神舟十三号人第二次太空授课刚开始的冰雪实验袋子里的液体是什么

相信大家都看过《天宫课堂第二课》，其中，在水油分离实验中，奇怪的实验现象让学生们感到惊讶，很多学生都不知道水油分离实验现象和原理是什么。 让我简单介绍一下。 天宫教室第二课水油分离实验的现象和原理是什么？ 水是地球上最常见的物质之一，是常温常压下无气味的透明液体，被称为人们生命的源泉。 植物油淡黄透明，颜色澄清。 中国航天员将在轨展示水、油分离、太空抛物等实验，这些太空实验有什么意义？

我国神舟十三号载人宇宙飞船在宇宙中成功发射是众所周知的。 这次宇宙飞船的主要任务之一是完成各项轨道实验。 其中4个实验将在此次太空旅行中实现，分别是太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离、太空抛物实验。 这些原本在地球上不正常的实验在宇宙中完成并展示，是一次不可思议的展示，更是划时代的重要科学实验。 取出装有过饱和乙酸钠溶液的水袋，轻轻挤压，一个带泡沫的液体球慢慢从喷嘴里出来，停在了空间站内。

很快用带有粉末的小棍子接触液体球后，带有水泡的液体球开始“冻结”。 在太空“冰雪”实验中，王亚平向大家展示了这一神奇的物理现象。 如果植物油和水相遇会怎么样？ 在地球上，油一定是浮在水上的，两者按道理划分了层次。 在失重的空间条件下，油混入水中无法分离。 怎样才能从水中提取油？ 在该实验中，神舟十三号乘组的翟志刚、王亚平和叶光富通过旋转形成向心力，完成了水和油的水平。

水、油分离实验。 在路面上，水和油放在一起会出现分层现象，但在空间站上，由于失重的自然环境，水和油不容易分离。 在整个实验过程中，叶光富老师启动了“手动离心脱水机”，完成了水油分离。 该实验除了表明新天地的实验现象不同外，还与空间站上的固定不动武器装备离心脱水机有关，借此机会看到了空间站的秘密试验箱。

      在一定温度下，向一定量溶剂里加入某种溶质，当溶质不能继续溶解时，所得到的溶液叫做这种溶质的饱和溶液还能继续溶解的溶液，叫做这种溶质的不饱和溶液。

      大家都知道，只有溶液达到饱和状态，才会出现结晶沉淀。如果溶液未达到饱和状态，它会继续溶解，不会结晶。

      地面上受重力影响，液体从杯子底部开始往上结晶。

      在太空失重环境下，像漫天飞雪一样，液体的四面八方都结晶。在杯子边缘和空中等，每个方位，每个有水的地方，都有出现结晶的现象。而且，这种结晶会比地面上的更为舒展。堆积起来的晶体会像雪花一样落下来，浪漫壮观。

本次授课率先上场的还是王亚平老师。王老师利用过饱和乙酸钠溶液，制作了一颗冰球。这个液体球，长得像冰球其实是热球。

      太空“冰雪”实验实际上是空间站里的无水醋酸钠实验。这种实验在太空做和在地面做有什么不同?

      首先是重力的环境，在空间站是微重力环境，在这种环境下，它的结晶状况跟地面上差别还是挺大的。

      其次就是容器的影响。空间站里的太空“冰雪”实验是没有容器的，是一个圆球状的，在这种情况下结晶是可以往外发展的如果在容器里面由于容器的限制，它只能往内结晶，主要是区别在这两点。

      在我们空间站里面就有无容器的材料柜，其实容器对材料的生长影响还是挺大的，因为在材料生长的过程中，容器的形状、表面的结晶度、表面的粗糙度，对晶格结构、缺陷、纯度等都有很大影响。

      特别是一些多元的合金，由于它的浓度不一样，在地面上做的时候会分层。而在空间站做的时候，在微重力环境下，地面上的影响没有了，如果再把容器的影响去掉的话，它就有可能长出纯度更高，结晶度更高，结晶更好的材料。

天宫课堂第二课主要内容

天宫课堂第二课主要内容，在约60分钟的授课中，神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富生动介绍展示了空间站工作生活场景，讲解了实验背后的科学原理。天宫课堂第二课主要内容。

3月23日，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富讲了又一堂精彩的太空科普课。

太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验……3名“太空教师”以天地互动的形式演示了实验，并介绍与展示了空间科学设施。这场充满奇思妙想的太空授课，让科学的种子在亿万青少年的心里生根发芽。

据中国载人航天工程办公室消息，3月23日15时44分，“天宫课堂”第二课在中国空间站开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富讲了又一堂精彩的太空科普课。中国空间站第二次太空授课活动取得圆满成功。

地面主课堂设在中国科技馆，分课堂分别设在西藏拉萨和新疆乌鲁木齐。授课活动由中国载人航天工程办公室联合教育部、科技部、中国科协、中央广播电视总台共同主办，中国科技馆及载人航天工程相关参研参试单位提供支持。授课内容面向全球观众进行直播。

预 热

复习首次授课内容

开课前几天，太空授课内容已向社会公布，航天员将在绕地球飞行的空间站上进行太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验，并介绍与展示空间科学设施。早早看过了“课表”，地面课堂的同学们翘首以盼。在地面预热环节，同学们复习了首次空间站“天宫课堂”的授课内容，回顾了我国载人航天工程“三步走”的历程，还温习了关于太空失重的知识。

“太空教师”们来了！3名航天员来到镜头前，身着蓝色工作服站成一排集体亮相。

“太空探索永无止境，大家好，我是太空教师王亚平，很开心我们又见面了，今天是我们的‘天宫课堂’第二课……”王亚平的面孔和声音在“天宫课堂”再次出现，将同学们带入上课状态。

“我是指令长翟志刚，继续担任拍摄工作。”

“我是航天员叶光富，很高兴能够再次给大家分享太空中的科学知识。”

有过首次在空间站授课的经验，3名“太空教师”轻车熟路，再次带领大家进入奇妙的太空失重世界。

实 验

“冰雪”实验、水油分离、太空抛物等接续上演

结合2022年北京冬奥会，王亚平首先给大家展示太空“冰雪”实验。只见她拿出一个装有过饱和乙酸钠溶液的透明袋子，袋口连接着一根吸管。她小心翼翼地从袋子里挤出溶液，在吸管口渐渐地形成一个透明液体球，再用沾了点结晶核的毛根轻轻碰触了下球体。

在尝试了几次后，仿佛被施了魔法一样，透明球迅速变成结晶球。王亚平解释说，析出晶体时，还会释放热量，因此这是一个摸起来感觉热热的“热球”。

“这是微重力环境下液体的表面张力作用，使得挤出的液体形成了饱满均匀的液体球。”王亚平揭示了奥秘。为了给同学们更直观地展示表面张力，王亚平紧接着做了另一个实验。她手里拿着两块透明的液桥板，叶光富拿着装有饮用水的袋子向两块液桥板分别挤上一个水球。

与此同时，地面课堂的同学们也在同步做着同样的实验。当两个水球越来越大，并黏合在一起时，她又将其缓慢地拉开，一座奇特的“液桥”搭建而成。

接下来进行太空中的浮力实验，王亚平遇到了“难题”。

只见她拿着一个小瓶子，里面装有两种液体。透明的水和黄色的食用油。王亚平和地面同学们一起将各自手中的瓶子进行摇晃后，“天宫课堂”和地面课堂出现了截然不同的现象。水和油不相溶，在地面时，油比水轻，就会浮在水面上，而在空间站微重力环境下则不然。

同学们手中瓶子里的液体渐渐形成分层，而王亚平手中的水油还是和之前一样，没有产生任何变化。怎么办？王亚平向地面课堂的同学们“求助”。一名同学提议：“使用旋转的方式，借助离心作用将水和油分开。”王亚平采纳了建议。叶光富进行了演示，只见他将绳子系在瓶口，快速旋转，不一会儿，瓶子里的混合液就分离开来了。

“小原理可以发挥大作用。空间站也有这样的离心设备，用来分离和制备一些液体。很多复杂的设备都是简单的科学原理，比如空间站里的陀螺仪。”王亚平又给大家补充了一个知识点。

展示完太空奇妙的液体现象后，王亚平开始最后一项实验——太空抛物实验，目的是描述牛顿第一定律的基本原理。此时，一个可爱小巧的冰墩墩闪亮登场。王亚平将冰墩墩用手指轻轻一推，冰墩墩没有下坠，而是慢慢飘向一两米外的叶光富。叶光富接住后，又将其推向王亚平。冰墩墩在两人之间来回做着近似匀速直线运动。

“同学们，我所处的空间站实际上围绕地球飞行，那以你们的视角来看，冰墩墩做的还是近似匀速直线运动吗？为什么呢？”王亚平给同学们布置了一项课后作业。

王亚平为同学们演示完有趣的实验后，接着，和叶光富一起介绍了空间站上的两个新科学实验柜——高微重力实验柜和无容器材料实验柜，展示了本次任务中开展的空间科学实（试）验进展。

建设空间站的目的，就是打造太空实验室，也意味着可以把地球上的实验室搬到太空。

“科学实验是助力科学研究的重要手段，科学实验柜是我们在空间站开展科学实验的一个主要设施，等到问天实验舱和梦天实验舱发射入轨之后，我们将会增加更多的实验柜，开展更多领域的科学实验项目。到那时候，中外科学家都可以依托实验柜来开展研究，中国空间站将成为造福全人类的太空科学平台。”

叶光富说：“同学们，我们也热切地期待你们能提出自己的科学实验设想，说不定下一次在太空中展示的就是你们的实验项目。”

互 动

师生问答充满奇思妙想

最后的提问环节中，网友们和地面课堂的同学们抛出了很多有趣的问题，3名航天员一一作答。

“在空间站里流眼泪是怎么样的？是像果冻一样拉得很长，还是会蹦出来成一颗一颗的？”

王亚平回答：“眼泪无法像在地面时那样自然地流下来，而是在眼眶中打转，或者是在眼角。所以在地面上强忍眼泪故作坚强也许很难，但是在太空中我们就很容易做到。”

“我们在空间站看到的月亮和在地球上看到的月亮有什么不同吗？”

“我们空间站距离地球约400公里，地球距离月球38万公里。在空间站上看月球跟在地面上看月球没有太大的区别，但是因为没有地球上的大气和云的干扰，我们在空间站上看到的月亮更加明亮，更加清晰。”翟志刚回答。

“我有没有机会成为一名能在太空中做实验的科学家呢？”

叶光富鼓励说：“随着空间站的建成，将会有更多的科研人员到空间站来开展科学实验，非常欢迎同学们未来到空间站上来做实验，也可以把自己设计的实验项目提交到空间站来，然后在地面上远程操作。”

1节近1小时的太空授课在天地互动中很快过去，该到“下课”的时候了。

“同学们，未来属于你们！”

“探索浩瀚宇宙，发展航天事业，建设航天强国是我们不懈追求的.航天梦！希望同学们只争朝夕，不负韶华，在追梦的道路上坚定前行！”

“飞天梦永不失重，科学梦张力无限！期待同学们继续努力学习科学知识，提高科学素养，探索科学奥秘，未来的空间站将由你们来建设！”

3名航天员分别给同学们送出祝福和期望后，对着镜头和同学们依依惜别，挥手再见。又一场充满奇思妙想的太空授课，再一次撒下科学的种子，在亿万青少年的心里生根发芽。

回放怎么看?

1、移动终端可点击关注人民网视频号预约观看。

2、电视可进入央视综合、新闻、少儿频道观看。

3、电脑可进入央视端观看。

4、没有时间收看直播的朋友们可在央视端等平台收看直播录像。

“天宫课堂”第二课定于3月23日15时40分在中国空间站开讲，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富将相互配合进行授课。

这次太空授课活动采取天地对话方式进行。航天员将在轨演示太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验等，介绍与展示空间科学设施，旨在传播普及空间科学知识，激发广大青少年不断追寻“科学梦”、实现“航天梦”的热情。

“天宫课堂”第二课内容简介

“天宫课堂”第一课授课时长约60分钟，预计“天宫课堂”第二课授课时同样约60分钟。具体以具体课程安排为主。

“天宫课堂”第一课北京时间2021年12月9日15：40，“天宫课堂”第一课正式开讲，中国航天员再次进行太空授课，这是中国空间站首次太空授课活动。

在约60分钟的授课中，神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富生动介绍展示了空间站工作生活场景，演示了微重力环境下细胞学实验、人体运动、液体表面张力等神奇现象，并讲解了实验背后的科学原理。授课期间，航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行了实时互动交流。

3月23日下午，“天宫课堂”第二课在中国空间站正式开讲。神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富相互配合进行授课，在轨演示了太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验，并讲解实验现象背后的科学原理。

此次太空授课，在中国科技馆设地面主课堂，在西藏拉萨、新疆乌鲁木齐设2个地面分课堂。授课期间，航天员通过视频通话形式与地面课堂师生进行了互动交流。

太空“冰雪”实验使用过饱和乙酸钠溶液，顺着袋子管口挤压出一个水球，然后用塑料棒碰触就会形成一个冰球。这个液体球，长得像冰球其实是热球。这其实是一个无水醋酸钠实验，与地面不同的是，在空间站由于微重力的作用，水球不受容器限制，结晶可以往外发展，与地面实验结果相当不同。

液桥演示实验中，水在表面张力作用下将两个塑料板连接起来，在太空可用液体搭一座桥，非常生动直观地展现出液体表面张力的特性。而地面上的液桥实验是引入了电介质极化新机制，现象虽然看起来相似，但其实原理上并不相同。

水油分离实验，将水油混合，一般情况下因为水的密度大于食用油，所以在地面当两种液体混合之后，油会浮在水上面，形成稳定的分层现象。即使摇晃，静置后也会分层。但在太空中自然摇晃后，水油并没有自然分层。但太空中没有重力和浮力，所以摇晃后，油会变成小油滴均匀分散在水中，这个过程就是离心机的工作原理。

太空抛物实验奥运顶流“冰墩墩”高调亮相，它在空间站上被航天员抛出后，并没有像在地面上那样做抛物的曲线运动，而是水平飞出去了，这是空间站微重力环境最直观的体现。

航天员还展示了用双手拧一条沾湿了的毛巾，毛巾里的水形成一层水膜，附着在手上，像手套一样，晃动也不会掉落。并把中国民间传统而独特的手工艺——扎染，带上了空间站。首先通过纱、线、绳等工具，对织物进行扎、缝、缚、缀、夹等多种操作，使被扎结部分保持原色，之后再用板蓝根等染料对织物进行染色。最后打开的成色蓝白相间，酷似降落伞。

太空扎染让课堂中的同学们一饱眼福的同时也更加了解传统文化，一起见证了千年传统文化与现代科技的美妙融合。

这堂“天宫课堂”，航天员在轨介绍展示中国空间站工作生活场景等，下面是我为大家整理的空间站2022天宫课堂第二课完整内容一览，欢迎大家 收藏 与分享一下哟!

空间站2022天宫课堂第二课完整内容

实验一：温热的“冰球”

【现象回顾】这一幕仿佛发生在“魔法世界”：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”。王亚平说，这枚“冰球”摸上去是温热的。

【专家解读】“太空‘冰雪’实验实际上是过饱和乙酸钠溶液形核、结晶的过程，过程当中会释放热量。”中国科学院空间应用工程与技术中心研究员张璐介绍，过饱和溶液结晶通常需要外界“扰动”，而这个实验的“玄机”就在于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。

【延伸阅读】在地面上进行结晶实验时，晶体的样子可能因容器形状不同有很大差异。而在微重力环境中，晶体并不受容器的限制，可以悬浮在半空“自由生长”，这与中国空间站里的无容器材料实验柜相呼应。无容器材料实验柜目前主要有两个用途：一是实现材料在无容器状态下从熔融到冷却凝固的过程，供科研人员收集物性参数进行研究二是用于特殊材料在轨生长，缩短新材料从实验室走向流水线、走进大众视野的时间。

实验二：“拉不断”的液桥

【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。

【专家解读】张璐介绍，微重力环境与液体表面张力是液桥得以成形的主要原因。日常生活中的液桥不易被察觉，比如洗手时两个指尖偶然形成几毫米液柱，再拉远一点就会受重力作用坍塌。而在空间站里，航天员轻松演示出比地面大数百倍的液桥，这在地面上是不可能看到的景象。

【延伸阅读】液体表面张力是“天宫课堂”中的高频词，天宫一号太空授课、中国空间站首次太空授课做过的水膜、水球实验都阐释了这一原理。中国科学院力学研究所研究员康琦介绍，空间站可以最大限度摆脱地面重力影响，为包括液桥实验在内的流体力学研究创造了良好的条件。2016年9月15日，天宫二号空间实验室带着液桥热毛细对流实验项目升空。

实验三：“分不开”的水和油

【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。叶光富前来助力，抓着系在瓶上的细绳甩动瓶子。数圈后，水油明显分离，油在上层，水在下层。

【专家解读】“我们都知道地面上油比水轻，平时喝汤的时候看到油花都习以为常。”中国科学院物理研究所研究员梁文杰说，然而在空间站中，情况却大不一样，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。

“水油在天上成功分离的原因是，瓶子高速旋转时类似离心机，可以理解为离心作用使得浮力重新出现了。”张璐说。

【延伸阅读】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。

与之相关的是，高微重力科学实验柜能够提供高微重力环境，其内部微重力水平是空间站舱内百倍到千倍，更接近真实宇宙空间外部设计气浮、磁浮两级悬浮，减轻了空间站姿态和轨道控制机动产生的加速度、各类仪器运转产生的力矩和震动、航天员活动带来的质心变化和冲击、太阳风和稀薄大气的扰动等干扰因素影响，能够支持更为精密的科学实验。

实验四：翻跟头的“冰墩墩”

【现象回顾】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，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。

【专家解读】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。“天宫课堂”地面主课堂授课老师、北京师范大学第二附属中学物理教师张健介绍，地球人眼中物体运动的理想状态，如今得以在太空中一探究竟。

【延伸阅读】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。问天、梦天实验舱发射升空后，还会有一大批前沿科学实验陆续在中国空间站开展。

空间站2022天宫课堂第一课完整内容

航天员在轨工作生活场景展示

——翟志刚介绍秘密武器“企鹅服“

神舟十三号飞行乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富生动介绍展示了空间站工作生活场景。

身处太空，失重环境会导致航天员的血液分布和地面不同，下肢的血液上涌，所以航天员面部看起来会“胖胖的”。那么，航天员们会如何通过锻炼对抗失重?

航天员翟志刚表示，失重对我们的心血管有影响，对我们的骨骼有影响，对我们的肌肉有影响。为了防护失重导致我们肌肉萎缩，在我们空间站里，除了有跑台、自行车、拉力器以外，还有一件秘密武器。同学们看叶老师穿的这身衣服有什么与众不同吗?从外表上看没有什么区别，我们来看看它的内部结构。

这是胸部拉带的两个调节环，用来调节胸部弹力拉带的松紧用的。通过这些拉带把人体给束缚紧，使肌肉可以长时间保持一定的张力，就可以有效预防失重带给我们的肌肉萎缩，这套衣服的名字就叫企鹅服。

授课过程中，网友们发现王亚平在空间站睡眠区，贴着与家人的合照，她还介绍在空间站里“晚上可以和家里人通通电话”。让网友感慨：家人是永远的依赖!

项目2

太空细胞学研究展示

——叶光富带你看失重状态下跳动的心肌细胞

神舟十三号乘组航天员叶光富：目前我们开展的是失重条件下细胞生长发育的有关研究。前期我们开展了大量的有关细胞的研究，有不同周期、不同时间和不同单元，通过人工制造的一个机动力和完全失重两种状态下对细胞进行培养。然后将这两组细胞进行对比，看一看它们在有动力条件下和无动力条件下，其生长和形态到底是一个什么样的变化过程。然后我们再进一步研究它的变化规律和变化机制等等，而且我们还选用了不同类型的细胞进行研究，有皮肤干细胞，还有心肌细胞等等。

神舟十三号乘组航天员叶光富：这是心肌细胞在荧光显微镜下观察到的画面，同学们有没有看到有一闪一闪的荧光，知道这是为什么吗?其实这是细胞自身生物电的一种反应，因为这些细胞是活的，我们是利用生物电激发荧光这么一个特殊的手段才能看到这样一种画面，非常神奇。

神舟十三号乘组航天员叶光富：这也是心肌细胞，它们以成片的形式在做收缩运动，大家可以仔细看，它们就像心肌一样一动一动的，而且它们的运动非常有节律。它们在里面欢快蹦跶着，就像在告诉大家我们活得好着呢，是不是很神奇?欢迎大家一起来到太空参与细胞研究!

项目3

太空转身

——叶光富尝试不借助把手完成太空转身

有一位北京的同学提问，在太空中能否跟在地面一样正常行走。叶光富用行动回答了他的问题：不行!原来，在太空中由于没有重力的帮助，人们无法像在地面一样行走，只能飘来飘去。

不能太空行走，那太空转身呢?答案是也不那么容易!在试了很多 方法 后，叶光富终于转身成功。

“哎我飘起来了。”“我深吸一口气。”先是展示太空秘密武器“企鹅服”，又马不停蹄“太空行走”，最后还被要求尝试不借助把手完成太空转身。叶光富被网友称为天宫工具人叶老师。王亚平表示：“虽然叶老师已经很努力了，但好像还没成功……加油，再使点劲!”

项目4

浮力消失实验

——王亚平揭秘 乒乓球 在太空为何能停留在水中?

“天宫课堂”第一课王亚平还做了一个浮力消失的实验。在太空中，乒乓球并没有像在地面一样浮在水面，而是停留在了水中，这是为什么呢?

航天员王亚平介绍道，这和地面的现象是完全不一样的，这是因为浮力是随重力产生的，在太空失重环境下浮力几乎消失，所以乒乓球不能像在地面一样浮起来。

项目5

水膜张力实验

——王亚平与女儿做的花在太空绽开

在“天宫课堂”中，航天员王亚平在翟志刚、叶光富的辅助下，拿出了一朵和女儿一起完成的 折纸 花向大家演示了水膜实验。随后，这朵花在太空中“绽放”

项目6

水球光学实验

——王亚平演示微重力下水球如何呈现一正一反两个像

失重环境如何形成水球?为什么会有一正一反两个像?王亚平带你做个有趣的实验。

神舟十三号乘组航天员王亚平：现在我们往水膜上注水，让它变成一个大水球，同学们都知道，这是因为在失重环境下水的表面张力会大显神威，所以我们才能做出一个地面上无法做出的水球。

神舟十三号乘组航天员王亚平：我们再加一点水，让水球变得更大、更圆、更漂亮。

神舟十三号乘组航天员王亚平：同学们，现在你们是不是能够看到一个放大的我，这在上一次太空授课的时候我也做过，大家知道这是凸透镜成像的结果。

神舟十三号乘组航天员王亚平：我们先请叶老师把水球中的气泡抽取一下，然后我们往水球里再注入一个大气泡。同学们，现在你们是不是看到一正一反两个像，这在地面上可是很难见到的。

神舟十三号乘组航天员王亚平：同学们也可以想一下，为什么有一正一反两个像呢?感兴趣的同学可以深入研究一下，这里我可以给大家一个小提示，这是因为气泡将水球分割成了两部分，分别成像的结果。

项目7

泡腾片实验

——泡腾片放入太空水球会怎样?王亚平：香香的欢乐气泡球

大家知道泡腾片遇到水之后会产生很多气泡，那么在太空，泡腾片与水球相遇会发生什么变化?

今天(9日)的“天宫课堂”第一课上，太空教师王亚平就做了这样一个实验。只见泡腾片在水球里不断冒泡，但在失重环境下，气泡虽然不断产生，但并没有离开水球。而随着气泡不断增多，水球逐渐变成了一个充满欢乐的“气泡球”，而且产生了阵阵香气。

天宫课堂意义

这是一堂生动的爱国主义 教育 课堂。“天宫课堂”的意义绝不仅是科普。讲台设在无垠太空，教室则在神州大地，天地遥遥相隔，但师生互动自如，仿佛置身同一教室。这看似简单的互动背后，是我国航天技术实力的真实展现。不仅如此，在这个别开生面的课堂上，航天员王亚平带着大家参观了空间站，无论是再生水，还是能够减少失重对身体影响的“企鹅服”，一个个充满科技含量的物品无不让人赞叹我国的科技实力。这对于新疆各族青少年来说也是耳目一新、大开眼界，必将增强他们做中国人的志气、骨气、底气。从这一角度讲，“天宫课堂”是一次不可多得的爱国主义教育。

科学是一个国家走向远方的基石。“天宫课堂”点燃科学梦想，更点燃强国梦想。更多青少年在仰望星空中，让梦想的种子在心中发芽，让科学精神得到发扬，他们必将成为建设世界科技强国的坚实力量。

空间站2022天宫课堂第二课完整内容一览相关 文章 ：

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★ 2022天宫课堂第二课内容摘抄

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对地球上的孩子们来说，承载着无限梦想的星辰大海浩瀚无边，也很遥远。但翟志刚、王亚平、叶光富老师的声音和面孔，却格外清晰和亲切。从某种意义上说，三位“太空教师”的形象就是他们心中梦想的样子。

3月23日，“天宫课堂”在中国空间站再次开讲，太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验又一次唤醒大家对太空的奇思妙想。仿佛开启一扇门，“天宫课堂”再次将孩子的想象力和星辰大海之梦打通，太空探索继续远航。

冰墩墩在太空走了直线

忙完冬奥会之后，“顶流”冰墩墩又在空间站“加班”。太空抛物实验演示了天地之间抛物区别。王亚平手拿冰墩墩抛出，如果是在地面，冰墩墩一定会下坠，但在“天宫课堂”，正如王亚平所说：“冰墩墩并没有像在地面一样下坠，而是沿着直线近似匀速前进。这和牛顿第一定律描述的现象相同。”

太空授课地面主课堂老师、北京师范大学第二附属中学物理教师张健解释，牛顿第一定律，又叫惯性定律，就是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。

在地球上，人们被地心引力牢牢吸在地上，但空间站属于微重力环境，冰墩墩没有往下坠。张健解释说，平抛运动是中学物理知识中一个非常重要的运动规律，同学们日常生活中对于这种现象司空见惯，但是在完全失重的情况下，平抛运动到底遵循怎样的规律，运动轨迹如何，老师平常只能通过想象的方式让同学们去理解。他看到这次太空授课冰墩墩所演示的情况非常兴奋，“这样就能使学生清楚地认识到，在失重时物体平抛的规律”。

实际上，平抛运动的原理在现实生活中应用非常广泛。张健在黑板上画了个半径为R的球体，代表地球，地球上标出一座高山。他说：“如果我们在高山上做平抛实验的话，把物体抛出，它将落向地面，如果将物体抛出的速度变大，它将会落向更远的地方。如果抛出的速度足够大，它有没有可能不落回地面而成为环绕地球的一颗卫星呢。”

这个想法最早由牛顿提出，是一个思想实验，也被称为“牛顿的高山大炮实验”。所谓思想实验，又称为理想实验，指的是用一定的逻辑法则在头脑中进行物理问题研究的思维方式和研究方法。

这类思想实验在科学发展的历史中并不鲜见，张健举例，伽利略通过理想斜面对接实验，帮助人们认识了力与运动的关系；在广义相对论中，爱因斯坦用理想升降机提出了强等效原理；海森堡提出的测不准原理，也是利用了单电子衍射理想实验。

“基于逻辑法则和事实基础开展的思想实验，对科学进步起到了重要的作用。”张健说。

至于“牛顿的高山大炮实验”，则引出了第一宇宙速度等概念，成了发射人造卫星、空间站的重要依据。

张健解释，7.9千米/秒是第一宇宙速度，也是最小的火箭发射速度；如果抛出速度大到11.2千米每秒，就达到了第二宇宙速度，是脱离地球引力的最小发射速度，比如可以飞向火星；如果抛出速度大到16.7千米每秒，就达到了第三宇宙速度，这是飞出太阳系的最小发射速度。

其实，中国航天，就是这样越走越远的。

“冰球”实验为无容器柜出场打前站

此次太空授课中，晶莹的热“冰球”实验给不少人留下了深刻的印象。实际上，这是最让人捏把汗的一个实验。

过饱和乙酸钠溶液被王亚平从储存袋里挤出，形成球体悬浮在空间站中，她手中的毛杆一碰小球，球体随即开始结晶，变成了一个“冰球”的样子。只是结晶过程放热，王亚平拿手碰了碰小球，告诉大家，其实它是热的。

中国科技馆中国空间站科创体验基地辅导员吴彦旻告诉中青报·中青网记者，这个实验对这个过饱和溶液的状态要求比较高。

为啥容易失手还非要选这个实验呢？吴彦旻透露，这是为了引出叶光富展示的“宝物”——无容器材料实验柜。他幽默地说，授课专家打了一个非常形象的比方，把这个实验柜比作西游记里太上老君的炼丹炉。

吴彦旻介绍，通常熔炼物质都需要使用容器承载材料，就是坩埚，往往因此会引入杂质，在材料凝固过程中，会受容器影响，导致实验取得的数据不准确。

“无容器”就是不用容器承载，使物体在悬空的状态下实现熔炼的过程。再回头看亚平老师的实验，溶液球飘浮在空中，这次并没有使用固水环，和地面最大的不同是，材料在悬浮条件下完成了结晶变化。同样没有使用容器，“天宫课堂”还向大家展示了，无容器柜用激光加热合金小球到熔融状态以及再辉现象。

“容器对材料的生长影响还是挺大的，因为在材料生长的过程中容器的形状，它表面的结晶度，表面的粗糙度，对材料的晶格结构、缺陷、纯度都是有很大影响的。”中科院物理研究所研究员魏红祥进一步解释，特别是一些多元的合金，比方说两元或三元合金，由于它的浓度不一样，在地面上做的时候它会分层，在微重力环境下，它这方面的影响没有了，如果再把容器的影响去掉的话，就有可能长出纯度更高、结晶度更高、结晶更好的材料。

太空水油分离基本靠“甩”

在地面上，受重力影响，密度不同的水和油会出现分层现象。而在太空中，水和油分离的现象显然不同。王亚平老师将装有水和油的小瓶用力摇晃后，水油并没有分层，而是依然混合在一起，直到叶光富老师的“人工离心机”启动，才将水和油成功“甩”分层。

太空的微重力环境怎么来的？人们的第一感觉是去了太空当然就失重了，地球引力够不到了，真的是这样吗？

吴彦旻笑着回答：“咱可能小瞧地球大大的能力了。”他算了一下，空间站离地的高度大约400公里，这个是重力加速度的计算方法，分母就是地球半径的平方，计算得出，空间站轨道高度的重力水平并没比地面低太多，大约是地面重力水平的88.5%。

那到底是什么原因呢？吴彦旻解释，空间站微重力的成因和它的飞行速度有关，目前公布的天宫空间站的飞行速度是7.68公里每秒，差不多是步枪子弹速度的10倍。这么快的速度如果没有什么力量拉着，那妥妥地就飞向宇宙了。此时尚存的88.5%的重力正好提供了一个恰到好处的向心力，保证空间站既没有飞离也不会坠落，它老老实实地围绕地球做圆周运动。

那为啥都要说微重力，而不是零重力呢？吴彦旻说，首先，地球不是一个理想的均匀球体，本身形状就不是，各部分的密度也不一样。它拉扯空间站的力道就有波动。其次，受空间站机动能力和稀薄大气的影响，空间站也很难做到速度恒定。此外，空间站是个复杂的机器设备，上面有各种仪器在运动，航天员每天还有大量的运动处方任务要完成。他说：“把空间站的环境描述为微重力是非常准确的说法。”

“液桥”实验操作简单原理高深

相比其他实验，“液桥”实验操作起来比较简单，这个看似简单的实验是怎么被选上天的呢？

王亚平在太空用水搭起一座“桥”，相比于地面主课堂上同学们手里微小的液桥，她在空间站中的液桥可谓巨大。“天宫课堂”授课专家组成员、中国科技馆科普讲师团副团长、北京交通大学副教授陈征揭秘，“天宫课堂”实验设计有三条基本原则。

陈征说：“第一是安全，不能危及空间站的运行，不能有任何的安全隐患。第二，实验现象要和地面有明显的差异，地面上完全不可能随便拿一杯水就能做出一个液桥的。第三是方便航天员的操作，不要给航天员太多额外的负担。这几方面液桥实验都很符合，所以就把它作为太空授课中的一个内容了。”

此外，看似简单的液桥实验其实并不简单。陈征解释，在大学教师看来，关于液桥已经不再仅讨论表面张力，而是需要让同学们关心物质的流动和能量的交换。

物理学界流传着一个故事，著名理论物理学家沃纳·海森堡临终前曾说：“当我见到上帝后，我一定要问他两个问题——什么是相对论，什么是湍流。我相信他只对第一个问题应该有了答案。”著名科学家理查德·费曼称湍流为“经典物理学中最后一个尚未解决的重要问题”。

陈征说：“空间站可以最大限度摆脱地面重力影响研究流体，给今天的物理学家创造了最好的探索条件。”

在太空授课过程中，“天宫课堂”地面主课堂授课教师、北京市第十三中学物理教师李晓彤和学生们同步做了液桥实验，她说：“同学们特别喜欢，觉得很神奇。”

事实上，正如陈征所想，小小的液桥一头拉住了正在勤奋读书的孩子，一头拉住了星辰大海的梦想。

设计：中青报·中青网记者 张茜 实习生 李相宜

中青报·中青网记者 张茜 邱晨辉 来源：中国青年报

来源：中国青年报

太空出差三人组第二次太空授课来了， 这堂课程在天空中做了四大实验，分别是太空“冰雪”实验、液桥演示实验、水油分离实验、太空抛物实验。

太空出差三人组在太空中已经呆了一百多天了，将会在4月份圆满完成任务返回地球。在这一百多天的时间里，太空三人组除了要完成科研任务外，还参加了很多外事活动，因为这180天时间地球上度过了农历春节，还有冬奥会开幕，在这些大事上都可以看到太空三人组的身影，不过除了这些之外，太空三人组还发挥在太空中的优势，开办了“天宫课堂”为小朋友们普及太空知识，吸引他们对宇宙产生浓厚的兴趣，从小就树立远大的志向。第一次天宫课堂在2021年的12月9日开课的，普及了很多有趣的实验，第二次课在3月23日下午开讲了，下面就来说一说这堂课有哪些看点：

一、太空“冰雪”实验

在太空“冰雪”实验中，过饱和乙酸钠溶液形成的圆形小球漂浮在太空中，王亚平用沾有晶体粉末的小棍接触圆形小球，球体瞬间“结冰”并变成了“冰球”。触摸“冰球”的表面还会觉得温热。

二、液桥演示实验 

叶光富将水放在两块液桥板上，王亚平将两个液桥板拉开，随着距离的拉远，两块液桥板上形成了液体构建的水桥，而且不会断开，这是利用了微重力环境下液体表面张力增大的原理。

三、水油分离实验 

在地面上油是飘在水的表面上的，但是在太空中将水跟油混合在一起却并不会分开，直到利用离心力才将其分开，是利用了太空没有浮力的原理。

你知道太空出差三人组第二次太空授课来了，这堂课程有哪些看点？