大家好呀,在文章开始前,我想先问大家一个问题:水和油能相融在一起吗?
相信不少朋友都会回答“不能”。我一开始也是这么想的,但前两天的一门“世界上最高的课堂”,刷新了我对这个问题的认知。
没错,它就是中国航天员在神舟十三号上开的“天宫课堂”第二课。
老朋友可能还记得,我在去年和孩子一起重温了八年前的“神舟十号太空授课”,回顾那段圆了无数中国人的航天梦的奇妙旅程。
随着航天技术的进步和发展,八年后的天宫课堂,不仅讲述了中国航天成员亘古不变的小中见大、精益求精的美好品质,还给我们带来了更丰富的科学知识和感官体验。
时隔半年,主讲老师王亚平的“冲天辫”,依然吸引着我家俩娃的注意力。
不过,他俩已经不会问我亚平老师在太空上怎么洗头了,而是好奇航天员在太空上要怎么剪头发
孩子的视角总是那么奇特又可爱,不过回看人类的太空梦,一开始不也是让人们感到天马行空吗?只要能提起孩子对科学的兴趣,让他掌握简单且必要的科学知识,最后拥有探索未知的动力,这门课的使命就已经达到了。
好了,回到正题。作为科代表,我先给大家整理出“天宫课堂”第二课的物理化学知识点(都是中学考点,以后可能会在试卷上出现哦)▼
码完知识点,就让我们一起感受这门有趣又奇妙的太空科学课吧。
天宫课堂的老师们
在今年的天宫课堂里,还是熟悉的国家队阵容,三位宇航员翟志刚、王亚平、叶光富担任“太空教师”,带我们探寻太空上的奥妙。
• 主讲老师:王亚平
• 空间科学设施介绍:叶光富
• 摄像:翟志刚
看完这么豪华的阵容介绍,就让我们来感受这节课的“重头戏”——太空实验。
实验一:制作太空“冰球”
冬奥会让我们对冰雪世界有了更多的向往,而太空课上的第一个实验,灵感就取自于冬奥。
王亚平将“醋酸钠溶液”从袋里挤出,形成了一个晶莹剔透的小球。▼
紧接着,用沾了结晶核的小棒轻轻触碰小球,原本透明的小球马上结晶,变成了一个“冰球”,真是太梦幻了!▼
实验正是运用了中学化学里的“饱和溶液”和“亚稳态”的知识。
※
饱和溶液 亚稳态
在一定的温度下,在一定量的溶剂里加入某种溶质,还能继续溶解的溶液,叫作不饱和溶液;当溶质不能继续溶解时,所得到的溶液叫作饱和溶液,甚至会达到过饱和状态。
打个比方,在20摄氏度的时候,一斤水可以溶解大约两斤白糖,而如果往水里加三斤白糖,那么它就变成了过饱和状态。
在太空实验中,“过饱和醋酸钠溶液”小球正处于“亚稳态”,十分不稳定,当受到某些刺激(比如加入晶体或者晃动)时就会失去平衡,过多的溶质就会结晶放热,变成了我们看到的“冰球”,但其实这个球是热的哦。
实验二:用水搭桥
如何用让两摊水搭成一条“桥”?
在这个实验中,王亚平轻松做出了在地球上难以实现的“水桥”。
先把水挤到两块塑料板上,然后把两块板缓缓靠近,一道“水桥”就这样出现了。▼
这也是八年前的太空课上讲过的知识——表面张力。
※
表面张力
液体表面存在一种“表面张力”——就是“水面”有被向内拉紧,使它尽可能缩小的力量。在我们身处的环境中,液体存在表面张力,但也容易因为外力(如重力)而被“扯断”。
比如清晨凝聚在叶片上的水滴、就是在水的表面张力作用下形成的。
(用手触碰,水滴就容易被“分裂”)
而在太空失重的条件下,水的表面张力成为了主导力,所以即使被分开一定距离也不会断裂。
在地面上的同学们也跟着宇航员做同样的实验,但在重力的作用下,液桥很容易就断裂了。
实验三:水油分离
水和油能融在一起吗?根据我们的生活经验,由于水和油的分子结构差异很大,所以不能相融。而且在有重力的环境中,水和油是分层的,“玩”不到一块去。
但王亚平手中装着水和油的小瓶子,里面却是混合的状态,并没有分层。
那要怎样才能把水和油分离呢?只见“人形离心机”叶光富老师提着绳子,快速旋转小瓶,水和油很快就分离开来。▼
实验中蕴含着两个重要的物理知识点 ▼
※
密度 离心力
由于水的密度比油大,所以在一般条件下,油会漂浮在水的上面。
但在太空中,水和油却不再“泾渭分明”了。这是因为在太空失重环境中,密度的作用变得不明显了,所以水和油混合在了一起。
这个时候,就需要一个力量,把密度大的水和密度小的油分离出来,这个力就是“离心力”。
在叶老师旋转瓶子的过程中,密度更大的水会被旋转的惯性“甩”到瓶底,从而形成水油分离。
在空间站里,不仅有“人形离心机”,还有高科技的“太空离心机”。王亚平说:“很多复杂的科学设备用到的都是简单的科学原理。”
这句话也牢牢扎根在孩子们的心中。是呀,科学原理从来都不是高高在上的。离心力这个知识不仅能帮助我们发明出洗衣机,为日常生活提供便利,还可以被运用在认识世界,改变世界的科研征程中。再小的原理,也值得我们去了解。
实验四:一飞冲天的冰墩墩
作为最近的顶流“冰墩墩”也出席了这次的课堂,给大家表演了一波空翻。▼
表演完空翻,王亚平还让他表演了“直线飞行”。▼
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牛顿第一定律
如果一个运动物体不受任何阻力,那么它就会以不变的速度一直运动下去。
在地面上,由于有地球重力的作用,抛出去的物体就会按照“抛物线”的轨迹掉落。
但在空间站失重的环境下,抛出的物体(冰墩墩)遵守牛顿第一定律,沿着直线匀速“飞行”。
我们的空间站设施
看完上面这么精彩的实验,我家娃对航天设备的兴趣被完全激发了。正好下一个环节,就是让叶光富老师介绍空间站里的“宝贝”。
第一个就是“高微重力实验柜“,可以让宇航员们开展需要更高微重力水平的实验。
随后还介绍到了“无容器材料实验柜”,它的作用是减少容器本身对材料的影响。
老师们还播放了一段锆金属熔化与凝固的实验视频,图中这个小球在降温后突然发光的“再辉”现象,让我家孩子两眼都冒光了。
“大开脑洞”的提问环节
看完神奇有趣又让人震撼的太空实验,我家娃满脑子都是对太空生活的好奇和疑问。而这堂课的最后一个环节,就是让太空老师解答孩子们的疑问。
孩子的想象力是无穷无尽的,问题也是脑洞大开且值得回味的,不信你品品。▼
问:“在空间站里流眼泪是怎么样的?”
答:“流不出来,在眼眶中打转。”
问:“没有重力皮肤会不会变好?”
答:“没阳光,温度湿度控制得好,皮肤状态不错。”
现场的提问还有很多,在感叹孩子们的想法是如此有趣又实用时,我不禁想到,或许在这些对浩瀚又美丽的外太空充满求知欲的孩子中,会出现未来航空领域的研究者。他们所代表的,就是航空行业,乃至科学的未来。
是啊,天宫课堂的提问环节,在我看来更是一场对话。它是现在与未来的对话;是不可能与可能的对话;是传承与坚守的对话。
我们从对话中窥探太空奥秘,在对话中感受创新与创造的思维。科学的进步,正是从一个个天马行空的问题与求真务实的解答中完成的。
很喜欢王亚平给孩子们的一句话:“飞天梦永不失重,科学梦张力无限。”
希望这门最特别的太空课,能够给孩子种下一颗科学的种子,让他学习用科学、辩证、创新的思维,去对待世间万物,探寻灿烂星河。
写在最后
这门在神舟十三号上的太空课,总共一个小时,很值得和孩子一起好好感受。我把资源给大家找好了,请朋友们先“点赞”+“在看”这篇文章,在公众号后台的消息框回复“天宫课堂”,就可以观看这个视频了。▼
希望大家可以找个时间,陪孩子一起看完这个“最高网课”,共同探索这个“时间无尽永前、空间无界永在、质量无限永有”的浩瀚宇宙。
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