观天宫课堂，赏其美，悟其理——天宫课堂中的物理知识

  浩瀚宇宙，苍茫太空，自古以来就令人类神往。2021年12月9日15时40分，天宫课堂第一课开始，神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课。2022年3月23日15时44分，天宫课堂第二课在中国空间站开讲，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富又上了一堂精彩的太空科普课。在约45分钟的授课时间，翟志刚、王亚平、叶光富相互配合，展示了一个与地球重力不同的太空世界，生动演示微重力环境下太空“冰雪”实验、液桥实验、水油分离实验、太空抛物实验，深入浅出地讲解实验现象蕴含的科学原理，展现物理科学知识魅力。

一、太空“冰雪实验”

1、现象回顾：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”，而这枚“冰球”摸上去却是温热的。

2、现象解读：实验实际上是过饱和乙酸钠（也叫醋酸钠）溶液形成核结晶的过程。过程中会放出热量，在失重条件下，醋酸钠溶液可脱离容器成为稳定的液体球。小棍上沾有晶体粉末，为过饱和乙酸钠溶液提供了凝结核，进而析出冰合乙酸钠晶体。结晶是一个由液态变为固态的凝固放热过程，所以冰球摸上去热乎乎的。

二、液桥演示实验

1、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，可仍然没有断开。

2、现象解读：微重力环境与液体表面张力作用是液桥形成的主要原因。在地面重力作用下时，由于表面张力很弱，所以在地面重力环境下形成的液桥尺寸很小（通常只有几毫米），超过这个尺寸，液桥将无法平衡其重力而垮塌。而在太空中，由于失重的原因，在液体表面张力作用下，可以形成直径较大的液桥。

三、水和油分离实验

1、现象回顾：王亚平用力摇晃一个装有水和油的瓶子，让水和油充分混合，瓶中一片黄色,水和油均匀地混在了一起。时间一分一秒过去，瓶中却没有发生任何变化，油滴仍然均匀分布在水中。后来叶光富又甩动瓶子，使瓶子在绳的作用下做圆周运动，水和油却明显分离，油在上层，水在下层。

2、现象解读：在空间站里，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，浮力消失了。在地面上，水和油是分层的，总是水在下层，油在上层。但在空间站中，由于几乎没有重力影响，密度大的不再下沉，密度小的也不再上浮，水和油混在一起，看不出二者的界限。但通过旋转，可以实现水和油分层。分离是由于水的旋转产生的离心力较大，由于离心作用使水和油分层了。

四、太空抛物实验

1、现象回顾：王亚平向前抛出“冰墩墩”摆件，一向憨态可掬的“冰墩墩”姿态格外轻盈，只见它接连几个“空翻”沿着抛出去的方向，做了近似的匀速运动，划出了一条漂亮的直线，稳稳站在叶光富的手中。

2、现象解读：太空抛物实验展示了牛顿第一定律所描述的现象。在太空，由于空间站舱内，物体几乎不受重力作用，不论往哪个方向抛，几乎都可看作是匀速直线运动，因为物体只受到微弱的空气阻力作用，速度方向和大小变化都很微小。

天宫课堂的天地互动对话，航天员在太空也能与家人视频聊天，这些都是利用电磁波传递信息，其传播速度为3×10⁸m/s。天宫课堂带领我们领略了神奇的科学之美。在太空做实验完成新的探索，这些奇妙而精彩的科学现象，展示了一个与地球重力世界不同的太空，让我们感受到科学的神奇和魅力。壮丽而神秘的星空召唤和激励青少年们，在地球上脚踏实地生活，也要仰望星空，热爱科学，热爱探索，一起向未来，继续书写中国和人类航天事业的新辉煌！