人間天上知幾許——太空授課文字實錄
時間： 2013年6月20日上午10時
地點： 天宮一號實驗艙——中國人民大學(xué)附屬中學(xué)報告廳
授課人：神舟十號航天員王亞平
太空測量質(zhì)量
王亞平：同學(xué)們，你們想想看，我們這臺質(zhì)量測量儀用的是什么物理原理呢？其實就是我們學(xué)過的牛頓第二定律。我們知道，“物體受到的力等于它的質(zhì)量乘以加速度”。那如果我們想辦法測出力和加速度，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，就是剛才把指令長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。怎么樣，很巧妙吧！
王亞平：接下來我想再問同學(xué)們一個問題，在太空中除了可以用這種裝置測質(zhì)量外，還能有什么辦法測質(zhì)量呢？同學(xué)們注意看我的操作，來小小地啟發(fā)大家一下！這是我剛才展示的彈簧。現(xiàn)在，我把兩個彈簧拉到同一位置，松手，同學(xué)們你們看到了吧？兩個物體的振動頻率明顯不一樣。這一現(xiàn)象與地面上是完全一樣的。那同學(xué)們想想看，我們可不可以利用這一現(xiàn)象來設(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。
太空單擺運動
王亞平：好，開始我們的下一個演示。同學(xué)們看，這是一個支架，這根細(xì)繩將小球連接在了支架上，形成了一個我們地面上常見的單擺。現(xiàn)在，我把它固定到我們的展示平臺上。現(xiàn)在我把小球放到這個位置，同學(xué)們想一下，如果此時我松手，小球會出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象呢？噢，它并沒有像在地面上一樣做往復(fù)擺動，那我們把它提高一點，放到這兒，再松手，嗯，它還是沒有做往復(fù)擺動，這是為什么呢？因為在太空中小球處于失重狀態(tài)，沒有了回復(fù)力，所以不能像在地面上一樣做往復(fù)擺動。
王亞平：那如果我們推小球一下，小球又會如何運動呢？同學(xué)們你們看到了嗎？非常的神奇，現(xiàn)在小球竟然在做圓周運動。好，我們換個方向再來給大家演示一下。哎，它仍然在做圓周運動，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：同學(xué)們你們可以對比一下地面的單擺運動，它們不一樣吧？好，在開始我們的下一個演示之前，同學(xué)們，你們有什么問題嗎？
同學(xué)：王老師好，我非常羨慕您能夠漂浮在空中給我們講課，我想知道你們在太空里還有沒有上和下的方位感呢？謝謝。
王亞平：嗯，這是一個非常有意思的問題，這樣吧，讓我首先來給大家表演一個雜技。不過呢要請我們的指令長幫一下忙，先把我轉(zhuǎn)90度。現(xiàn)在呢，對我來說，這邊是上，這邊是下。好，請指令長再把我轉(zhuǎn)90度，現(xiàn)在呢，對于我來說，這邊又是上，這邊又是下。好，讓指令長把我轉(zhuǎn)回來吧。同學(xué)們你們看到了吧？在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)作為是下方，并鋪設(shè)了地板。
（編輯：曉婧）