王亞平太空實(shí)驗小論文
論文常用來(lái)指進(jìn)行各個(gè)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(shí)驗小論文的內容，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(gè)實(shí)驗都與中學(xué)物理知識密切相關(guān)，這節課對物理教學(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，對五個(gè)實(shí)驗作了有效的分析，便于學(xué)生理解個(gè)中緣由。
【關(guān)鍵詞】天宮課堂;中學(xué)物理;實(shí)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(gè)實(shí)驗：在太空中如何測量物體質(zhì)量、單擺運動(dòng)、陀螺運動(dòng)、水膜實(shí)驗、水球實(shí)驗。一個(gè)副產(chǎn)品――聶海勝“懸空打坐”與王亞平“大力神功”。這些實(shí)驗都與中學(xué)物理知識密不可分。這節課對中國無(wú)數的青少年產(chǎn)生深遠的影響，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(guān)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。這節課對物理教學(xué)也有很多的啟迪和幫助，根據課堂實(shí)況，做出文字解讀，以饗讀者。
實(shí)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?jì)x器，容易測出拉力F和加速度a，計算出指令長(cháng)聶海勝的質(zhì)量74.0kg。中國航天員科研訓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(huì )上表示，聶海勝參加神十任務(wù)發(fā)射出征的當天進(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(guò)程中，聶海勝用質(zhì)測儀測量質(zhì)量的時(shí)候，他當時(shí)穿著(zhù)艙內的工作服、內衣、艙內工作襪，還有艙內用鞋，這些質(zhì)量統計起來(lái)大約是1.89公斤。所以綜合上面這些信息，太空授課時(shí)測量出的聶海勝的質(zhì)量和他的實(shí)際體重是基本相符的（來(lái)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(dòng)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(méi)有壓力，不能應用杠桿原理計算。因為失重，物體對彈簧沒(méi)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(shí)驗二：?jiǎn)螖[在失重時(shí)的運動(dòng)狀態(tài)
王亞平松開(kāi)單擺小球后，單擺不往復擺動(dòng)，而是漂浮在空中，擺線(xiàn)自由彎曲，不產(chǎn)生拉力。輕推小球，給一個(gè)很小的速度，小球可在任一平面做勻速圓周運動(dòng)。跟地球上單擺的特性完全不一樣。
實(shí)驗三：高速旋轉陀螺的定軸性
高速旋轉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，給不旋轉的陀螺頂端施加力，陀螺翻滾著(zhù)向前運動(dòng)，軸向任意改變。使陀螺旋轉起來(lái)，給它的頂端施加力，陀螺沒(méi)有翻滾，而是晃動(dòng)著(zhù)向前運動(dòng)，軸向不發(fā)生改變。這樣的實(shí)驗現象在地面很難做到。在打老蔣的游戲里，高速轉動(dòng)的“老蔣”，能直立旋轉，轉速降低后，很快就倒下來(lái)了。
實(shí)驗四和五：水膜、水球實(shí)驗
把鋼圈伸入水袋的過(guò)程中，因為失重，水沒(méi)有流出來(lái)，在太空中生活的李白，寫(xiě)不出飛流直下三千尺的詩(shī)句。形成水膜后，左右擺動(dòng)，甩出一大滴水，水膜沒(méi)有破裂，往上貼中國結，水膜沒(méi)有破裂，往水膜上加水，做成水球，也沒(méi)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(guò)水球看到王亞平的倒立縮小的實(shí)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(gè)球都變成紅色，因為失重紅顏色液體不能流動(dòng)，只能是分子的無(wú)規則運動(dòng)的結果。
最后一個(gè)環(huán)節，學(xué)生提問(wèn)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、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。
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(guò)舷窗可以看到美麗的地球，還有日月星辰，暫時(shí)沒(méi)有看到UFO。我們處于大氣層之外，沒(méi)有了大氣的阻擋，看到星星格外明亮，不閃爍，沒(méi)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(huà)面看，學(xué)生提問(wèn)后，王亞平開(kāi)口講話(huà)有延遲現象，根據天宮一號離地球約300km，可以估算出延遲時(shí)間為0.01s。
最后，來(lái)回顧聶海勝“懸空打坐”與王亞平“大力神功”。這一實(shí)驗，為牛頓第一運動(dòng)定律做了最好的演示。不受力的作用時(shí)，要么保持靜止狀態(tài)，如“懸空打坐”，要么保持勻速運動(dòng)狀態(tài)，如被王亞平輕推后的聶海勝，一直勻速運動(dòng)下去。
【參考文獻】
[1]胡楊.把課堂搬到太空[J].太空探索.2013年第6期
[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)院空間應用工程與技術(shù)中心.空間應用系統天宮一號目標飛行器和神舟八號飛船交會(huì )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狀問(wèn)題與出路論文
隨著(zhù)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(shí)，人類(lèi)對太空的依賴(lài)程度也越來(lái)越高。然而，作為全球公地一部分的太空，也越來(lái)越顯示出“公地悲劇”(The Tragedy of the Commons)的特征，表現為太空越來(lái)越“擁擠”(congested)，越來(lái)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(huì )普遍認為太空安全治理刻不容緩。為此，國際社會(huì )進(jìn)行了努力，也取得了部分成就，但距離“善治”的目標還有很大差距。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》第二條規定，太空包括月球和其他天體，任何國家不得提出主權主張，不得通過(guò)使用或占領(lǐng)，或者以任何其他方式據為己有。就后者而言，《外層空間條約》第一條規定，太空探索與利用，應該促進(jìn)所有國家福利與利益，不管這些國家的經(jīng)濟、科學(xué)發(fā)展水平如何。太空探索與利用是全人類(lèi)的事業(yè)。第三條規定，探索和利用太空，包括月球和其他天體，應該遵守國際法，促進(jìn)國際和平與安全，以及增進(jìn)國際合作。第九條規定，締約國進(jìn)行太空活動(dòng)時(shí)，應照顧所有其他締約國的相應利益，不對其產(chǎn)生有害干擾。第七條規定，一締約國如果對其他締約國產(chǎn)生危害，應該承擔國際責任。
二、太空安全治理的國際努力
冷戰時(shí)期，國際社會(huì )治理太空問(wèn)題主要集中于防止太空核武器化，即太空安全問(wèn)題。冷戰結束后，國際社會(huì )對太空安全治理的關(guān)注轉向另外三個(gè)領(lǐng)域，即資源、環(huán)境與安全問(wèn)題，盡管冷戰時(shí)期就對其有不同程度的關(guān)注。
太空時(shí)代的到來(lái)與導彈核武器緊密相關(guān)。隨著(zhù)蘇聯(lián)洲際導彈、衛星的成功發(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(lái)檢驗摧毀來(lái)襲的核導彈的可行性。美國軍方在高空、太空進(jìn)行了幾十次核試驗。試驗的結果表明，不僅可以摧毀來(lái)襲的核導彈，而且核爆炸脈沖可以使無(wú)線(xiàn)電中斷數小時(shí)，核輻射可以使處于 5 萬(wàn)英尺高空的飛行員致命。蘇聯(lián)也進(jìn)行了類(lèi)似的高空、太空核試驗，試驗結果與美國相同，太空核爆炸不僅可以摧毀來(lái)襲的核導彈，而且也可以摧毀衛星，或將其炸毀，或通過(guò)電磁輻射破壞衛星電子設備。據美國外交政策網(wǎng)站 2014 年 1 月報道，冷戰時(shí)期美國進(jìn)行了16 次高空核爆炸，至少摧毀或損壞了 8 顆衛星。為保護首都和洲際導彈發(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系統。鑒于太空核武器化對載人航天飛行、衛星的嚴重影響以及對戰略平衡的破壞，面對國際壓力，國際社會(huì )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模殺傷性武器;《反導條約》規定雙方在戰略導彈基地和首都允許部署少量核反導系統，但嚴禁發(fā)展、部署天基反導系統。這是國際社會(huì )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(shí)現確保太空安全的目標仍然任重而道遠。上述五個(gè)太空治理倡議的提出說(shuō)明太空治理陷入困境，需要用一個(gè)倡議替代(或者補充)另外一個(gè)倡議。例如，歐盟希望用“太空行為準則”替代 PPWT，但“太空行為準則”草案與聯(lián)合國“太空長(cháng)期可持續性倡議”本質(zhì)上都是太空透明與信任建設機制;聯(lián)合國通過(guò)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機制。國際社會(huì )都需要利用太空來(lái)促進(jìn)國際經(jīng)濟與社會(huì )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”，軍事戰略的“賦能器”，是美國霸權的技術(shù)基礎，也是其他國家提升軍事能力的關(guān)鍵。因此國際社會(huì )在這一點(diǎn)上很難達成共識。
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治理與反霸權治理特征。由此導致太空治理方案很難達成共識，形成整體性方案。就目前而言，太空治理取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展需要國際社會(huì )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，或由多國構成的國際組織共同發(fā)展太空項目，不僅可以實(shí)現透明，遵守規則，而且也節省了頻軌資源;不僅體現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太空環(huán)境。簡(jiǎn)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(jiǎn)稱(chēng)“歐空局”)兩個(gè)案例來(lái)分析國際太空合作，并尋找太空安全治理的有效途徑。
結束語(yǔ)
《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(huì )和軍事利益。在缺乏國際權威的背景下，各行為體無(wú)序地發(fā)射衛星，導致太空軌道擁擠、太空碎片彌漫、衛星面臨被攻擊的風(fēng)險上升，太空資源、環(huán)境與安全問(wèn)題日益突出，嚴重制約著(zhù)人類(lèi)利用太空的限度。盡管?chē)H社會(huì )為治理太空“公地悲劇”發(fā)起了多個(gè)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會(huì )提升軍事硬實(shí)力，以維護太空領(lǐng)域的霸權，或者反對霸權，確保國家安全，以維護國際戰略平衡與穩定。
解決太空“公地悲劇”問(wèn)題需要國際社會(huì )進(jìn)行國際太空合作。這需要國際社會(huì )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(wèn)題。國際社會(huì )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星。通過(guò)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(shí)，使太空行為規范真正有效落實(shí)，同時(shí)國際社會(huì )應在完善 PPWT(修正文本)的基礎上達成禁止太空武器化條約，實(shí)現聯(lián)合國太空和平利用委員會(huì )的“太空可持續發(fā)展”倡議目標。唯有國際太空合作，才能實(shí)現太空安全治理的目標。
對于中國而言，要利用太空技術(shù)就應牽頭組織發(fā)起多個(gè)國際太空合作倡議并加以落實(shí)執行。首先，中國應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(chǎng)，在國際上發(fā)出一致的聲音。其次，中國應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(diǎn)應放在太空態(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制上的合作，將歐盟“太空活動(dòng)行為準則”與中俄 PPWT(修正草案)結合起來(lái)，共同維護和促進(jìn)太空的和平利用。最后，中國應加強自身包括太空態(tài)勢感知能力在內的太空技術(shù)發(fā)展，只有太空技術(shù)進(jìn)步并擁有足夠的實(shí)力，才能促成各方進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的協(xié)商與談判，促進(jìn)太空治理機制的形成。國際軍控條約表明，只有和競爭對手擁有同等的武器，才會(huì )促使各方走到談判桌前，共同應對問(wèn)題。同樣，只有當中國太空實(shí)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(huì )在裁軍大會(huì )等論壇上“攪局”，與包括中國在內的國際社會(huì )進(jìn)行談判，尋找太空安全問(wèn)題的有效應對之策。
【王亞平太空實(shí)驗小論文】相關(guān)文章：
王亞平老師的一封信03-16
王亞平老師的一封信03-16
王勃的《始平晚息》鑒賞11-11
科學(xué)小實(shí)驗日記02-19
王廣亞老爺爺去世訃告11-11
薛平貴與王寶釧經(jīng)典臺詞摘選07-28
曾鞏《王平甫文集序》閱讀答案及翻譯10-28
科技實(shí)驗論文08-25