光學(xué)實驗 知識點：凸透鏡成像原理

這個實驗同時展示了三個物理原理。一是，在失重環(huán)境下，水滴會在表面張力的作用下收縮成一個接近完美球體的水球，而在地面上，因為受重力影響，水滴呈現(xiàn)為水滴形，幾乎不可能獲得一個完美的水球。二是，水球可以被看成是一個凸透鏡，如果你站在這個凸透鏡的兩倍焦距以外，就看到的就是一個倒立的實像。三是，在水球中打入一個氣泡，因為太空中浮力消失，這個氣泡不會飄出來，它就老老實實的待在里邊。

泡騰片實驗  知識點：微重力環(huán)境

這是因為空間站處于微重力環(huán)境，通過實驗大家就能知道微重力環(huán)境下，許多物理現(xiàn)象和地面環(huán)境是有所不同的。

太空科普教育將作為空間站的重要職能之一

隨著中國空間站長期在軌運行，中國首個太空科普教育品牌“天宮課堂”將系列化推出，將由中國航天員擔(dān)任“太空教師”，采取天地協(xié)同互動方式開展。未來中國系列化開展太空科普教育活動。

國際宇航聯(lián)空間運輸委員會副主席楊宇光表示，未來教學(xué)內(nèi)容范圍更廣泛，不僅限于微重力條件下的物理化學(xué)現(xiàn)象，也可以介紹太空科學(xué)研究和工程研究。其次，將開展更多有深度、有影響力的活動，中國已經(jīng)有學(xué)生制作的立方星，隨著航天發(fā)射任務(wù)搭載進入太空，未來也可以有學(xué)生設(shè)計的空間科學(xué)實驗進入太空。