中国首次太空授课全程回顾(2)

专家解读：这个实验生动地说明了牛顿第二定律的基本原理——“物体加速度的大小跟物体受到的作用力成正比，跟物体的质量成反比”。这是一个在一切惯性空间内普遍适用的基本物理定律，不因物体的引力环境、运动速度而改变，因此在太空和地面都是成立的。天宫一号里的质量测量仪直接运用了牛顿第二定律，利用作用力和物体加速度的关系确定物体的质量。

镜头三：神奇单摆
T型支架上，用细绳拴着一颗明黄色的小钢球。王亚平把小球轻轻拉升到一定位置放手，小球并没有出现地面上常见的往复摆动，而是停在了半空中。王亚平用手指沿切线方向轻推小球，奇妙的现象出现了：小球开始绕着T型支架的轴心做圆周运动——而在地面对比试验中，需要施加足够的力，给小球一个较大的初速度，才能使它绕轴旋转。
人大附中早培班学生徐海博提问道：“航天员老师，您在太空中有没有上下方位感？”
在聂海胜的帮助下，王亚平以一套“杂技”动作解答了同学的疑惑：先是悬空横卧空，紧跟着又倒立起来。
王亚平说，在太空中，我们自身的感觉在方位上是无所谓，无论我们的`头朝向哪个方向，自身的感觉都是一样的，不过生活在太空中，我们也人为定义了上和下，并且把朝向地球的一侧作为下方，并铺设了地板。
专家解读：实验中小球没有来回摆动、而是悬浮或者做圆周运动，是太空中的失重现象导致的。在地面上，一旦松手，在地球重力的作用下，小球会向下运动，而由于小球被细绳连接在支架上，它就会被细绳牵着来回摆动。但太空中没有重力作用，小球只会在原地悬浮。同样因为重力环境的不同，在太空中轻轻推小球一下，小球会在细绳的牵引下做圆周运动。而在地面上，需要给小球足够大的初速度，才能使它克服地球重力的阻碍，实现圆周运动。
镜头四：旋转陀螺
地面上常见的玩具陀螺，在太空中成了好教具。王亚平取出一个红黄相间的陀螺悬在空中，用手轻推陀螺顶部，陀螺翻滚着向前移动。紧接着，她拿出一个相同的陀螺，先旋转起来再悬浮在半空中，这一次用手轻轻一推，旋转的陀螺则不再翻滚，而是保持摇晃着向前奔去。
王亚平介绍说，高速旋转陀螺的定轴特性在航天领域用途广泛。在天宫一号目标飞行器上，就装有各式各样的陀螺定向仪，正是有了它们，才能精准地测量航天器的飞行姿态。
专家解读：转动的陀螺具有定轴性，定轴性遵守角动量守恒原理——在没有外力矩作用的情况下，物体的角动量会保持恒定。航天员瞬时施加的干扰力不能产生持续的力矩，由于角动量守恒，旋转陀螺的旋转轴就不会发生很大改变。而这一点在地面上之所以很难实现，因为陀螺与地面摩擦产生的干扰力矩等因素改变了陀螺的角动量，使其旋转速度逐渐降低，不能很好地保持旋转方向。