向心力公式(向心力常用的三个公式)

头条新闻河南商报首席记者韩记者实习生张

10月12日，、刘洋、蔡三位航天员将为大家带来第三期天宫课堂。有趣精彩的内容值得期待。

自2013年第一届Tai 空讲座至今已近10年，中国航天技术不断取得突破。在此基础上，中国航天人多次担任“Tai 空老师”，为全国人民带来科学的Tai 空讲座，形成了独具特色的Tai 空科普教育品牌。

泰空的教导，为无数孩子种下了梦想的翅膀，帮助人类在征服星辰大海的道路上积累了财富。

2013年，泰空任教。源地图

从我第一次在泰空教书到现在已经将近10年了。

“大家好，我是王亚平，这次讲座将由我主讲……”2013年6月20日，一个亲切的声音从距离地面300多公里的天宫一号实验舱传来。

王亚平在聂海胜和张的协助下，进行了第一次关于泰泰空的讲座，历时约50分钟。

本次泰空讲座主要面向中小学生。“太空”演示了质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜、水球制作等实验，让孩子们了解失重状态下物体运动的特点和液体表面张力的作用，加深对质量、重量、牛顿定律等基本物理概念的理解。

质量测量

重力是由地球的吸引力引起的。Tai 空失重怎么称重？Tai 空的称重设备利用原理是什么？泰空老师王亚平告诉我们，用“弹簧-凸轮”机构产生的恒力和光栅测速系统测量物体运动的加速度，根据牛顿第二定律(f=ma)计算出物体质量。

单摆运动

在地面上，一个小球系在支架上的一根细绳上，形成一个钟摆系统。把球拉起来放开，球开始来回摆动。运动周期与弦的长度和重力加速度有关。最后球在空空气阻力的作用下停止了摆动。

但在Tai 空中，没有重力影响，没有摆动；如果给球一个小的初速度，球可以绕支撑轴做圆周运动，但在地面上需要一个大的初速度。

陀螺运动

高速陀螺仪的旋转轴将保持惯性空不变。在Tai 空中，用手触摸高速旋转的陀螺和静止的陀螺。高速旋转的陀螺虽然会轻微晃动，但其旋转轴不变，而静止的陀螺会滚动。由于高速旋转陀螺仪定向性好，航天器可以使用陀螺仪进行空定向。

制作水膜和水球

作用在液体表面使液体表面积减少的力称为液体表面张力。金属环插入水袋后形成的水膜不会破裂，水膜表面贴一个“中国结”依然完好。这是too 空失重环境下突出液体表面张力特性的结果。

将水注入水膜，水膜很快就会变成一个晶莹剔透的水球。这样完美的球体只有在微重力环境下才能存在，因为液体在地面的表面张力很难对抗地球引力的影响，水球必然会变形。

太空讲座至今已近10年。当年，全国有6000多万中小学生收看了现场讲座。现在他们长大了，航天梦的种子在他们心中茁壮成长。

“很多孩子因为这个喜欢航天，也有孩子报考了航天专业。甚至有些孩子现在成了我的同事，这是让我非常自豪和骄傲的事情。”王亚平曾在接受采访时说。

2021年，太空教。源地图

中国首个Tai 空科普教育品牌“天宫课堂”上线。

随着中国空站的长期在轨运行，2021年，中国首个科普教育品牌“天宫课堂”系列上线，由中国航天员担任“太空老师”，以天地协作的方式开展。

2021年12月9日15时40分，“天宫课堂”第一堂课开始，神舟十三号上的“太空老师”翟志刚、王亚平、叶广福在中国空站授课。

地面主教室设在中国科技馆，地面分教室设在广西南宁、四川汶川、香港澳门。

首期“天宫课堂”项目包括航天员在轨工作生活场景展示、Tai 空细胞学研究实验展示、Tai 空转向、浮力消失实验、水膜张力实验、水球光学实验、泡腾片实验、天地互动等八项内容。

泰空细胞学研究实验

当细胞处于重力或失重状态时，细胞的生长形态会有所不同。

活体心肌细胞在生命活动过程中会产生生物电，生物电会激发荧光显微镜中的荧光物质，通过显示屏可以观察到荧光现象。心肌细胞具有自动节律收缩的特性，因此在显微镜下可以观察到它们有节律地跳动。

但在Tai 空中，其功能和基因表达会发生变化。当它回到地面时，基因表达基本上会回到基态，但有些基因表达还是会发生变化。

Too 空转身

转身，这个地面难度系数为零的普通动作，要在Tai 空中实现，需要一只手臂画一个圈。当身体旋转时，手臂缩回，旋转速度变快。

在微重力环境下，宇航员在不接触空站的情况下验证“没有外力矩，物体将处于角动量守恒”类似于理想状态。宇航员上半身向左转时，下半身会根据保持角动量平衡的原理向右转。

宇航员拉伸身体时，由于质量分布远离旋转轴，转动惯量比较大，角速度变慢，通俗地说就是转得慢。四肢收缩时转动惯量小，角速度会增大。直观的感觉是转速变快了。

浮力消失实验

在地面上，乒乓球放入水中会浮到水面。那么在Tai 空中对乒乓球做同样的实验“飘不飘”呢？答案是:不浮！

这个实验显示了浮力和重力相联系的现象。浮力来源于重力造成的液体在不同深度的压力差。重力消失时，液体内部压力不变，浮力消失。但是地球表面很难让浮力消失，这个实验很难直观展示。在空间站空的微重力条件下，浮力和重力之间的关联关系可以清楚地揭示出来。

水张力实验

把王亚平和女儿在地球上做的花朵折纸放进水膜里，美丽的花朵瞬间绽放。在地面上，水滴中液体的表面张力受地球引力的影响，实验效果不明显。在Tai 空的失重环境下，水膜表面的水分子截面上只有一个液体表面张力，水滴呈球形。当花朵靠近水膜表面时，花朵在水膜的表面张力下逐渐展开。

水球光学实验

向水膜中注入水得到水球，再向水球中注入气泡。透过水球和气泡，你可以看到两个图像，一个正面，一个反面。

在地面上，水滴受地球引力影响，呈现上小下大的形状。在Tai 空中，由于微重力环境，水滴在表面张力的作用下呈现为透明球体。球形水滴相当于两个凸透镜组合在一起，光线通过凸透镜折射两次，形成一个倒置的人像；当一个气泡被注入水球时，光通过它折射四次，从而形成一个直立的人像，其中倒像是光在水球中两次折射的结果，而直立像是光注入气泡四次折射的结果，都是光折射原理引起的光学现象。

泡腾片剂

在地面环境下，把泡腾片扔进水球里，就能看到气泡漂浮。但是在中国空站的失重环境下，因为浮力的消失，把泡腾片扔到水里产生的气泡不再漂浮，而是相互挤压。水球也会被气泡膨胀，你可以看到水球一点点膨胀的效果。

2022年泰空班。源地图

今年3月，“天宫课堂”第二期如期而至。

2022年3月23日，“天宫课堂”第二堂课如期而至。“太老师空”目前仍由神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶广福担任，在国内的空间站授课空。

本次讲座，地面主教室设在中国科技馆，地面两个分教室分别设在西藏拉萨和新疆乌鲁木齐。

在45分钟的讲座中，“太空”老师演示了太空“冰雪”实验、液桥演示、水油分离、太空在轨抛物线实验。

泰空“冰雪”实验

轻轻挤压装有过饱和醋酸钠溶液的水袋，一个个带着水泡的液体球从喷嘴里慢慢“跑”出来，在空之间的站舱里盘旋。用沾有粉末的棍子接触液体球后，立刻有水泡的液体球开始“冻结”。

在地面上，用饱和液体结晶是分离和提纯固体物质的一种方法。有粉末的棍子作为凝结核，小晶体开始迅速凝结，和水分子一起结晶形成水合醋酸钠晶体，也释放出大量的热量。

液桥演示

液桥是连接两个固体表面的一段液体。在液桥演示实验中，王亚平手持两块透明塑料板，叶广福分别在塑料板表面挤水。两个塑料板逐渐靠近，水在板之间连接了一座“桥”。奇迹般的，随后王亚平双手轻轻一拉塑料板，“桥”依然没有断开。然而，液体的表面张力很弱。在地面上，重力会把液体往下拉，很难实现液桥现象。

油分离

在地面上，水和油混合后自然分层，油在水之上，油在水之下。那么空之间站内水油会自然分层吗？答案是:不会。

在同样的体积下，水的密度比油高，水的质量也更大。根据向心力公式F=mrw2，当角速度w和半径r相同时，质量m较大，水滴所需的向心力也较大，即等效离心力较大，因此质量较大的水被抛向瓶底。水和油是分层的。

Too 空抛物线

在太空的抛物实验中，出现了顶流“冰墩”，王亚平和叶广福依次抛出。它没有沿着抛物线轨迹下落，而是沿着原来的方向匀速运动。这是因为在空之间的站舱中，物体几乎不受重力影响，无论向哪个方向抛出，几乎都可以视为匀速直线运动，因为物体只受到微弱空空气阻力的影响，速度方向和大小的变化很小。

Tai 空教会孩子梦想的翅膀。

星星从不停止，询问苍穹并传递它。这一步一步的“天路”，背后是一代又一代航天人的智慧和心血。《天宫课堂》告诉孩子们的不仅仅是科学实验的知识点，还有对未知空间精神的探索。

王亚平曾在采访中表示，太空讲座开创了我国科普教育和中小学教育的新模式和新方法。是迄今为止全球最受欢迎、规模最大、持续时间最长的科普教育直播。

三次空讲座，激发了无数孩子对科学的热情，对研究探索的兴趣，追求梦想的勇气。孩子们相信，正如航天员王亚平所说，“梦想就像浩瀚宇宙中的星星，看似遥不可及，但只要努力，坚持，就一定能触摸到。”

空站作为Tai 空国家实验室，也是Tai 空重要的科普教育基地，蕴含着独特而丰富的教育资源，在激发公众特别是青少年弘扬科学精神、热爱航天事业方面具有特殊优势。

神舟十四号飞行乘组将于10月12日继续进行“天宫课堂”。中国载人航天工程办公室表示，航天员在站间飞行空过程中，与地面进行互动，开展一些科普活动，未来将常态化。