神十太空授課

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1、神十太空授課一、教學(xué)目標(biāo)：1、了解在太空中與地球有的區(qū)別，存在失重現(xiàn)象。2、根據(jù)科學(xué)知識解釋一些簡單的現(xiàn)象。3、了解我國航天事業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生愛國主義熱情。二、知識拓展：2013年6月20日上午10時11分，隨著一聲“同學(xué)們，你們好”的問候，在距離地面300公里的天宮一號，中國女航天員王亞平開始了迄今為止人類歷史上第二次太空講課。彎彎的柳葉眉、清澈的雙眸、甜美的笑容，王亞平昨天的出鏡讓人眼前一亮，立刻“秒殺”億萬網(wǎng)友。在王亞平近乎“魔術(shù)”般手下，圓周運動的單擺、不變軸向的陀螺、晶瑩剔透的水膜、紅撲撲的水球

2、，中國第一堂太空授課在趣味與驚奇中完美展現(xiàn)。太空授課計劃最終在神十實現(xiàn)。神十太空授課創(chuàng)下了兩個第一：中國載人航天工程史上第一次發(fā)自太空的授課，中國學(xué)生第一次通過直播畫面觀看來自太空的五個失重實驗。實驗一：懸空打坐、180度旋轉(zhuǎn)王亞平：現(xiàn)在我們是在遠(yuǎn)離地面三百多公里的天宮一號實驗艙里向大家問好。同學(xué)們都知道失重是太空環(huán)境中最獨特的現(xiàn)象，那我們的指令長先來給大家表演幾個高難度動作吧。聶海勝：好，沒問題，那我就給大家表演幾個。王亞平：我還有大力神功呢，怎么樣，很厲害吧。在太空失重環(huán)境中，我們各個都像是身輕如

3、燕的武林高手。實驗二：打開“箱子”測質(zhì)量懸空打坐、大力神功，這兩招專屬武林高手們的“功夫”，經(jīng)過三名航天員在太空的演繹，引來了同學(xué)們的陣陣喝彩。航天員表演之后給同學(xué)們提出了疑問：在地面上，人們一般用天平、臺秤等測量物體受到的重力，從而計算物體的質(zhì)量。那么，失重環(huán)境下該如何測質(zhì)量呢？天宮一號上配備有質(zhì)量測量儀，這個質(zhì)量測量儀就是設(shè)置在天宮一號艙壁的一個支架形狀的裝置，看上去像飛船艙壁上的一個箱子。拉開“箱子”后，聶海勝把自己固定在支架一端，王亞平輕輕拉開支架，一放手，支架便在彈簧的作用下回復(fù)原位。裝置上

4、的ＬＥＤ屏上顯示出數(shù)字：74.0，這表示聶海勝的實測質(zhì)量是74千克。在給同學(xué)們解釋了應(yīng)用原理之后，王亞平還給同學(xué)們布置了一道課后思考題：除了運用牛頓第二定律，還有什么辦法可以在失重環(huán)境下測量物體的質(zhì)量呢？【解讀】在地面上，彈簧秤提供的彈力跟重力是平衡的，不同質(zhì)量的物體掛在彈簧秤上彈簧伸長不一樣，即重量是不一樣的。在太空，因為微重力環(huán)境，兩個不同質(zhì)量的物體在彈簧秤上，兩個彈簧指標(biāo)是平齊的。因為沒有重量的概念，彈簧秤就沒有讀數(shù)。天宮一號里的“質(zhì)量測量儀”，運用了牛頓第二定律，即物體加速度的大小跟物體受到的

5、作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，這一定律在太空和地面都是成立的。據(jù)了解，這個原理在航天活動中比較常用。例如，航天器在運行中會耗損，質(zhì)量會發(fā)生變化，就影響軌道控制的精確度。這時，可開啟推力器，并同時測量航天器的加速度，從而準(zhǔn)確掌握航天器的質(zhì)量。實驗三：神奇單擺做圓周運動物理課上常見的實驗裝置單擺受力后，是左右搖擺還是圓周運動？這個稍有物理常識的人都很容易回答的問題放在太空就變得超乎想象了。在第二個實驗中，支架上細(xì)繩拴著一顆明黃色的小鋼球，這就是物理課上常見的單擺。王亞平把小球輕輕拉升到一定位置放手，小

6、球并沒有出現(xiàn)地面上常見的往復(fù)擺動，而是停在了半空中，拴小球的細(xì)線呈彎曲狀靜止，將其拉高后，結(jié)果并沒有發(fā)生變化。接下來，王亞平用手指沿切線方向輕推小球，小球就開始繞著支架的軸心做圓周運動，即使中心軸的角度發(fā)生改變，小球也仍然做同樣的運動。而同樣的動作在地面對比試驗中，就需要施加足夠的力，給小球一個較大的初速度，才能使它繞軸旋轉(zhuǎn)?！窘庾x】小球單擺是一個經(jīng)典的運動模型。在地面上小球單擺具有等時性，比如擺鐘。在太空中由于小球失重，只剩下一個繩子的拉力，理論上說，單擺上的小球無論放在哪個位置都不會動，小球會飄浮

7、在空中。但在實驗中，小球提高到一個位置時，發(fā)生了晃動。即在太空中，如果給了小球一點初速度，小球就能在繩子的牽引下做圓周運動，如果摩擦小，這種圓周運動是勻速的。據(jù)了解，太空中的一個小動作，甚至呼吸，天宮一號設(shè)備的運轉(zhuǎn)都可能造成小球運動。實驗四：陀螺軸向不變向前飛為了證實高速旋轉(zhuǎn)的陀螺在太空失重條件下的定軸特性，王亞平取出一個紅黃相間的陀螺，把它靜止懸放在空中。用手輕推陀螺頂部，陀螺翻滾著飛向遠(yuǎn)處，軸向也發(fā)生了改變，期間，聶海勝也對陀螺進行了干擾。緊接著，王亞平取出一個一模一樣的陀螺，通過道具讓它旋轉(zhuǎn)起來

8、并懸浮在半空中，這時候再用手輕輕一推，旋轉(zhuǎn)的陀螺只是輕晃一下，并不翻滾，而只是保持著固定的軸向，向前飛去?！窘庾x】旋轉(zhuǎn)的陀螺體現(xiàn)出很好的定軸性，定軸性遵守角動量守恒原理，即在沒有外力矩作用的情況下，物體的角動量會保持恒定。據(jù)了解，現(xiàn)實生活中有很多體現(xiàn)，比如子彈從槍膛里出來時高速旋轉(zhuǎn)，這樣保持穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。不論在太空還是在地球，都遵守角動量守恒原理。在地面上，陀螺需要支撐物實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，而陀螺與支撐物之間的摩擦產(chǎn)生的干擾力矩等因素改變了陀螺的角動量，使其旋轉(zhuǎn)