中考物理遇見“天宮課堂”

本文轉自：昭通日報

◇ 卯升彩

2021年12月9日15時40分，神舟十三號航天員乘組航天員翟志剛、王亞平、葉光富在中國空間站進行了太空授課，“天宮課堂”第一課開講。2022年3月23日15時40分，“天宮課堂”第二次授課，中央廣播電視總檯面向全球進行現場直播。在授課過程中，3名航天員透過許多奇妙的物理實驗，回答了同學們提出的問題。

教育部對試題命制要求：注重加強對學生理想信念、愛國主義、品德修養、知識見識、奮鬥精神和綜合素質等方面的考察，促進學生德智體美勞全面發展。2022年中考物理試題除了會把東京奧運會、北京冬奧會中涉及到的物理知識納入以外，“天宮課堂”估計也會涉及。

當中考物理與“天宮課堂”相遇，會碰出什麼火花呢？

一、對失重的理解

在空間站中，王亞平的頭髮不像在地面上一樣長髮飄飄，面板會往上提，血液往上移動，熱淚只能盈眶而不會下落，這是失重導致的，這些現象讓同學們認為在空間站中物體不受重力作用的影響。在“天宮課堂”第二次授課中，播放了書放在秤上自由下落的影片，發現秤的示數為零。可見，處於失重狀態的物體仍然受到重力作用，所以失重其實是支撐物對物體支援力減小消失的現象。

二、失重環境下液體壓力、壓強的變化

1。在地球上由於液體受到重力作用，並且液體具有流動性，所以液體內部各個方向都具有壓強（壓力），但是當現場老師把側面扎有孔的瓶子裝水後作自由下落運動時，影片中水沒有從側面噴出，說明完全失重時液體內部沒有壓強（壓力）。

2。浮力消失：在“天宮課堂”第一次授課中，王亞平把乒乓球壓入水中，乒乓球沒有浮起來，說明乒乓球不受浮力作用。究其原因，失重時液體內部沒有壓強（壓力），乒乓球在水中就不會受到水的壓力作用，浸在水中的物體上、下表面就不存在壓力差，浮力消失了。做完實驗，王亞平把裝有水的水瓶傳給葉光富，水瓶在空中旋轉著飄過去，水沒有流出，是因為水對各個方向沒有壓力的原因；後來，王亞平把泡騰片放入水球中，可看到水球內不斷地產生氣泡，氣泡卻由於不受浮力作用而沒有上浮離開水球。在“天宮課堂”第二次授課中的水、油無法分離，也是浮力消失的原因。

三、失重環境下的行走難題

在“天宮課堂”第一次授課中，葉光富無法像在地面上一樣行走，是因為在失重環境下，人對地面沒有壓力，也不會受到地面的摩擦力的作用。摩擦力產生的條件中有一條是：物體相互接觸並有擠壓。至於無法轉身以及快速旋轉右手可以轉身，那是初中物理涉及不到的內容——角動量守恆，我們就不在此討論了。

四、牛頓第一定律

1。在“天宮課堂”第二次授課中，王亞平和葉光富傳冰墩墩時，忽略空氣阻力，冰墩墩不受力，丟擲去的冰墩墩在空中飛行時，做勻速直線運動，本實驗不能驗證牛頓第一定律，因為冰墩墩仍然受到力的作用。第一次授課中，葉光富旋轉右手實現轉身時，他在空間站中是懸空的，在沒有外力作用下，根據牛頓第一定律，他身體的重心位置會保持不變，也就是說無論他怎麼折騰，他身體的重心依然停留在空間中的同一個位置。因此，葉光富只能懸浮在空中轉圈。

2。2021年11月7日18時51分，航天員翟志剛成功開啟天和核心艙節點艙出艙艙門，在太空中行走。他沒有飄離空間站，是因為他具有慣性，出艙是具有和空間站相同的速度，此時選空間站為參照物，他是靜止的。

五、水球中神奇的像

1。在“天宮課堂”第一次授課中，王亞平在水球中成了一個倒立的像，這個像是實像，此時的水球相當於一個凸透鏡。後來，葉光富在水球中注入一定量的空氣，在水球中形成了一個空氣球。這個空氣球把水球分割成了兩個凹透鏡，透過這個球，我們看到了神奇的一幕：一正一反兩個像。我們發現，正立的像是縮小的，這個像是凹透鏡成的虛像。

2。在太空中沒有了不均勻、不穩定空氣的折射作用，太空中看到的星星不會“眨眼睛”。

六、“天宮課堂”中的分子動理論

1。在“天宮課堂”第一次授課中，王亞平做了水膜和水球，在失重狀態下，這是 分子間的引力 ，或者叫分子表面張力的作用使得水能保持一定的形狀，第二次“天宮課堂”授課中“水橋”的形成也是同樣的道理。

2。在“天宮課堂”第一次授課中，王亞平還把紙做的小花放在水球上，小花就“盛開”了，那是因為紙和水分子間存在著引力。

3。把藍色的顏料加入水球中，很快整個水球都變成了藍色，這是擴散現象，王亞平聞到泡騰片產生的香味，說明分子在做熱運動 。

4。在“太空‘冰雪’實驗”中，用沾了結晶核的毛根觸碰過飽和乙酸鈉溶液形成的液體球，液體球迅速變成“冰球”。用手摸上去，“冰球”竟然是熱乎乎的，這是因為凝固放熱的原因。

5。在“液橋”實驗中，兩塊透明板上的水球接觸後合成一個，說明分子間存在 引力 ；然後將兩塊透明板分開，中間形成一道長約10釐米的“液橋”，如果這個實驗在地面上完成，“液橋”的長度會變短，這是因為受到了重力的影響。

6。在“水油分離”實驗中，王亞平將裝有水和油的瓶子搖晃多次後，水和油均勻地混在了一起，這一現象不能說明分子在不停地做無規則運動，因為分子熱運動是不需要外力作用的。

七、“天宮課堂”中的資訊傳遞

“天宮課堂”的天地對話，航天員在太空中也能收到郵件，能與家人影片聊天，這些都是利用電磁波傳遞資訊，其傳播的速度為 3×108m/s 。

當然，今年的熱點不只是這些，“天宮課堂”只是其中最為重要的部分，希望同學們多關注生活中的物理現象，並動手做一些小實驗。

作者簡介：卯升彩，高階教師，“雲南省初中物理劉永明名師工作坊”優秀坊員、昭通一中鳳池分校物理教研組組長、昭通學院外聘教師。多次擔任昭通市中考閱卷組副組長，多次承擔昭通市學業水平考試命題、審題工作，多次擔任昭通市“一師一優課”評委，昭通市教師資格面試官，曾參與昭通市物理實驗考查命題工作。