天宫一号太空授课
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天宫一号太空授课范文第1篇
天宫一号的任务方案早在1992年国家制订中国载人航天“三步走”战略时就已确定。2002年，方案论证和审查后，天宫一号目标飞行器整个任务方案通过。但天宫一号尚未定名，只是称为“目标飞行器”。2006年，天宫一号进入初样研制阶段，并命名为“天宫一号”。为什么要以此命名，一种说法是希望宇航员们在太空中生活的地方和与宫殿一样舒适。另一种说法是与“神舟”、“嫦娥”相呼应，有一种真正的空间站雏形的概念。对于一般老百姓而言，天宫一号的名字很容易使人联想起中国古代四大名著之一《西游记》中孙悟空大闹天宫的故事。此外，“天宫”是中华民族对未知太空的通俗叫法。因此，以天宫一号为目标飞行器命名，是有着深厚的历史文化底蕴的。
天宫一号是中国首个目标飞行器和空间实验室，属载人航天器，高10.4米、重8.5吨。于2011年9月29日在酒泉卫星发射中心发射成功，设计在轨寿命两年。由于天宫一号是空间交会对接试验中的被动目标，所以也被称作“目标飞行器”。而之后发射的神舟八号、神舟九号、神舟十号，被称作“追踪飞行器”，入轨后主动接近目标飞行器，并进行交会对接。
2011年11月，神舟八号飞船与天宫一号成功自动对接，中国由此成为世界上第三个自主掌握空间交会对接技术的国家。2012年6月18日，神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器再次成功实现自动交会对接，中国3位航天员首次进入在轨飞行器，之后顺利完成手动交会对接。2013年6月13日，神舟十号飞船与天宫一号顺利完成了自动交会对接。
天宫一号的发射标志着中国已经拥有建立初步空间站，即短期无人照料的空间站的能力，为后续空间实验室和空间站的建设奠定了基础。
攻克交会对接世界级难题
无论是目前的小型空间实验站，或是今后建立大型空间站，都离不开一个关键部件：对接机构。此前，世界上掌握空间交会对接技术的只有俄罗斯和美国，但能够独立研制对接机构的只有俄罗斯，连美国用于空间交会对接的对接机构一般也是向俄罗斯采购。
当时通过摸底和寻价，发现俄罗斯方面的开价堪称“天价”：不仅购买对接机构技术的设计专利费就要1亿美元，其后引进成熟的技术和现成的产品还要加钱，另外还不排除被搭售其他无关紧要的东西的可能。考虑到今后中国载人航天要建空间站，多个航天器之间的交会对接以及天地往返运输任务也会较频繁，所以我国决定自主研发。
但17年前，对接机构要做成什么样子，实现工程化的技术难点在哪里，很多概念都只是停留在模型和图片资料上，一切都是未知数。对标国际先进，我们一开始就提出了采用跨越式发展的思路――研制能与国际空间站相匹配的异体同构周边式对接机构。这种对接机构适应性强、承载能力大，便于航天员在不同飞行器之间自如进出.但与之相应的难题便是重量大、对接初始条件要求严格、构造复杂。
为了将这个方案论证清楚，中国航天科技集团公司八院研制团队搜集和查阅了所有能找到的相关资料，在字里行间筛选点点滴滴可用的信息，翻译俄罗斯对接机构的相关书籍。前后收集到的各类资料装满了整整10个大箱子，仅论证报告的撰写就用了3个多月时间。但是，如何把理论转换为设计方案，又如何把方案变成符合工程应用需求的实物，这是一个艰难的过程。摆在面前的第一道难关就是如何模拟太空微重力环境下的对接过程。
俄罗斯采用的是“吊挂”方案，即把两个飞行器吊起来，利用钟摆的原理来模拟初始对接过程，但这种方案在稳定性上有很大的局限性。刚开始时，尝试用滑车的方案，但试验下来发现摩擦力太大，无法模拟飞行器在太空中的环境特性。后来，八院科技人员创造性地提出了气浮平台的方案。但这个方案的关键是需要建立两个平整度高和稳定性好的平台，整个平台在任何情况下平面高低起伏不能超过3‰毫米，也就是一根头发丝直径的1/20。通过查询各种资料，发现只有泰山花岗岩才能满足上述要求。于是，科技人员亲赴泰山石矿区，在那里仔细考察了一个多月，终于开采到了两块70多吨重的大石头。接着，又用5个多月的时间加工成两个20吨重的精密平台。在这个平台上，两个8吨重的飞船模型只须用手指轻轻一点就可移动，而且还可以根据实验需要设置各种初始对接条件。俄罗斯专家参观后，不由赞叹：“这是当今世界上水平最高的对接机构试验台。”
成功，往往就是最后一小步的坚持。对接机构第一次地面模拟试验时，科技人员准备了3套参数，把所有的零件、部件都准备齐全了。虽然第一次试验就获得了较为理想的成果，但也暴露出设计中的一些问题。例如分离角速度过大的问题就成为一只拦路虎，足足困扰了科研人员一年。角速度是物体转动快慢的一个物理量，手表秒针的角速度是6度/秒。角速度过大，在太空环境中就可能导致天宫一号和神舟八号发生碰撞，甚至不能分开，后果严重。一开始测得的分离角速度是0.2度/秒，这无法满足设计要求。于是科研人员开始了攻关，分析、试验；再攻关、再分析、再试验……但试验结果始终没有大的改观。
眼看任务周期一天天临近，如果再找不到原因，将会影响整个交会对接任务的进度。搞科研最大的痛苦在于攻关，而这又是一个精雕细琢的过程，没有任何捷径可走。经过170多次的反复试验、分析和改进，最终科研人员用最严苛的环境条件来模拟，将分离角速度做到了0.1度/秒。2011年11月14日，神舟八号与天宫一号首次成功分离，科研人员一年半的艰辛付出终于获得了令人惊喜的回报，分离角速度实测下来只有0.04度/秒。
为了航天员能吃上热菜热饭
电源系统对航天器来说，如同人体的心脏和血液一般重要，为航天器源源不断地提供电能，是航天器成败的关键。它吸收太阳的能量，转化成电能，作为航天器上所有设备提供运行的动力，同时又把多余的电能存储起来，以备在没有光照的时候保障航天器仍能正常工作。
在天宫一号之前，这颗“心脏”的动力并不算大，神舟六号上的航天员为了节省电能，在天上吃的是冷饭冷菜。最后建成的空间站和其他航天器相比，不仅是体积和试验设备的增加，更要求为航天员提供一个可以长时间工作的舒适环境。为此，必须在天宫一号的供电模式上实现重大突破，采用更大功率的高压母线系统，为后续空间站的顺利实施打下坚实的基础。
9年前的一个冬季，作为一支承担了神舟一号至神舟七号电源系统研制任务的团队，天宫一号低轨高压电源系统的关键技术攻关工作责无旁贷地落在了八院科研团队肩上。
这是一个全新的课题，国内没有任何相关的研制基础。通过前期的一些调研，科研人员曾乐观地认为低轨高压电源系统的一些关键技术和关键材料是可以通过国际市场购买或借鉴的。可仅仅过了一个春节，一个又一个的问题便接踵而至。首先是俄罗斯的技术合作项目出现了中断，接着是日本将半刚性太阳帆板的关键材料、美国将氢镍蓄电池的关键材料、欧洲将高压元器件相继对中国实施了出口封锁。
国外的技术封锁逼迫着研制团队只能通过自主创新研发空间电源技术。5年中，他们除了广泛联合系统内单位，还牵头电科集团、兵器集团、中科院、上海交大、东华大学等国内相关领域最优秀的50多家单位，开展了100多项技术攻关。攻关项目涵盖电子、机械、化学、材料等多个领域。经过艰苦攻关，终于研制出了比国外还要好的玻璃纤维网、离子交换膜、固体剂、高压继电器等近百项新材料、新器件、新技术。
2009年6月21日，神舟八号已基本完成了研制任务，可这时却发现原有总体方案有一定的风险。为了解决这一风险，需要将供电能力设计值提升40%。这对电源系统来说是颠覆性的改变。系统、产品和测试设备全部需要重新设计。按照正常程序至少要两年半时间，但留给研制人员的时间只有短短8个月。
那次决策会从中午12点开到了第二天凌晨5点，会议室里烟雾腾腾，大家都在思考：这么多新技术要上，还有那么多地面试验都要重新做，8个月的时间能行吗？如果不行，那就意味着其他系统已做好的工作就要停步或放缓，所有协调好的计划节点就要为此更改，我国的交会对接试验势必就要为此而推迟。为了总体方案的可行和不突破最后的节点，经过对技术的充分评估和对进度的反复测算，研制人员最后决定：拼了命也要干成！于是，调度按时间节点倒排计划，计划安排精确到了小时。
当拿到计划表时，研制人员不禁感叹：这简直不是给人排的计划！中国航天科技集团公司八院第811研究所集中了所内最优秀的各类资源，全所专家参与论证把关。在这8个月的时间内，除了春节休息两天，所有设计师都吃住在所里，每天工作14个小时以上。为了进一步压缩时间，把原本串行的产品研制改为并行研制，对生产工人实行“三班倒”……就这样，8个月后，终于攻克了这一道难题，产品提前十几天交付总体。
筑起中国的“太空家园”
从世界载人航天发展的历史经验看，空间站阶段无法回避。空间站是人类向深空进军的重要试验平台，许多关键技术需要在空间站验证。同时，空间站也是开展空间科学实验、造福地球的重要平台。
空间站潜在的技术突破和可能取得的重大实用价值得到了世界的认可，建造空间站是通向未来更高更远目标的必由之路。由于多种原因，中国尚未成为国际空间站（ISS）的成员国，但随着天宫一号的发射和未来空间实验室设想的不断实现，我国将会更深入地参与国际空间站的活动。正如美国宇航专家詹姆斯・奥伯格所言，中国载人航天的飞速发展，不仅证明高科技水平日趋提高，也将使其获得与国际空间站完全合作的机会。
太空授课的中国航天实力
6月20日，王亚平太空授课51分钟实现不间断直播，在普通老百姓看来是科普，背后却是强大的航天实力。
天宫一号太空授课范文第2篇
烟台，古时“烽火台”。明朝洪武初年，为防备倭寇犯境，当地民在临海北山设立狼烟墩台，发现敌情后昼则升烟、夜则举火作为报警信号，简称“烟台”。岁月更迭，沧桑巨变。烟台已经发展成为山东半岛东北部、环渤海经济圈重要城市和全国文明城市。山东航天电子技术研究所，就座落在这里。
山东航天电子技术研究所，是我国载人航天工程的重要研制单位之一，先后参与我国从神舟一号到神舟十一号、天宫一号、天宫二号等航天工程型号的研制任务，为确保航天员生命安全和载人航天飞行圆满成功发挥重要作用，荣获“中国载人航天工程突出贡献集体”。研制设备涉及环境控制和生命保障、热控、数据管理、乘员服务、测控、结构机构等系统。在神舟七号任务中公司承担航天员出舱通信子系统和舱外航天服中70%电子设备研制工作。在天宫一号任务中，公司承担了医监医保、仪表照明、空间实验等相关设备研制任务。天宫二号飞行器研制方面，承担空间实验室热控、数管、仪表照明、空间技术试验、环控生保、医监医保、测控通信等系统60余台套产品研制任务。在载人航天任务中，承担的研制任务由最初的测控领域，到飞船环境控制和生命保障、热控、数据管理、乘员服务、测控、结构机构等多个领域，并逐步拓展到舱外通信、航天服电子设备、医监医保、仪表照明、空间实验等领域。
飞船发射前的远程体检
――发射场测试无线转发系统
飞船发射前需要与火箭对接组装，然后，进行综合体检才能发射升空。此前，航天器与发射火箭都是在总装厂房组装后进行水平测试，在发射架竖起来后再次测试，如有问题就要再放倒拖回厂房维修。
从神舟一号飞船发射起，我国开始采用国际上先进的“三垂一远”模式，即实现航天器与火箭垂直组装、垂直测试、垂直转运和远程测试。在此过程中，火箭保持一个姿态不动，只要通过测试，运转过程不会有任何改变。而远距离测试发射控制模式则最大限度保持了火箭和飞船的状态不变，极大地提高了测试发射可靠性和安全性。“三垂一远”测试发射模式为世界领先水平。研究所研制的“飞船发射场测试无线转发系统”为实现“三垂一远”提供技术保证。系统中所采用的增益自调节、信道自分配、天线自跟踪等技术，都达到国内一流水平。
随着我国载人航天工程的逐步深入，系统中增加了海事卫星、中继卫星、GPS/GLONASS卫星、北斗导航卫星等作为飞船定位通信的辅助措施，神舟系列完成了国内在轨航天器首次使用这些卫星系统，为后续航天器定位通信提供了更多选择。远距离测试无线转发系统安装于北京航天城和酒泉卫星发射基地。先后参加了我国载人工程历次神舟飞船和天宫一号目标飞行器发射并圆满完成了任务。
太空行走的保障――航天员出舱通信子系统
在神舟七号载人航天飞行任务中，研究所承担航天员出舱通信子系统和航天服专项70%电子设备技术攻关研制任务。其中，航天员出舱通信子系统是在航天员进行出舱活动试验时用于出舱活动航天员与辅助出舱航天员、舱内航天员与地面人员间进行语音通话和数据通信的设备。航天员出舱活动通信系统由通信天线、通信处理器及舱外航天服遥测通信机组成，实现舱内外航天员之间、舱内外航天员与地面人员之间语音通信及舱内外航天员遥测参数下传。该系统首次采用空间CDMA移动通信技术，实现空间近场复杂环境下的可靠无线语音数据通信。
在载人航天工程第二步任务中，研究所技术领域已经拓展到医监医保和空间试验领域，涉及领域广、工作接口多、技术难度大，挑战更加严峻。包括用于航天员监测飞船运行情况、显示交会对接信息、接受地面邮件的仪表控制器；在交会对接中使用的主动标志“天宫一号”目标标志器；用于空间医学实验的失重生理效应装置Ⅰ和失重生理效应装置Ⅱ（细胞培养装置）、无创心功能测量仪，以及被称为“太空冰箱”的医用冷储箱等。
失重生理效应试验控制――航天医学空间实验设备
人一旦进入失重环境，身体发生各种变化，会产生诸多的不适应，这些变化被称为失重生理效应。在神舟九号任务中，航天员在空中进行了多项失重生理效应，用以研究人体在太空中会发生的变化，以便研究克服太空生活对人体带来的不良影响。其中包括513所研制的用于研究脑血流、脑点、眼动的失重生理效应实验装置Ⅰ和进行细胞培养的失重生理效应实验装置Ⅱ，以及试验控制单元等设备。
在太空环境中，航天员的血液会重新分配，下肢血量减小，头部血量增多，航天员的收缩压将升高，平均动脉压升高，静脉压也上升，舒张压则下降。这些失重效应会使得航天员的流体静压梯度消失，找不着方向感，所以在失重环境中，大多数航天员通常会发生前庭植物神经反应，引起航天运动病和空间定向障碍，出现恶心、呕吐、面色苍白、晕眩等现象，从而影响航天员的工作能力。为了研究航天飞行对人体的前庭眼动、心血管及脑高级功能影响，同步检测动脉脉搏波、静脉脉搏、脑电和眼动，在天宫一号，我国首次研究了一种微重力环境下进行的系统（人体）生理学研究实验航天医学空间实验设备，这就是失重生理效应实验装置Ⅰ。
失重生理效应实验装置Ⅱ是我国研制的第一个正式上天的全自动细胞培养装置。设备由失重生理效应实验装置Ⅱ本体和细胞培养子模块两部分组成，失重生理效应实验装置Ⅱ本体随天宫一号发射升空，细胞培养子模块跟随神九发射，由宇航员携带进入天宫一号并安装在失重生理效应实验装置Ⅱ本体中开展医学细胞培养实验。失重生理效应实验装置Ⅱ用于进行失重生理效应防护的细胞机制研究，主要功能是在空间飞行时提供维持细胞正常生长的环境，实现细胞的培养和固定，采集部分细胞生长图像及生长环境参数；目的在于探索讨论失重条件下，细胞因子对细胞的调节作用，将解决细胞培养回路中多种试剂时序加注难题，聚焦微重力对细胞形态、结构、细胞骨架、基因表达和相关功能及其分子机制影响，为针对关键的细胞信号分子开发相关的靶标药物及制定防护措施奠定基础。
航天员的健身器
――骨丢失对抗仪
在失重环境中，作用于人体腿骨、脊椎骨等承重骨压力骤减，同时，肌肉运动减少，对骨骼刺激相减弱，骨骼血液供应也相应减少，导致骨质大量脱钙并经肾脏排出体外，这就是所谓的空间骨丢失。空间骨丢失，是最令航天医学专家头疼的航天员健康问题
研究所专门为航天员设计的“健身器”骨丢失对抗仪，也叫“对抗骨质疏松的仪器”，是保证在太空飞行中的航天员身体健康的仪器之一。骨丢失对抗仪通过敲打人体小腿部位相应穴位，刺激骨骼、改善血液循环，对抗骨质疏松，保障骨骼健康。
目前，研究所已利用这项科研成果研制开发出一套民用级保健治疗仪器，适用于不同人群。经过试验，该仪器可促进骨骼合成，有效抑制骨质疏松发生，治疗并抑制各种原因引起的骨质疏松症状，同时加速血液循环，促进新陈代谢，对消除疲劳有良好辅助作用。航天员的保健员――无创心功能测量仪
科学家通过对航天员的心血管功能测试采用连续、动态和无创记录动、静脉波信号的方法，采集左右心功能、体肺循环血液动力学和心血管调节变化数据，开展心血管系统功能的综合研究。
513所研制的无创心功能监测仪，主要通过无创检测航天员的每搏血压、每搏量和血氧饱和度等生理参数，定期监测航天员的身体状态，被称为航天员的健康保健员。
当航天员在太空工作生活的时候，地面的工作人员可以通过无创心功能检测仪在第一时刻了解航天员的身体状态，航天员可以通过仪器上的指示灯了解仪器的工作状态。因为每个航天员的生理参数有差别，在地面时，科研人员就根据每个航天员的生理参数对仪器内部的参数进行了标定，航天员操作对应按键选择检测对象数据录入，比如按键A代表景海鹏，按键B代表刘旺，按键c代表刘洋。每个航天员必须使用与他相对应的按键，以保证测量数据准确、可靠。
卫星工程“最强大脑”
――星载计算机
计算机是一个系统的大脑，卫星飞船也不例外。星载计算机产品作为研究所的“拳头产品”，已成功应用于我国载人航天、导航、遥感、通信等重点卫星工程上。
在天宫一号和天宫二号上，研究所计算机产品应用于热控、仪表照明、空间技术试验等分系统，作为“最强大脑”，有力保证了各分系统正常运行。其中，仪表控制器是我国第一款用于航天的PowerPc高性能计算机，是天宫二号目标飞行器仪表照明分系统的核心计算机；热控分系统控制单元、温度控制器等设备是飞船“太空空调”的重要组成部分，相当于热控分系统的神经中枢。
研究所研制的通用计算机是空间技术试验分系统的核心计算机，为后续空间站维修工作提供在轨验证和技术积累。
天地对话一线牵――无线话音系统
在天宫二号飞行器上，还搭载513所自主研制的无线话音设备。神舟十号航天员王亚平正是全程通过无线话音设备与地面课堂师生进行互动交流，全程40分钟授课时间，通话质量良好。该系统采用民用通信技术较为成熟的蓝牙通信技术，在点对点传播的基础上实现航天员间无线通话及航天员与地面通话，并可同时使用无线语音设备进行话音通信，解决了航天员在语音通信中无法在空间实验室内任意活动，以及在飞船停靠期间航天员在轨道舱无法与地面通话等问题，提高了航天员在轨工作方便性。
天宫一号太空授课范文第3篇
“叔叔，请问您在飞船发射升空的时候紧张吗？”
“叔 叔，在 太 空中怎 样 吃 饭、睡 觉呢？”
……
现场听课同学的问题一个接一个。这究竟是一场什么样的课，让孩子们如此兴奋和喜欢呢？
原来，这是一场精彩的“太空课堂”授课。2015年11月5日，由中国航天科工二院208所《军事文摘・科学少年》杂志联合青岛市黄岛区教育体育局发起的全国中小学生“太空课堂”山东站活动走进山东省青岛市。执行“天宫一号”与神舟十号载人飞行任务的英雄航天员张晓光亲临“太空课堂”现场，为同学们带来了一堂精彩生动的航天科普知识讲座，受到了授课现场同学的热烈欢迎。
当张晓光身着出征服精神抖擞地出现在富有浓郁航天科技教育特色的青岛市黄岛区太行山路小学时，同学们情不自禁地发出了阵阵欢呼声，能与心目中的航天英雄面对面交流使同学们无比兴奋，早准备了一肚子的问题要向张晓光叔叔请教呢。
在“太空课堂”上，张晓光从自己成为一名航天员的亲身经历讲起，结合我国航天科技发展和科学技术创新，以航天人强烈的爱国情怀和深入浅出的语言为同学们讲述了中国航天事业自力更生、艰苦奋斗的发展历程，并为获得“雏鹰争章”的少先队员们颁发了太空奖章，寄语同学们要从小树立远大理想，长大后加入中国航天队伍，牢记国家的尊严与使命，热爱科学、勤于实践，勇攀科学高峰，为伟大祖国屹立世界强国之林贡献一份力量。
授课现场气氛热烈，同学们被英雄航天员张晓光叔叔的精神所感染，在互动环节大家踊跃提问。张晓光耐心地为这些对太空、对航天充满好奇心的同学们一一作答，精彩的阐述赢得大家的阵阵掌声。整个授课过程深入浅出、生动活泼，既加深了青少年对航天知识的了解，也激发了大家对神秘太空的向往，受到在场学生的热烈欢迎。
2013年6月20日，张晓光曾作为摄像师于中国最高的讲台―离地面300多千米的“天宫一号”上，在失重环境下，用束缚带把自己固定在舱壁上，再用手持摄像机保持长时间稳定拍摄，把图像传回地面课堂，与王亚平、聂海胜两名航天员共同为全国青少年进行太空授课。
本次全国中小学生“太空课堂”山东站活动由中国航天科工集团第二研究院主办，二院208所《军事文摘・科学少年》杂志、山东省青岛市黄岛区教育体育局承办，得到了中国航天科工集团公司、中国载人航天工程办公室和中国航天基金会的指导与大力支持。
全国中小学生“太空课堂”于2014年5月7日在北京正式启动，中国载人航天工程办公室副主任、我国首位航天员杨利伟少将亲授第一课。全国中小学生“太空课堂”启动一年多来，通过在《军事文摘・科学少年》杂志开辟“航天员与小读者面对面”互动栏目、举办“太空课堂院士名家进校园”“太空课堂走进中西部地区”“全国中小学生太空课堂夏令营”等多种形式，在全社会特别是青少年中间掀起了关注航天、热爱航天、探索航天的热潮，全国中小学生“太空课堂”成为传承航天精神、传播航天技术、放飞航天梦想、凝聚中国航天事业创立近60年来，中国航天人始终坚持自力更生、艰苦奋斗的发展道路，取得了令世界瞩目的辉煌 成就。《军事文摘・科学少年》作为面向青少年进行航天科普教育的权威刊物，将始终以“为孩子插上梦想飞天的翅膀”为己任，继续推 进全国中小 学生“太空课堂”活动在全国青少年中深入开展，激发他们认识航天、关注航天、投身航天、筑梦航天的理想与情怀，让中国航天事业薪火相传、永续辉煌，以航天梦助力中国梦早日实现！
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天宫一号太空授课范文第4篇
关键词：虚拟现实技术；虚拟实验；多媒体技术；VRP；3D max
中图分类号：G642 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2016）07-0081-03
前言
“神舟十号”载人飞船的成功发射，标志着我国载人天地往返运输系统首次应用性飞行的开始。航天员王亚平等三人把“天宫一号”作为太空讲堂，给地面的青少年进行太空讲课，这是中国历史上的第一次太空授课，极大地激发了广大青少年对科学探索的热情。受此启发，笔者萌发了一个构想：运用虚拟现实技术构建一套虚拟的太空授课仿真系统。它可以全方位、主动式、交互式、仿真式地模拟太空实验，突破真实实验的时空限制，培养学生动手动脑的能力。基于虚拟现实的太空授课系统很好地突出了虚拟现实系统“沉浸―交互―想象”的三角形特征。[1]
国内外在教育中应用虚拟现实技术现状
国外在虚拟实验研究方面主要是侧重于虚拟实验设备的建设，其中罗莱纳州立大学的LAAP利用Java技术建立了基于Web的探索式虚拟物理实验室、印地安那州立大学开发了MBL化学实验室等。
国内对虚拟实验的研究主要是侧重于虚拟实验软件的建设。例如，上海交通大学国家攻克物理教学基地物理实验中心的数据采集实验室是正在建立和完善的面向大学物理实验教学的虚拟现实系统。[2]这个虚拟现实系统是以美国国家仪器公司的虚拟开发软件Lab VIEW为开发平台，利用先进的数据采集技术，将实际中的实验数据经过模数转换采集到计算机智能来分析。[3]
系统设计的理论基础
1.研究的理论基础
（1）虚拟实验系统定义
虚拟实验系统就是以计算机为操纵中心，学习者通过已经成功实现的虚拟实验系统，在一个仿真的实验环境中完成与真实实验项目一致的实验操作，从而达到学习和领会实验的目的。
（2）教学设计
著名心理学和教育学家加涅曾在《教学设计原理》中将教学设计界定为：“教学设计是一个系统化规划教学系统的过程。教学系统本身是对资源和程序作出有利于学习的安排。”[4]本研究是在教学设计理论的指导下，通过借助虚拟现实平台进行的教学设计。
由于知识是情境化的，具体情境所提供的直观、生动的形象能有效地激发联想。因此，创设真实的或接近于真实的、具有丰富资源的学习情境是非常重要的。
2.中学物理课的特点
（1）推动学习方式的多样化
人类的教育方式和学习方式有两种不同的类型：一是学习者通过教育者系统的传授“接受”人类已有的知识；二是学习者通过亲身实践“体验”到知识使用的乐趣，通过内心体验主动参与学习。[5]
（2）精选课程内容，体现物理教育的基础性、时代性和适用性
《物理标准》根据物理课程的教育功能，强调物理教育不仅是传授物理学科的知识体系，更重要的是促进学生的发展，所以教师在确定目标、内容与要求时，不能只考虑部分学生的需求，而应考虑全体学生的需要。
（3）适应信息社会对人才的要求，实现物理课程与信息技术的整合
数字化、信息化已成为时代的潮流。信息技术进入中学物理课程不但可以使学生在学习中熟悉数字化环境，加强物理课程内容与现实世界的联系，促进学生学习方式的改变，还可以为学生的自主探究提供有效的工具，大力提升学生自主获取知识的能力。
3.虚拟实验应用于教学的优势
将虚拟实验应用于教学领域，是以提高学生的实验能力为主要前提，其优势概括来说有三个“有利于”：有利于营造虚拟现实学习环境，有利于学生接受显性和隐性知识，有利于培养学生主动探索的学习方式。
系统的需求分析
1.基于虚拟现实平台构建良好的知识建构环境
通过虚拟现实平台，学习者可以通过虚拟场景与自身相互的作用，迅速得到信息反馈，及时获得直接经验，这能代替原有的通过教师讲授获取间接经验的学习模式。虚拟现实技术在教育中的应用大致可分为模拟训练、虚拟实验室与仿真虚拟学校三个方面。[6]
2.基于虚拟现实平台教学的可行性分析
虚拟现实技术可以为我们提供具有互动性、可重复使用性以及以实为本、虚实结合的平台。当前，计算机的使用已经非常普遍，我国的中小学也早已开始进行多媒体教室授课，这些为虚拟现实技术的应用打下了良好的基础。
基于虚拟现实技术的太空授课课件的设计
笔者选择了基于虚拟现实技术的太空授课系统作为研究对象，其设计目标和内容如下：
1.系统功能模块设计
基于虚拟现实系统的构建就是一个系统的工程。笔者将系统要实现的功能分为五个子模块，如图1所示。
（1）场景切换
“场景切换”由两组在时间轴上的镜头和两组单独的镜头组成，分别为“开场动画”（播放开场时的动画）、“对接外观”（播放两艘飞船对接后的动画）、“太空漫游”（切换到飞船外部镜头）和“舱内欣赏”（切换到天宫一号内部镜头）。
（2）实验操作
“实验操作”分为“实验介绍”（对两个实验的原理进行大致的介绍）、“小球单摆”（运行单摆仪器在太空中失重的动画同时播放讲解）和“陀螺旋转”（运行陀螺在太空中失重时的动画，同时播放讲解）。
（3）视频播放
点击打开视频面板，然后选择上面的不同按钮播放不同的视频；第二次点击该按钮时则关闭该视频。
（4）数据库
单击依次交替打开或关闭数据库，对数据进行显示或隐藏。
（5）练习题
单击依次交替打开或关闭Flash练习，对练习进行显示或隐藏。
2.实验操作功能设计
实验操作功能是整个虚拟实验的中心部分，它由实验介绍、小球单摆、陀螺旋转三大模块构成。
基于虚拟现实系统太空授课课件的实现
根据系统设计目标和内容，笔者完成了系统的制作。该系统主要使用了如下开发平台和工具：①模型制作工具：3Dmax10.0；②开发平台是VRP编辑器12.1212（学习版）；③影片声音剪辑工具：Adobe Premiere Pro CS4和Audition；④练习题制作工具：Flash CS5.5；⑤贴图素材处理工具：Photoshop CS4；⑥数据库提供平台：Access 2003。
1.系统主要功能
下面，笔者用设计流程来讲解整个作品的表现效果。首先，播放一个开场视频。学习者看完开场视频以后，可以用鼠标单击一下屏幕，此时，屏幕播放神舟十号与天宫一号对接的时间轴动画，如图2所示。
当两艘飞船对接完以后，学习者可以用鼠标左键点击宇航员，宇航员便会向学习者招手，如图3所示。
此时，当学习者点击“舱内欣赏”按钮时，镜头就会切换到合适的位置；点击“实验操作”按钮，屏幕会弹出“实验项目”选择栏。当学习者选择“小球单摆”或“太空陀螺”按钮时，系统会切换到最佳角度观察的镜头，在桌面上播放单摆仪器演示动画，如图4所示。
除此之外，用户可以根据自己的兴趣，选择系统提供的其他项目，如选择“太空漫游”“飞船对接”按钮，系统便会切换到飞船的外部场景。
系统还为学习者提供了方便灵活的选择方式。例如，单击“舱内欣赏”按钮，系统就会切换到天宫一号内部，学习者可自由欣赏飞船内部的样貌。
作为教学系统，笔者考虑到观看实验之后，对实验内容的强化问题，所以设计了“练习环节”。当学习者点击“练习题”按钮后，系统界面中间会出现用Flash制作的练习题。
2.系统界面设计
整个系统除了已经在3D max中制作好的各种实验仪器和场景模型外，还有系统界面设计，如图5所示。
图5的整体布局呈现对称性，当操作者的鼠标位置处于触发区时，触发界面将显示动画，供实验者对系统进行操作；当鼠标离开触发区时，触发界面将隐藏动画，为学习者的观察学习提供更大的范围。
结束语
随着时代的发展，虚拟现实技术在教育领域已具有应用前景的“明星”技术，呈现多元化的发展趋势。[7]现在许多科技企业都已经开发出了自己的虚拟现实平台，并能很好地与各大高校合作，研发出越来越多的虚拟现实课件。虚拟现实技术无可比拟的优势，将对未来人类社会的教育培训产生不可估量的作用。
参考文献：
[1]宋宗升.基于vrml的中学物理虚拟实验的设计与实现[D].曲阜：曲阜师范大学，2009：8-10.
[2]朱敏.虚拟实验与教学应用研究[D].上海：华东师范大学，2006：18.
[3]王存莲.基于虚拟仪器的大学物理实验的发展[J].山西大同大学学报（自然科学版），2007（8）：100-102.
[4]R.M.加涅.教学设计原理[M].上海：华东师范大学出版社，1999：23-24.
[5]程慧明.接受学习真的过时了吗[J].教育，2005（10）：40-44.
天宫一号太空授课范文第5篇
神舟十号的发射升空开启了中国载人航天应用飞行的新时代。10时11分，太空授课正式开始，在大约40分钟的授课中，航天员通过质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜和水球等5个基础物理实验，展示了失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等物理现象，并通过视频通话形式与地面课堂师生进行了互动交流。因此，在这里我们教师上一堂有关介绍航天器与太空知识《太空梦》有积极作用。
【教学内容分析】
神十飞天包含了很多物理知识能与我们的物理知识有效结合，其中设计信号传输通信电磁波，火箭升空过程的能量转化功和能，真空中的光现象，声现象.失重状态下物体的运动.大气压强以及物理的物态变化的结合.以带领同学们遨游太空的形式开展教学，充分发挥学生的想象力，通过学生提出和讨论解决相关问题，参与到课堂教学中去，成为课堂的主角，达到教学目的。
【教学对象分析】
学生已学习了声现象、光现象 、力和运动、 能、 电磁波传送信号、大气压强、 物态变化等知识，具备了解决相关问题的基本知识。学生对航天问题较感兴趣，对火箭和太空生活的知识有所了解，但还不深入，有迫切了解航天知识的愿望。
【教学目标】
1.知识与技能
（1）了解火箭的基本原理（2）知道真空中的声光现象，以及太空通讯，太空垃圾问题
（3）探究力和运动关系，验证牛顿第一定律得正确性（4）了解人类在航天技术领域取得的伟大成就
2.过程与方法
（1）通过实验，了解火箭发射的原理，力与运动关系。（2）通过问题设置和交流，复习巩固有关知识
3.情感、态度与价值观
（1）体会理论对实践的巨大指导作用（2）了解人类在航天技术领域取得的伟大成就，体会航天事业对人类所产生的影响（3）了解人类对太空探索所做的努力，激发学生进一步探索的兴趣
【教学重点】
（1）介绍航天航空领域的成就以及太空实验现象
（2）通过航天过程问题探讨，巩固相关物理知识
【教学难点】
太空实验现象的物理原理
【教学策略设计】
教学方法：启发引导、实验、阅读、思考，讨论、交流展示与对话相结合。
教学形式：小组讨论、新闻会
发言组上台展示图片和讲解 回答他学生提问。
【教学用具】
长条形状气球、方便面盒、温度计、开水、剪刀，毛巾、棉布、木板、劈型斜面、小车课件、多媒体投影仪及展示台等
设计预习环节
将与神十相关初中物理现有知识罗列出来
1、飞船升空，降落
2、宇航员太空生活
3、太空中的声光通讯
分组完成相应问题资料收集以及运用相关物理知识，可通过课下查阅资料和网络收集视频及图片，激发学生自主学习在课堂交流扩大知识容量，提高课堂学习效率。
引入课题
播放“神舟十号载人飞船发射全程精彩回放”视频，人类一直梦想能够在太空中遨游，古代就有人尝试用各种方法飞向天空，但均以失败告终，伴随着科技的发展，终于从梦想变神舟十号载人飞船发射成了现实。
教师对学生情感、态度与价值观教育
教 师：通过播放神舟十号视频，向学生展示我国的航天技术，增强学生的民族自豪感与自信心，激发学生的学习兴趣。
小组讨论交流后进行新闻会
发言组上台展示图片和讲解回答他学生提问
1、神十火箭升空
我们有必要先来了解一下火箭的工作原理，展示神十升空瞬间大量气体排出图片。
教 师：当时的场景在600多年后的今天看来，仍是那样的惊心动魄、令人叹服。科学的探索是艰难的，曾有无数先驱者，为此付出了心血乃至生命的代价。值得同学们敬佩和学习培养学生为科学敢于奉献精神品质。
进行实验：将手中一个充满气体的气球释放后，会看到什么现象？
现象：气球向前冲，
发言人：力的相互性，这些向下喷射的气体给空气向下的力，带动空气一起向下运动；同时空气给它一个向上的反作用力，使其减速。
从能量的角度：火箭升空动能增加，重力势能增加，机械能增加，由化学能转化机械能，同时摩擦生热一部分转化为内能，整个过程机械能不守恒，能量守恒。返回舱返回地面时通过与大气层摩擦以及打开降落伞方式，减少它的动能，使他安全落地。
学生提问：火箭升空与返回舱落地都会与大气层摩擦生热产生高温，我们怎么保护卫星以及宇航员安全？
采用的隔离方法，火箭的外部都有隔热层，尤其是火箭头部的整流罩，就是为了防护头部的卫星被烧毁而设计的。
学生实验：方便面盒倒入开水，温度计测量外部温度比内部温度低，撕开方便面盒发现由内外两层纸中间空气隔离导热慢。
学生提问：另一方面它为什么在高温时，会有不燃烧和隔热的性能呢？
如果再在这类耐高温的树脂中，加入一些无机填料（如二氧化硅、云母粉、碳硼纤维等）和升华物质（如氧化硒、硫化汞等）其中涂层中的升华物质可以吸热降温。
2、太空生活
发言组上台展示图片和讲解回答他学生问题
（1）实验设计
根据伽利略的实验和你对理想实验的理解，设计一个实验，说明力不是维持物体运动的原因。
器材：毛巾、棉布、木板、劈型斜面、小车
要求：同桌讨论实验方案，说明实验步骤。
牛顿第一定律
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
在地球上，一切物体都受重力，把物体拿到空中静止释放后，物体并不能静止在原处，而是要落下来。太空是一个几乎不受力的环境，在这样的环境中，一切物体都可以随拿随放，
大屏幕播放视频：有趣的太空生活。
图片展示讲解同学提问。
航天员在太空舱中给他一个速度将一直运动下去；
太空中的小球实验：小球在不受力作用下，总保持静止，对比地球小球受力运动，证明力不是维持物体运动原因，是改变物体运动状态的原因。
观看后请学生尝试在教室内再现以上的某个情景，结果物体运动形式不同。
学生提问：宇航员怎么睡觉，在太空睡觉与我们平时睡觉有什么不同？
发言人： 在太空失重状态下是没有上下之分的，所以，宇航员睡觉时想怎么睡就怎么睡，站着躺着都一样。失重时，身体完全放松会自然成弓状，专家认为，在太空中睡觉，身体稍为弯曲成弓状，比完全伸直平躺着舒服得多。在太空中飞行，睡袋一般固定在飞船内的舱壁上，这样就像睡在床上一样舒服。
问：睡觉时，仪器设备工作时会产生很大的噪声，我们可采怎样的方式减少噪音？
学生回答：用戴上耳机。是利用减少噪音方式中从声源处减弱。
学生提问：宇航员怎么淋浴？
发言人回答：长期航天的空间站内配有航天浴室。失重时水不会自动流出，水箱中有气加压，水才会源源不断流出来。洗澡时水不会自动往下流，洗完后要用泵将空气和水一起抽走，利用大气压强差。
学生提问：宇航员在太空中怎么上厕所？
人紧贴坐在马桶上用泵将排泄物抽走利用大气压强原理
3、太空中的声光通讯
学生提问：宇航员在太空中怎么交流，他们与地面怎么交流，这次的太空授课通讯是怎么实现的？
发言人回答：宇航员在太空真空中是不能直接对话声音是不能在真空中传播，但电磁波可以，这次的太空授课通讯是将电磁波信号从天宫一号直接发到中继卫星上再发射到地面接收站过程，这次太空授课主要基于天链一号3颗卫星提供的中继卫星系统，数据中继卫星不同于传统的通信卫星，它必须要解决高速运动的卫星之间的捕获与跟踪，对精度要求极高。
天宫一号将信号直接发到中继卫星上比直接将信号发射到地表基站再依次传输信号方式简单降低成本。
课后作业：
天宫一号太空授课范文第6篇
首先，教学设计环节中体现了新课程理念
布鲁姆指出：“学习是一个主动的过程，学习的最初刺激和最佳动机是对所学材料本身的兴趣。”本节课教学目标设计中没有以传授知识为重点，而是以精心设计的实验作为载体，启发学生积极思考，激励学生猜测探索，让学生在探究过程中提升科学探究能力，在探究过程中形成科学态度和科学精神。由于天宫一号处于微重力环境下，这与处于地球引力下的地面环境有着巨大的差别，不一样的环境将带来不一样的实验现象。因此，教师在教学内容中设计了微重力环境下的4个与学生生活经验紧密相联的物理实验――太空质量测量、太空单摆运动、太空陀螺运动、太空制作水膜和水球，让学生观察这些实验与地面实验现象之不同，引发学生猜想、观察、思考和尝试解释。在课堂的最后部分，设计了师生对话互动，重在满足学生的好奇心，同时进行科学知识普及，升华教学主题。本节课中，激发学生的学习兴趣和引导学生开展探究成为教学设计的亮点，教师借助微重力环境，巧妙设计了知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观三维目标的达成。
其次，教学实施环节中突出了发现与探究的过程
王亚平老师首先是用一个太空翻身，“飘”到讲台前。之后，安排指令长聂海胜表演“悬空打坐”，她则施“大力神功”，用一根手指轻轻一碰聂海胜，就把他推到船舱后面，孩子们则哈哈大笑，奇妙的现象一下子就吸引了孩子们的好奇心。紧接着，老师问了同学们一个问题：“在生活中你们都是怎样测量物体的质量呢？”这样的问题引发学生争先恐后地回答，顺理成章地引入第一个实验内容――太空质量测量，称量物就是宇航员聂海胜。王老师让学生思考判断都可采用哪些方法，并借此简单介绍了牛顿第二定律。接下来，王老师拿出单摆，把它固定在桌面上，将小球拉到与竖直方向呈一定角度后，让学生猜想松手后小球将会做何运动。然后教师松手，让学生观察现象，再给单摆小球施加一个力，再让学生猜想，小球又将会做何运动，实验现象是小球开始不停地做圆周运动。老师边进行实验操作，边对比地球中的实验现象，同时讲解在太空中若没有回复力，则小球漂浮，但若提供很小的初速度推动小球，则小球做圆周运动。至此，教师并没有继续进行实验，而是问学生：“在开始下一个演示之前，你们有什么问题吗？”老师一一解答学生们的问题，同时留给学生品味、消化和调整的时间。接着进行了第三个实验：通过演示陀螺运动，让学生观察没有旋转的陀螺和高速旋转的陀螺之运动有何不同。实验现象表明，前者在漂浮中翻滚晃动，轴向发生了很大的改变，后者则保持固定的轴向运动。教师带领学生解释实验现象，并跟进介绍基于陀螺指向稳定性的特点可制成陀螺仪，陀螺仪可以应用于航天器等设备的稳定控制中。在这个演示实验中，王老师从孩子的玩具陀螺导入，在玩中学，轻松地解决了较为复杂的问题。最后一个实验是制作水膜和水球：王老师首先从饮水袋中挤出的一个水滴，演示其漂浮的现象后，将水滴吸入口中，并说“正好润润嗓子”，展示了青年教师的小顽皮，让学生们倍感亲切。接着又风趣地道出在太空中李白做不出“飞流直下三千尺”的诗句，让课堂气氛轻松了许多。在水膜演示中，王老师把一个“中国结”放到水膜上，通过手工艺作品传递了民族的情感。接着，在水膜上不断注水，水膜逐渐变厚，直至形成圆圆的水球。王老师慢慢蹲下，透过水球，我们看到了她倒立的笑脸，此时此刻让人感到这是世界上最美丽的脸庞。
实验结束后，王老师通过小结深化了主题，强调了科学、技术、社会三方面之间的相互联系，并进一步指出在基础研究之上，科学家可以通过应用服务为人类造福，让学生体会到社会生活的很多方面都应用到科学知识和技术。教学实施中，王老师通过精心创设过程情境，积极启发思考，让学生在猜测、观察、探究和理解所看到的现象中，发展丰富了自己的认知结构。
本节课教学流程清晰，依据“激发兴趣提出猜想引导观察思考探究尝试解释深化主题”等环节依次展开，授课教师坚信学习是一个学生主动参与的能动过程，引导学生关注知识的发生与发展过程，并以探究作为教学的核心，在教师的指导下学生进行发现学习。我们注意到，本节课对于“什么是失重”“什么是表面张力”这样的问题，并没有给出明确答案，但这些问题却在学生们的脑海中萦绕，并激发着学生课后去探究其内涵。转变学生的学习方式，是课程改革的重点和难点内容。本节课教师积极引导学生大胆猜想、细心观察、积极思考、尝试解释，在教授学生学会学习、学会思维、善于主动探究等方面做出了积极的努力。在教学过程中，学生的学习能力得到发展，进一步获得新知的持续发展的愿望得到实现，并习得思维方法，形成思维习惯，这一切充分说明教师的教学是高效的。
再次，教学评价环节中体现了促进与激励导向
由于太空老师和地面课堂相距300多公里，教师和学生不能够直接面对面进行交流，但是王老师多次肯定了学生的提问，如“好”“这是一个奇妙的问题”“这是一个非常有意思的问题”等，对同学们的提问给予正面反馈。课堂的最后，还留给学生一段时间，开展天地间对话互动。“你们还有什么问题吗？”激发学生展开丰富的联想，鼓励学生不受限制、异想天开地提问，而她本人和“助教”则耐心解答学生们五花八门的问题，让学生们好似在与朋友聊天中获取了知识。
10点51分，中国首次太空授课结束了，却留给人们无尽的遐想。虽然太空授课已经结束，但学生崇尚科学的激情刚刚被点燃，并将持久燃烧下去，我们完全有理由相信这堂课在学生的记忆中将打下深深的烙印。“飞天梦永不失重，科学梦张力无限”。不难想象，在人大附中的课堂上与王亚平老师对话的学生当中，几十年之后，会诞生出航天精英，会有更多的人成为各个领域中的杰出人才……
天宫一号太空授课范文第7篇
从1963年6月至2012年6月的50年里,世界上已有55名女航天员,134人次出现在太空舞台。她们不到全部太空航天员的十分之一,但却红遍“半边天”,在太空织成一道亮丽的风景线,展现出巾帼飞天的辉煌业绩。
世界上第一位女航天员—— 捷列什科娃
苏联的捷列什科娃是世界上第一位女航天员,也是唯一一位单独进入太空飞行的巾帼英雄。1963年6月16日,捷列什科娃独自驾驶东方6号飞船升空,在距地面大约231千米高的轨道上飞行约71小时,环绕地球48圈,航程197万千米,验证了妇女完全能够适应太空的生活环境。
她后来回忆自己这次破天荒的飞行经历时,曾十分感慨地说:“我感到很幸福,因为我曾有幸成为人类最早开拓航天道路的一员。尽管历尽千辛万苦,但看到那么多人踏上我们开辟的道路,真让人欣慰。”
20年后,1983年6月18日,美国的女航天员萨利·赖德和4名男航天员一起乘“挑战者”号航天飞机进入太空,并担任了操纵机械臂协助在太空施放和回收卫星试验的任务。1984年10月5日,赖德再乘“挑战者”号航天飞机升空,实现了她两度遨游苍穹的理想。赖德是美国第一位进入太空的妇女,开辟了美国女航天员的飞天之路。
各国女航天员的太空壮举
曾在太空飞行195天
1994年10月4日,俄罗斯女航天员康达科娃乘坐联盟TM-20号飞船上天,到和平号空间站进行长期生活,直到1995年3月22日才返回地面,创造了女航天员太空飞行169天的纪录。
1996年3月22日,美国女航天员露西德乘“亚特兰蒂斯”号航天飞机升空,到俄罗斯和平空间站上开展长期的空间实验工作,直到这一年的9月26日结束这次飞行,共在太空生活了188天,打破了康达科娃保持的女航天员太空飞行169天的纪录。从1985年6月17日乘“发现”号航天飞机首次飞上天,到1996年第5次去太空飞行,露西德创造了女航天员五上太空的纪录。
2006年12月9日,美国女航天员威廉姆斯乘“发现”号航天飞机飞赴国际空间站,
作为考察组成员在站上长期参加空间科学实验活动,直到2007年6月22日换乘“亚特兰蒂斯”号航天飞机返回地面,创造了女性太空持续飞行195天的最新纪录。
太空中的女指令长
巾帼不让须眉。女航天员不仅能同男航天员一样同上太空飞行,而且还能担任航天飞机或国际空间站的指令长,指挥一个乘员组或长期考察组执行太空飞行任务。
美国女航天员科林斯是第一个航天飞机女驾驶员和女指令长。1995年2月3日和1997年5月15日,她两次担任“发现”号和“亚特兰蒂斯”号航天飞机的驾驶员上天飞行,她深知自己挑战航天飞机驾驶员的意义,说:“我希望取得成功,因为我知道此次飞行对其他航天员来说意味着什么,她们也希望能从宇航局那里获得驾驶航天飞机的机会。”
女航天员的生活
美国有6名女航天员参加了5次以上的航天飞行,分别是露西德、邓芭、埃文斯、杰尼根、海尔姆斯和沃斯。2011年5月,埃文斯到中国访问时,向高校学子讲述了太空有趣的生活,她说:“由于空间站里很难供给饮用水,在上面喝的水其实是经过处理的尿液。”她还说:“在航天员这个职位上男女并无差别,只要自信就能成功,女生可以做任何男生能做的事情。”
杰尼根在1991年6月乘“哥伦比亚”号航天飞机升空参加空间科学实验活动时,还有另外两名女航天员富尔德福、塞登结伴同行。这是航天飞机首次有3名女航天员在一起工作。
海尔姆斯在回忆这段国际空间站上的生活时说:“这里没有飞驰而过的汽车,没有开着的收音机和电视,以及诸如此类的东西。基本上,我们在这儿的生活方式相对简单一些,这减少了很多压力,使我能在太空中过着较为宁静的生活。”
为航天事业牺牲的女航天员
太空飞行潜藏着巨大的风险。美国有4名女航天员在太空飞行中,由于航天飞机失
事而献出了宝贵的生命。
1986年1月28日,美国7名航天员乘“挑战者”号航天飞机升空,不料航天飞机却在升空74秒发生爆炸,机毁人亡,其中有两位女性葬身太空。一位是太空女教师麦考利夫,其原定到太空为350万学生讲授两次太空课,但“出师未捷身先死”,壮志未酬,她的英雄壮举却永远留在了学生们的心里。
2003年2月11日,美国“哥伦比亚”号航天飞机在完成16天的太空飞行任务后返航,在仅差16分钟就要降落到地面时,突然发生爆炸解体,机上7名航天员全部罹难,其中也有两名女航天员。美国国家航空航天局局长在为他们举行的悼念仪式上说:“他们中每一位都知道,重大的贡献必然伴随着巨大的风险,然而在探索太空的道路上,他们每个人都情愿甚至乐于承担这样的风险。对于他们7位来说,这实现了他们的梦想。”
女航天员的航天史纪录
“妈妈级”航天员
美国女航天员安娜·费希尔是1978年第一批入选的女航天员,在此之前已与同是航天员的威廉·费希尔结婚,但为了参加航天飞行一直没有要孩子。后来,由于航天飞机计划改变,安娜的飞行日期推迟,1983年生了一个女儿。安娜在怀孕期间仍然坚持训练,终于实现了自己的飞天愿望,因此成为世界上第一位妈妈级航天员。
第一位太空女教师
2007年8月8日,中学教师出身的女航天员摩根乘“奋进”号航天飞机升空,她把国际空间站变成课堂,对地面爱达荷州的中小学生讲了一堂25分钟的太空课,回答了孩子们提出的各种各样问题。摩根和麦考利夫都是从教师中选的女航天员,而且一起接受训练。1986年麦考利夫升空遇难后,上天计划受到影响,一度要取消“教师太空”计划,但摩根仍然坚持训练,20多年都没放弃努力,最终圆了自己的飞天梦想,也圆了22年前第一个太空女教师麦考利夫的“太空授课”遗愿。
天宫一号太空授课范文第8篇
1.(2014•宁波)如图是研究磁体周围磁场时的铁屑分布情况.实验时，a、b、c三个位置所对应的磁极可能是( )
A.N、N、N B.N、S、S
C.N、N、S D.S、N、S
2.(2014•株洲)如图可以说明巨磁电阻的特性.闭合开关S1、S2并使滑片P向左移动，观察到指示灯变亮，那么( )
A.电磁铁左端为S 极
B.巨磁电阻两端的电压变大
C.巨磁电阻随磁场增强而变大
D.巨磁电阻随磁场增强而变小
3.(2014•嘉兴)如图所示的四个实验中，能确定钢棒具有磁性的是( )
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
4.(滚动考查流体压强与流速的关系、分子引力和验电器)(2014•白银)关于如图所示的四幅图，下面说法正确的是( )
A.甲图中风中雨伞容易“上翻”，是由于流速 大的地方压强大
B.乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，是由于分子间有引力作用
C.丙图中导线触接电源后小磁针发生偏转，说明磁能够生电
D.丁图中绝缘棒接触验电器后验电器的金属箔张开一定角度，说明该棒带正电
5.(2014•菏泽)关于电磁铁，下面说法中正确的是( )
A.电磁铁是根据电磁感应原理制作的
B.电磁继电器中的磁体，必须用电磁铁
C.电磁继电器中的磁体，可以用永磁体，也可以用电磁铁
D.电磁铁中的铁芯，可以用钢棒代替
6.(2014•东营)1966年，华裔物理学家高锟提出光纤通信的设想.光纤通信传输信息的载体是( )
A.电波 B.超声波
C.无线电波 D.光波
7.(滚动考查摩擦力、惯性、内能的改变方式和能量的转化)(2014•宁波)如图所示，不旋转的铝块在强大压力作用下顶住高速旋转的铜块，铜块瞬间停止转动， 两者黏合在一起，这就是“旋转焊接”技术.下列对焊接过程的理解，错误的是( )
A.强大的压力可以使两者之间产生很大的摩擦力
B.使铜块高速旋转目的是为了增大铜块的惯性
C.铜块内能增加是通过做功的方式来实现
D.铜块和铝块增加的内能是由铜块的机械能转化而来
8.(2014•台州)如图为我国新型反潜巡逻机.机尾的“棍子”叫做磁异探测器，它能将潜艇经过海域引起的磁场强弱变化转化为强弱变化的电流，从而发现潜艇的存在.下图能解释磁异探测器工作原理的是( )
A.电磁铁左端为S 极
B.巨磁电阻两端的电压变大
C.巨磁电阻随磁场增强而变大
D.巨磁电阻随磁场增强而变小
二、填空题(每空2分，共32分)
9.(滚动考查分子动理论)(2014•南京)我国第一位“太空教师”王亚平在“天宫一号”授课时，将一个金属圈插入饮用水袋，抽出后制作了一个水膜，往水膜表面贴上一片画有中 国结图案的塑料片，水膜依然完好，如图甲所示，这表明分子之间存在________;用注射器向制作好的水球内注入少量红色液体，水球变成了一枚“红宝石”，如图乙所示，这表明分子在______________，“天宫一号”和地面之间的信息传播是通过 _______波来实现的，这种波在真空中的传播速度是_______m/s.
10.(2014•泰州)如图甲所示，接通电路时导线下方的小磁针发生偏转，改变电流方向时小磁针的偏转________方向.由此说明，通电导体周围存在_______，且其方向与_______有关.用如图乙所示的装置进行如下实验：闭合开关，让导体AB做左右运动，电流表的指针_________;闭合开关，让导体AB做上下运动，电流表的指针_______;断开开关，再让导体AB做左右运动，电流表指针________.根据这些现象，可以 得到的结论是_________________________________________________11.(2014•陕西)太阳能飞机，它的动力装置由太阳能电池板，电动机等组成.机翼上的太阳能电池板面积较大是为了获得更多的________能，并将其转化为______能，使电动机带动螺旋桨转动，电动机的原理是___________________.
12.(2013•十堰)十堰市通信公司为客户推出了3G业务，通过3G网络可提供无线视频电话、无线上网等多项服务，这些服务是通过________(填“超声 波”“次声波”或“电磁波”)来传递信号的，这种波在真空中的传播速度约为_______km/s.
三、作图题(12分)
13.(滚动考 查光学、漂浮和杠杆作图)(2014•苏州)按题目要求作图：
(1光线AO从空气中斜射向水面，请画出它的反射光线和大致的折射光线.
(2)物体漂浮在水面上，请作出物体受到的重力G和浮 力F的示意图.
(3)杠杆OBA在图示位置静止，请画出作用在A点的最小力F及其力臂L.
(4)小磁针在图示位置静止，请标出通电螺线管的N极和电源的正极.
四、实验探究题(12分)
14.如图是某课外活动小组仿制的一个能产生持续电流的装置—发电机，装有手摇柄(未画出)的转轴垂直穿过圆盘中心，金属圆盘放在蹄形磁铁之间，圆盘的轴心和能在圆盘的边缘滑动接触的滑片通过金属导线与电流表相连.金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组 成的，圆盘在磁极间不断转动，每根导线都在做切割磁感线的运动，从而产生持续电流.当以某一转速匀速转动金属圆盘时，电流表有一定的示数.
根据上述材料，请完成下面的实验探究填空：
(1)手摇发电机工作时，将_______能转化为________能;
(2)换用___ ____的磁铁，其他条件不变，发现电流表读数增大，说明电流大小跟磁场强弱有关;
(3)换用一个半径大一些的金属圆盘，其他条件不变，发现电流表读数增大，说明电流大小也跟 ___________有关;
( 4)当圆盘转速增大，其他条件不变时，发现电流表读数也增大，说明电流大小还跟有关.
五、计算题(12分)
15.(滚动考查欧姆定律)如图所示为某兴趣小组为学校办公楼空调设计的自动控制装置，R是热敏电阻，其阻值随温度变化关系如下表所示.已知继电器的线圈电阻R0=10 Ω，左边电源电压为6 V恒定不变.当继电器线圈中的电流大于或等于15 mA时，继电器的衔铁被吸合，右边的空调电路正常工作.
t/℃ 0 5 10 15 20 25 30 35 40
R/Ω 600 550 500 450 420 390 360 330 300
(1)请说明该自动控制装置的工作原理.
(2)计算说明该空调的启动温度是多少?
(3)为了节省电能，将空调启动温度设定为30 ℃，控制电路中需要串联多大的电阻?
(4)改变控制电路的电阻可以给空调设定不同的启动温度，除此之外，请你再提出一种方便可行的调节方案
参考答案：
1.B 2.D 3.D 4.B 5.B
6.D 7.B 8.A
9. 引力 运动 电磁 3×108
10. 改变 磁场 电流方向 偏转 不偏转 偏转 导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电流
11.太阳 电 通电导体在磁场中受到力的作用
12. 电磁波 3×105
13.
14.(1)机械电(2)磁性强(3)导线的长度(4)转速(或导体运动速度大小)
15.(1)随室内温度的升高，热敏电阻的阻值减小，控制电路中电流增大，当电流达到15 mA时，衔铁被吸合，右侧空调电路开始工作.当温度下降时，控制电路电阻增大，电流减小，减小到一定值，空调电路断开，这样就实现了自动控制.
(2)R总=U/I=6 V/15 mA=400 Ω
R= R总-R0=400 Ω-10 Ω=390 Ω
由表中数据可知，此时温度为25 ℃