1894年，康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基描繪了一個(gè)環(huán)繞地球軌道的“太空小屋”，它實(shí)際上就是一座空間站，可以進(jìn)行天文觀測(cè)，還可以進(jìn)行植物栽培。
如今，空間站對(duì)大眾來(lái)說(shuō)已經(jīng)不是個(gè)陌生的概念了。在空間站中，在太空微重力條件下，物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律發(fā)生了很多變化，出現(xiàn)了在地面無(wú)法觀測(cè)到的一些奇特現(xiàn)象。
2022年3月23日下午，中國(guó)“太空教師”翟志剛、王亞平、葉光富在中國(guó)空間站“天宮”給地面學(xué)生授課，演示了四大科學(xué)實(shí)驗(yàn)�！疤鞂m課堂”是充滿趣味的教育，它可以利用得天獨(dú)厚的太空環(huán)境，通過(guò)直觀、生動(dòng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)手操作，使得抽象、枯燥的科學(xué)知識(shí)與原理變得形象、直白，且充滿樂(lè)趣。受到同學(xué)們的熱烈歡迎。
這四個(gè)實(shí)驗(yàn)分別是太空“冰雪”實(shí)驗(yàn)、液橋演示實(shí)驗(yàn)、水油分離實(shí)驗(yàn)、太空拋物實(shí)驗(yàn)。
接下來(lái)我們來(lái)看看實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有哪些吧……
一、太空“冰雪”實(shí)驗(yàn)：演示失重狀態(tài)下的飽和液體結(jié)晶現(xiàn)象。
中學(xué)化學(xué)課，在一定溫度下，向一定量溶劑里加入某種溶質(zhì)，還能繼續(xù)溶解的溶液，叫作不飽和溶液；當(dāng)溶質(zhì)不能繼續(xù)溶解時(shí)，所得到的溶液叫作飽和溶液，甚至能夠達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)。本次天宮課堂演示的是“過(guò)飽和乙酸鈉溶液”的結(jié)晶實(shí)驗(yàn)。過(guò)飽和乙酸鈉溶液在外界提供結(jié)晶核的情況下很不穩(wěn)定，很容易析出晶體。從一個(gè)晶瑩剔透的小水球變成白色的小雪球。
二、液橋演示實(shí)驗(yàn)：演示失重環(huán)境下水的表面張力作用
液體會(huì)產(chǎn)生使表面盡可能縮小的力，這種力稱為“表面張力”。清晨凝聚在葉片上的水滴、就是在水的表面張力作用下形成的。再比如，水上的一些小昆蟲(chóng)之所以能站在水面上，也是由于表面張力的作用。
同樣道理，在兩塊塑料板之間倒入水，在太空失重的條件下，表面張力就起了主導(dǎo)作用，甚至分開(kāi)一定距離也不斷裂。而在地面上做同樣的實(shí)驗(yàn)，在重力的作用下，液橋很容易斷裂。
三、水油分離實(shí)驗(yàn)：演示失重環(huán)境下水油分層現(xiàn)象消失、通過(guò)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力實(shí)現(xiàn)分層。
我們知道，由于水和油是不相溶液體，因此在地面有重力的環(huán)境中，水和油是分層的。但在太空失重環(huán)境中，水和油呈現(xiàn)某種混合狀態(tài)。如果在太空也想讓水和油分離咋辦？最直接的想法就是想辦法制造人工重力。制造局部的人工重力其實(shí)并不難，讓物體旋轉(zhuǎn)起來(lái)就好了。比如，放在離心機(jī)當(dāng)中，甚至用手甩一下也能短暫實(shí)現(xiàn)重力，正如航天員葉光富演示的那樣，水和油就分離了。
四、太空拋物實(shí)驗(yàn)：演示天地之間拋物區(qū)別。
牛頓第一定律，又叫慣性定律，就是任何物體都要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。平拋運(yùn)動(dòng)是中學(xué)物理知識(shí)中一個(gè)非常重要的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，同學(xué)們?nèi)粘Ｉ钪袑?duì)于這種現(xiàn)象司空見(jiàn)慣，但是在完全失重的情況下，平拋運(yùn)動(dòng)到底遵循怎樣的規(guī)律，運(yùn)動(dòng)軌跡如何，老師平常只能通過(guò)想象的方式讓同學(xué)們?nèi)ダ斫�。因�(yàn)樵诘孛嫔希捎谟械厍蛑亓Φ淖饔�，拋出去物體的軌跡形成一條漂亮的“拋物線”。但在空間站失重的環(huán)境下，拋出的物體（冰墩墩）相對(duì)于空間站遵守牛頓第一定律，沿直線勻速運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)下，很多孩子已被應(yīng)試教育搞得筋疲力盡，不愛(ài)質(zhì)疑、不愿提問(wèn)，更別說(shuō)提什么標(biāo)新立異的問(wèn)題�？蛇@節(jié)神奇的太空課，讓我們看到了孩子們井噴的想象力和求異思維。
看來(lái)，只要我們?yōu)楹⒆哟罱ㄆ饘挸ǖ乃季S平臺(tái)，允許孩子思想奔放，充分理解、包容其不足，孩子潛在的發(fā)散性思維就能夠噴薄而出。如果我們平時(shí)的教育，能夠多給孩子制造提問(wèn)機(jī)會(huì)，這對(duì)孩子的潛在發(fā)展與創(chuàng)造活力，肯定具有積極作用。——人民日?qǐng)?bào)
《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)規(guī)劃綱要（2021—2035年）》特別提出：提升基礎(chǔ)教育階段科學(xué)教育水平。引導(dǎo)變革教學(xué)方式，倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、開(kāi)放式教學(xué)，保護(hù)學(xué)生好奇心，激發(fā)求知欲和想象力。完善初高中包括科學(xué)、數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物學(xué)、通用技術(shù)、信息技術(shù)等學(xué)科在內(nèi)的學(xué)業(yè)水平考試和綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)制度，引導(dǎo)有創(chuàng)新潛質(zhì)的學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。加強(qiáng)農(nóng)村中小學(xué)科學(xué)教育基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和配備，加大科學(xué)教育活動(dòng)和資源向農(nóng)村傾斜力度。推進(jìn)信息技術(shù)與科學(xué)教育深度融合，推行場(chǎng)景式、體驗(yàn)式、沉浸式學(xué)習(xí)。
我們相信，隨著智能技術(shù)與科普教育的融合創(chuàng)新，將會(huì)激勵(lì)越來(lái)越多的少年兒童愛(ài)上實(shí)驗(yàn)、愛(ài)上科學(xué)。
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