据新华社电 中国载人航天工程办公室透露，12月9日15时40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，时隔8年之后，中国航天员再次进行太空授课。

　　“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课，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。

　　此次太空授课活动进行了全程现场直播，在中国科技馆设地面主课堂，在广西南宁、四川汶川、香港、澳门分设4个地面分课堂，共1420名中小学生代表参加现场活动。

　　这是中国空间站首次太空授课，也是继2013年神舟十号航天员首次太空授课后，我国航天员再次进行太空授课。从神舟十号到神舟十三号，从天宫一号到中国空间站，两次太空授课彰显着中国载人航天事业的跨越式发展，也打开了孩子们认识太空的大门。

　　中国载人航天工程办公室表示，后续，“天宫课堂”将持续开展太空授课活动，积极传播载人航天知识和文化，持续开展形式多样、内容丰富的航天科普教育。

　　“这次时隔8年的太空授课在新的‘教室’——我们自己的空间站，是一个全新的开始，给人很大的想象和实践空间，十年后也许这些孩子就可以进入空间站讲课！”参与本次太空授课内容设计的太空授课科普专家团成员、北京交通大学理学院副教授陈征激动地说，这一堂太空课的意义绝不仅仅在于精彩的实验和现象，更重要的是激发孩子们的好奇心，促使他们去观察这些现象，进而去思考、去探索，把科学思维的种子种进心里。

　　天地连线课堂

　　听取“哇”声一片

　　广州日报讯 （全媒体记者刘晓星、谢泽楷、林欣潼）昨天，广州多所中小学组织师生集体收看了“天宫课”。在航天员授课过程中，教室里不断响起一阵阵的笑声和惊叹声。

　　理论被验证 学生很震撼

　　广州大学附属中学高一（2）班的方俊豪与同学们一起在教室里收看了“天宫授课”的直播。开课前，同学们便充满了期待；看毕，同学们都意犹未尽。方俊豪说，授课从宇宙微重力环境开始，到泡腾片实验结束，中间穿插的实验简明却不简单：选材上科学性、趣味性、观赏性结合；航天员们深入浅出的讲解也令人印象颇深。特别是水球实验，虽说通过日常课堂的学习，可以大致预测发生的现象，但在“天宫课堂”上，亲眼看见理论被验证，预期的现象出现，又是另一番震撼。

　　“地面课堂上学生们那渴望的眼神令我动容。他们渴望知识、渴望探索、渴望对未知的解答。我不禁想起那句名言：教育不是注满一桶水，而是点燃一把火。谁的心中没有一个想去探索宇宙的火种呢？这次太空授课或许就是来自太空的一道光，点燃了我们心中的航天梦。”学校物理老师黄健仪说。

　　激发好奇心 点燃航天梦

　　“哇！头发会飘起来！”15时40分，广州市越秀区铁一小学里“哇”声不断。学校组织全校3000多名师生收看“天宫课堂”第一课，聆听航天员在中国空间站进行的太空授课。

　　为了让同学们听课时能跟上航天员的节奏，学校还组织同学们提前搜集了与空间站、航天员有关的资料，并在早读时间进行分享。

　　在这堂“天地连线”的课后，学生们记录下观后感，其中藏着他们的科学收获。同学们对科学的好奇心在这堂课上也不断被点燃。当王亚平将泡腾片放入水球时，一位同学发出疑问，“水球不会爆吗？为什么我们在陆地上的水球会爆？”三年级学生胡邦媛也有了小梦想，“我想去太空试一下，太空里的苹果是不是我在地球上吃到的味道。”

　　该校科学老师介绍，科学课上大多给低年级讲授自然界中的动植物知识，高年级才会涉及比较复杂的内容，比如建筑和航天科学等。“太空授课是非常难得的机会，能培养学生学习航天科学的兴趣。”

　　景泰小学的同学们对太空授课非常感兴趣，尤其是航天员在太空的生活。他们认真观看授课项目，并积极讨论。曾祥潘老师告诉记者，相信同学们都从这场太空授课中获得很多收获，也会对学习科学知识产生更浓厚的兴趣。

　　广东科学中心有个“天宫分课堂”

　　广州日报讯 （全媒体记者方晴 通讯员吴晶平）“天宫课堂”第一课开讲，广东科学中心参与全国科技馆联合行动，同步设置了地面小课堂，组织了广州大学附属小学数十名小学生在“飞天之梦”馆观看“天宫课堂”，并连线中央广播电视总台直播间，进行太空生活表演和相关实验展示活动。

　　在广东科学中心地面小课堂现场，学生们跟随中国航天员在地面同步尝试开展相关实验，从天地差异中感知宇宙的奥秘、体验探索的乐趣，传播载人航天知识，激发广大青少年对科学的兴趣。

　　记笔记

　　1.航天员在轨工作生活场景展示

　　“飘”在核心舱里的三位航天员相互配合，带领大家参观了航天员的太空家园。跟随摄像机视角，大家首先参观了航天员的睡眠区、卫生区和在轨锻炼的运动器材。空间站里布置着家人的合影和可爱的毛绒公仔，让王亚平休息区的小小角落显得尤为温馨。

　　王亚平向同学们展示了“太空厨房”里的微波炉、冰箱、饮水分配器和食物，还演示了航天员如何利用太空跑步机、太空自行车等设备在轨锻炼。

　　2.太空细胞学研究实验展示

　　叶光富展示了失重条件下细胞的神奇变化。前期他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。他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。在电脑屏幕上，可以看到跳动的心肌细胞就像心肌一样一动一动的，而且它们的运动很有节律。

　　3.太空转身

　　有同学好奇，在太空中能像在地面一样行走、转身吗？叶光富现场做了转身的动作，结果却是上半身向右转，下半身向左转。“怎么才能实现转身呢？”叶光富伸出右手开始不停画圈，成功转身！

　　陈征表示，这个试验所展现的是在微重力的环境中，航天员在不接触空间站的情况下，类似于理想状态下验证“没有外力矩，物体会处于角动量守恒”。航天员上半身向左转动时，按照角动量守恒的原则，下半身就会向右转。

　　4.浮力消失实验

　　王亚平和地面的学生一起做了将乒乓球放到水里的实验。王亚平在装满水的杯中放入一枚乒乓球，使用工具将其压入水中。在空间站中，乒乓球并没有像在地面上一样浮在水面上，而是停留在了水中。无论杯子的姿态如何调整，乒乓球都稳稳“呆”在原来的位置，浮力几乎完全消失了。

　　陈征表示，这项实验所展现的是浮力和重力伴生现象。浮力来源于重力引起的液体在不同深度的压强差。当重力消失时，液体内部压强相同，浮力也就消失了。在空间站微重力条件下，浮力和重力之间的伴生关系就可以非常清楚地显现。

　　5.水膜张力实验

　　水膜和水球实验是赢得同学们惊叹声和掌声最多的一个环节。王亚平用一个金属圈伸进水袋，拿出时水竟在金属圈内形成了一层水膜，再往水膜上继续加水，水膜越来越厚，最终变成一个大水球。随后她拿出事先和女儿一起折好的花朵折纸小心翼翼放置在水膜上，花朵在这个晶莹剔透的水膜上慢慢地“绽放”开了。

　　“看到这朵花，我就想到了我的女儿。同学们，你们都是祖国的花朵，含苞待放，希望你们的梦想都能在广袤的宇宙中绽放！”王亚平说。

　　6.水球光学实验

　　王亚平在水膜中加入更多的水，并在叶光富协助下去掉了水膜中的小气泡。随后，王亚平使用注射器向水球内注入一个大大的气泡，水球里同时出现了一正一倒的两个像。水球中映出的是倒影，而气泡中是正像。

　　“失重状态下，水的表面张力大显神威，才能做出地面无法做出的水球。向水球注入一个气泡，水球则倒映出一正一反两个人像，这是气泡将水球分割成了两部分，分别成像的结果。”一边做着实验，王亚平一边用通俗易懂的语言讲解实验原理。

　　7.泡腾片实验

　　王亚平接着将蓝色颜料注入水球，水球变成了漂亮的深蓝色。她又将一片泡腾片放进水球，水球中开始产生越来越多的小气泡，却因为没有浮力而停留在水球中。蓝色的水球中，黄色的气泡若隐若现，正像是一颗小小的地球。

　　“地球是我们人类在宇宙中的摇篮，但人类不可能永远生活在摇篮里。如今我们拥有了自己的空间站，相信未来，中国人的脚步一定会踏入月球、火星和更远深空。”王亚平说。

　　8.天地互动交流

　　太空中看到的风景有什么不同吗？在空间站中氧气和水是如何循环的？在太空中睡觉会飘来飘去吗？可以上网玩游戏、看电视吗？冲上太空、返回地球是不是像过山车一样刺激？……来自中国科技馆地面主课堂和广西、四川、香港、澳门四个地面分课堂的同学们接二连三向航天员老师提问，并一一得到了解答。

　　划重点

　　是谁把重力“偷走”了？

　　广州大学附属中学物理老师 黄健仪、岑育朗

　　中国航天员直播授课，“浮力消失实验”“水膜张力实验”“水球光学实验”，都是太空中“失重环境”带来的奇妙现象。

　　论及“失重”，网上提出“引力消失、减弱”的解释是误导大家的。其实高中物理教材里就提到一个有趣现象：北极圈附近的挪威人贩鱼到赤道附近时，鱼变轻了。是谁“偷”走了鱼的重力？

　　原来，地球对在其表面的“鱼”的万有引力产生两大作用效果：一是提供“鱼”随地球一起自转的向心力，它垂直指向地轴；另一个分力就是“鱼”所受的重力。这个“重力”在竖直方向上与“鱼”所受拉力或支持力平衡时，“鱼”可以相对地球静止。北极的“鱼”没有随地球自转的需求，而在赤道上这个需求最大，“重力”被“挪用”了，所以“鱼变轻”了。同样道理，当“鱼”离开地球表面，绕地球做近似圆周运动时，“鱼”所受的万有引力全部用来提供向心力，它对支持物就不产生压力效果，看上去就像“鱼失去了重力”。高中物理教材里也提到“失重现象”，当物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零，这种情况就是完全失重。

　　天宫及其里面的宇航员和物体，都在高度约为400~450公里轨道上绕地球运动，它们的“重力”也由于相同的原因被“偷走”了。由于“失重”，我们看到：王亚平的脸圆圆萌萌的；倾侧水瓶，水不会流出；往水膜注水，水球保持飘浮；乒乓球悬浮在水中。

　　实验涉及初中物理多个知识点

　　南武中学物理老师 谈应朝

　　天宫课堂中，相互作用力、浮力、凸透镜成像规律等，都是初中生可以划起来的重点。

　　太空转身和相互作用力有关。在地面上，人转身时，左脚给地面一个向后的力，人就会受到一个向前的力，使身体绕中轴转动，这是八年级下学期的知识点。但在太空中，航天员脚不触地，没法和太空舱发生相互作用力，“所以我们看到宇航员在‘扭动’却转不了身。”

　　乒乓球悬浮在液体中没有上浮，这个是浮力的相关知识点。同学们常常只记忆公式，却忘了浮力的成因。航天员的实验则说明，浮力的产生与物体上下表面压力差有关，而液体的压力则和地球重力有关。在太空舱的微重力环境中，重力的效果几乎消失，液体压强差消失，浮力也消失了。

　　水膜实验涉及凸透镜的成像规律这一知识点。与上次实验相比，这次航天员在水球中还注入了一个气泡，水球中形成一正一反两个像。中间厚、两边薄的透明介质，称为凸透镜，在空气中，可以对光起到会聚的作用，常见的是放大镜。在本次实验中，物距大于两倍焦距，成的像是倒立缩小的；但是如果在液体或者玻璃这些介质中，出现一个中间厚、两边薄的气泡，这个时候气泡对光起到发散的作用，类似凹透镜，而不是凸透镜，在实验中成正立的像。

　　在水球中放入泡腾片，大量气泡产生却没有离开水球，这也是浮力的知识点。在地球上，气泡由于密度小，会上浮出水面；而在太空中，浮力几乎消失，气泡就会停留在水球中，不会向上跑。

　　实验与科学课有紧密关联

　　景泰小学信息技术与科学教师 曾祥潘

　　三位航天员在空间站为同学们授课，一共做了8个项目。这8个项目由于是处于太空的微重力环境，与地球环境有很大区别，而这些展示项目与科学课有紧密关联。

　　其中，第2个项目太空细胞学研究实验展示，从培养设备的显示器中可以看到心肌细胞有节奏地跳动。这个项目很直观地展示了五年级科学课中，人体心脏跳动的动力源泉——心肌细胞。正是心肌细胞具有这种自动产生的有节律性的收缩功能，心脏才得以不断跳动。

　　我还想告诉同学们的是，太空转身、浮力消失、水膜张力、水球光学实验都是基于空间站失重条件才能实现。由于重力消失，太空转身可以在空中飘浮。浮力也因失重而消失，所以乒乓球就会藏在水里不浮出水面。水膜张力也因为失重而显得更加有力，从而形成水球飘浮在空中的现象。

　　（广州日报全媒体记者刘晓星、谢泽楷、林欣潼）

　　课后题

　　题目一：多选题

　　在“天宫”的“失重”环境下，能顺利完成的实验有（   ）

　　A. 让颜料在水中扩散

　　B. 无束缚的跑步机锻炼

　　C. 泡腾片产生的气泡悬浮水中

　　D. 太空转身

　　题目二：解答题

　　2021年12月9日，中国航天员王亚平在离地面高度为h的“天宫”上进行全球授课，已知赤道上的重力加速度为g，地球自转周期为T，地球半径为R。若将地球看成质量分布均匀的球体，自转不能忽略，“天宫”的运行轨道近似看成圆周。则“天宫”绕地球运行的周期是多少？在王亚平授课的时间t内，“天宫”走了多远？

　　资料来源：综合央视新闻、新华网、科普中国 （署名除外）

　　（空间站授课现场图片来源于央视视频截图）