實驗一

質量測量

在失重的太空，地面的測重不再奏效。“那麼，航天員想知道自己是胖了還是瘦了？怎麼稱重呢？”太空教師王亞平問。

對這個問題，王亞平就有解釋，“其實，就是牛頓第二定律F=ma。”也就是，物體受到的力=質量×加速度。如果知道力和加速度，就可算出質量，“彈簧凸輪機構，產生恆定的力。也就是，剛才將助教拉回至初始位置的力。此外，還設計一個光柵測速系統，可測出身體運動的加速度。”

特級教師駱興高：用光柵測速裝置測量出支架復位的速度v和時間t，計算出加速度（a=v/t），就能夠計算出物體的質量（m=F/a）。牛頓第二定律是一個在一切慣性空間內普遍適用的基本物理定律，不因物體的引力環境、運動速度而改變，因此在太空和地面都是成立的。

單擺運動

T形支架上，細繩拴著一顆小球。這是物理課上常見的實驗裝置——單擺。王亞平將小球拉昇至一定高度後放掉，小球像著了魔似的，用很慢的速度擺動。隨後，王亞平用手指輕推小球，小球開始繞著支架的軸心不停地做圓周運動。

浙大航空航天學院專家：在地面，單擺的運動週期與擺的長度、重力和加速有關。但在失重的狀態，沒有了回覆力，鋼球就靜止在原始位置。這時，細繩並沒有給球拉力。

而在地面，空氣的阻力使物體的速度越來越慢，重力則使物體向下掉。

陀螺運動

王亞平取出一個陀螺，用手輕推，陀螺竟然翻滾著向前，行進路線變幻莫測。隨後，她又取出一個陀螺，抽動它後，再用手輕推，陀螺沿著固定的軸向向前飛去。

製作水膜與水球

這是同學們最感興趣，也是最神奇的實驗。

一個金屬圈插入飲用水袋並抽出後，形成了一個水膜。這在地面，難以實現，因為重力會將水膜四分五裂。那麼，這個水膜結實嗎？輕晃金屬圈，水膜並未破裂，而是甩出了一個小水滴。再往水膜表面貼上一片畫有中國結圖案的塑膠片，水膜依然完好。

更奇蹟的時刻：在第二個水膜上，用飲水袋不斷注水，水膜很快長成一個晶瑩剔透的大水球。水球內有連串的氣泡，用針筒取出，水球卻不受任何破壞。

揭秘：液體表面張力

浙大航空航天學院的專家：液體表面層內分子間存在著的相互吸引力就是表面張力，它能使液麵自動收縮。表面張力是由液體分子間很大的內聚力引起的，在太空與地面液滴產生表面張力的原理以及表面張力大小都是一樣的。只是，在失重的狀態下，表面張力表現更為明顯。失重時，水珠之間沒有了重力的擠壓，液滴在表面張力的作用下，都形成了最完美的球形。

特級教師駱興高：液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層，叫做表面層，表面層裡的分子比液體內部稀疏，分子間的距離比液體內部大一些，分子間的相互作用表現為引力，導致表面就像一張繃緊的橡皮膜，這種促使液體表面收縮的繃緊的力，就是表面張力。微觀表現為分子引力，宏觀體現即液體表面的張力。當針尖戳入水球時，水的表面張力依然存在，故水球不被破壞。

對於中國航天的未來，王亞平充滿信心，“6次載人航天飛行任務，我覺得這只是僅僅是拉開了我們中國人和平利用太空的序幕。將來我們要有空間站，我們要登月球，也要探火星，我們一定會飛向更深，更遠的太空的。”

失重是根據牛頓第二定律和第三定律所得。

失重

所以N=m（g-a）

當a=g時，支援力為N，由牛頓第二定律知：

mg－N=ma=mg 所以N=0

得出結論：向下加速向上減速：加速度方向向下，產生失重現象

故只要加速度方向向下就是失重，與速度方向無關。

失重就是根據牛頓第二、第三定律及萬有引力定律所得。

那麼290多年前的牛頓會想到失重已經被航天應用了嗎？