王亚平把一个中国结贴到水膜的表面。

太空水球

　　在太空演示失重环境下的物理现象，这些内容想想就让人神往，事实上今天太空授课的内容精彩纷呈，超出了人们的想象。  第一个实验“太空质量测量”从指令长聂海胜的“悬空打坐”表演讲起，主讲人王亚平轻轻一推，聂海胜就飘到了实验舱的另一头。在质量测量仪上，聂海胜的体重显示为74千克，那质量测量仪用的是什么物理原理呢？王亚平自然地引出了“牛顿第二定律”的内容，“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！”

　　王亚平首次当老师，讲课之余还不忘启发同学们，在接过聂海胜递过来的弹簧教具后，她将两个弹簧拉到同一位置，再松手，看得出弹簧的振动频率明显不一样，“同学们看到了吧，利用这个现象能否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。”     太空单摆实验中出现了让人匪夷所思的现象，当王亚平推动小球时，小球并没有像在地面上一样做往复摆动，而是轻轻地飘荡在空中，貌似无力地无规则移动，“这是为什么呢？”王亚平让同学们思考，答案很明显，“因为在太空中小球处于失重状态，没有了回复力。”那推小球一下，小球又会如何运动呢，哈，这次小球竟然绕摆轴做圆周运动。

　　看到这一现象的同学们吃惊地睁大了眼睛，一个同学站起来提问，说很好奇航天员在太空里是否有上和下的方位感。“这是一个非常有意思的问题”，王亚平通过杂技表演为同学们作解答，在聂海胜的帮助下，她旋转了两个90度，“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下方，并铺设了地板。”   

　　一个彩色 “陀螺”的出现意味着第三个实验开始了，“下面开始的演示在地面上可是很难做到的，你们要仔细地看哦！”王亚平卖起了关子，她向静止的陀螺施加了一个干扰力，陀螺竟然翻滚着向前运动，其轴向发生了很大的改变。再将其抓回并给一个使其旋转的力量，本以为会翻滚的陀螺晃动着向前走。为了让同学们看得更清楚，王亚平拿出两个陀螺同时演示，原本静止的陀螺翻滚着向前移动，而另一个旋转的陀螺则晃动着向前“走”，真是太神奇了。

　　整个太空授课的最高潮出现在最后两个实验中：太空制作水膜和水球。王亚平先拿出一个在太空中喝水用的饮水袋并将其打开，水并没有流下来，王亚平从水袋中挤出一个水滴，这颗晶莹剔透的水滴悬浮在空中，“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。”说着王亚平张嘴把飘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。

　　接下来的一幕更是让人惊叹，王亚平用一个金属圈伸进水袋里，当金属圈拉出来时，圈上套着一个漂亮的水膜。当她轻轻地晃动金属圈时，水膜依然结实地黏附在圈上，看到这一幕，地面课堂响起了热烈的掌声。   

　　最后的高潮时刻来临了，王亚平将带颜色的液体注入到她刚刚制作的水球中，当红色的液体在水球中慢慢地散开，水球由透明变成红色，在张晓光的镜头里，这个漂亮的水球微微晃动，娇嫩欲滴，不禁让人感叹物理世界的神奇。

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　　太空称重

　　王亚平拿出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不同，所以这两根弹簧的伸长量肯定是不同的。但在太空中，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。

　　那在太空中航天员想要知道自己是胖了还是瘦了，该怎么办呢？王亚平接下来向大家展示了测质量的装置——“质量测量仪”，并请聂海胜共同演示。首先让聂海胜固定在质量测量仪上，然后王亚平把连接运动机构的钢丝绳拉到指定位置，之后拉力会使他回到初始位置，这样就测出了他的质量：74千克。

　　这台质量测量仪用的是什么物理原理呢？王亚平解释说，其实就是我们学过的牛顿第二定律。“物体受到的力等于它的质量乘以加速度。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，就是刚才把聂海胜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。”

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　　太空单摆

　　王亚平展示了一个支架，细绳将小球连接在支架上，形成了一个我们地面上常见的单摆。并将小球拉起，但小球并没有像在地面上一样做往复摆动，再把小球提高一点，松手，它还是没有做往复摆动，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做往复摆动。

　　接下来王亚平推了小球一下，小球竟然在做圆周运动！再换个方向演示，小球仍然在做圆周运动！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，它也能绕摆轴做圆周运动；但是在地面上却需要一个足够大的初速度才能够实现。

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　　太空陀螺

　　王亚平展示了一个陀螺，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。

　　她先是把静止的陀螺悬空放置，给它一个干扰力，这个静止的陀螺就会翻滚着向前运动，它的轴向发生了很大的改变。之后把它抓回来让它旋转起来，这次，它不翻滚了，而是晃动着向前走。王亚平再次把它抓回来。又拿出另一个陀螺，让它们一个静止，一个转动，给它们同样的干扰力，结果静止的陀螺开始翻滚着向前移动，而旋转的陀螺虽然是晃动但是轴向基本没有改变。

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　　太空水膜

　　王亚平又展示了一个在太空中喝水用的饮水袋并打开，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。王亚平挤出一个水滴，并张嘴把飘浮在空中的水滴吃了进去，之后她拿出一个金属圈，把水袋打开，把金属圈慢慢地放到水袋里，轻轻地拉出来，做成了一个漂亮的水膜。

　　地面上有重力的影响，所以水膜很容易破裂，而在太空中，由于处于失重状态，水的表面张力就能轻松地形成水膜。为了验证这个水膜是否结实，王亚平先是轻轻地晃动它，它没有轻易地破裂，而是甩出来一些小水滴，这个小水滴被航天员用吸水纸收集走，以避免它们到处乱飞影响设备安全。

　　接下来王亚平试着把一个中国结贴到水膜的表面，看它能不能承受住这个中国结。贴上了！看来这个水膜还是足够结实！

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　　太空水球

　　王亚平重新做了一个水膜，并一点点地往水膜上加水，水膜在一点一点地变厚，最终变成了一个亮晶晶的大水球。可以看到，水球的中间有很多小气泡，这是因为刚才注水用的饮水袋中本身就存在着很多小气泡，王亚平用一个注射器把这些小气泡抽出来。现在水球看起来像一个透镜，透过它可以看到王亚平的倒影。  随后王亚平用注射器往水球中间注入了两个气泡。这两个气泡并没有融合到一起，而是单独地存在着。接下来，王亚平又把红色的液体慢慢注入到水球中，红色的液体在水球中慢慢地散开，透明的水球已变成一个红色水球。本报记者 蔡文清