王亞平太空實驗小論文
論文常用來指進(jìn)行各個學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究和描述學(xué)術(shù)研究成果的文章，下面是關(guān)于王亞平太空實驗小論文的內(nèi)容，歡迎閱讀！
【摘 要】神舟十號航天員王亞平在《天空課堂》共做五個實驗都與中學(xué)物理知識密切相關(guān)，這節(jié)課對物理教學(xué)也有很多的啟迪和幫助，為提高學(xué)生對航天科技的興趣，和搞好物理學(xué)習(xí)，對五個實驗作了有效的分析，便于學(xué)生理解個中緣由。
【關(guān)鍵詞】天宮課堂;中學(xué)物理;實驗教學(xué)
2013年6月20日，神舟十號航天員王亞平在天宮一號內(nèi)舉行太空授課，這激發(fā)了眾多中小學(xué)生對航空航天的興趣。王亞平在《天空課堂》共做五個實驗：在太空中如何測量物體質(zhì)量、單擺運動、陀螺運動、水膜實驗、水球?qū)嶒�。一個副產(chǎn)品――聶海勝“懸空打坐”與王亞平“大力神功”。這些實驗都與中學(xué)物理知識密不可分。這節(jié)課對中國無數(shù)的青少年產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，大大激發(fā)同學(xué)們對美妙太空的向往，對科學(xué)探索的熱情。我自己看了5遍，其中對某些片段更是多次回放，所任教班級集體完整觀看一遍。從學(xué)生的眼神中，讀出什么是神奇、什么是美妙、什么是渴求。這節(jié)課對物理教學(xué)也有很多的啟迪和幫助，根據(jù)課堂實況，做出文字解讀，以饗讀者。
實驗一：在太空中測物體質(zhì)量
王亞平在天宮一號里，測質(zhì)量的原理是牛頓第二定律，借助先進(jìn)的測量儀器，容易測出拉力F和加速度a，計算出指令長聶海勝的質(zhì)量74.0kg。中國航天員科研訓(xùn)練中心主任鄧一兵在國新辦天宮一號與神舟十號載人飛行任務(wù)舉行的新聞發(fā)布會上表示，聶海勝參加神十任務(wù)發(fā)射出征的當(dāng)天進(jìn)行了體檢，體檢是空腹凈重72公斤。鄧一兵表示，在太空授課的過程中，聶海勝用質(zhì)測儀測量質(zhì)量的時候，他當(dāng)時穿著艙內(nèi)的工作服、內(nèi)衣、艙內(nèi)工作襪，還有艙內(nèi)用鞋，這些質(zhì)量統(tǒng)計起來大約是1.89公斤。所以綜合上面這些信息，太空授課時測量出的聶海勝的質(zhì)量和他的實際體重是基本相符的（來自百度百科聶海勝詞條）。直接驗證物體質(zhì)量不隨地理位置的改變而改變的結(jié)論，這是在地球上難以完成的。
另外，用彈簧振子測質(zhì)量，其測量原理是振動周期T=2π■。
在天空一號里，老師不能用天平、杠桿測質(zhì)量，因為失重，物體對杠桿沒有壓力，不能應(yīng)用杠桿原理計算。因為失重，物體對彈簧沒有拉力，彈簧測力計測不出物體重力，也不能間接測質(zhì)量。
實驗二：單擺在失重時的運動狀態(tài)
王亞平松開單擺小球后，單擺不往復(fù)擺動，而是漂浮在空中，擺線自由彎曲，不產(chǎn)生拉力。輕推小球，給一個很小的速度，小球可在任一平面做勻速圓周運動。跟地球上單擺的特性完全不一樣。
實驗三：高速旋轉(zhuǎn)陀螺的定軸性
高速旋轉(zhuǎn)的陀螺定軸性在地面和太空是一樣的。利用陀螺定軸性原理設(shè)計儀器，用于航天器姿態(tài)和軌道測量。王亞平演示了在失重狀態(tài)下，給不旋轉(zhuǎn)的陀螺頂端施加力，陀螺翻滾著向前運動，軸向任意改變。使陀螺旋轉(zhuǎn)起來，給它的頂端施加力，陀螺沒有翻滾，而是晃動著向前運動，軸向不發(fā)生改變。這樣的實驗現(xiàn)象在地面很難做到。在打老蔣的游戲里，高速轉(zhuǎn)動的“老蔣”，能直立旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速降低后，很快就倒下來了。
實驗四和五：水膜、水球?qū)嶒?/strong>
把鋼圈伸入水袋的過程中，因為失重，水沒有流出來，在太空中生活的李白，寫不出飛流直下三千尺的詩句。形成水膜后，左右擺動，甩出一大滴水，水膜沒有破裂，往上貼中國結(jié)，水膜沒有破裂，往水膜上加水，做成水球，也沒有破裂。皆因為失重，水膜既可做得厚些，也可做得薄些，充分展示分子間的相互作用的引力的存在。
透過水球看到王亞平的倒立縮小的實像，是凸透鏡成像原理;往水球里注入氣泡，氣泡都能獨立存在;緩慢往水球里注入紅顏色液體，整個球都變成紅色，因為失重紅顏色液體不能流動，只能是分子的無規(guī)則運動的結(jié)果。
最后一個環(huán)節(jié)，學(xué)生提問涉及：1.資源回收利用。2.太空垃圾。3.失重環(huán)境對身體的不利影響。4.在天宮一號看地球、看太空看到的是什么樣？王亞平和聶海勝都一一做了回答。
關(guān)于失重對身體的影響，聶海勝的回答是，在太空由于失重、噪聲、狹小密閉空間環(huán)境，對人體造成心血管失調(diào)、骨丟失、肌肉萎縮等影響，為了有效對抗失重的不利影響，我們采用體育鍛煉、藥物、體液重新分布等方法進(jìn)行防護(hù)。
關(guān)于在天宮一號看地球、看太空看到的是什么樣？王亞平的回答是，透過舷窗可以看到美麗的地球，還有日月星辰，暫時沒有看到UFO。我們處于大氣層之外，沒有了大氣的阻擋，看到星星格外明亮，不閃爍，沒有大氣對光的散射，太空是深邃的黑色。每天可以看到16次日出，因為90分鐘繞地球一圈。
從畫面看，學(xué)生提問后，王亞平開口講話有延遲現(xiàn)象，根據(jù)天宮一號離地球約300km，可以估算出延遲時間為0.01s。
最后，來回顧聶海勝“懸空打坐”與王亞平“大力神功”。這一實驗，為牛頓第一運動定律做了最好的演示。不受力的作用時，要么保持靜止?fàn)顟B(tài)，如“懸空打坐”，要么保持勻速運動狀態(tài)，如被王亞平輕推后的聶海勝，一直勻速運動下去。
【參考文獻(xiàn)】
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[2]顏美群.“天宮一號”航天事件的微博直播分析[J].新聞知識.2012年第3期
[3]中國科學(xué)院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心.空間應(yīng)用系統(tǒng)天宮一號目標(biāo)飛行器和神舟八號飛船交會對接任務(wù)[J].中國科學(xué)院院刊.2012年第27期
【拓展】淺談太空安全治理的現(xiàn)狀問題與出路論文
隨著太空技術(shù)的發(fā)展及其運用，太空的重要性日益凸顯;同時，人類對太空的依賴程度也越來越高。然而，作為全球公地一部分的太空，也越來越顯示出“公地悲劇”(The Tragedy of the Commons)的特征，表現(xiàn)為太空越來越“擁擠”(congested)，越來越具“競爭性”(competitive)和“對抗性”(contested)。這就是所謂的太空安全的“3Cs”困境。目前，國際社會普遍認(rèn)為太空安全治理刻不容緩。為此，國際社會進(jìn)行了努力，也取得了部分成就，但距離“善治”的目標(biāo)還有很大差距。那么，太空安全治理的困境何在?如何找到突破口?本文試圖對此進(jìn)行分析。
一、國際太空法律與太空的“公地悲劇”
太空作為“全球公地”(Global Commons，有的翻譯為“全球公域”)的法律地位是由 1967 年生效的《外層空間條約》所確定的，《外層空間條約》也為太空全球管理提供了基本框架。就前者而言，《外層空間條約》第二條規(guī)定，太空包括月球和其他天體，任何國家不得提出主權(quán)主張，不得通過使用或占領(lǐng)，或者以任何其他方式據(jù)為己有。就后者而言，《外層空間條約》第一條規(guī)定，太空探索與利用，應(yīng)該促進(jìn)所有國家福利與利益，不管這些國家的經(jīng)濟(jì)、科學(xué)發(fā)展水平如何。太空探索與利用是全人類的事業(yè)。第三條規(guī)定，探索和利用太空，包括月球和其他天體，應(yīng)該遵守國際法，促進(jìn)國際和平與安全，以及增進(jìn)國際合作。第九條規(guī)定，締約國進(jìn)行太空活動時，應(yīng)照顧所有其他締約國的相應(yīng)利益，不對其產(chǎn)生有害干擾。第七條規(guī)定，一締約國如果對其他締約國產(chǎn)生危害，應(yīng)該承擔(dān)國際責(zé)任。
二、太空安全治理的國際努力
冷戰(zhàn)時期，國際社會治理太空問題主要集中于防止太空核武器化，即太空安全問題。冷戰(zhàn)結(jié)束后，國際社會對太空安全治理的關(guān)注轉(zhuǎn)向另外三個領(lǐng)域，即資源、環(huán)境與安全問題，盡管冷戰(zhàn)時期就對其有不同程度的關(guān)注。
太空時代的到來與導(dǎo)彈核武器緊密相關(guān)。隨著蘇聯(lián)洲際導(dǎo)彈、衛(wèi)星的成功發(fā)射，美國感到恐慌。1958 年，艾森豪威爾政府決定進(jìn)行核試驗來檢驗摧毀來襲的核導(dǎo)彈的可行性。美國軍方在高空、太空進(jìn)行了幾十次核試驗。試驗的結(jié)果表明，不僅可以摧毀來襲的核導(dǎo)彈，而且核爆炸脈沖可以使無線電中斷數(shù)小時，核輻射可以使處于 5 萬英尺高空的飛行員致命。蘇聯(lián)也進(jìn)行了類似的高空、太空核試驗，試驗結(jié)果與美國相同，太空核爆炸不僅可以摧毀來襲的核導(dǎo)彈，而且也可以摧毀衛(wèi)星，或?qū)⑵湔�，或通過電磁輻射破壞衛(wèi)星電子設(shè)備。據(jù)美國外交政策網(wǎng)站 2014 年 1 月報道，冷戰(zhàn)時期美國進(jìn)行了16 次高空核爆炸，至少摧毀或損壞了 8 顆衛(wèi)星。為保護(hù)首都和洲際導(dǎo)彈發(fā)射基地，美蘇兩國在基地和首都附近均建立了載有核武器的反導(dǎo)系統(tǒng)。鑒于太空核武器化對載人航天飛行、衛(wèi)星的嚴(yán)重影響以及對戰(zhàn)略平衡的破壞，面對國際壓力，國際社會分別于 1963 年、1967 年和 1972 年簽署《部分禁試條約》、《外層空間條約》和《反導(dǎo)條約》，并相繼生效�！恫糠纸嚄l約》禁止在太空進(jìn)行核試驗;《外層空間條約》禁止在太空(含星體)放置核武器以及其他大規(guī)模殺傷性武器;《反導(dǎo)條約》規(guī)定雙方在戰(zhàn)略導(dǎo)彈基地和首都允許部署少量核反導(dǎo)系統(tǒng)，但嚴(yán)禁發(fā)展、部署天基反導(dǎo)系統(tǒng)。這是國際社會在防止太空核武器化方面取得的重要成就。
三、太空安全治理的'困境
盡管在太空安全治理方面已經(jīng)取得一定成就。但實現(xiàn)確保太空安全的目標(biāo)仍然任重而道遠(yuǎn)。上述五個太空治理倡議的提出說明太空治理陷入困境，需要用一個倡議替代(或者補充)另外一個倡議。例如，歐盟希望用“太空行為準(zhǔn)則”替代 PPWT，但“太空行為準(zhǔn)則”草案與聯(lián)合國“太空長期可持續(xù)性倡議”本質(zhì)上都是太空透明與信任建設(shè)機(jī)制;聯(lián)合國通過太空 TCBMs 建議報告，原則上支持和強化了太空透明與信任建設(shè)機(jī)制。國際社會都需要利用太空來促進(jìn)國際經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展，但在太空治理上步履維艱，主要原因在于太空技術(shù)的軍民兩用性質(zhì)。如前所述，太空技術(shù)是軍事力量的“倍增器”，軍事戰(zhàn)略的“賦能器”，是美國霸權(quán)的技術(shù)基礎(chǔ)，也是其他國家提升軍事能力的關(guān)鍵。因此國際社會在這一點上很難達(dá)成共識。
四、國際合作促進(jìn)太空安全治理
由于太空技術(shù)具有軍民兩用性質(zhì)，各國都試圖利用太空獲取軍事與經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，提升國家整體技術(shù)優(yōu)勢和軍事優(yōu)勢。太空大國、強國提出的治理方案與路徑往往具有明顯的霸權(quán)治理與反霸權(quán)治理特征。由此導(dǎo)致太空治理方案很難達(dá)成共識，形成整體性方案。就目前而言，太空治理取得實質(zhì)性進(jìn)展需要國際社會通力合作，使太空利益攸關(guān)方全部參與治理。多國聯(lián)合共同發(fā)展太空項目，或由多國構(gòu)成的國際組織共同發(fā)展太空項目，不僅可以實現(xiàn)透明，遵守規(guī)則，而且也節(jié)省了頻軌資源;不僅體現(xiàn)了太空的和平利用原則，避免太空軍事化、武器化，而且制止了任何國家試圖對這些太空項目進(jìn)行攻擊的企圖，確保太空安全并保護(hù)太空環(huán)境。簡言之，太空合作是避免太空“公地悲劇”的“良藥”。下文以國際空間站和歐洲空間局(以下簡稱“歐空局”)兩個案例來分析國際太空合作，并尋找太空安全治理的有效途徑。
結(jié)束語
《外空空間條約》確定了太空的“全球公地”性質(zhì)。國家行為體和非國家行為體紛紛利用太空技術(shù)獲取商業(yè)、社會和軍事利益。在缺乏國際權(quán)威的背景下，各行為體無序地發(fā)射衛(wèi)星，導(dǎo)致太空軌道擁擠、太空碎片彌漫、衛(wèi)星面臨被攻擊的風(fēng)險上升，太空資源、環(huán)境與安全問題日益突出，嚴(yán)重制約著人類利用太空的限度。盡管國際社會為治理太空“公地悲劇”發(fā)起了多個倡議，但效果并不明顯。原因很大程度上在于太空技術(shù)軍民兩用的性質(zhì)，太空大國和強國都借此機(jī)會提升軍事硬實力，以維護(hù)太空領(lǐng)域的霸權(quán)，或者反對霸權(quán)，確保國家安全，以維護(hù)國際戰(zhàn)略平衡與穩(wěn)定。
解決太空“公地悲劇”問題需要國際社會進(jìn)行國際太空合作。這需要國際社會共同發(fā)展太空態(tài)勢感知能力，共享太空態(tài)勢信息，避免太空事故發(fā)生。共同發(fā)展太空碎片清除技術(shù)，治理太空環(huán)境污染問題。國際社會共同發(fā)起更多的太空合作項目，探索和利用太空，努力減少各國的軍事衛(wèi)星。通過國際太空合作，促進(jìn)聯(lián)合國 GGE 有關(guān)太空 TCBMs 建議的落實，使太空行為規(guī)范真正有效落實，同時國際社會應(yīng)在完善 PPWT(修正文本)的基礎(chǔ)上達(dá)成禁止太空武器化條約，實現(xiàn)聯(lián)合國太空和平利用委員會的“太空可持續(xù)發(fā)展”倡議目標(biāo)。唯有國際太空合作，才能實現(xiàn)太空安全治理的目標(biāo)。
對于中國而言，要利用太空技術(shù)就應(yīng)牽頭組織發(fā)起多個國際太空合作倡議并加以落實執(zhí)行。首先，中國應(yīng)該利用總部位于北京的亞太空間合作組織(APSCO)倡議成員國共同出資制造更多衛(wèi)星，為成員國提供更多福祉;聯(lián)合提出該組織有關(guān)太空治理的原則與立場，在國際上發(fā)出一致的聲音。其次，中國應(yīng)加大與俄羅斯和歐空局的合作，以更多具體的太空項目推進(jìn)國際合作，促進(jìn)太空資源的合理利用。其中，重點應(yīng)放在太空態(tài)勢感知能力與積極消除太空碎片技術(shù)上的合作。另外，要加強中、俄、歐在國際太空治理機(jī)制上的合作，將歐盟“太空活動行為準(zhǔn)則”與中俄 PPWT(修正草案)結(jié)合起來，共同維護(hù)和促進(jìn)太空的和平利用。最后，中國應(yīng)加強自身包括太空態(tài)勢感知能力在內(nèi)的太空技術(shù)發(fā)展，只有太空技術(shù)進(jìn)步并擁有足夠的實力，才能促成各方進(jìn)行實質(zhì)性的協(xié)商與談判，促進(jìn)太空治理機(jī)制的形成。國際軍控條約表明，只有和競爭對手擁有同等的武器，才會促使各方走到談判桌前，共同應(yīng)對問題。同樣，只有當(dāng)中國太空實力增強，可以對太空進(jìn)行有效利用，并擁有足夠的反制太空能力，美國才不會在裁軍大會等論壇上“攪局”，與包括中國在內(nèi)的國際社會進(jìn)行談判，尋找太空安全問題的有效應(yīng)對之策。
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