太空教室里的魔法课( 三 )


科研人员可以借助微重力环境特性开展研究 , 例如利用密度分层消失 , 在微重力环境下向熔融合金中注入气体 , 可以得到航空航天、能源和环保领域的重要材料——泡沫金属 。
翻跟头的“冰墩墩”
现象与回顾
北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”压轴登场 , 迎来太空之旅的“高光时刻” 。 王亚平水平向前抛出“冰墩墩”摆件 , “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 。
解读与延伸
太空抛物实验展示了牛顿第一定律所描述的现象 。 在空间站中 , “冰墩墩”摆件被抛出后几乎不受外力影响 , 保持近似匀速直线运动 。
我们为什么要开展在轨科学实验?张璐介绍 , 目前正在进行的实验项目 , 一是要揭示微重力环境下的特殊现象 , 属于从科学角度认识世界;二是通过在轨实验助力地面科学研究 , 改进工艺水平;三是舱外有高真空环境、辐照、亚磁场等 , 这些特殊环境因素对生物体、材料、元器件等影响也是我们要研究的内容;四是进一步探索未知领域 , 包括暗物质探测、行星起源探索等 。
(据新华社电)
名师点拨
广铁一中外国语学校物理老师王巨
可尝试制作“过冷水”
水被倒出时瞬间结冰
在太空“冰雪”实验中 , 王亚平老师从袋子里面挤出的过饱和乙酸钠溶液在太空中失重的环境下呈现出一个晶莹剔透的液珠 。 当王亚平老师用沾有结晶核的毛杆触碰液珠时候 , 我们可以观察到液珠凝固结成冰晶 , 这是初中物理物态变化中的凝固现象 。 在实验过程中 , 王亚平老师摸了一下“冰球” , “冰球”居然是热的 , “冰球”为什么变成了“热球”呢?原来 , 在凝固过程中 , 是需要放出热量的 , 这是初中物理中一个重要的知识点 。 在我们的生活中 , 这个小实验我们也可以动手做 , 你将会看到液体凝固成固体的奇妙瞬间 。 我们选取干净的瓶子装上蒸馏水 , 便利店买的蒸馏水也可以直接使用 , 将水放在冰箱冷冻室冰3~4个小时 , 其间不要晃动水 , 我们会得到没结冰的“过冷水” , 然后把水瓶缓慢取出 , 将水慢慢倒出就会看到水瞬间结冰的现象 , 特别好看且奇妙 。 如果失败了也不要灰心 , 水解冻后是可以重复试验的 , 多尝试几次或一次冰冻多瓶 , 就能得到没结冰的“过冷水” , 然后看到奇妙有趣的凝固现象 。
黄埔区会元学校物理老师卢刚强
太空环境下浮力“消失”
油和水可“混在一起”
在上一次天宫课堂 , 同学们观看了神奇的“浮力消失”实验 。 这次 , 天宫空间站的宇航员王亚平老师带同学们进一步了解太空中的“浮力” 。
在地球上 , 油和水混合在一起静置一段时间后 , 油会浮在水的上面 , 水和油会出现明显的分层现象 。 这主要是因为油不溶于水 , 并且油的密度比水的密度小 。 由于浮力的原因 , 水和油出现分层 , 油自然而然地浮在水的上方 。
但在太空的微重力环境下 , 浮力“消失了” 。 因此油和水就混在一起 , 无法分离 。 那么怎么样才能重新让水和油分离呢?航天员叶光富老师用一根绳子连接水油容器 , 用力地甩动 , 使水油溶液做圆周运动 , 水和油又再次分离 。
【太空教室里的魔法课】这利用到的是离心分离的方法 , 即借助离心力 , 使密度不同的两种液体分离 。 我们在物理课上学过 , 由于物体具有惯性 , 会保持原来运动状态 。 物体在做非直线运动的时候 , 物体本身具有质量 , 造成的惯性会使得物体朝着原来运动轨迹的切线方向运动 , 而油和水的惯性不一样 , 最终导致彼此分离 。

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