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實際上,航天技術(shù)早已走下“神壇”,滲入到我們生活方方面面。那些航天產(chǎn)品,有的被我們穿在身上,有的踩在腳下,有的墊在床上,還有的果在腹中……
太空“囧事”逼出“尿不濕”。在航天發(fā)展史上,并非每一個鏡頭都那么莊嚴(yán)肅穆,偶爾也會出現(xiàn)一些讓人哭笑不得的畫面。
1961年,蘇聯(lián)宇航員加加林就主演了一個很“冷”的故事。當(dāng)他剛剛鉆進發(fā)射艙,突然感到尿急,只好又爬出來,借助太空服里的一根管子解決了這個問題。
還是這一年,坐在飛船里遭遇發(fā)射“晚點”的美國宇航員謝潑德,受到了相同問題的困擾。他的結(jié)局比較悲催——在指揮官的命令下,將這份“壓力”就地“卸”在了太空服里。
同樣的尷尬一再上演,終于讓人稱“太空服之父”的華人科學(xué)家唐鑫源看不下去了。他在上世紀(jì)80年代完成了對太空服的改進,利用高分子吸收體發(fā)明了能吸水1400毫升的紙尿片,為航天員解決了這個難言之隱。
而這項技術(shù)后來轉(zhuǎn)為民用,成本大大降低,走進了千家萬戶,變成了人們熟悉的“尿不濕”。
航天服內(nèi)膽“落地”成了氣墊鞋。對于愛好籃球運動的青少年來說,買一雙名牌氣墊鞋,總能讓他們興奮好一陣子。記得少年時穿上了人生第一雙耐克氣墊鞋,一下課就會去操場上歡蹦亂跳,總覺得自己渾身是勁,大有要飛身扣籃之勢。
氣墊鞋的功效當(dāng)然沒那么神奇,但是其技術(shù)卻頗有來頭。
阿波羅登月計劃中,科學(xué)家為了制造既完整,厚度又均勻,還能耐受很大壓力的航天服內(nèi)膽,發(fā)明了一種新方法。他們把一團耐壓軟材料加熱軟化,放在模具中,然后再向這個模具中吹入高壓氣體,這被稱為“中空吹塑成型”技術(shù)。
1977年,NASA(美國國家航空航天局)前工程師弗蘭克·魯?shù)贤话l(fā)奇想,打算利用“中空吹塑成型”技術(shù),將空氣注入耐用靈活的薄膜中,制成鞋底,從而使鞋子獲得緩震性。他把這個大膽的設(shè)想告訴了耐克創(chuàng)始人菲爾·奈特并得到了支持。
接下來發(fā)生的事和大家知道的一樣:氣墊技術(shù)讓耐克取得了世界范圍的成功,如今已成為其技術(shù)基石之一,形成了該公司最龐大的科技系列。而耐克氣墊鞋作為高性能運動鞋的一個標(biāo)桿,成為了全世界各個運動廠商爭相超越的目標(biāo),刺激了運動鞋科技的蓬勃發(fā)展。
脫水蔬菜成就了方便面。有些人經(jīng)常忙得顧不上好好吃飯,那他們一定會經(jīng)常面對一位“老朋友”——方便面。當(dāng)然,方便面里不能光有面,各種配料、調(diào)味品必不可少,脫水蔬菜包就是其中之一。
眾所周知,普通蔬菜難以保鮮、不便運輸,還可能受到季節(jié)限制,但這些問題在脫水蔬菜面前迎刃而解。更方便的是,雖然它看起來只是皺巴巴的小菜干,食用時只需泡進水里即可恢復(fù),原本的色澤、營養(yǎng)和風(fēng)味均能保留。
很多人也許猜到我將要說什么了,沒錯,這也是航天技術(shù)。
在“阿波羅計劃”中,NASA為了讓宇航員在太空里吃到蔬菜以補充維生素,發(fā)明了冷凍脫水蔬菜技術(shù)。該技術(shù)幾乎能除去蔬菜中的全部水分,將其重量降低20%,但同時能保留98%的營養(yǎng)成分。
紅外線溫度計為抗擊“非典”立功。2003年春夏,國人共同經(jīng)歷了一場生死考驗——“非典”。
在疫情瘋狂擴散、難以控制的情況下,人們找到了初步甄別感染者的最簡單的方法一測體溫。然而,這個方法說起來簡單做起來難,總不能要求人人出門都夾著體溫計,走到一處就掏出來給大家看吧?
一籌莫展的日子沒持續(xù)多久,一天,人們突然在各公共場所門前看到了一個新設(shè)備,從它面前走過,不費時不費力,體溫就能顯示出來。這個設(shè)備就是源于航天領(lǐng)域紅外線天文觀測技術(shù)的“紅外線溫度計”,它為成功抗擊“非典”立下了汗馬功勞。
記憶海綿從太空走向家庭。大約10年前開始,記憶海綿突然“火”了。
這種聚醚型聚氨酯泡沫海綿,由于其慢回彈的顯著特性,給人帶來了別樣感受。在它表面按一下,會留下一個清晰的手印,恢復(fù)速度極其緩慢;用手捏它,會覺得它在掌心里不斷收縮,毫無彈力;如果躺在上面,會感覺自己不斷沉降,就像陷入泥潭。
這項產(chǎn)品本來是為化解宇航員身上的壓力而研制的釋壓產(chǎn)品。它會根據(jù)人體溫度變化,提供合適的支持硬度,有效將人體壓力化解為零,抵消反作用力。宇航員躺在上面能感覺被柔軟的材料包起來,這在飛船發(fā)射時,能釋放他們因航天器加速而承受的巨大壓力。
你的秀發(fā)沾上航天的光。很多愛美女性不一定知道,其實她們頭上引以為豪的秀發(fā),也沾到了航天技術(shù)的光。
NASA曾開展了一項研究,通過增加陶瓷涂層,實現(xiàn)癌癥病人所用釋藥微囊劑的精密活化。這項研究啟發(fā)了一個叫法羅可·沙米的人,他將此用在了自己的燙發(fā)產(chǎn)品中。
沙米發(fā)現(xiàn),這種特殊陶瓷涂層衍生出的產(chǎn)品,在加熱時會釋放負(fù)離子,對卷發(fā)大有好處。
同時,太空醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的外層覆膜技術(shù),也被應(yīng)用開發(fā)成一種噴發(fā)定型摩絲。這種覆膜技術(shù)主要成分是絲膠,它是包覆在蠶絲絲質(zhì)外層的膠體蛋白質(zhì),絲膠在頭發(fā)表面形成一定強度的膜,能讓頭發(fā)持久定型。
實際上,航天產(chǎn)品變民品的例子不勝枚舉——湯姆·克魯斯戴過NASA用半透明材料多晶氧化鋁制成的隱形牙套;姚明借助為空間站研制的“反重力跑步機”進行過恢復(fù)訓(xùn)練;最初是為防止宇航員的眼睛被強光灼傷而發(fā)明的太陽鏡,如今早已成為“時尚潮人”之必備;近年來備受年輕人追捧的iPhone手機,其高清攝像頭技術(shù)離不開用于太空望遠(yuǎn)鏡中的CMOS感光元件……
【關(guān)鍵詞】高中物理 培養(yǎng) 實驗精神
中圖分類號:G4 文獻標(biāo)識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2016.03.104
物理學(xué)是一門基礎(chǔ)學(xué)科,它研究的是物質(zhì)運動的基本規(guī)律,現(xiàn)代物理學(xué)快速發(fā)展,它的基本概念和基本定律已經(jīng)成為自然科學(xué)的很多領(lǐng)域和工程技術(shù)的基礎(chǔ),比如信息技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、航空航天技術(shù)、生物技術(shù)等的迅速發(fā)展,繼而推動了人類社會的變化。由于物理學(xué)知識構(gòu)成了物質(zhì)世界的完整圖像,所以物理學(xué)更是科學(xué)的世界觀和方法論賴以建立的基礎(chǔ)。近代物理學(xué)的發(fā)展在很大程度上依賴物理實驗的發(fā)現(xiàn),實驗在物理學(xué)發(fā)展史上的作用絕不是一個“重要”可以表明的。
高中物理作為一門用工具學(xué)科(如語數(shù)英等)分析問題的學(xué)科,它在發(fā)展一個人的邏輯分析能力和宏觀看待萬物皆規(guī)律的能力方面發(fā)揮著重要作用,同樣地,高中物理實驗課對學(xué)好高中物理至關(guān)重要。《高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),高中學(xué)生應(yīng)該在科學(xué)探究和物理實驗中達(dá)到以下要求:提出問題;猜想與假設(shè);制定計劃與設(shè)計實驗;進行實驗與收集證據(jù);分析與論證;評估;交流與合作。由此可見高中物理實驗課的重要意義在高中階段就已經(jīng)凸顯。
目前我國的物理學(xué)發(fā)展能力不足,其中一個很大的原因就是實驗成果少,實驗?zāi)芰θ?。要想改變這種現(xiàn)狀就要正確看待物理實驗,樹立一種全新的實驗精神,爭取讓學(xué)生從高中階段起就能領(lǐng)悟?qū)嶒炚n的精神意義。本文將淺論高中物理實驗精神的培養(yǎng),希望可以幫助同學(xué)們做好實驗,學(xué)好高中物理。
一、真誠嚴(yán)謹(jǐn)
物理是一門科學(xué),一門求真求實的科學(xué),面對神圣的科學(xué)知識,我們不能浮躁,更不能心懷僥幸,而是應(yīng)當(dāng)心懷敬畏,嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真,懷著真誠的心一步步走進科學(xué)的殿堂,這樣才能越來越接近真理??茖W(xué)面前容不得任何弄虛作假的行為,所以在探索的過程中真誠是前提。
實驗結(jié)果是對真理最好的驗證,實驗過程中所有的現(xiàn)象都是必然的結(jié)果。實驗者不能自己認(rèn)為是怎樣就是怎樣,比如在做“驗證機械能守恒定律”的實驗時,要多做幾次實驗,選點必須要清楚,實驗者不能自己糊弄自己,做一次兩次覺得可以就停止實驗了,而應(yīng)該時刻保持嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度,多做幾次,讓結(jié)果盡可能接近最真實的數(shù)值。物理實驗就是要時刻保持謹(jǐn)慎,這樣得出的結(jié)果才能逐漸接近真理。
高中階段是培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)知識興趣的關(guān)鍵時期,在興趣培養(yǎng)的初級階段,初學(xué)者必須保持恭敬謙遜的態(tài)度,這是一個科學(xué)工作者所必備的素質(zhì),是取得重大科學(xué)成果的必要條件。高中生作為我國物理學(xué)未來發(fā)展的主力軍,必須從小培養(yǎng)自己對于科學(xué)的敬畏態(tài)度,做到真誠,直面問題,不能自欺欺人,這樣才有可能獲得成功。
二、熱情積極
做任何事情都要有熱情,都要積極面對。沃韋納戈說過,智慧最大的成功,也要歸功于熱情。由此可見充滿積極的熱情是成功的動力條件。物理實驗也是如此,有時候?qū)嶒炇强菰锏?、乏味的,需要一遍遍的重?fù),但這不是浪費時間,而是達(dá)到真理的必經(jīng)之路。在這個過程中只有研究者讓自己時刻保持積極的心態(tài),用一腔熱情讓自己投身于揭示真理的實驗中。
比如在做“測定電源的電動勢和內(nèi)電阻”這個實驗時,為了減小偶然誤差,就要多做幾次實驗,多取幾組數(shù)據(jù),然后利用U-I圖象處理實驗數(shù)據(jù)。偶然誤差是物理實驗過程中經(jīng)常出現(xiàn)的誤差,為了避免誤差造成的實驗數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,最常用的彌補方法就是多做幾次實驗,多獲得幾組數(shù)據(jù)。這個過程就是考驗實驗者耐心的時刻,面對高中物理實驗這種不可避免的問題,高中生唯一能做的就是讓自己時刻充滿激情。
玻爾說過,人應(yīng)當(dāng)具有激情,但是也應(yīng)當(dāng)具有駕馭激情的本領(lǐng)。高中生對事物的好奇心,以及對事物天生的熱情這一點是毋庸置疑的,對他們來說關(guān)鍵是如何駕馭這種熱情,使其恰到好處地運用,而不能讓熱情盲目地演變成缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神的“試驗”。因此,高中物理老師對學(xué)生一定要做到循循善誘,引導(dǎo)其揚長避短。
三、勇敢無畏
通往科學(xué)的道路上總是布滿荊棘的,這就需要在科學(xué)探索中擁有一顆勇敢無畏的心。歌德說過,勇敢里面有天才、力量和魔法。勇敢的心是成功的前提條件,懦弱的人只會裹足不前,莽撞的人只能引為燒身,只有真正勇敢的人才能所向披靡。克服恐懼最好的辦法應(yīng)該是,面對內(nèi)心所恐懼的事情,勇往直前地去做,直到成功為止。
在探索物理真理的過程中也是充滿荊棘和困難的,老一輩的物理科學(xué)家為我們做出了榜樣,他們勇敢無畏,開辟出經(jīng)典物理學(xué)和近代物理學(xué)的廣闊天地。著名物理學(xué)家愛因斯坦幾乎連續(xù)不斷地提出了廣義相對論和狹義相對論,這樣的發(fā)現(xiàn)不是膽小者能夠有的成績,而是勇敢向前的精神堅持的結(jié)果。高中生作為物理學(xué)的未來之光,只有從小培養(yǎng)這種勇敢的精神才能最終一步步取得成功。
四、堅持不懈
很多人覺得自己有毅力,但是當(dāng)遇到真正的困難后卻變成了懦夫,堅持不懈不是嘴上說的,而是在生活、在實踐中驗證的。生活中的我們需要堅持不懈的努力才能過上自己滿意的生活,科學(xué)道路上的探索者也只有堅持不懈才能走進科學(xué)的殿堂。高中生從小就接觸“只要功夫深,鐵杵磨成針”或者“繩鋸木斷,水滴石穿”的教育,但是真正能做到的卻是寥寥無幾。同時還需要培養(yǎng)高中生堅持不懈的精神,高中物理實驗需要學(xué)生擁有堅持不懈的精神,雖然在做實驗的過程中困難重重,但只有堅持不懈者才能取得最后的成功。