物理老师解读“天宫课堂”第四课

本文转自：长江日报

天地大不同

物理老师解读“天宫课堂”第四课

青山区红钢城小学307班的孩子们在老师的带领下观察火焰形状，找寻“天地实验”的不同。

通讯员熊思慧 摄

球形火焰实验、奇妙“乒乓球”实验、动量守恒实验、又见陀螺实验……9月21日下午，“天宫课堂”第四课在中国空间站开讲。四个小实验涉及了哪些物理学知识？长江日报记者邀请武汉市楚才中学四位物理教师解读“天宫课堂”上的奇妙。

■ 球形火焰实验

解读者：楚才中学物理教师雷慧

在地面上燃烧蜡烛时，我们看到的火焰形状与重力影响下的空气对流有关，火焰中的热气体因密度小会上升，同时周围的冷空气因密度大会下沉，形成对流。这种对流会使火焰产生形状上的变化。火焰会向上升起，形成锥形或漏斗形状。在空间站，微重力环境几乎消除了浮力对流，燃烧后的气体向各个方向运动的趋势相同，因此不管蜡烛的方向朝向哪，火焰都近似球形。

■ 奇妙“乒乓球”实验

解读者：楚才中学物理教师张九龙

实验一：普通球拍拍水球（“乒乓球”），水球（“乒乓球”）沾到了球拍上。

实验二：“特制”球拍拍水球（“乒乓球”），水球（“乒乓球”）球体碰到球拍没有破裂，也没有沾到表面，而是被弹出去。

两次实验球拍不一样。第二次实验球拍表面包裹了我们运动擦汗用的干毛巾。为什么用来擦汗的毛巾可以把水球弹开呢？这是因为表面张力使水球不容易破裂，毛巾的表面还布满了疏水的微绒毛，疏水的微绒毛不吸水，所以水球（“乒乓球”）被弹出去。我们平时的生活中，在擦汗的时候是通过挤压将汗水挤到了疏水结构下方的纤维空隙里来实现的。用饮水袋来做一个小水球，在空间站里做水球相对比较容易，地面就很难实现了。

■ 动量守恒实验

解读者：楚才中学物理教师熊羿

实验一：准备两个质量为500克、直径49.5毫米的大钢球，用一个运动的大钢球去正碰另一个相同的但静止的大钢球。发生碰撞后，原先静止的大钢球开始运动，原先运动的大钢球静止。

实验二：准备一个质量稍小的100克小钢球，将运动的小钢球去碰撞静止的500克大钢球，碰撞后，小钢球转向，大钢球沿着小钢球的初始运动方向前进。

实验三：运动的大钢球去碰撞静止的小钢球，小球和大球都沿着大球初始的方向前进。

运动的钢球去碰撞静止的钢球，静止的钢球会运动，而原先运动的钢球速度会发生变化。这样的两个小球组成了一个系统，系统总的动量是守恒的。当我们在地面上做这样相同的实验时，钢球会受到重力和摩擦力的影响，它们的总动量会在发生碰撞的过程中而有所损耗。但在太空微重力的条件下，我们就可以做到接近钢球不受力，使它们在碰撞时总动量守恒。

■ 又见陀螺实验

解读者：楚才中学物理教师袁可欣

悬浮在太空舱内的航天员无法自主转身，静止的金属陀螺也无法带动航天员左右转向，但航天员能借助手臂的前后转动左右转身，也能利用高速旋转的金属陀螺达到左右转向的目的。微重力下，高速旋转的金属陀螺遵循角动量守恒，实现了“太空转身”。

长江日报记者杨幸慈 通讯员官华