2021年12月9日15:40，“天宫课堂”第一课正式开讲，时隔8年之后， 中国航天员再次进行太空授课。“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，这是中国空间站首次太空授课活动。原理：角动量是描述物体转动的物理量。这个试验所展现的是在微重力的环境中，航天员在不接触空间站的情况下，类似于理想状态下验证“没有外力矩，物体会处于角动量守恒”。航天员上半身向左转动时，按照角动量守衡的原则，下半身就会向右转。另一个动作是航天员伸展身体的时候，因为质量分布得离旋转轴比较远，转动惯性比较大，所以角速度就减慢，通俗地说就是转得慢了。而当把四肢收回时，转动惯性小，角速度就会增加，直观感受就是转动速度变快了。原理：浮力来源于重力引起的液体在不同深度的压强差。当重力消失时，液体内部压强相同，浮力也就消失了。原理：当航天员往水球中打入一个气泡，因为在太空中浮力已经消失了，所以气泡不会向上飘，而是老老实实待在水球中，水球因此被气泡变为了两部分，中间是空气，气泡周围是水。这个时候整个水球就变成了两个透镜，外圈成为了一个凸透镜，所以呈现出一个倒立的像，内圈相当于变成了两个凹透镜的组合，这个时候又出现了一个正立的像。因此可以在水球中同时看到一正一倒的两个像。原理：在地面环境中，将泡腾片扔进水球里，就能看到气泡上浮，可在中国空间站的失重环境中，因为浮力的消失，泡腾片扔进水中的产生的气泡不再上浮，而是相互挤压，最后水球被气泡撑得很大，也就是水球一点点膨胀的效果。1.（单选）2021年12月9日，“天宫课堂”第一课正式开讲。在课堂上，我们看到泡腾片扔进水中的产生的气泡不再上浮，而是相互挤压，水球也被气泡撑得更大。这一现象与太空的（ ）环境有关。【答案】D。泡腾片实验与太空的微重力环境有关。在中国空间站的失重环境中，因为浮力的消失，泡腾片扔进水中的产生的气泡不再上浮，而是相互挤压。
2.（单选）2021年12月9日，“天宫课堂”第一课正式开讲。在课堂上，航天员上半身向左转动时，下半身就会向右转。这一现象可以用（ ）来解释。【答案】A。航天员上半身向左转动时，按照角动量守衡的原则，下半身就会向右转。
3月23日,“天宫课堂”第二课正式开始,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富相互配合,在中国空间站进行授课。
1.现象回顾：透明的液球飘在半空中，王亚平用一根小棍点在液球上，球体瞬间开始“结冰”，几秒钟就变成通体雪白的“冰球”而这枚“冰球”摸上去却是温热的。2.解读：实验实际上是过饱和乙酸钠（也叫醋酸钠）溶液形核、结晶的过程，过程当中会释放热量。在失重条件下，醋酸钠溶液可以脱离容器成为稳定的液体球。小棍上沾有晶体粉末，为过饱和乙酸钠溶液提供了凝结核，进而析出三水合乙酸钠晶体。结晶是一个放热的过程，所以冰球摸上去热乎乎的。
1.现象回顾：叶光富将水分别挤在两块液桥板上，水球状似倒扣着的碗。液桥板合拢，两个水球“碗底”挨“碗底”；液桥板分开，一座中间细、两头粗的“桥”将两块板相连；王亚平再将液桥板拉远，液桥变得更细、更长，仍然没有断开。2.解读：微重力环境与液体表面张力是液桥得以成形的主要原因。在地面重力作用下，由于表面张力很弱，所以在正常重力环境下形成的液桥尺寸很小（通常只有几毫米），超过这个尺寸，液桥将无法平衡其重力而垮塌。而在太空中，由于失重作用，可以形成直径很大的液桥。
1.现象回顾：王亚平用力摇晃一个装有水和油的瓶子，让水油充分混合，瓶中一片黄色。时间一分一秒过去，瓶中没有发生任何变化，油滴仍然均匀分布在水中。后来又甩动瓶子，水油明显分离，油在上层，水在下层。2.解读：水和油之所以“难舍难分”、长时间保持混合态，是由于在微重力环境下密度分层消失了，也就是浮力消失了。在地面上，水和油是分层的，总是水在下面，油在上面。但是在空间站中，由于几乎没有重力影响，密度大的不再下沉，密度小的也不再上浮，水和油混在一起，看不出二者的界限。通过旋转，可以实现水和油的分层，分离是由于水的旋转产生的离心力较大，可以理解为离心作用使得浮力重新出现了。 
1.现象回顾：王亚平水平向前抛出“冰墩墩”摆件，一向憨态可掬的“墩墩”姿态格外轻盈，接连几个“空翻”画出了一条漂亮的直线，稳稳站在了叶光富手中。2.解读：太空抛物实验展示了牛顿第一定律所描述的现象。在太空，由于在空间站舱内，物体几乎不受重力作用，不论往哪个方向抛，几乎都可以看作是匀速直线运动，因为物体只受到微弱的空气阻力作用，速度方向和大小的变化都很微小。
【答案】C。实验实际上是过饱和乙酸钠（也叫醋酸钠）溶液形核、结晶的过程，过程当中会释放热量。
【答案】B。太空抛物实验展示了牛顿第一定律所描述的现象。在太空，由于在空间站舱内，物体几乎不受重力作用，不论往哪个方向抛，几乎都可以看作是匀速直线运动，因为物体只受到微弱的空气阻力作用，速度方向和大小的变化都很微小。注：牛顿第一定律也称惯性定律，即任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
2022年10月12日，“天宫课堂”第三课开讲，神舟十四号乘组航天员陈冬、刘洋、蔡旭哲在“新教室”问天实验舱带来了一场精彩的太空科普课。
解读：液体表面类似张紧的橡皮膜，如果液面是弯曲的，它就有变平的趋势。因此凹液面对下面的液体施以拉力，使液体沿着管壁上升，当向上的拉力跟管内液柱所受的重力相等时，管内的液体停止上升，达到平衡。植物茎内的运输管道——导管就是植物体内极细的毛细管，它能把土壤里的水分吸上来。此外，生活中的砖块吸水、毛巾吸汗、粉笔吸墨水等都是常见的毛细现象。在天宫课堂上，航天员展示的毛细现象比在地球上更显著，这是因为在空间站内处于微重力环境，忽略液体重力，管内的凹液面所受到的向上的拉力可以拉着水一直上升，直到管口。【拓展】毛细现象中液体上升下降的高度可由下式确定：
式中，r为细管半径；ρ为液体密度；θ为液面与管壁的交角。因此管子越细，高度越高。解读：水球的形成是由于水的表面张力作用的结果。把空心铁球放入水球后，由于是微重力环境，铁球几乎不受重力，但水对钢球存在粘滞力，所以铁球不会掉下来。当水球中加入空心铁球后，二者组合成了液固混合体，由于物体振动幅度与质量成反比，所以当水球质量增大时，混合体振动幅度减小。此时，其固有振动频率也会减小。解读：在微重力条件下，水会凝结成圆球状漂浮在空中，就算把杯子倒转，水也不会自动流进嘴里。因此，航天员喝的水都是装在袋形容器中的，其上还安装有一个带盖子的吸管，航天员喝水时可以直接把盖子打开用吸管吸水。在空间站内是有一个标准大气压的，当航天员吸走吸管里的空气时，吸管内部气压变小，外界气压就会将水压入气压小的吸管，水就进入嘴里。由于处在微重力环境中，几乎不用考虑水受到的重力，所以只靠吮吸作用，就可以用2米长的吸管轻松喝到水。解读：实验中，两个扳手的旋转方式不同、质量分布不同，所以出现了不同的掉头现象。一个刚体绕着它转动惯量最大的主轴（第一主轴），或转动惯量最小的主轴（第三主轴）旋转时是稳定的，而绕着中间轴（第二主轴）旋转时则是不稳定的。1.（单选）2022年10月12日，“天宫课堂”第三课开讲。在太空中，将三根粗细不同的塑料管同时放在水中，最细管子内的液面飞速到达顶端，该现象可以用（ ）来解释。【答案】D。在天宫课堂上，航天员展示是毛细现象。在空间站内处于微重力环境，忽略液体重力，管内的凹液面所受到的向上的拉力可以拉着水一直上升，直到管口。
2.（单选）2022年10月12日，“天宫课堂”第三课开讲。在太空中，航天员成功用2米长的吸管喝到芒果汁，该现象可以用（ ）来解释。【答案】C。在空间站内是有一个标准大气压的，当航天员吸走吸管里的空气时，吸管内部气压变小，外界气压就会将水压入气压小的吸管，水就进入嘴里。由于处在微重力环境中，几乎不用考虑水受到的重力，所以只靠吮吸作用，就可以用2米长的吸管轻松喝到水。
2023年9月21日，“天宫课堂”第四课正式开讲，景海鹏、朱杨柱、桂海潮为广大青少年带来太空科普课，这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课。实验现象：在空间站中，不管蜡烛的方向朝向哪里，火焰都近似球形。原理解读：由于微重力环境几乎消除了浮力对流，燃烧后的气体向各个方面运动的趋势相同，因此火焰会出现球形；而在地面由于受重力的作用，燃烧后的热气上升，冷气下降，形成了浮力对流。因此，地面蜡烛的火焰呈锥形。在地面上，浮力对流是自然对流的主要形式，流体受热膨胀后，就会往上浮；而流体冷却缩小后，就会下沉，自然对流就形成了。产生浮力对流的根本原因是重力作用，而在空间微重力环境下，浮力对流就会消失。实验现象：在空间站“打乒乓球”，使用普通球拍，水球“乒乓球”没有破裂，而是牢牢粘在球拍上；而使用毛巾加工成的球拍，水球不仅没有被吸收，反而弹开了，就可以在太空进行“乒乓球比赛”。原理解读：水球之所以不破裂，除了表面张力使水球不容易破裂之外，还因为毛巾的表面布满了疏水的微绒毛，有很好的疏水性能。表面张力指液体表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。清晨凝聚在叶片上的水滴、水龙头缓缓垂下的水滴，都是在表面张力的作用下形成的。实验现象：在空间站航天员手握快速自转的陀螺，随着陀螺的方向的改变，航天员的身体也会随之运动。原理解读：陀螺快速自转，产生了角动量。再改变它的方向时，角动量会产生显著的变化。陀螺与航天员的手产生了反作用力学，从而让航天员轻松地实现了转身。角动量可以理解为物体旋转的某种“惯性”，它是一种矢量物理量，具有大小和方向。角动量守恒定律是指在没有外力矩作用的情况下，一个物体或物体系统的总角动量保持不变。这是物理学中一个非常重要的基本原理。1.（单选）2023年9月21日，“天宫课堂”第四课正式开讲，在空间站中，不管蜡烛的方向朝向哪里，火焰都近似球形。这与太空微重力环境下（ ）有关。由于微重力环境几乎消除了浮力对流，燃烧后的气体向各个方面运动的趋势相同，因此火焰会出现球形。2.（单选）2023年9月21日，“天宫课堂”第四课正式开讲，在空间站中，航天员手握快速自转的陀螺，随着陀螺的方向的改变，航天员的身体也会随之运动。这是因为陀螺快速自转，产生了（ ）。陀螺快速自转，产生了角动量。再改变它的方向时，角动量会产生显著的变化。陀螺与航天员的手产生了反作用力学，从而让航天员轻松地实现了转身。来源：逢考必胜，转载旨在分享，如有侵权请联系删除。
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