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实际上,航天技术早已走下“神坛”,渗入到我们生活方方面面。那些航天产品,有的被我们穿在身上,有的踩在脚下,有的垫在床上,还有的果在腹中……
太空“囧事”逼出“尿不湿”。在航天发展史上,并非每一个镜头都那么庄严肃穆,偶尔也会出现一些让人哭笑不得的画面。
1961年,苏联宇航员加加林就主演了一个很“冷”的故事。当他刚刚钻进发射舱,突然感到尿急,只好又爬出来,借助太空服里的一根管子解决了这个问题。
还是这一年,坐在飞船里遭遇发射“晚点”的美国宇航员谢泼德,受到了相同问题的困扰。他的结局比较悲催——在指挥官的命令下,将这份“压力”就地“卸”在了太空服里。
同样的尴尬一再上演,终于让人称“太空服之父”的华人科学家唐鑫源看不下去了。他在上世纪80年代完成了对太空服的改进,利用高分子吸收体发明了能吸水1400毫升的纸尿片,为航天员解决了这个难言之隐。
而这项技术后来转为民用,成本大大降低,走进了千家万户,变成了人们熟悉的“尿不湿”。
航天服内胆“落地”成了气垫鞋。对于爱好篮球运动的青少年来说,买一双名牌气垫鞋,总能让他们兴奋好一阵子。记得少年时穿上了人生第一双耐克气垫鞋,一下课就会去操场上欢蹦乱跳,总觉得自己浑身是劲,大有要飞身扣篮之势。
气垫鞋的功效当然没那么神奇,但是其技术却颇有来头。
阿波罗登月计划中,科学家为了制造既完整,厚度又均匀,还能耐受很大压力的航天服内胆,发明了一种新方法。他们把一团耐压软材料加热软化,放在模具中,然后再向这个模具中吹入高压气体,这被称为“中空吹塑成型”技术。
1977年,NASA(美国国家航空航天局)前工程师弗兰克·鲁迪突发奇想,打算利用“中空吹塑成型”技术,将空气注入耐用灵活的薄膜中,制成鞋底,从而使鞋子获得缓震性。他把这个大胆的设想告诉了耐克创始人菲尔·奈特并得到了支持。
接下来发生的事和大家知道的一样:气垫技术让耐克取得了世界范围的成功,如今已成为其技术基石之一,形成了该公司最庞大的科技系列。而耐克气垫鞋作为高性能运动鞋的一个标杆,成为了全世界各个运动厂商争相超越的目标,刺激了运动鞋科技的蓬勃发展。
脱水蔬菜成就了方便面。有些人经常忙得顾不上好好吃饭,那他们一定会经常面对一位“老朋友”——方便面。当然,方便面里不能光有面,各种配料、调味品必不可少,脱水蔬菜包就是其中之一。
众所周知,普通蔬菜难以保鲜、不便运输,还可能受到季节限制,但这些问题在脱水蔬菜面前迎刃而解。更方便的是,虽然它看起来只是皱巴巴的小菜干,食用时只需泡进水里即可恢复,原本的色泽、营养和风味均能保留。
很多人也许猜到我将要说什么了,没错,这也是航天技术。
在“阿波罗计划”中,NASA为了让宇航员在太空里吃到蔬菜以补充维生素,发明了冷冻脱水蔬菜技术。该技术几乎能除去蔬菜中的全部水分,将其重量降低20%,但同时能保留98%的营养成分。
红外线温度计为抗击“非典”立功。2003年春夏,国人共同经历了一场生死考验——“非典”。
在疫情疯狂扩散、难以控制的情况下,人们找到了初步甄别感染者的最简单的方法一测体温。然而,这个方法说起来简单做起来难,总不能要求人人出门都夹着体温计,走到一处就掏出来给大家看吧?
一筹莫展的日子没持续多久,一天,人们突然在各公共场所门前看到了一个新设备,从它面前走过,不费时不费力,体温就能显示出来。这个设备就是源于航天领域红外线天文观测技术的“红外线温度计”,它为成功抗击“非典”立下了汗马功劳。
记忆海绵从太空走向家庭。大约10年前开始,记忆海绵突然“火”了。
这种聚醚型聚氨酯泡沫海绵,由于其慢回弹的显著特性,给人带来了别样感受。在它表面按一下,会留下一个清晰的手印,恢复速度极其缓慢;用手捏它,会觉得它在掌心里不断收缩,毫无弹力;如果躺在上面,会感觉自己不断沉降,就像陷入泥潭。
这项产品本来是为化解宇航员身上的压力而研制的释压产品。它会根据人体温度变化,提供合适的支持硬度,有效将人体压力化解为零,抵消反作用力。宇航员躺在上面能感觉被柔软的材料包起来,这在飞船发射时,能释放他们因航天器加速而承受的巨大压力。
你的秀发沾上航天的光。很多爱美女性不一定知道,其实她们头上引以为豪的秀发,也沾到了航天技术的光。
NASA曾开展了一项研究,通过增加陶瓷涂层,实现癌症病人所用释药微囊剂的精密活化。这项研究启发了一个叫法罗可·沙米的人,他将此用在了自己的烫发产品中。
沙米发现,这种特殊陶瓷涂层衍生出的产品,在加热时会释放负离子,对卷发大有好处。
同时,太空医学领域中的外层覆膜技术,也被应用开发成一种喷发定型摩丝。这种覆膜技术主要成分是丝胶,它是包覆在蚕丝丝质外层的胶体蛋白质,丝胶在头发表面形成一定强度的膜,能让头发持久定型。
实际上,航天产品变民品的例子不胜枚举——汤姆·克鲁斯戴过NASA用半透明材料多晶氧化铝制成的隐形牙套;姚明借助为空间站研制的“反重力跑步机”进行过恢复训练;最初是为防止宇航员的眼睛被强光灼伤而发明的太阳镜,如今早已成为“时尚潮人”之必备;近年来备受年轻人追捧的iPhone手机,其高清摄像头技术离不开用于太空望远镜中的CMOS感光元件……
【关键词】高中物理 培养 实验精神
中图分类号:G4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2016.03.104
物理学是一门基础学科,它研究的是物质运动的基本规律,现代物理学快速发展,它的基本概念和基本定律已经成为自然科学的很多领域和工程技术的基础,比如信息技术、新材料技术、新能源技术、航空航天技术、生物技术等的迅速发展,继而推动了人类社会的变化。由于物理学知识构成了物质世界的完整图像,所以物理学更是科学的世界观和方法论赖以建立的基础。近代物理学的发展在很大程度上依赖物理实验的发现,实验在物理学发展史上的作用绝不是一个“重要”可以表明的。
高中物理作为一门用工具学科(如语数英等)分析问题的学科,它在发展一个人的逻辑分析能力和宏观看待万物皆规律的能力方面发挥着重要作用,同样地,高中物理实验课对学好高中物理至关重要。《高中物理新课程标准》指出:物理学是一门以实验为基础的自然科学,高中学生应该在科学探究和物理实验中达到以下要求:提出问题;猜想与假设;制定计划与设计实验;进行实验与收集证据;分析与论证;评估;交流与合作。由此可见高中物理实验课的重要意义在高中阶段就已经凸显。
目前我国的物理学发展能力不足,其中一个很大的原因就是实验成果少,实验能力弱。要想改变这种现状就要正确看待物理实验,树立一种全新的实验精神,争取让学生从高中阶段起就能领悟实验课的精神意义。本文将浅论高中物理实验精神的培养,希望可以帮助同学们做好实验,学好高中物理。
一、真诚严谨
物理是一门科学,一门求真求实的科学,面对神圣的科学知识,我们不能浮躁,更不能心怀侥幸,而是应当心怀敬畏,严谨认真,怀着真诚的心一步步走进科学的殿堂,这样才能越来越接近真理。科学面前容不得任何弄虚作假的行为,所以在探索的过程中真诚是前提。
实验结果是对真理最好的验证,实验过程中所有的现象都是必然的结果。实验者不能自己认为是怎样就是怎样,比如在做“验证机械能守恒定律”的实验时,要多做几次实验,选点必须要清楚,实验者不能自己糊弄自己,做一次两次觉得可以就停止实验了,而应该时刻保持严谨认真的态度,多做几次,让结果尽可能接近最真实的数值。物理实验就是要时刻保持谨慎,这样得出的结果才能逐渐接近真理。
高中阶段是培养学生对科学知识兴趣的关键时期,在兴趣培养的初级阶段,初学者必须保持恭敬谦逊的态度,这是一个科学工作者所必备的素质,是取得重大科学成果的必要条件。高中生作为我国物理学未来发展的主力军,必须从小培养自己对于科学的敬畏态度,做到真诚,直面问题,不能自欺欺人,这样才有可能获得成功。
二、热情积极
做任何事情都要有热情,都要积极面对。沃韦纳戈说过,智慧最大的成功,也要归功于热情。由此可见充满积极的热情是成功的动力条件。物理实验也是如此,有时候实验是枯燥的、乏味的,需要一遍遍的重复,但这不是浪费时间,而是达到真理的必经之路。在这个过程中只有研究者让自己时刻保持积极的心态,用一腔热情让自己投身于揭示真理的实验中。
比如在做“测定电源的电动势和内电阻”这个实验时,为了减小偶然误差,就要多做几次实验,多取几组数据,然后利用U-I图象处理实验数据。偶然误差是物理实验过程中经常出现的误差,为了避免误差造成的实验数据不准确,最常用的弥补方法就是多做几次实验,多获得几组数据。这个过程就是考验实验者耐心的时刻,面对高中物理实验这种不可避免的问题,高中生唯一能做的就是让自己时刻充满激情。
玻尔说过,人应当具有激情,但是也应当具有驾驭激情的本领。高中生对事物的好奇心,以及对事物天生的热情这一点是毋庸置疑的,对他们来说关键是如何驾驭这种热情,使其恰到好处地运用,而不能让热情盲目地演变成缺乏严谨的科学精神的“试验”。因此,高中物理老师对学生一定要做到循循善诱,引导其扬长避短。
三、勇敢无畏
通往科学的道路上总是布满荆棘的,这就需要在科学探索中拥有一颗勇敢无畏的心。歌德说过,勇敢里面有天才、力量和魔法。勇敢的心是成功的前提条件,懦弱的人只会裹足不前,莽撞的人只能引为烧身,只有真正勇敢的人才能所向披靡。克服恐惧最好的办法应该是,面对内心所恐惧的事情,勇往直前地去做,直到成功为止。
在探索物理真理的过程中也是充满荆棘和困难的,老一辈的物理科学家为我们做出了榜样,他们勇敢无畏,开辟出经典物理学和近代物理学的广阔天地。著名物理学家爱因斯坦几乎连续不断地提出了广义相对论和狭义相对论,这样的发现不是胆小者能够有的成绩,而是勇敢向前的精神坚持的结果。高中生作为物理学的未来之光,只有从小培养这种勇敢的精神才能最终一步步取得成功。
四、坚持不懈
很多人觉得自己有毅力,但是当遇到真正的困难后却变成了懦夫,坚持不懈不是嘴上说的,而是在生活、在实践中验证的。生活中的我们需要坚持不懈的努力才能过上自己满意的生活,科学道路上的探索者也只有坚持不懈才能走进科学的殿堂。高中生从小就接触“只要功夫深,铁杵磨成针”或者“绳锯木断,水滴石穿”的教育,但是真正能做到的却是寥寥无几。同时还需要培养高中生坚持不懈的精神,高中物理实验需要学生拥有坚持不懈的精神,虽然在做实验的过程中困难重重,但只有坚持不懈者才能取得最后的成功。