為了響應(yīng)國家號召，針對太空科學(xué)探索的科普傳播難、見效慢、供需不匹配問題，本書圍繞科普天宮空間站及宇宙中的理論物理知識這一核心目標，以天宮課堂授課內(nèi)容為基礎(chǔ)，對其蘊含的科學(xué)原理進行權(quán)威、科學(xué)和通俗的解讀，通過一問一答的方式進行科學(xué)原理的拓展延伸。同時，書中借助知識鏈接的形式與義務(wù)教育，甚至普通高中相關(guān)學(xué)科課程標準中的基礎(chǔ)知識產(chǎn)生聯(lián)系，使青少年在提升學(xué)習(xí)能力的同時提升科學(xué)素養(yǎng)。
本書著重介紹了中國空間站建造和在軌運營中開展的太空科普教育活動，其中包括一系列生動有趣的實驗，以及航天員在太空中的生活、工作場景。此外，本書還將涉及我國未來太空探索內(nèi)容，借助火星探測和以《流浪地球》為代表的太空科幻電影兩大視角，探索青少年太空科普教育，同時通過對中國航天科技發(fā)展和科學(xué)事業(yè)的介紹，樹立青少年正確的價值觀，激發(fā)其民族自豪感和愛國情懷，在青少年心中播下科學(xué)與文明的種子。
※ 科普立意新。天宮課堂中的實驗效果震撼，能激發(fā)青少年探索求知的欲望。本書在回顧實驗的同時，通過知識鏈接與相關(guān)學(xué)科課程標準中的基礎(chǔ)知識建立聯(lián)系，為青少年讀者的科學(xué)興趣注入知識滋養(yǎng)。
※ 呈現(xiàn)形式新。天宮課堂不只是自上而下的單向講解和演示實驗，同時包括了有問有答的雙向互動。本書從天宮課堂 中涉及的實驗出發(fā)，對其中的物理、化學(xué)、生物等多學(xué)科的科學(xué)原理進行闡釋。
※ 內(nèi)容編寫新。為豐富本書內(nèi)容，書中還把時下熱門的火星探測與我國優(yōu)秀的科幻電影《流浪地球2》中的一些內(nèi)容引入書中，詳細解讀其中的一些科學(xué)知識。
太空科學(xué)探索長期以來都是人類關(guān)注和研究的重點。隨著航天技術(shù)的不斷進步，人類對宇宙的認識和探索取得突破性進展，同時也為理論物理的進步帶來了巨大的推動力。近年來，世界各國都在不斷加強太空科學(xué)探索，同時輔以相應(yīng)的科普宣傳。太空科學(xué)探索的科普事業(yè)旨在向公眾普及和傳播太空科學(xué)探索的知識、理念和精神，提高公眾的科學(xué)素養(yǎng)和對太空探索的興趣、參與度，為航天事業(yè)的發(fā)展提供人才支持和社會支持。這對太空科學(xué)探索事業(yè)有著極其重要的意義。
我國太空授課始于2013年6月20日，神舟十號航天員王亞平在航天員聶海勝、張曉光的協(xié)助下為全國6000多萬中小學(xué)生進行了首次太空授課，并以視頻通話的形式與地面課堂師生進行了互動交流。2021年12月9日，我國首個太空科普教育品牌天宮課堂正式推出，目前已經(jīng)開課四次。
本書以天宮課堂授課內(nèi)容為基礎(chǔ)，對其蘊含的科學(xué)原理進行權(quán)威、科學(xué)和通俗的解讀，借助一問一答的方式進行科學(xué)原理的拓展延伸，通過知識鏈接與相關(guān)學(xué)科課程標準中的基礎(chǔ)知識建立聯(lián)系，為青少年讀者的科學(xué)興趣注入知識滋養(yǎng)。書中用通俗易懂的語言和貼近生活的實例去解讀課堂內(nèi)容和航天知識，將生活中的現(xiàn)象與太空中的現(xiàn)象進行對比，用生活中的實例講好每一個科學(xué)原理。全書語言嚴謹、規(guī)范、生動，不僅讓廣大青少年大開腦洞，了解科學(xué)知識、掌握科學(xué)方法，還能培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識和崇尚科學(xué)的精神
劉玉柱 等 著
劉玉柱 物理學(xué)博士，現(xiàn)任南京信息工程大學(xué)教師教育學(xué)院副院長、教授、博士生導(dǎo)師，江蘇省首席科技傳播專家、江蘇省優(yōu)秀科普作家、江蘇省六大人才高峰高層次人才、江蘇省高校青藍工程中青年學(xué)術(shù)帶頭人，主持國家重點研發(fā)計劃項目子課題、國家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金項目和面上項目等，曾獲歐盟瑪麗·居里學(xué)者獎學(xué)金（Marie Curie Fellowship）、江蘇省優(yōu)秀科普作品一等獎、江蘇省光學(xué)學(xué)會青年光學(xué)科技獎等。
引言 1
序章 神話成真：飛出地球 3
0.1 西游漫話：翻不出的手掌心 3
【知識鏈接路程、位移、速度】 5
【課外延伸《西游記》】 6
0.2 牛頓大炮：初步理想實驗 7
【知識鏈接拋體運動、平拋運動】 8
【課外延伸牛頓】 8
0.3 逃離地球：飛到太空究竟要多快 9
【知識鏈接人造地球衛(wèi)星】 12
【課外延伸中國航天之父】 13
第1章 遙看天宮邀明月：走進天宮 15
1.1 前赴宇宙：天宮系列飛行器 16
【知識鏈接動量守恒】 19
1.2 天上宮闕：中國空間站 20
【知識鏈接反沖】 25
1.3 天外來師：天宮課堂授課老師 26
【知識鏈接重力的影響】 29
【課外延伸《太空一日》】 30
第2章 首次太空授課 33
2.1 偉大嘗試：世界上首次太空授課 33
【知識鏈接傳感器】 37
【課外延伸美蘇太空競賽】 38
2.2 中國身影：中國首次太空授課 39
【知識鏈接向心力】 42
2.3 永不疲憊：陀螺旋轉(zhuǎn)實驗 43
【知識鏈接擴散】 45
第3章 天宮課堂第一課 47
3.1 神秘空間：航天員在軌工作生活場景展示 47
【知識鏈接血液】 49
3.2 熒光舞者：太空細胞研究實驗展示 50
【知識鏈接細胞】 51
3.3 花樣滑冰：太空轉(zhuǎn)身實驗 52
【知識鏈接重力】 54
3.4 沉睡魔法：浮力消失實驗 54
【知識鏈接浮力的應(yīng)用】 56
3.5 水里開花：水膜張力實驗 56
【知識鏈接水的組成】 57
3.6 水膜放大鏡：水球光學(xué)實驗 58
【知識鏈接凸透鏡與凹透鏡】 60
3.7 太空中的歡樂球：泡騰片實驗 60
【知識鏈接溶液的形成】 61
第4章 天宮課堂第二課 63
4.1 點水成冰：太空冰雪實驗 63
【知識鏈接過飽和溶液】 66
4.2 遇水架橋：液橋演示實驗 66
【知識鏈接表面張力】 69
4.3 人造重力：水油分離實驗 69
【知識鏈接物體的浮沉條件】 71
4.4 墩墩飛天：太空拋物實驗 72
【知識鏈接參照物與運動】 74
4.5 儀器顯神威：空間科學(xué)設(shè)施展露真容 74
【知識鏈接晝夜交替與時差】 77
第5章 天宮課堂第三課 79
5.1 天宮內(nèi)況：問天實驗艙介紹 79
【知識鏈接失重與超重】 82
5.2 水柱賽跑：毛細效應(yīng)實驗 82
【知識鏈接浸潤】 85
5.3 懶惰的水球：減弱共振實驗 85
【知識鏈接振幅與頻率】 88
5.4 象鼻飲水：液體壓強實驗 88
【知識鏈接阿基米德原理】 90
5.5 調(diào)皮的扳手：扳手旋轉(zhuǎn)實驗 90
【知識鏈接角速度】 92
5.6 太空萌芽：植物生長研究項目 93
【知識鏈接植物的蒸騰作用】 96
第6章 天宮課堂第四課 97
6.1 實驗大本營：夢天實驗艙介紹 98
【知識鏈接溫標與熱力學(xué)溫度】 99
6.2 浮力對流的奧秘：球形火焰實驗 100
【知識鏈接城市熱島環(huán)流】 102
6.3 太空之中秀球技：奇妙乒乓球?qū)嶒?103
【知識鏈接小球轉(zhuǎn)動大球的乒乓外交】 105
6.4 狹路相逢誰者勝：動量守恒實驗 106
【知識鏈接動量定理的應(yīng)用】 109
6.5 四兩撥千斤：又見陀螺實驗 110
【知識鏈接牛頓第三定律】 112
第7章 跨越星球：祝融探火 113
7.1 攬星問天：天問一號火星探測器 113
【知識鏈接力的作用是相互的】 116
【課外延伸火星】 116
7.2 火神在火星：祝融號火星車 117
【知識鏈接地球的磁場與指南針】 120
7.3 火眼金睛看火星：LIBS探測技術(shù) 121
【知識鏈接原子】 126
7.4 黑色七分鐘：天問一號的獨立著陸 127
【知識鏈接電磁波】 130
7.5 飛向烏托邦：我們?yōu)槭裁匆綔y火星 131
【知識鏈接地月系、太陽系與銀河系】 133
第8章 科幻展望：流浪地球 135
8.1 蒼穹之外的天階：太空電梯 136
【知識鏈接從日心說到地心說】 137
8.2 精密的超算使者：量子計算機 138
【知識鏈接計算機的二進制】 139
8.3 推動地球的天燈：行星發(fā)動機 140
【知識鏈接元素周期表的發(fā)現(xiàn)】 141
8.4 萬里外的指揮家：領(lǐng)航員號國際空間站 142
【知識鏈接離心運動】 143
8.5 超級智慧的大腦：人工智能機器人ＭOSS 144
【知識鏈接人工智能的應(yīng)用價值】 145
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