你是否找到設(shè)計實驗方案的感覺了?如果意猶未盡,再來看看其他幾個方案摘要,找找實驗靈感。
宇宙輻射對藥物的影響
在一個圓柱形轉(zhuǎn)軸的軸面上,安有分格的直槽,每格放一種藥物。轉(zhuǎn)軸外裝圓筒形防輻射屏蔽,圓筒上留有與直槽同寬的開口。當某一直槽對準開口時,其中的藥物即接受輻射,可用感光膠片記下輻射劑量。讓轉(zhuǎn)軸按要求轉(zhuǎn)動,使各種藥物均接收不同劑量的宇宙輻射;氐降孛婧螅瑢Ω鞣N藥物進行分析,研究宇宙輻射對藥物的影響。
以下是在神舟十號飛船上宇航員做的5個太空授課科學(xué)實驗
太空稱重
宇航員王亞平在太空授課時拿出兩個完全一樣的彈簧。彈簧的底端分別固定了兩個質(zhì)量不同的物體。如果在地面,由于這兩個物體質(zhì)量不同,所以這兩根彈簧的伸長量肯定是不同的。但在太空中,兩個彈簧卻停留在了同一位置,無法顯示出兩個物體質(zhì)量的差別。
王亞平在講課之余還不忘啟發(fā)同學(xué)們,在接過聶海勝遞過來的彈簧教具后,她將兩個彈簧拉到同一位置,再松手,看得出彈簧的振動頻率明顯不一樣,利用這個現(xiàn)象能否設(shè)計出一種測質(zhì)量的方法呢,這個問題就留給你們來慢慢思考吧。
那在太空中航天員想要知道自己是胖了還是瘦了,該怎么辦呢?王亞平接下來向大家展示了測質(zhì)量的裝置——“質(zhì)量測量儀”,并請聶海勝共同演示。首先讓聶海勝固定在質(zhì)量測量儀上,然后王亞平把連接運動機構(gòu)的鋼絲繩拉到指定位置,之后拉力會使他回到初始位置,這樣就測出了他的質(zhì)量:74千克。
這臺質(zhì)量測量儀用的是什么物理原理呢?王亞平解釋說,其實就是我們學(xué)過的牛頓第二定律。“物體受到的力等于它的質(zhì)量乘以加速度。測出力和加速度,就可以算出質(zhì)量了。因此,我們設(shè)計了一個‘彈簧—凸輪’機構(gòu),能夠產(chǎn)生一個恒定的力,就是剛才把聶海勝拉回到初始位置的力。我們還設(shè)計了一個光柵測速系統(tǒng),能夠測出剛才身體運動的加速度。然后根據(jù)牛頓第二定律,就可以算出身體的質(zhì)量了。”
太空單擺
太空單擺實驗中出現(xiàn)了讓人匪夷所思的現(xiàn)象。
宇航員王亞平展示了一個支架,細繩將小球連接在支架上,形成了一個我們地面上常見的單擺。當王亞平推動小球時,小球并沒有像在地面上一樣做往復(fù)擺動,而是輕輕地飄蕩在空中,貌似無力地?zé)o規(guī)則移動,“這是為什么呢?”王亞平讓同學(xué)們思考,答案很明顯,“因為在太空中小球處于失重狀態(tài),沒有了回復(fù)力。”
接下來王亞平推了小球一下,小球竟然在做圓周運動!再換個方向演示,小球仍然在做圓周運動!這是因為在太空中,小球處于失重狀態(tài),即使我們給小球一個很小的初速度,它也能繞擺軸做圓周運動;但是在地面上卻需要一個足夠大的初速度才能夠?qū)崿F(xiàn)。
王亞平通過雜技表演為同學(xué)們作解答,在聶海勝的幫助下,她旋轉(zhuǎn)了兩個90度,“太空中我們自身的感覺,在方位上無所謂上和下的區(qū)別,無論頭朝向哪個方向,我們自身的感覺都是一樣的。不過在天宮里,為了便于工作和生活,我們也人為地定義了上和下,并且把朝向地球的一側(cè)作為下方,并鋪設(shè)了地板。”
太空陀螺
一個彩色“陀螺”的出現(xiàn)意味著第三個實驗開始了,“下面開始的演示在地面上可是很難做到的,你們要仔細地看哦!”宇航員王亞平賣起了關(guān)子,她先是把靜止的陀螺懸空放置,給它一個干擾力,這個靜止的陀螺就會翻滾著向前運動,它的軸向發(fā)生了很大的改變。之后把它抓回來讓它旋轉(zhuǎn)起來,這次,它不翻滾了,而是晃動著向前走。王亞平再次把它抓回來。
為了讓同學(xué)們看得更清楚,王亞平又拿出另一個陀螺,讓它們一個靜止,一個轉(zhuǎn)動,給它們同樣的干擾力,結(jié)果靜止的陀螺開始翻滾著向前移動,而旋轉(zhuǎn)的陀螺雖然是晃動但是軸向基本沒有改變。
高速旋轉(zhuǎn)的陀螺具有很好的定軸性,這項試驗說明,陀螺這一定軸特性在天上地上是完全一樣的。