中国航天史上首次太空授课，于6月20日上午10时04分至10时55分开课，中国女航天员王亚平在距离地面约300公里的浩瀚太空为青少年授课，成为中国首位“太空教师”。中新网届时进行实时直播，敬请关注！

王亚平，1980年1月出生于山东烟台，少校军衔，17岁时参加空军招飞，成为中国第七批女飞行员。2009年5月，中国第二批航天员选拔开始，王亚平通过选拔成为中国首批女航天员之一。2013年4月，入选天宫一号与神舟十号载人飞行任务飞行乘组，也是其中唯一的女性。【详细】

【王亚平领衔中国航天“80后” 太空授课将引关注】按照计划，航天员聂海胜、张晓光、王亚平将在天宫一号和神舟十号组合体工作生活12天，并进行首次太空授课，作为“80后”的王亚平也将会成为中国第一位“太空教师”。 【详细】

今天在地面课堂上的两位老师，一位是人大附中的物理老师宓奇，一位是101中学的物理老师史艺。

亲爱的同学们，大家好，我是物理老师史艺。

大家好，我是物理老师宓奇，这里是神舟十号科普教育活动太空授课的地面课堂。欢迎大家。

咱们都知道6月11日下午5点钟我们的神舟十号搭载着三名航天员还有全体中国人的梦想飞上了太空，那么实际上这个飞船在升空运行和返回的过程中，就蕴含了很多物理的原理。好，下面我们就一块来想一想在这个飞船的发射、运行和返回的过程当中，你都能想到有哪些物理原理好不好？

如果想到了就踊跃举手，我们给大家一个发言机会。

请同学们踊跃发言。

请第二排的这位女同学。

可能有单摆原理。

同学们重点想一下飞船在升空和轨道上运行的原理。

大家知道飞船的升空返回都离不开时间的精确性，但是现在的时间的计时工具已经比单摆原理更加先进了，只能说这个原理我们是延续了经典的理论，真正我们用不用单摆可能就很难说了。请第一排第五位同学。

我不知道是什么原理，但我知道可能就是火箭用喷火推进也有一定的物理原理的。

说得很好，但到底是什么物理原理呢？谁能给他补充一下？

不太确定，可能是反作用力。

你说得很好，那这个反作用力意思也就是说我们给了这些高温的气体一个作用力，那这个气体也会给飞船和火箭一个反作用力，有时候我们用两个字来说叫“反冲”。

对，反冲现象。

第二排。

飞船的发射和它绕着地球的运行开普勒第三定律。

这也有一定的道理。第四排的男生。

飞船在太空运行的时候有可能会用到动量守恒定律。

嗯，看来我们的同学想法很有道理。

我认为神舟飞船要脱离地球要达到第一宇宙速度也就是7.9千米/秒。

那你认为现在这个神舟飞船的速度有多大呢？

肯定比这个第一宇宙速度速度小。

我认为飞船返回舱在返回大气层的时候需要设计称符合空气动力学的形象，才能使三位宇航员更舒服。

确实考虑到还有流体的特性，物体在高速前进的时候，这时候空气阻力是特别明显的，我们在形状上要做一些符合能在空气阻力较大的情况下能够平稳前进的力学特征，要作一些设计，这个想法不错。

首先飞船在宇宙空间中运行肯定有惯性，如果没有惯性就不能前进了，还有返回舱在快接近地面的时候会有向下喷的助推器，改变它的运动状态，让它的速度减缓。

说得不错，我记得前几天我们有一次交流，我在另外一个场合跟大家说过航天飞机返回的时候有的画面好像是飞机拖着航天飞机回来，这位同学好像会后就跟我提到了。

同学们好，我是物理老师宓奇，这里是神舟十号科普教育活动太空授课的地面课堂。

亲爱的同学们大家好，我是物理老师史艺。

神舟十号再续飞天传奇，把我们上课的讲台延伸到了天宫一号上，再过几分钟我们就可以和三位航天员老师见面了。

神舟十号已经进入天空了，同学们一定很想知道，航天员们在太空中是如何工作和生活的。首先，让我们通过一个短片来了解一下。

航天员在太空的衣食住行。

地面课堂的大屏幕上展示了方便美味的太空食品，以及航天员在太空吃饭、喝水的画面。

航天中在太空中生活的画面引起同学们极大的兴趣。

宓老师，刚才你有没有注意到，在短片里航天员有一个向前翻跟头的动作。这个动作你能做出来吗？

嗯，在这儿我就不试了，在讲台上我做不出来，天上和地上差别太大了。同学们，你们知道天上、地面产生这种差异的原因吗？

嗯，在这儿我就不试了，在讲台上我做不出来，天上和地上差别太大了。同学们，你们知道天上、地面产生这种差异的原因吗？

失重

回答的很好。那失重是不是物体的重力消失了呢？

不是。

答案是否定的，天宫一号轨道高度约为340千米，根据万有引力定律计算，天宫一号里的物体所受的引力仅仅比地面减小了9.9%；那为什么这些物体在天宫里是漂浮着的，看上去好像没有了重力呢？

其实我们生活中也有很多类似的现象，大家看，这是我们在电梯里拍摄的一个小实验。这是一个台秤，我们把物体放在台秤上，物体对台秤压力的大小就可以通过这个指针的示数反映出来。当电梯静止时，从台秤的示数就可以知道它的重力大小。当电梯加速下降的时候，又会怎么样呢？我们看到这个指针的示数变小了，但实际上物体的重力并没有发生变化，只是物体对台秤的压力减小了。我们就把这种现象叫做失重。

其实同学们平常在电梯里或坐过山车时，在加速下降的时候都会有这种失重的感觉。那我们能不能让失重的效果更明显一些呢？

好，接着看，如果我们让台秤自由下落，我们看到台秤的示数为零，此时重力的作用是提供了物体自由下落的加速度，我们把这种现象称为完全失重现象，这时物体的重力就提供了自由下落的加速度，物体相对台秤好像是飘了起来。

在回到天宫上的物体，其实天宫里面的物体，它们受到的万有引力也刚好提供了物体在这个轨道高度上做圆周运动需要的加速度，那么物体对支持物的压力为零，所以我们看到它们处于飘着的状态。我们刚刚得到消息，天宫一号已经可以和我们进行双向通话了。下面请大家用最热烈的掌声欢迎航天员们！

看到航天员的画面，地面课堂响起热烈的掌声。

同学们，你们好！

我是王亚平，本次授课由我来主讲。

大家好！我是聂海胜，担任本次飞行任务的指令长。

大家好！我是张晓光，本次太空授课任务我来担任摄像师。

现在，我们是在远离地面300多公里的天宫一号实验舱里向大家问好！同学们都知道，失重是太空环境中最独特的现象。那么首先，让我们的指令长来给大家表演几个高难度的动作吧。

好，没问题，那我就给大家表演一个“悬空打坐”吧。

哎，我还有“大力神功”呢。（王亚平用一根手指轻轻一推，聂海胜飞了出去。）

怎么样，很厉害吧？在太空失重环境中，我们各个都像是“身轻如燕”的武林高手。那么，失重了，我们的身体质量是不是也没有了？要是能测量一下就好了。这样，我想先问同学们一个问题，在生活中你们都是怎样来测量物体的质量呢？谁能来告诉我？

嗯，考验同学们的时候到了，我们请第二排的这位女同学说说。

我们在生活中可以用天平测量物体的质量，我在生活中用天平测量过盐的质量。

在家时我用电子称测量自己的体重，如果要测大物体的时候可以用曹充称象这种办法测量物体的质量。

好。第三排这位女生。

我想我们还可以利用动量守恒、利用碰撞让待测物与已知物质量来测出物体的质量。

还有没有同学有其他的办法呢？

亚平老师您好，我想到三种办法测量物体的质量，首先就是在中药房可以用杆秤来测量药材的质量，当我们去买菜、买水果的时候我们也可以使用托盘称测量蔬菜水果的质量；第三种就是当我们进入物理实验室进行物理实验的时候可以使用弹簧秤测力剂来测出物体的质量。

好，方法真不少。亚平老师。

同学们回答的都非常好，那么，这些在地面上测质量的方法，在太空中还好用吗？同学们看，这是两个完全一样的弹簧。弹簧的底端分别固定了两个质量不同的物体。如果在地面，由于这两个物体质量的不同，所以，这两根弹簧的伸长量肯定是不同的。但是现在，两个弹簧却停留在了同一位置，无法显示出两个物体质量的差别。

那么，在太空中我们航天员想要知道自己是胖了还是瘦了，该怎么办呢？不用担心，我们有专门测质量的装置——“质量测量仪”。同学们看，这就是我们的质量测量仪，这是一个人体支架，这是一个腹撑，用来固定待测航天员用。下面呢，就由我和指令长来给大家演示一下测质量的过程。同学们可以先目测一下我们指令长的质量有多少呢？好，现在我们开始演示，首先让指令长固定在质量测量仪上，然后我把连接运动机构的钢丝绳拉到指定位置，准备开始，拉力使他回到了初始位置，这样就测出了他的质量。好，让我们的摄像师来个特写，我们来看看我们指令长的质量是多少呢？嗯，74千克。同学们，你们猜对了吗？

同学们，你们想想看，我们这台质量测量仪用的是什么物理原理呢？其实就是我们学过的牛顿第二定律。我们知道：“物体受到的力等于它的质量乘以加速度”。那如果我们想办法测出力和加速度，就可以算出质量了。因此，我们设计了一个“弹簧—凸轮”机构，能够产生一个恒定的力，就是刚才把指令长拉回到初始位置的力。我们还设计了一个光栅测速系统，能够测出刚才身体运动的加速度。然后根据牛顿第二定律，就可以算出身体的质量了。怎么样，很巧妙吧！

接下来我想再问同学们一个问题，在太空中除了可以用这种装置测质量外，还能有什么办法能够测质量呢？同学们注意看我的操作，来小小地启发大家一下！这是我刚才展示的弹簧。现在，我把两个弹簧拉到同一位置，松手，同学们你们看到了吧？两个物体的振动频率明显不一样。这一现象与地面上是完全一样的。那同学们想想看，我们可不可以利用这一现象来设计出一种测质量的方法呢？这个问题就留给你们来慢慢思考吧。

好，开始我们的下一个演示。同学们看，这是一个支架，这根细绳将小球连接在了支架上，形成了一个我们地面上常见的单摆。现在，我把它固定到我们的展示平台上。现在我把小球放到这个位置，同学们想一下，如果此时我松手，小球会出现什么样的现象呢？噢，它并没有像在地面上一样做往复摆动，那我们把它提高一点，放到这儿，再松手，嗯，它还是没有做往复摆动，这是为什么呢？因为在太空中小球处于失重状态，没有了回复力，所以不能像在地面上一样作往复摆动。

那如果我们推小球一下，小球又会如何运动呢？同学们你们看到了吗？非常的神奇，现在小球竟然在做圆周运动。好，我们换个方向再来给大家演示一下。哎，它仍然在做圆周运动，这是因为在太空中，小球处于失重状态，即使我们给小球一个很小的初速度，它也能绕摆轴作圆周运动；但是在地面上却需要一个足够大的初速度才能够实现。

同学们你们可以对比一下地面的单摆运动，它们不一样吧？好，在开始我们的下一个的演示之前，同学们，你们有什么问题吗？

请第三排的这位同学。

王老师好，我非常羡慕您能够漂浮在空中给我们讲课，我想知道你们在太空里还有没有上和下的方位感呢？谢谢。

亚平老师。

嗯，这是一个非常有意思的问题，这样吧，让我首先来给大家表演一个杂技。不过呢要请我们的指令长帮一下忙，先把我转90度。现在呢，对我来说，这边是上，这边是下。好，请指令长再把我转90度，现在呢，对于我来说，这边又是上，这边又是下。好，让指令长把我转回来吧。同学们你们看到了吧？在太空中我们自身的感觉，在方位上无所谓上和下的区别，无论头朝向哪个方向，我们自身的感觉都是一样的。不过在天宫里，为了便于工作和生活，我们也人为地定义了上和下，并且把朝向地球的一侧作为是下方，并铺设了地板。

接下来呢，我给大家展示一个我们小的时候都很喜欢玩的玩具。同学们，你们知道它是一个什么吗？

陀螺。

嗯，我相信你们都知道，它是一个“陀螺”。我们都知道，高速旋转的陀螺具有很好的定轴性，陀螺这一定轴特性在天上地上是完全一样的，因此有很多设备都是用陀螺组合来定向，那在我们居住的天宫里，也安装了不少的利用陀螺的定轴性原理制作的仪器，用来测量航天器的姿态。

不过接下来我要给大家演示的现象，在地面上可是很难做到的，不过在太空失重环境中就很容易实现。你们要仔细地看哦！现在，我把静止的陀螺放在这儿，给它一个干扰力，哎，同学们，你们看到了吧。现在这个静止的脱落在翻滚着向前运动，它的轴向发生了很大的改变。好，把它抓回来。现在，我要让它旋转起来，把这个旋转的脱落放到同样的位置，给它同样一个干扰力，这次，它不翻滚了，而是晃动着向前走。

好，把它再抓回来。我们这里还有一个陀螺，他们俩是一样的。为了让同学们看得更清楚一些，接下来要我要把它们俩放到一起，一个静止，一个转动，给它们同样的干扰力，首先我们让其中的一个转起来，把它放到上面，把这个静止的陀螺放到下面，给它们同样的干扰力。非常的有意思，现在静止的陀螺出现翻滚着向前移动，而旋转的陀螺虽然是晃动但是轴向基本没有改变。

刚才我们给大家演示了一些物体运动的现象，接下来呢，要要给大家演示一些与水有关的有趣现象。同学们看，这是一个我们在太空中喝水用的饮水袋，这里有一个止水架，现在我把它打开，如果在地面，此时水肯定是会流下来的。但是，在太空中失重环境下，水是不会自己流出来的。我想，如果诗人李白在天宫中生活，大概他就写不出“飞流直下三千尺”的诗句了。因为在失重状态下，根本就不可能会“飞流直下”。

接下来我要挤出一个水滴。同学们，你们看到这个可爱的、漂亮的小水滴，有没有想到“晶莹剔透”这个词呢？我真想多做几个，把它们串成一串水晶项链，送给你们。为了避免它到处乱飞，我要用独特的方法来收集它。正好可以润润嗓子。（王亚平张嘴把漂浮在空中的水滴吃了进去，这个奇妙的画面引起地面课堂上学生的一阵惊叹。）

同学们看，这是一个金属圈，这是我们喝的普通水，那么我能用它们做出什么来呢？大家睁大眼睛注意看哦。首先把水袋打开，把金属圈慢慢地方到水袋里，轻轻地拉出来。同学们，见证奇迹的时刻就要到了。（鼓掌）

我做成了一个漂亮的水膜。看来在失重状态下，普通水也可以形成这么大的一个水膜，这在地面上可是很难做到的，因为在地面上有重力的影响，所以水膜一出水，就容易破裂，而在太空中，由于处于失重状态，水的表面张力就会“大显神威”，所以就能轻松地形成水膜。那这个水膜结实吗？我们来验证一下。现在轻轻地晃动它，同学们看到了，即使我来回地摇晃它，它也不会轻易地破裂。（地面课堂响起掌声）而是甩出来一些小水滴，不过这个小水滴我们要用吸水纸将它给收集走，避免它们到处乱飞影响我们的设备安全。

接下来我要试着把一个中国结贴到水膜的表面，看它能不能够否承住这个中国结。好，现在把中国结轻轻地贴到水膜的表面。哎，贴上了！（地面课堂响起掌声）现在中国结已经被贴附到了水膜的表面，看来这个水膜还是足够结实的！

在太空中，由于处于失重状态，我们见到了很多地面很难以见到的景象。接下来还有更神奇的，你们想看吗？

想！

让我们来试一下。首先，我们还是重新做一个水膜。那如果我们往水膜上加水它会出现什么样的变化呢？现在，我们一点点地往水膜上加水。

好，现在水膜在一点一点地变厚。

好，现在水膜已经变成了一个亮晶晶的大水球。那同学们，在地面上你们能够做到吗？（笑声）同学们，现在你们可以看到，水球的中间有很多小气泡，你们知道这是为什么吗？对了，因为在我们刚才注水用的饮水袋中本身它就存在着很多小气泡，现在我们把这些小气泡抽出来。

你们看，这个水球像不像是一个透镜，透过它，你们还可以看到我的倒影呢。（地面课堂响起掌声）

现在我要用注射器往水球中间注一个气泡。气泡破了，没关系，我们再重新注一个。

好（地面课堂响起掌声）。哎，这两个气泡并没有融合到一起，而是单独地存在着，看来不一样的环境会有不一样的现象哦。现在，我们要把气泡抽出来。

刚才我们是把气注射到了水球中，接下来，我要把带颜色的液体注入到水球中，看看又会出现什么样的现象。同学们看，这里面装的是红色的液体，现在我就把它慢慢地注入到水球中。

同学们，你们看到了吗？现在红色的液体在水球中慢慢地散开了。好，非常非常的漂亮。现在，透明的水球已经变成了一个红色的水球。好，让我们摄像师的镜头多停留一会儿，我们多欣赏一下这美妙的景象。

聂海胜用吸水纸把水球吸走。

刚才我们给大家展示了几个在失重环境下的奇特的物理现象，那利用太空这种独特的资源，一方面我们可以开展基础研究，另一方面我们还可以为应用服务。比如说在失重环境下，我们可以获取到结构更加均匀、完整，尺寸更大的半导体晶体，开展材料的基础研究，通过对比天地的差异，来优化和改进地面的生产工艺。再比如说，在失重环境下，冷原子钟的频率稳定度会大大地提高，可以用于未来的高精度的卫星导航定位系统。

总而言之，航天技术的发展已经渗透到我们生活的方方面面，我相信，在未来我们还可以做更多的科学研究，并利用太空资源造福人类。那同学们你们还有什么问题想问我们吗？我们很高兴与你们一起交流。

总而言之，航天技术的发展已经渗透到我们生活的方方面面，我相信，在未来我们还可以做更多的科学研究，并利用太空资源造福人类。那同学们你们还有什么问题想问我们吗？我们很高兴与你们一起交流。

第七排的第二位女生。

亚平老师您好，刚才的水实验我感觉非常有趣，我还想知道这些实验用水是您们从地面带上去的还有就是天宫的生活用水可以循环使用吗？

好，亚平老师。

嗯，这个问题呢，我想请我的指令长来给你回答吧。

我们天宫一号上使用的水都是从地面上带上来的。在太空，资源的循环利用非常重要和有价值的。这需要有先进的技术和硕大的设备，因此在短期飞行当中，一次性用水更经济。我国的空间站将采用先进的资源再生和循环利用技术，在天宫一号里，我们也进行了部分相关关键技术的验证实验，我国科研人员将把中国的空间站建设成为运行高效、节约的空间站，谢谢。

好，还有哪位同学想要提问。这位女同学。

亚平老师，您在太空中能看到太空垃圾吗？天宫一号是否有应对太空垃圾的防护措施呢？

好，亚平老师。

嗯，在我们飞行的这几天，我们还没有看到太空垃圾。不过事实上，太空垃圾确实是存在的，虽然它与航天器相撞的几率很小，但是数量却不少，而且一旦与航天器相撞，后果将不堪设想。因此，在发射前，我们就对太空垃圾进行了预警分析，也对我们的天宫一号进行了相应的规避和防护措施，确保航天员的安全，谢谢。

好，还有哪位同学想提问？好，请这边这位男生。

航天员老师您好，我想问您一个问题，就是您在太空中需要生活很长时间，那么您采取了哪些措施来应对失重环境对对身体带来的不利影响？

亚平老师。

嗯，这个问题呢，还是请指令长来给你回答吧。

嗯，这个问题呢，还是请指令长来给你回答吧。

在太空，航天员会遇到失重、噪声、狭小环境等不利因素的影响。失重会造成人体心血管失调、肌肉萎缩等，为了有效地对抗失重，我们通常采用体育锻炼、药物和体液重新分布等办法来进行保护。这次我们也从地面上带来了很多设备，例如企鹅服、套袋、拉力器、自行车动量计等。我们现在上课的这个小讲台，就是由一个自行车动量计改造的，等一会儿上完课之后，我们把它马上组装成为一个太空锻炼的自行车，谢谢。

好，还有哪位同学呢？我们找第一排的小朋友来提问，你来。

王老师，您好，请问您看到的窗外的景色和地面上看到的有什么不同吗？能看到UFO吗？星星还会闪烁吗？

好，这是一个奇妙的问题。亚平老师。

嗯，这确实是一个非常奇妙的问题。透过舷窗，我们可以看到美丽的地球，还可以看到日月星辰，但是到目前为止我还没有看到UFO。由于我们处于大气层之外，没有了的大气的阻挡和干扰，所以我们看到的星星是格外的明亮，但是看到的星星就不会闪烁了。同样，由于没有了大气对光的散射作用，我们看到的天空不是蓝色的而是深邃的黑色。另外呢，我要告诉你们一个很奇妙的现象，就是现在我们每天都可以看到16次日出，因为我们每90分钟就可以绕地球一圈。谢谢。

看来很多同学想要踊跃提问，但是由于今天时间关系，我们的互动交流环节就要到此结束了。航天员老师们，感谢你们为我们上了生动的一课，我们要代表所有的同学把我们的祝愿带给天宫，也祝愿你们将科学的收获带回祖国，祝你们凯旋。

谢谢老师和同学们的祝福，那我们每个人也要送同学们一句话。

愿同学们刻苦学习，增长知识，为中国梦添彩。

深邃太空，奥秘无穷，探索无止境，让我们共同努力。

飞天梦永不失重，科学梦张力无限。

同学们，再见。

再见。

刚才的这段时间，可以说是连接了天上的英才和人间的学子，我觉得可以说是体现出了天之博、地之厚、人之杰。

是呀，真的是让人意犹未尽，但是课堂有尽时、学习无穷尽，我相信这次三位航天员老师给我们上的生动一课一定会激发我们内心的小宇宙，去探索这充满无穷奥秘的大宇宙。

是，等到航天员们返回到地面，还有机会跟大家面对面地交流，刚才同学们想问的问题还有机会和他们面对面地进行问答。

好，亲爱的同学们，神舟十号科普教育活动太空授课活动到此结束，再见。

再见。