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萌芽说在前

如果孩子对科学有着藏不住的热爱,

脑子里装满了天马行空的奇思妙想,

那么这本获得国家重磅少儿科普期刊奖的《未来科学家》的征集活动千万别错过。把孩子的问题收集起来,就有机会得到中国两院院士的亲自回复噢。

杂志介绍:

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杂志实拍图

新刊的问题征集方向是:以“春深四月天·共赴新知旅”为脉络,紧扣航天逐梦、节气探索、阅读启智、春日趣享、健康守护等维度,打造兼具深度、温度与趣味性的科普盛宴。

  • 回望中国航天事业创建70周年光辉历程,解锁航天科技融入日常的奇妙应用;

  • 跟随清明、谷雨的节气脚步,探寻气象逻辑、物候奥秘、农耕智慧与传统习俗;

  • 恰逢世界读书日,解锁选书、拆书的阅读实用技巧;

  • 还有多学科实用知识,在融融春意里与你共赴一场知识与探索的美好旅程。

感兴趣的话,不妨借此机会,让孩子好好思考一下,有什么问题想要问的,添加我们的小助手把问题报上,就可以啦。

如果你想让孩子每个月都能打开科学眼界,这本获得国家重磅少儿科普期刊奖的《未来科学家》,就是2026年最值得入手的科学好伙伴。杂志下单地址在这里,点击即可购买。

下面正文开始。

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姐妹们,你们知道吗?

马斯克又搞了个大新闻。

他宣布启动一个叫“Terafab”的计划——史上最大造芯计划。

目标是每年生产1太瓦的AI算力芯片。

这是什么概念?相当于现在全球AI算力年产量的50倍!

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我把这则新闻和Eric简单聊了聊,没想到这孩子淡定地说:“噢,AI是热门方向嘛。”

但我紧接着抛出下一句话,孩子瞬间震惊到下巴合不上。

“这些芯片,要部署到太空。”

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马斯克算了一笔账:太空没有大气层,没有昼夜交替,太阳能效率是地面的5倍以上。

他的预测是:2到3年内,在太空部署算力的成本,将低于地面。

所以,科幻动画里那些把“家”搬到太空、在月球基地和火星城市里生活工作的场景,或许真的能实现了。

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虽然搬去太空涉及太多学科的考量,我们没法给孩子讲得面面俱到,但我还是和Eric重温了一部相隔13年的“神舟十号太空课堂”,一起走近太空。

那是2013年,神舟十号升空时,全国6000万中小学生隔着屏幕,向王亚平提出了各种各样的“太空问题”。

时间过去这么久,可宇宙还是那个宇宙——时间无尽永前、空间无界永在、质量无限永有。▼

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能成为航天人真正飞向太空,是百万分之一的概率。但我想让孩子从小明白:为什么太空空间站对中国如此重要。

在那个神秘又遥远的地方,几代人持续努力、不懈创造的空间站上,究竟将如何影响和改变我们的生活和未来?

我希望孩子从小种下一颗科研的种子,跟着科学技术的脚步,找到属于自己的未来方向。

(另外,继2013年“神州十号太空课堂”后,在2021年、2022年相继出了“天宫课堂”第一课、第二课和第三课,我也一并打包好了,需要的姐妹可以耐心看到文末,保存观看。)

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因为时间有点远了,我先跟大家回顾下神舟十号太空授课的背景

中国是第二个完成太空授课的国家,此前的所有关于空间站的科普教育课堂,主要都还是美国主导,在它的航天网站上可以看到系列专辑。

在神州十号太空授课时,中国课堂也有自己的风格特色,教授的内容平易近人,贴近生活,现在仍然有“中华神功”的美誉,主要分为授课项目几个部分,以及我整理出来的背后物理知识(都是初高中要学的考点,带你回顾一下中学教材):▼

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让我们一起重温下13年前的历史性一刻,重新当回中学生,跟着王亚平老师,走进空间站蕴含的科学奇妙吧!

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航天人在第一课的分工

在2013年的太空第一课里,三位宇航员,聂海胜、王亚平、张晓光,其中他们的分工是这样子的:

  • 主讲老师:王亚平

  • 助讲老师兼指令长:聂海胜

  • 全程摄像:张晓光

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太空悬空打坐

被誉为“中华神功”,起源于王亚平老师和聂海胜老师在课堂上的幽默示范。

首先,聂海胜盘起双腿,在实验舱里慢悬浮起来,摆出一个“悬空打坐”的姿势。▼

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王亚平老师轻轻一推,聂海胜就向舱后忽悠悠漂过去,边飞行边翻跟头。▼

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和当年全国6000万名中小学生的反应一样,这个现象当然好笑,我家俩孩子看到的时候也乐得不得了。

背后的原因当然是因为失重。因为太空失重的环境,各个宇航员都是“身轻如燕的武林高手”。

别小看这个轻松的开场白,其实已经体现了两个知识点:一个是圆周运动

是的,空间站飞船正绕着地球做匀速圆周运动,空间站里的任何物体在飞船里都属于完全失重状态。

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另一个是牛顿第一运动定律

如果一个运动物体不受任何阻力,那么它就会以不变的速度一直运动下去。

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考考你,还记得伽利略的理想实验吗?

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失重环境下称体重

在失重的太空中,地面测量不再起作用的时候,又如何知道自己是胖了还是瘦了,要怎么称重量呢?这是王亚平老师提出来的下一个问题。

在课堂上,有一样专门的“质量测量仪”,助教老师聂海胜亲自上场示范如何使用。▼

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首先需要先将自己固定在支架一段。▼

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然后在把连接运动机构的弹簧拉到指定的位置。▼

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松手,松力就会让弹簧回到初始位置。▼

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这样子就可以得出聂海胜的重量——74千克。

这里运用的物理学原理是:牛顿第二运动定律

F(力)= m(质量)x a(加速度)

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还记不记得高中学的知识?

小球的单摆运动

接着,王亚平老师又开始讲解小球的单摆运动。

她先拿出一个非常常见的支架,然后细绳上拴上小球,形成了一个单摆装置。▼

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然后把小球拉到一定的高度,提出了一个问题:“如果我把小球放掉,小球会怎么样呢?”▼

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结果魔法出现了,小球并没有像地面一样进行快速摇摆,而是缓慢摆动。▼

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当王亚平老师用手指轻推小球时,小球竟然开始绕着支架轴心进行圆周运动,虽然速度极其缓慢。▼‍

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这里体现了两个知识点:一个是单摆模型

像小孩子坐秋千、钟摆摆动,其实背后的原理都是单摆运动。

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这是在地球上非常常见的机械运动。蛋白的运动周期与摆的长度、重力、以及加速度是密切相关的。

但到了太空失重环境下,因为已经没有了回复力,所以球就会静止在原来的地方。

当王亚平老师用手去推小球时,有绳子拉着,小球就做圆周运动,绕着支架轴心。

如果没有绳子拉着,那小球会怎么样呢?就做匀速直线运动

但在地球上,因为有空气的阻力,所以小球就会逐渐缓慢下降,最后停下来。但这个情况,在太空中是不会发生的。

太空的旋转陀螺

陀螺这个玩意我们想必都很熟悉,前两天孩子还在家里做了一个电动陀螺,就是只要给它一个初速度,就会围绕中心不停旋转,很多孩子都很喜欢玩。▼

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但当王亚平老师拿出陀螺的时候,同样奇妙的事情发生了。 在太空失重环境下,陀螺的特点被更直观地呈现出来。

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将陀螺悬浮放在空中。 用手轻轻推陀螺顶部,陀螺就翻滚着飞向远处,再给陀螺一个力,陀螺就会翻滚着飞向远处。

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这个时候问题来了:如果先将陀螺旋转起来,再给它一个干扰力,陀螺还会跟之前一样运动吗?

王亚平老师直接示范,先让陀螺旋转起来,悬浮在半空中,再用手轻轻一推,旋转的陀螺不再翻滚,而是保持着固定的轴向,向前飞去。▼

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这个对比视频,你会看得更为直观。▼

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这里体现了一个知识点:角动量守恒定律。在不受外界作用时,角动量是守恒的。

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高速旋转的陀螺在航天领域的用途是很广泛的,比如各式各样的陀螺定向仪,因为有了这个仪器,才可以精准地判断航天器的飞行姿态。

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它的工作原理,便是通过角动量守恒来实现。回转仪的核心区器件是一个转动惯量较大的转子,转自一旦转动起来,它的角动量将守恒,即其指向将永远不变,就能实现导航作用了。

水膜实验,水球演示

接下来的实验是王亚平老师取出一个航天员饮水袋,打开吸水管上的止水夹,没有水流出来。▼

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她又轻轻地挤动水袋,在饮水管端口形成了一颗晶莹剔透的水珠,微微抖动,水珠便悬浮在空中。▼

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接着,她拿出金属圈,把水袋打开,将金属圈伸进水袋里,再轻轻拉出来。▼

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这时,一个漂亮的水膜出现了,水膜就像一个气球,尽管来回摇晃,但是始终不会破裂。▼

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接着,王亚平老师往水膜上加水,水膜逐渐加厚,渐渐地变成了一个很大的晶莹透明的水泡。▼

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‍然后,她又用注射器往水球中注入空气,在水球中产生了两个大小不一的球形气泡。▼

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王老师又将红色液体用注射器注入水球中,红色液体慢慢地扩散开来,晶莹透明的水球变成了粉红色。▼

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我家孩子看到这里,简直惊呆了。

没想到在太空失重状态下,一点点普通水也能够轻松形成漂亮的水膜,更没想到在太空失重状态下,两个气泡竟然不会融合,而是单独存在!

这里体现了一个知识点:液体表面张力

液体表面存在一种“表面张力”——就是“水面”有被向内拉紧的力量。那“水面”被表面张力拉紧后的结果是什么呢?那就是水面会变得跟橡皮膜一样“结实”。

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这样子的“橡皮膜”,完全是可以放下一个中国结。▼

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诸如此类的发现看似简单,但对航天研究意义重大。

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我很喜欢王亚平老师说的一段话:

“透过舷窗,我们可以看到美丽的地球,可以看到日月星辰,但到目前为止,我们没有看到外星人。 由于我们处在大气层之外,没有大气层的阻挡和干扰,所以我们看到的星星格外明亮,但是却不会闪烁。 同样,没有大气的阻隔,我们看到的天空不是蓝色的,而是黑色的。 另外,告诉大家一个奇妙的现象,我们每天可以看到16次日出。”

我想很多孩子,都曾经幻想过成为一名宇航员,我家孩子看完后也跟我说,好想飞上天啊。

但我更想通过这些故事,让孩子去看看成就宇航员背后的整个科学家团队的合力,以及我也希望我的孩子,能保持中国科学家的意志和信念。

让孩子从小种下科学家的梦想。只有记住“人当自强自立”,才有拥抱未来的可能。

少年强,则国强!

《未来科学家》杂志系列STEAM专栏:

订阅杂志的孩子有宝贵的好奇问题,也千万不要忘记告诉我们小助手噢!

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这是一次非常难得的机会,能和顶级的科学家院士交流。

《未来科学家》的下单地址在这里,点击即可购买。▼

这个神舟十号的太空授课,一共20分钟,另外还有“天宫课堂”我也一并打包好了,都非常值得和孩子一起好好细品,在公号后台的消息框回复“太空课”,就可以领取资源啦。

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