中考物理遇见“天宫课堂”

本文转自：昭通日报

◇ 卯升彩

2021年12月9日15时40分，神舟十三号航天员乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行了太空授课，“天宫课堂”第一课开讲。2022年3月23日15时40分，“天宫课堂”第二次授课，中央广播电视总台面向全球进行现场直播。在授课过程中，3名航天员通过许多奇妙的物理实验，回答了同学们提出的问题。

教育部对试题命制要求：注重加强对学生理想信念、爱国主义、品德修养、知识见识、奋斗精神和综合素质等方面的考察，促进学生德智体美劳全面发展。2022年中考物理试题除了会把东京奥运会、北京冬奥会中涉及到的物理知识纳入以外，“天宫课堂”估计也会涉及。

当中考物理与“天宫课堂”相遇，会碰出什么火花呢？

一、对失重的理解

在空间站中，王亚平的头发不像在地面上一样长发飘飘，皮肤会往上提，血液往上移动，热泪只能盈眶而不会下落，这是失重导致的，这些现象让同学们认为在空间站中物体不受重力作用的影响。在“天宫课堂”第二次授课中，播放了书放在秤上自由下落的视频，发现秤的示数为零。可见，处于失重状态的物体仍然受到重力作用，所以失重其实是支撑物对物体支持力减小消失的现象。

二、失重环境下液体压力、压强的变化

1.在地球上由于液体受到重力作用，并且液体具有流动性，所以液体内部各个方向都具有压强（压力），但是当现场老师把侧面扎有孔的瓶子装水后作自由下落运动时，视频中水没有从侧面喷出，说明完全失重时液体内部没有压强（压力）。

2.浮力消失：在“天宫课堂”第一次授课中，王亚平把乒乓球压入水中，乒乓球没有浮起来，说明乒乓球不受浮力作用。究其原因，失重时液体内部没有压强（压力），乒乓球在水中就不会受到水的压力作用，浸在水中的物体上、下表面就不存在压力差，浮力消失了。做完实验，王亚平把装有水的水瓶传给叶光富，水瓶在空中旋转着飘过去，水没有流出，是因为水对各个方向没有压力的原因；后来，王亚平把泡腾片放入水球中，可看到水球内不断地产生气泡，气泡却由于不受浮力作用而没有上浮离开水球。在“天宫课堂”第二次授课中的水、油无法分离，也是浮力消失的原因。

三、失重环境下的行走难题

在“天宫课堂”第一次授课中，叶光富无法像在地面上一样行走，是因为在失重环境下，人对地面没有压力，也不会受到地面的摩擦力的作用。摩擦力产生的条件中有一条是：物体相互接触并有挤压。至于无法转身以及快速旋转右手可以转身，那是初中物理涉及不到的内容——角动量守恒，我们就不在此讨论了。

四、牛顿第一定律

1.在“天宫课堂”第二次授课中，王亚平和叶光富传冰墩墩时，忽略空气阻力，冰墩墩不受力，抛出去的冰墩墩在空中飞行时，做匀速直线运动，本实验不能验证牛顿第一定律，因为冰墩墩仍然受到力的作用。第一次授课中，叶光富旋转右手实现转身时，他在空间站中是悬空的，在没有外力作用下，根据牛顿第一定律，他身体的重心位置会保持不变，也就是说无论他怎么折腾，他身体的重心依然停留在空间中的同一个位置。因此，叶光富只能悬浮在空中转圈。

2.2021年11月7日18时51分，航天员翟志刚成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门，在太空中行走。他没有飘离空间站，是因为他具有惯性，出舱是具有和空间站相同的速度，此时选空间站为参照物，他是静止的。

五、水球中神奇的像

1.在“天宫课堂”第一次授课中，王亚平在水球中成了一个倒立的像，这个像是实像，此时的水球相当于一个凸透镜。后来，叶光富在水球中注入一定量的空气，在水球中形成了一个空气球。这个空气球把水球分割成了两个凹透镜，透过这个球，我们看到了神奇的一幕：一正一反两个像。我们发现，正立的像是缩小的，这个像是凹透镜成的虚像。

2.在太空中没有了不均匀、不稳定空气的折射作用，太空中看到的星星不会“眨眼睛”。

六、“天宫课堂”中的分子动理论

1.在“天宫课堂”第一次授课中，王亚平做了水膜和水球，在失重状态下，这是 分子间的引力 ，或者叫分子表面张力的作用使得水能保持一定的形状，第二次“天宫课堂”授课中“水桥”的形成也是同样的道理。

2.在“天宫课堂”第一次授课中，王亚平还把纸做的小花放在水球上，小花就“盛开”了，那是因为纸和水分子间存在着引力。

3.把蓝色的颜料加入水球中，很快整个水球都变成了蓝色，这是扩散现象，王亚平闻到泡腾片产生的香味，说明分子在做热运动 。

4.在“太空‘冰雪’实验”中，用沾了结晶核的毛根触碰过饱和乙酸钠溶液形成的液体球，液体球迅速变成“冰球”。用手摸上去，“冰球”竟然是热乎乎的，这是因为凝固放热的原因。

5.在“液桥”实验中，两块透明板上的水球接触后合成一个，说明分子间存在  引力 ；然后将两块透明板分开，中间形成一道长约10厘米的“液桥”，如果这个实验在地面上完成，“液桥”的长度会变短，这是因为受到了重力的影响。

6.在“水油分离”实验中，王亚平将装有水和油的瓶子摇晃多次后，水和油均匀地混在了一起，这一现象不能说明分子在不停地做无规则运动，因为分子热运动是不需要外力作用的。

七、“天宫课堂”中的信息传递

“天宫课堂”的天地对话，航天员在太空中也能收到邮件，能与家人视频聊天，这些都是利用电磁波传递信息，其传播的速度为 3×108m/s 。

当然，今年的热点不只是这些，“天宫课堂”只是其中最为重要的部分，希望同学们多关注生活中的物理现象，并动手做一些小实验。

作者简介：卯升彩，高级教师，“云南省初中物理刘永明名师工作坊”优秀坊员、昭通一中凤池分校物理教研组组长、昭通学院外聘教师。多次担任昭通市中考阅卷组副组长，多次承担昭通市学业水平考试命题、审题工作，多次担任昭通市“一师一优课”评委，昭通市教师资格面试官，曾参与昭通市物理实验考查命题工作。