您的位置:首頁»正文

重溫七年前:王亞平老師向孩子講述了怎樣的「太空第一課」

神州十三號發射成功後, 中國太空人即將在太空出差六個月了。

孩子看著太空人順利進入空間站的視訊, 格外認真。

在視訊中, 王亞平的「沖天辮」格外吸引我家倆孩子的注意力, 他們一直問我, 「媽媽, 為什麼頭髮會豎起來?媽媽, 那女太空人在空間站怎麼洗頭髮呀?像你平時洗頭髮一樣嗎?」

想必, 在孩子眼中, 這是最酷的髮型:一發沖天。

對于孩子五花八門的提問, 讓我想起了2013年神州十號升空時, 全國6000萬中小學生也隔空對著王亞平來說提出各種各樣的「太空問題」。

現在已經7年過去了, 聽到王亞平老師「出差」的消息, 已經很多人在網路上隔空喊話:「預定王老師的太空第二課」。 ▼

昨天周日, 我們也趁著空隙時間, 跟孩子重溫了這個有特殊意義的「神舟十號太空授課」,

隔了七年, 可是宇宙還是那個宇宙, 還是那個「時間無盡永前、空間無界永在、質量無限永有」的存在。 ▼

能成為航太人真正上太空, 那是百萬分之一的機率, 但是我想讓孩子從小就明白為什麼太空空間站對中國很重要。

在那個神秘又遙遠、幾代人持續努力不懈創造的空間站上, 到底會將如何影響和改變我們的生活和未來, 我希望孩子從小能夠種下, 一顆科研的種子, 跟著科學技術進步, 找到自己的未來方向!

首次太空授課說了啥

今天, 作為課代表, 我先跟大家回顧下神舟十號太空授課的背景。 中國是第二個完成太空授課的國家, 此前的所有關于空間站的科普教育課堂, 主要都還是美國主導, 在它的航太網站上可以看到系列專輯。

在神州十號太空授課時, 中國課堂也有自己的風格特色, 教授的內容平易近人, 貼近生活, 現在仍然有「中華神功」的美譽, 主要分為授課專案幾個部分, 以及我整理出來的背後物理知識(都是初高中要學的考點,

帶你回顧一下中學教材

讓我們一起重溫下7年前的歷史性一刻, 重新當回中學生, 跟著王亞平老師, 走進空間站蘊含的科學奇妙吧!

航太人在第一課的分工

在2013年的太空第一課裡,三位宇航員,聶海勝、王亞平、張曉光,其中他們的分工是這樣子的:

主講老師:王亞平

助講老師兼指令長:聶海勝

全程攝像:張曉光

太空懸空打坐

被譽為「中華神功」,起源于王亞平老師和聶海勝老師在課堂上的幽默示范。

首先,聶海勝盤起雙腿,在實驗艙裡慢懸浮起來,擺出一個「懸空打坐」的姿勢。▼

王亞平老師輕輕一推,聶海勝就向艙後忽悠悠漂過去,邊飛行邊翻跟頭。▼

和當年全國6000萬名中小學生的反應一樣,這個現象當然好笑,我家倆孩子看到的時候也樂得不得了。

背後的原因當然是因為失重。因為太空失重的環境,各個宇航員都是「身輕如燕的武林高手」。

別小看這個輕鬆的開場白,其實已經體現了兩個知識點:一個是圓周運動。

是的,空間站飛船正繞著地球做勻速圓周運動,空間站裡的任何物體在飛船裡都屬于完全失重狀態。

另一個是牛頓第一運動定律。

如果一個運動物體不受任何阻力,那麼它就會以不變的速度一直運動下去。

考考你,還記得伽利略的理想實驗嗎?

失重環境下稱體重

在失重的太空中,地面測量不再起作用的時候,又如何知道自己是胖了還是瘦了,要怎麼稱重量呢?這是王亞平老師提出來的下一個問題。

在課堂上,有一樣專門的「質量測量儀」,助教老師聶海勝親自上場示范如何使用。▼

首先需要先將自己固定在支架一段。▼

然後在把連接運動機構的彈簧拉到指定的位置。▼

鬆手,松力就會讓彈簧回到初始位置。▼

這樣子就可以得出聶海勝的重量——74千克。

這裡運用的物理學原理是:牛頓第二運動定律

F(力)= m(質量)x a(加速度)

還記不記得高中學的知識?

小球的單擺運動

接著,王亞平老師又開始講解小球的單擺運動。

她先拿出一個非常常見的支架,然後細繩上拴上小球,形成了一個單擺裝置。▼

然後把小球拉到一定的高度,提出了一個問題:「如果我把小球放掉,小球會怎麼樣呢?」▼

結果魔法出現了,小球並沒有像地面一樣進行快速搖擺,而是緩慢擺動。▼

當王亞平老師用手指輕推小球時,小球竟然開始繞著支架軸心進行圓周運動,雖然速度極其緩慢。▼

這裡體現了兩個知識點:一個是單擺模型

像小孩子坐秋千、鐘擺擺動,其實背後的原理都是單擺運動。

這是在地球上非常常見的機械運動。蛋白的運動週期與擺的長度、重力、以及加速度是密切相關的。

但到了太空失重環境下,因為已經沒有了回復力,所以球就會靜止在原來的地方。

當王亞平老師用手去推小球時,有繩子拉著,小球就做圓周運動,繞著支架軸心。

如果沒有繩子拉著,那小球會怎麼樣呢?就做勻速直線運動。

但在地球上,因為有空氣的阻力,所以小球就會逐漸緩慢下降,最後停下來。但這個情況,在太空中是不會發生的。

太空的旋轉陀螺

陀螺這個玩意我們想必都很熟悉,前兩天孩子還在家裡做了一個電動陀螺,就是只要給它一個初速度,就會圍繞中心不停旋轉,很多孩子都很喜歡玩。▼

但當王亞平老師拿出陀螺的時候,同樣奇妙的事情發生了。在太空失重環境下,陀螺的特點被更直觀地呈現出來。

將陀螺懸浮放在空中。用手輕輕推陀螺頂部,陀螺就翻滾著飛向遠處,再給陀螺一個力,陀螺就會翻滾著飛向遠處。

這個時候問題來了:如果先將陀螺旋轉起來,再給它一個干擾力,陀螺還會跟之前一樣運動嗎?

王亞平老師直接示范,先讓陀螺旋轉起來,懸浮在半空中,再用手輕輕一推,旋轉的陀螺不再翻滾,而是保持著固定的軸向,向前飛去。▼

這個對比視訊,你會看得更為直觀。▼

這裡體現了一個知識點:角動量守恆定律。在不受外界作用時,角動量是守恆的。

高速旋轉的陀螺在航太領域的用途是很廣泛的,比如各式各樣的陀螺定向儀,因為有了這個儀器,才可以精準地判斷航天器的飛行姿態。

它的工作原理,便是通過角動量守恆來實現。回轉儀的核心區器件是一個轉動慣量較大的轉子,轉自一旦轉動起來,它的角動量將守恆,即其指向將永遠不變,就能實現導航作用了。

水膜實驗,水球演示

接下來的實驗是王亞平老師取出一個太空人飲水袋,打開吸水管上的止水夾,沒有水流出來。▼

她又輕輕地擠動水袋,在飲水管埠形成了一顆晶瑩剔透的水珠,微微抖動,水珠便懸浮在空中。▼

接著,她拿出金屬圈,把水袋打開,將金屬圈伸進水袋裡,再輕輕拉出來。▼

這時,一個漂亮的水膜出現了,水膜就像一個氣球,儘管來回搖晃,但是始終不會破裂。▼

接著,王亞平老師往水膜上加水,水膜逐漸加厚,漸漸地變成了一個很大的晶瑩透明的水泡。▼

然後,她又用注射器往水球中注入空氣,在水球中產生了兩個大小不一的球形氣泡。▼

王老師又將紅色液體用注射器注入水球中,紅色液體慢慢地擴散開來,晶瑩透明的水球變成了粉紅色。▼

我家孩子看到這裡,簡直驚呆了。

沒想到在太空失重狀態下,一點點普通水也能夠輕鬆形成漂亮的水膜,

更沒想到在太空失重狀態下,兩個氣泡竟然不會融合,而是單獨存在!

這裡體現了一個知識點:液體表面張力

液體表面存在一種「表面張力」——就是「水面」有被向內拉緊的力量。那「水面」被表面張力拉緊後的結果是什麼呢?那就是水面會變得跟橡皮膜一樣「結實」。

這樣子的「橡皮膜」,完全是可以放下一個中國結。▼

諸如此類的發現看似簡單,但對航太研究意義重大。

從小種下的航太夢

我家倆孩子年幼,看完神州十號後的太空科普課,他們久久緩不過神來,看著7年前小朋友跟王亞平老師們的對話,他們說,「每一個問題,都是我感興趣的!」

「實驗用的水是從哪裡來的?」

「你們可以看到太空垃圾嗎?」

「在太空如何感受到上下的方位?」

「請問你們在太空看到的景色和地面一樣嗎?能看到外星人嗎?」

……

好喜歡王亞平老師說:

「透過舷窗,我們可以看到美麗的地球,可以看到日月星辰,但到目前為止,我們沒有看到外星人。由于我們處在大氣層之外,沒有大氣層的阻擋和干擾,所以我們看到的星星格外明亮,但是卻不會閃爍。同樣,沒有大氣的阻隔,我們看到的天空不是藍色的,而是黑色的。另外,告訴大家一個奇妙的現象,我們每天可以看到16次日出。」

我想很多孩子,都曾經幻想過成為一名宇航員,我家孩子看完後也跟我說,好想飛上天啊。但我更想通過這些故事,讓孩子去看看成就宇航員背後的整個科學家團隊的合力。

昨天看了一段新聞視訊,長二F火箭總設計師容易接受了採訪。她說:

在這採訪中,讓我最印象深刻的有16個字:

極端負責

小中見大

精益求精

挑戰自我

這16個字不是太空人專屬的質量,而是每一個航太事業的成員——無論職位高低,無論是臺前還是幕後,無論是科學家還是飛行員,無論是有沒有登上太空的宇航員——共同保持的品質。

神舟十二號升空的時候,我曾經收到這樣一個留言,說:「我們現在舉國歡慶到底有什麼意義,人家美國早就已經玩遍了所有能玩的東西,我們才是人家的皮毛,就歡呼雀躍成這樣子,真沒見識。」

看完這個留言,我當場就沉默了,想了很久不知道該如何回復,這句話一直就像根刺一樣,至今埋在我心裡。

我不知道那讀者是身在哪個國家,如今又從事哪個行業和職位,但是我覺得這樣子的思考角度,是片面的,聽到黃皮膚人這麼說,我又覺得很悲哀。

的確,如果現在孩子英語好一點,直接登錄到NASA或者相關的網站上,你會看到更多的科學實驗,航空教育,科普知識,有很多更讓人眼前一亮、目驚口呆的科學實驗,足夠讓你拍案叫絕。這是值得佩服的,因為這是人家花了幾十年沉澱下來的科學進步,它在航太領域的科學積累就是比我們強,這是客觀現實。

但:知不足,然後能自反也;知困,然後能自強也。這便是新中國成立以來,我們前輩一直在做的事情。

中國用了40年走完了別人家400年的現代化進程,在全球被封鎖的至暗時刻,靠一國之力,把一個一個火箭送上天,這幾十年來,有那麼多無私奉獻的科學家和飛行員為了中國的航太事業前赴後繼……

包括現在舉國立志要做的全國科學素質的培養,無一不是在宣告我們的決心:科學技術是第一生產力。

的確,我們的起點比別的國家要晚,輿論也有人認為國外的月亮始終更圓一點,認為起跑線慢了,就失去 了先機。

但又如何?既不能代表現在,也不能代表未來的起跑線能說明什麼??

中國已經用實力向世界發聲,我們正越來越強,正步步成長,並用集體的力量、眾志成城,為自己的國力掙出一片天地。

哪怕前路再漫長,只要擁有極端負責、小中見大、精益求精、挑戰自我的態度,就不會怕走歪路、走不穩,就不怕觸碰不到遠方的星辰大海。

我愛我的國,我也希望我的孩子,能保持中國科學家的意志和信念。

不管別人怎麼說,讓我們走自己的路。仰望星空,腳踏實地,勇往直前!

讓孩子從小種下科學家的夢想,向中國科學家、太空人、航太事業全體成員致敬、學習!只有記住「人當自強自立」,為自己積累足夠的實力,才有未來能向夢想擁抱的可能。

少年強,則國強!

航太人在第一課的分工

在2013年的太空第一課裡,三位宇航員,聶海勝、王亞平、張曉光,其中他們的分工是這樣子的:

主講老師:王亞平

助講老師兼指令長:聶海勝

全程攝像:張曉光

太空懸空打坐

被譽為「中華神功」,起源于王亞平老師和聶海勝老師在課堂上的幽默示范。

首先,聶海勝盤起雙腿,在實驗艙裡慢懸浮起來,擺出一個「懸空打坐」的姿勢。▼

王亞平老師輕輕一推,聶海勝就向艙後忽悠悠漂過去,邊飛行邊翻跟頭。▼

和當年全國6000萬名中小學生的反應一樣,這個現象當然好笑,我家倆孩子看到的時候也樂得不得了。

背後的原因當然是因為失重。因為太空失重的環境,各個宇航員都是「身輕如燕的武林高手」。

別小看這個輕鬆的開場白,其實已經體現了兩個知識點:一個是圓周運動。

是的,空間站飛船正繞著地球做勻速圓周運動,空間站裡的任何物體在飛船裡都屬于完全失重狀態。

另一個是牛頓第一運動定律。

如果一個運動物體不受任何阻力,那麼它就會以不變的速度一直運動下去。

考考你,還記得伽利略的理想實驗嗎?

失重環境下稱體重

在失重的太空中,地面測量不再起作用的時候,又如何知道自己是胖了還是瘦了,要怎麼稱重量呢?這是王亞平老師提出來的下一個問題。

在課堂上,有一樣專門的「質量測量儀」,助教老師聶海勝親自上場示范如何使用。▼

首先需要先將自己固定在支架一段。▼

然後在把連接運動機構的彈簧拉到指定的位置。▼

鬆手,松力就會讓彈簧回到初始位置。▼

這樣子就可以得出聶海勝的重量——74千克。

這裡運用的物理學原理是:牛頓第二運動定律

F(力)= m(質量)x a(加速度)

還記不記得高中學的知識?

小球的單擺運動

接著,王亞平老師又開始講解小球的單擺運動。

她先拿出一個非常常見的支架,然後細繩上拴上小球,形成了一個單擺裝置。▼

然後把小球拉到一定的高度,提出了一個問題:「如果我把小球放掉,小球會怎麼樣呢?」▼

結果魔法出現了,小球並沒有像地面一樣進行快速搖擺,而是緩慢擺動。▼

當王亞平老師用手指輕推小球時,小球竟然開始繞著支架軸心進行圓周運動,雖然速度極其緩慢。▼

這裡體現了兩個知識點:一個是單擺模型

像小孩子坐秋千、鐘擺擺動,其實背後的原理都是單擺運動。

這是在地球上非常常見的機械運動。蛋白的運動週期與擺的長度、重力、以及加速度是密切相關的。

但到了太空失重環境下,因為已經沒有了回復力,所以球就會靜止在原來的地方。

當王亞平老師用手去推小球時,有繩子拉著,小球就做圓周運動,繞著支架軸心。

如果沒有繩子拉著,那小球會怎麼樣呢?就做勻速直線運動。

但在地球上,因為有空氣的阻力,所以小球就會逐漸緩慢下降,最後停下來。但這個情況,在太空中是不會發生的。

太空的旋轉陀螺

陀螺這個玩意我們想必都很熟悉,前兩天孩子還在家裡做了一個電動陀螺,就是只要給它一個初速度,就會圍繞中心不停旋轉,很多孩子都很喜歡玩。▼

但當王亞平老師拿出陀螺的時候,同樣奇妙的事情發生了。在太空失重環境下,陀螺的特點被更直觀地呈現出來。

將陀螺懸浮放在空中。用手輕輕推陀螺頂部,陀螺就翻滾著飛向遠處,再給陀螺一個力,陀螺就會翻滾著飛向遠處。

這個時候問題來了:如果先將陀螺旋轉起來,再給它一個干擾力,陀螺還會跟之前一樣運動嗎?

王亞平老師直接示范,先讓陀螺旋轉起來,懸浮在半空中,再用手輕輕一推,旋轉的陀螺不再翻滾,而是保持著固定的軸向,向前飛去。▼

這個對比視訊,你會看得更為直觀。▼

這裡體現了一個知識點:角動量守恆定律。在不受外界作用時,角動量是守恆的。

高速旋轉的陀螺在航太領域的用途是很廣泛的,比如各式各樣的陀螺定向儀,因為有了這個儀器,才可以精準地判斷航天器的飛行姿態。

它的工作原理,便是通過角動量守恆來實現。回轉儀的核心區器件是一個轉動慣量較大的轉子,轉自一旦轉動起來,它的角動量將守恆,即其指向將永遠不變,就能實現導航作用了。

水膜實驗,水球演示

接下來的實驗是王亞平老師取出一個太空人飲水袋,打開吸水管上的止水夾,沒有水流出來。▼

她又輕輕地擠動水袋,在飲水管埠形成了一顆晶瑩剔透的水珠,微微抖動,水珠便懸浮在空中。▼

接著,她拿出金屬圈,把水袋打開,將金屬圈伸進水袋裡,再輕輕拉出來。▼

這時,一個漂亮的水膜出現了,水膜就像一個氣球,儘管來回搖晃,但是始終不會破裂。▼

接著,王亞平老師往水膜上加水,水膜逐漸加厚,漸漸地變成了一個很大的晶瑩透明的水泡。▼

然後,她又用注射器往水球中注入空氣,在水球中產生了兩個大小不一的球形氣泡。▼

王老師又將紅色液體用注射器注入水球中,紅色液體慢慢地擴散開來,晶瑩透明的水球變成了粉紅色。▼

我家孩子看到這裡,簡直驚呆了。

沒想到在太空失重狀態下,一點點普通水也能夠輕鬆形成漂亮的水膜,

更沒想到在太空失重狀態下,兩個氣泡竟然不會融合,而是單獨存在!

這裡體現了一個知識點:液體表面張力

液體表面存在一種「表面張力」——就是「水面」有被向內拉緊的力量。那「水面」被表面張力拉緊後的結果是什麼呢?那就是水面會變得跟橡皮膜一樣「結實」。

這樣子的「橡皮膜」,完全是可以放下一個中國結。▼

諸如此類的發現看似簡單,但對航太研究意義重大。

從小種下的航太夢

我家倆孩子年幼,看完神州十號後的太空科普課,他們久久緩不過神來,看著7年前小朋友跟王亞平老師們的對話,他們說,「每一個問題,都是我感興趣的!」

「實驗用的水是從哪裡來的?」

「你們可以看到太空垃圾嗎?」

「在太空如何感受到上下的方位?」

「請問你們在太空看到的景色和地面一樣嗎?能看到外星人嗎?」

……

好喜歡王亞平老師說:

「透過舷窗,我們可以看到美麗的地球,可以看到日月星辰,但到目前為止,我們沒有看到外星人。由于我們處在大氣層之外,沒有大氣層的阻擋和干擾,所以我們看到的星星格外明亮,但是卻不會閃爍。同樣,沒有大氣的阻隔,我們看到的天空不是藍色的,而是黑色的。另外,告訴大家一個奇妙的現象,我們每天可以看到16次日出。」

我想很多孩子,都曾經幻想過成為一名宇航員,我家孩子看完後也跟我說,好想飛上天啊。但我更想通過這些故事,讓孩子去看看成就宇航員背後的整個科學家團隊的合力。

昨天看了一段新聞視訊,長二F火箭總設計師容易接受了採訪。她說:

在這採訪中,讓我最印象深刻的有16個字:

極端負責

小中見大

精益求精

挑戰自我

這16個字不是太空人專屬的質量,而是每一個航太事業的成員——無論職位高低,無論是臺前還是幕後,無論是科學家還是飛行員,無論是有沒有登上太空的宇航員——共同保持的品質。

神舟十二號升空的時候,我曾經收到這樣一個留言,說:「我們現在舉國歡慶到底有什麼意義,人家美國早就已經玩遍了所有能玩的東西,我們才是人家的皮毛,就歡呼雀躍成這樣子,真沒見識。」

看完這個留言,我當場就沉默了,想了很久不知道該如何回復,這句話一直就像根刺一樣,至今埋在我心裡。

我不知道那讀者是身在哪個國家,如今又從事哪個行業和職位,但是我覺得這樣子的思考角度,是片面的,聽到黃皮膚人這麼說,我又覺得很悲哀。

的確,如果現在孩子英語好一點,直接登錄到NASA或者相關的網站上,你會看到更多的科學實驗,航空教育,科普知識,有很多更讓人眼前一亮、目驚口呆的科學實驗,足夠讓你拍案叫絕。這是值得佩服的,因為這是人家花了幾十年沉澱下來的科學進步,它在航太領域的科學積累就是比我們強,這是客觀現實。

但:知不足,然後能自反也;知困,然後能自強也。這便是新中國成立以來,我們前輩一直在做的事情。

中國用了40年走完了別人家400年的現代化進程,在全球被封鎖的至暗時刻,靠一國之力,把一個一個火箭送上天,這幾十年來,有那麼多無私奉獻的科學家和飛行員為了中國的航太事業前赴後繼……

包括現在舉國立志要做的全國科學素質的培養,無一不是在宣告我們的決心:科學技術是第一生產力。

的確,我們的起點比別的國家要晚,輿論也有人認為國外的月亮始終更圓一點,認為起跑線慢了,就失去 了先機。

但又如何?既不能代表現在,也不能代表未來的起跑線能說明什麼??

中國已經用實力向世界發聲,我們正越來越強,正步步成長,並用集體的力量、眾志成城,為自己的國力掙出一片天地。

哪怕前路再漫長,只要擁有極端負責、小中見大、精益求精、挑戰自我的態度,就不會怕走歪路、走不穩,就不怕觸碰不到遠方的星辰大海。

我愛我的國,我也希望我的孩子,能保持中國科學家的意志和信念。

不管別人怎麼說,讓我們走自己的路。仰望星空,腳踏實地,勇往直前!

讓孩子從小種下科學家的夢想,向中國科學家、太空人、航太事業全體成員致敬、學習!只有記住「人當自強自立」,為自己積累足夠的實力,才有未來能向夢想擁抱的可能。

少年強,則國強!

同類文章
Next Article
喜欢就按个赞吧!!!
点击关闭提示