“天宮課堂”開課了（一）

2013年，“神舟十號”航天員王亞平老師在太空中為青春學子們帶來了第一場太空授課，通過太空中的質量測量、單擺運動、陀螺運動等實驗，向青少年講解了背后的物理原理，并與地面課堂的學生進行互動。

8年后的12月9日，“天宮課堂”第一課正式開啟，“神舟十三號”乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富變身“太空教師”在中國空間站精彩開講，演示了多個有趣的科學實驗，讓人感受到了航天科技的魅力。

從本期開始，我們將在地面一一探究“天宮課堂”帶給我們的精彩實驗！

太空細胞學實驗地面對比實驗

材料便攜式顯微鏡、樣品載玻片。

操作步驟

打開光源開關;

將觀測樣品放置于物鏡處;

先用低倍鏡觀察，隨后調節(jié)調焦輪，直到目鏡中的視野清晰。

知識背景

細胞，是生物體基本的結構和功能單位。除了病毒，所有生物均由細胞組成。細胞通常由細胞壁、細胞膜、細胞質、細胞器、細胞核組成。

顯微鏡，是由一個透鏡或幾個透鏡組合構成的一種光學儀器，是人類最偉大的發(fā)明物之一。在它發(fā)明出來之前，人類對于周圍世界的觀念僅僅局限于肉眼。

課后延伸

請使用便攜顯微鏡觀察洋蔥表皮細胞、植物葉片的氣孔。

請使用便攜顯微鏡觀察鹽、植物花粉等生活中的細小顆粒。

太空轉身

地面對比實驗

材料陀螺。

知識背景

物體的運動有兩種基本形式：一種是物體以平行移動的方式進行的運動，叫作平動;另一種則是物體繞著中心點或者轉軸發(fā)生旋轉的運動方式，叫作轉動。

平行移動時，物體上每一個點在一定時間內都沿相同的方向前進相同的距離，于是我們就可以用單位時間前進的距離——速度，來衡量物體平動的快慢。

在轉動的時候，物體上不同位置單位時間前進的距離并不相同，所以我們沒法用速度來衡量旋轉的快慢。但是，旋轉物體上的每一個點相對于中心或者轉軸轉過的角度是相同的，于是我們可以用單位時間物體上任意一個點繞中心或轉軸轉過的角度來衡量物體旋轉的快慢，這就是角速度。

平動物體的運動狀態(tài)可以用它的質量與速度的乘積——動量來表示。力是物體運動狀態(tài)改變的原因，如果物體不受外力或者合外力為零，那么物體的運動狀態(tài)就不會發(fā)生變化，這就是動量守恒。

與之類似的，轉動物體的運動狀態(tài)可以用轉動慣量和角速度的乘積——角動量來表示。如果一個物體不受到外力矩，或者合外力矩為零，那么它的轉動狀態(tài)也不發(fā)生變化，此時的角動量也會守恒。

課后延伸

轉動慣量由兩個因素決定：一是物體的質量，二是物體質量分布距離軸的遠近。花滑運動員在旋轉過程中，幾乎沒有外力矩的作用，角動量是不變的。當他把手臂收起來的時候，質量分布靠近中心，轉動慣量減小，于是他的旋轉速度就會加快;張開雙臂時，質量分布遠離中心，轉動慣量增大，旋轉速度就會變慢。

你可以站在公園中隨處可見的健身器材“扭腰器”轉盤上方，然后向上伸直右臂，小范圍地進行畫圈，感受一下轉盤往哪個方向轉動。

浮力實驗

地面對比實驗

材料大號透明水杯、乒乓球、鋼球、水。

操作步驟

在透明水杯中倒入適量水;

將乒乓球和鋼球依次放入水杯中，觀察現(xiàn)象。

知識背景

浮力，是指浸沒在流體內的物體受到流體豎直向上托起的作用力。公元前245年，阿基米德發(fā)現(xiàn)了浮力原理，浮力的定義式為F浮=G排（物體所受的浮力等于物體下沉靜止后排開液體的重力），可用它計算推導出公式F浮=ρ液gV排。同時，液體的浮力公式也適用于氣體。

課后延伸

根據浮力原理，潛水艇通過改變自身質量來實現(xiàn)下潛和上浮。潛水艇有多個蓄水艙：下潛時，就往蓄水艙中注水，艇身質量增加，重力將它向下拉;上浮時，就往外排水，艇身質量降低，浮力將它向上托。

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