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2023天宫课堂第四课直播知识点回顾 天宫课堂物理知识

来源： 最后更新：23-09-22 07:11:29

　　授课老师：神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮

　　授课内容：介绍梦天实验舱，球形火焰实验、奇妙“乒乓球”实验、动量守恒实验、又见陀螺实验……

　　“天宫课堂”第四课的知识点!

　　首先，航天员们通过梦天实验舱内的定向摄像机向大家问好。

　　与问天实验舱不同，梦天实验舱内没有设置睡眠区、卫生区等。它的气闸舱也不是用于航天员出舱活动。

　　朱杨柱和桂海潮向大家介绍了舱内的设备，这里有两相系统实验柜、超冷原子物理实验柜、在线维修装调操作柜等多台空间科学实验柜。超冷原子物理实验柜可以创造接近绝对零度的超低温，会显现肉眼可见的宏观量子现象，帮助我们探索量子力学的奇异世界。

　　接下来是实验演示部分，首先是球形火焰实验。

　　在地面课堂，老师点燃了一支蜡烛，火焰明亮，呈现锥形。在空间站中，航天员也点燃了一支蜡烛，火焰形状接近球形，还有蓝色的边缘。朱杨柱轻轻转动蜡烛，可以看到，火焰的形状几乎没有变化。

　　“在地面有重力的作用，燃烧后的热气上升、冷气下降，形成浮力对流，因此火焰呈现锥形。但空间站的微重力环境几乎消除了这种浮力对流，燃烧后的气体向各个方向运动的趋势相同，因此，不管蜡烛朝向哪个方向，火焰都近似球形。”桂海潮解释了这种差异背后的科学原理。而且，对流微弱也导致氧气的补充不如地面，蜡烛燃烧不够充分，火焰的温度更低，才呈现蓝色。

　　其次是奇妙“乒乓球”实验。在太空中，要制作个水球非常方便，但是能用乒乓球拍打这个水球吗?特别是包上毛巾之后，毛巾球拍会不会把水球吸收掉呢?

　　结果是完全不受影响，两位航天员轻松地用毛巾球拍对打了起来。

　　这个实验形象地演示了水的表面张力及疏水材料特性，它不仅利用了水球本身的表面张力，表面布满了疏水微绒毛的毛巾也至关重要。那么，日常生活中，为什么毛巾能吸水呢?这是因为在擦汗的时候，是把水分挤压到疏水绒毛的空隙里。生活中常见的冲锋衣、速干衣等面料都使用了类似的工艺。

　　接下来是动量守恒实验。

　　在地面上，要进行动量守恒实验，通常老师会使用牛顿摆进行模拟实验。但在空间站里，就要方便得多了。朱杨柱把一个球悬浮在空中，桂海潮用另外一个同样的球正面去撞击，另外一个球也就动起来了。

　　最后是又见陀螺实验，桂海潮拿出了一个他们准备好的陀螺，展示了角动量守恒。

　　他告诉同学们，空间站就是用这个原理在太空中转身的，仅需总重量几百公斤的陀螺，就能让重达近百吨的空间站在太空中轻松自如地转身。当然了，要让空间站进行转身，控制力矩陀螺也需要一定的角度、大小和质量。

　　最后，桂海潮老师进行了总结：做科学研究，不能停留在定性研究上，而要深入挖掘定量关系，这样才能发现规律、掌握规律。

　　实验演示结束之后，就进入了提问环节。

　　1、内蒙古同学提问：你们能看到太空垃圾吗?空间站会有相应的防护吗?

　　答：有不少，但到目前为止还没看到过。面对太空垃圾的威胁，空间站也会进行轨道机动，主动防备，此外，空间站的外部也进行了防护。

　　2、浙江同学提问：空间站上看到的太阳和地面有什么不同?

　　答：空间站上看到地球是圆的，更加辽阔壮观，看到的云是白色的。在空间站里，太阳不能直接去看，因为没有大气层的遮挡和保护。所以，当进行出舱活动时，必须使用特殊的防护设备，防止眼睛被灼伤。

　　在空间站里，一天能看到16次落日。

　　3、安徽同学提问：时频实验柜的超高精度究竟有多高?什么用途?

　　高精度时频实验柜，由不同的原子钟组成，其中的冷原子微波在空间站的微重力环境下能做到了一亿年误差不超过一秒的超高精度时间，可以支撑物理研究，提高卫星的定位精度。

　　4、延安同学提问：怎么克服失重对人体的不利影响?

　　答：会在空间站内进行体育锻炼，比如太空自行车、拉力器、握力器、呼吸锻炼器等等，也有相应的设备随时进行检测，保障航天员们的身体健康。

　　5、北京同学提问：在太空中，没有参照物，怎么判断空间站的姿态和轨道是否发生变化?

　　答：空间站里有很多特殊的敏感器，比如地球敏感器、太阳敏感器等等，空间站也装了北斗定位设备，此外，空间站的飞行也遵照了轨道力学，所以有很多的仪器设备会监测空间站的姿态和轨道位置。

　　最后，三位航天员表示，通过天宫课堂播下了播下科学和梦想的种子，期待以后能生根、发芽，茁壮成长，祝大家的梦想成真。

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标签: 空间站  航天员  火焰  疏水  太空  

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