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中学生感兴趣的航天问题中的几点中学物理常识

发表时间：2020/9/30 来源：《文化研究》2020年5月作者：孙雪艳

[导读] 改革开放以来，我国的航天事业发展迅速，取得了一系列骄人的成绩，如我国的神舟系列飞船、北斗导航系统、实践十三号高通量通信卫星等重大航天工程。不

开封市集英中学孙雪艳

摘要:改革开放以来，我国的航天事业发展迅速，取得了一系列骄人的成绩,如我国的神舟系列飞船、北斗导航系统、实践十三号高通量通信卫星等重大航天工程。不论身在何方，“北斗”帮你导航；足不出户，“风云”帮你知天象；在浩渺无垠的宇宙飞船里上网也不再是梦想。同学们在高兴、好奇的同时，也迫切的想要了解航天所涉及的物理知识。
有趣又高深的航天科技，与物理的联系特别紧密，本文以初中生的视角，对同学们比较感兴趣的航天领域的几点物理知识进行浅析，提高学生学习物理的兴趣，加深学生对初中物理知识的理解。
关键词：航天；物理知识；初中
        1.“失重”与“超重”
        由于地球的吸引，地球周围的所有物体都会受到重力的作用。空中的物体在只受重力作用时，会做自由落体运动，即速度越来越快地竖直落向地面。
        在电梯中放置一个体重计，当人静止地站在体重计上时，体重计所受压力等于人自身的重力；当电梯加速上升时，体重计所受压力大于人自身重力；当电梯减速下降时，体重计所受压力小于人自身重力；可见，体重计的示数示数并不总是等于物体真正受到的重力.我们把压力或拉力的大小大于物体自身重力的情况称作为超重现象，把拉力或者压力的大小小于物体的重力的情况称作为失重现象。是否“超重”或“失重”，取决于物体的运动状态。                                                                                                                                                                                           宇宙飞船在运行期间，宇航员都会经历超重和失重。比如，当飞船发射升空时，宇航员会处于超重十几倍的状态，进而会导致人体里的血液不能正常循环，所以大多人都会晕头转向，有的甚至会失去知觉。宇宙飞船在轨道上正常飞行时，内部的物体处于完全失重状态，只要轻轻碰一下就会飘起来。因此，宇宙飞船内的生活，有很多有趣又好玩的现象。
        1.1 喝水
        在太空，因为水是失重的，所以随便你把杯子怎么放，即使把杯子倒过来放，也不用担心水会流下来。故水是不会被倒进嘴里的，要想喝到水，必须利用内外压强差，使用一种带吸管儿的塑料杯。
        1.2 睡觉
        因为失重，在宇宙飞船里不管是躺着睡觉还是站着睡觉，感觉都是一样的，只是可能随便一个翻身，早起就会不知身在何处了，所以，为了避免睡眠中的自己失踪，宇航员要把自己装在用绳子固定好的睡袋里。

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        1.3 走路
        ?在宇宙飞船里，因为失重，稍一用力，就可能飞起来，所以在宇宙飞船里走路也要小心翼翼的。为了能让宇航员踏踏实实地走路，宇航员的鞋底都设计了钩子，航天器的地板也都设计了对应的网格，宇航员在飞行器内部走路时，钩子能能牢牢地钩住带网格的地板，进而得以正常行走。
        1.4 洗澡
        在宇宙飞船里想要舒舒服服地洗澡可是很奢侈的事情，因为从喷头喷出来的水总是漂浮在空中的，为此，科学家们专门为宇航员设计了一款可以擦拭身体的毛巾，毛巾上浸有特别的清洁液，擦完就和在地面上洗过澡一样，浑身清爽舒服。
        2.神奇的宇航服
        人类进入太空,宇航服必不可少.因为太空中的环境非常糟糕，没有大气压力、温度急剧变化、宇宙中数不清的天体时刻在向外辐射宇宙射线，人暴露在太空中会很快死亡，因此为保护人不受严酷的太空环境伤害，航天员必须穿上航天服进入开放空间。
       2.1 颜色
        我们知道：不透明物体呈现的颜色取决于被它所反射的单色光的颜色，其它颜色的单色光都被它吸收掉了。比如，物体之所是红色，是因为这个物体只反射红光，而红光之外的其它单色光都被它吸收了。所有颜色的物体里面，黑色物体能把几乎所有光都吸收掉，所以它对光的吸收能力是最强的，反射能力就很弱；白色物体吸收的光特别少，对光的吸收能力是最弱的，它的反射能力就很强；所以，为了避免各种宇宙辐射对宇航员的身体造成伤害，宇航服都是设计成白色的。
        2.2 大气压
        地球上之所以有人类，其中一个很重要的原因就是地球附近有大气，大气对我们的身体压力和身体内的气压平衡，保证了我们不受大气压伤害。一旦骤然扔我们到太空，我们的胸腔将爆裂，比如生活在深海里的带鱼，深海底部压强较大，出水后外界压强急剧减小，带鱼适应不了低压环境，体内的压力就会迅速将肚子膨胀起来，撑破整个肠胃，所以在一出水后就会死掉。同理，宇航服为保障宇航员的生命安全，必须加压气密。
        2.3 通风保暖
        太空中，处于真空状态，晚上没有太阳光直射时，温度极低，白天太阳光直射时，温度又可以高达上百摄氏度。因此为了保证航天员的正常体温，航天服必须有保持航天员体温的功能。白天，外界热量不能导入宇航服，晚上，宇航服内的热量不能导出去，因此，宇航服对隔热层的要求很高。白天宇航员在舱外工作时，需要真空隔热层，防止外界热量导入；晚上，需要液冷层，来保证宇航员内的热量能散出，但是又不能传导出宇航服。
        3.宇宙飞船的电从哪儿来
        随着我国航天事业的发展，我国从1999年11月20日年到2016月10月17日，陆续发射了神州一号到神州十一号共十一首宇宙飞船，同学们在为祖国的航天事业自豪的同时，一定也会很好奇，宇宙飞船到了太空就无法再使用地面上的电源，它又如何解决各种内部运行所需的电能呢?下面,咱们一起来寻找答案吧!
        宇宙飞船所需的电能大都是自给自足的，通常，一个航天器会同时具备几种发电形式，比如太阳能发电、核能发电、燃料电池供电、蓄电池供电。宇宙飞船工作过程中，会根据实际的日照条件以及用电需求来调整供电方式。在光照区，宇宙飞船的太阳帆板和蓄电池协同工作，太阳能帆板一边把太阳能转化为电能给宇宙飞船供电，一边为蓄电池充电；在阴影区，则用用蓄电池供电。
        航天器的主要的电能来源方式是太阳能发电，因此航天器上安装的都有巨大的太阳能帆板，太阳能帆板作为太阳的的接收装置，能将太阳能转化为电能，比如神舟十一号飞船安装了8块砷化镓太阳能电池板，这种电池板的效率极高，它转化后的电能能满足宇宙飞船的大部分电能所需。
        航天技术的发展情况，是一个国家的国力和科技发展水平的重要标志，改革开放以来，我国的航天事业快速发展，航天科技在人们生活中的应用也越来越多样化。作为一名学生，除了应该学好课本知识和了解我国航天科技发展情况之外，还应当学习我国航天人不怕困难.勇于开拓的科研精神，努力学习，使自己成长为国家的有用之才。
参考文献
1.《探访太空》太空人的衣服-中学生读书网- 《网络（http://www.fox2008.c）》- 2016
2.高中物理生活化教学策略初探郑旭斌; - 《试题与研究》- 2020-03-15
3. 初中三年级物理全套同步练习-百度文库 - 《互联网文档资源》（http://wenku.baidu.c）》- 2012
4 .刍议新课改背景下高中物理教育创新苑红沫; - 《考试周刊》- 2019-12-03