在九月二十七日下午16:43分，神七太空人翟志剛在與劉伯明及景海鵬協作下，在茫茫太空中走出中國人的第一步，並展示中國國旗，象徵中國航天科技邁向新領域發展和突破。

圖片引用自http://hd.cctv.com/special/C22070/17/index.shtml 

除實現太空行走外，翟志剛出艙後, 通過解鎖提拉，把在飛船外的實驗樣品拿到手裡，帶回返回艙內。

當中的步驟看似簡單，但實在卻十分困難，以下為太空行走的網上片段:

引用自http://hk.youtube.com/watch?v=7W8U1KMm7Gc

固體潤滑劑實驗小百科:

 

實驗的目的是為了把這些經過太空暴露的材料 (固體潤滑劑)，帶回地面的實驗室進行化學研究，觀察空間環境對材料的作用，同時還將把它們與地面進行模擬實驗的材料進行對比。研究有關物料對抗紫外光的關係。

原來神舟飛船和航天員並不像是在電視畫面中的靜止狀態，其實是在高速轉動，一秒鐘相對地球來說走八公里。但為什麼在飛行時，看不到太空人翟志剛在加速飛行呢?

這都是由於慣性的關係。

但慣性是什麼?

據牛頓第一運動定律，慣性是一切物體在不受任何外力的作用下，總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，直到有外力迫使它改變這種狀態為止。

物體之所以保持靜止或勻速直線運動，是在不受力的條件下，由物體本身的特性來決定的。物體所固有的，保持原來運動狀態不變的特性叫慣性。物體不受力時所作的勻速直線運動也叫慣性運動。

在互聯網上，亦有不少介紹慣性的物理現象短片，以下便是其中一些例子:

七個慣性實驗:

引用自http://video.google.com/videoplay?docid=3493831395462934634&hl=zh-TW 

有趣的FLASH動畫::

故此，在神舟太空船高速運行時，太空人在艙外的速度也是達至相同速度的，故在神舟飛船的拍攝時， 太空人與飛船均是在靜止狀態。

其實，早在三百年前，伽利略也曾經專研過這個問題，故牛頓曾經說過： “我是站在巨人的肩膀上才成功的。 ”這句話就是針對伽利略的。所以牛頓概括了前人的研究結果，總結出了著名的牛頓第一定律。
引用自http://baike.baidu.com/

以下為慣性與物理的一些發展歷史:

力與運動

·         兩千多年以前，人們開始注意運動與力的相互關係

·         亞里斯多德認為沒有力的作用物體就要停下來

·         伽利略認為物體一旦有了速度，除非有外力作用不然速度不會改變。

·         牛頓把伽利略的結論加以延伸

牛頓第一運動定律：若物體不受外力作用或所受外力和為零，則靜者恆靜，動者恆作等速度直線運動。

延展閱讀:

在太空裡，航天員在飛船上時，能坐享其成擁有這個高速，而在太空微重力條件，無動力的飛行狀態下，即便宇航員脫離飛船被“拋入”太空時，他依舊能夠靠慣性運動，繼續享有這樣的高速繞地球運動，因此相對於地球，宇航員太空行走的速度和他在艙內行走的速度是一致的。

（據“金陵晚報”報導） 引用自http://www.hljnews.cn/

 相關網址:

1.        慣性

2.        慣性、慣性現象案例- 慣性、慣性現象課件

3.         阿Samn的物理課本

4.        在初中課堂上教授慣性和反作用力的一些實驗設計

在九月二十五日九時十分，長征二號F型運載火箭點火，神舟七號飛船在酒泉衛星發射中心升空。透過不斷的分段攀升，中國航天將達至前所未有的新一頁。

圖片引用自中國網 china.com.cn　

在火箭升空的一剎，透過逃逸塔等的分離,應用高速噴出熱流的反作用力，帶動火箭的推進力。這都是應用牛津第二及第三定律的成果。

圖片引用自Tsiolkovsky rocket equation - Wikipedia, the free encyclopedia

但除此以外，火箭升空的背後，不能不提及有關主宰火箭運動最重要的方程式—Tsoilkovsky火箭方程。是於1903年由前蘇聯科學家Konstantin Tsoilkovsky所提出，方程指出火箭可獲得的速度，純綷由火箭本身的質量、攜帶燃料的質量及燃料的噴射速度決定。透過應用公式，便能準確計算火箭升空所需的速度及燃料質量等。

以下為Tsoilkovsky火箭方程的一些基本內容:

英文版:

Tsiolkovsky’s rocket equation, or ideal rocket equation is named after Konstantin Tsiolkovsky, who independently derived it and published in his 1903 work^[1], considers the principle of a rocket: a device that can apply an acceleration to itself (a thrust) by expelling part of its mass with high speed in the opposite direction, due to the conservation of momentum.

The equation relates the delta-v with the effective exhaust velocity and the initial mass and the end mass of a rocket.

For any such maneuver (or journey involving a number of such maneuvers):

where:

m₀ is the initial total mass, including propellant, in kg (or lb)

m₁ is the final total mass in kg (or lb)

v_e is the effective exhaust velocity in m/s or (ft/s) or

is the delta-v in m/s (or ft/s)

引用自Tsiolkovsky rocket equation - Wikipedia, the free encyclopedia

在解釋有關火箭方程，互聯網上有對此方程作深入淺出的講解短片:

 引用自(物理_火箭方程式 - AOL Video)

在相關火箭及其方程教學資源上，教育局和中大理學院提供了以下優質的教

材:

航天器動力系統 - 火箭引擎

地球與太空

各教師亦可製作簡單的火柴火箭，使學生更易理解有關方程及原理。

可參考專題活動：火柴火箭

隨中國航天技術發展，有關技術亦將不斷提升，有科學家亦提出應用天梯進行太空探索，令人們能更快奔向天際。

圖片引用自<Space elevator>

相關資料及延展閲讀:

Space elevator

Ideal Rocket Equation

物理教案－火箭

下載文件檔資源

物理電視導賞: 從《神探伽俐略》中看物理

日劇《神探伽利略》已於本星期日在香港電視台播出,當中劇集的背後,引用了不少物理及科學的例子,故除欣賞這精彩節目之餘,向學生推介,及引起研究科學及物理的興趣。

不一樣的伽俐略

在物理及天文學的歷史上, 伽利略是一個舉足輕重的人物,而在來年國際天文年是紀念伽利略把望遠鏡指向天際四百年,從而開始探索宇宙的新理程。更多關於伽利略的資料可參閲伽利略·伽利萊 - 維基百科，自由的百科全書。

 節目簡介

《神探伽利略》根據東野圭吾偵探小說改編而成，主要講述天才物理學家湯川學和熱血女警內海熏一同解開謎樣的犯罪案件的故事。

以下便是本星期的節目內容:      

第一集 人體自燃

可參閱日本伽利略 http://wwwz.fujitv.co.jp/galileo/

深夜中某處發生了人體自燃案件，警方迷惑不解，不知人是怎麼突然燃燒起來的。怪才科學家物理學科準教授湯川學，經過調查、取證，判斷犯人是利用CO2激光射線經過多角度反射 擊中人體致人燃燒死亡。

在劇集中提出的實驗理論,不少與物理及科學知識相關。以下的課題便是一些值得延伸學習的知識。

LASER (激光)及 CO2激光射線 (LASER)

一般認為激光可能只是集束的能量光束,但這也許並不夠具體說明激光名稱的由來,對應它的名稱,或稱為激活的光束更加貼切。

在高中物理的內容中,正好解釋了激光如何運作。

激光的英文名稱為Laser，全稱Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，意思是「通過受激輻射線的放射達到光的放大」，指通過受激輻射放大和必要的反饋，產生准直、單色、相干的光束的過程及儀器。

例子:二氧化碳雷射器：波長約10,6 μm （紅外線），重要的工業雷射。

更多內容可詳見

1.       http://www.wensh.net/archive.php/topic/784.html

2.       http://www.hk-phy.org/articles/laser/laser.html

相關激光的教學資源:

http://learningscience.edu.hku.hk/LASIK_c.html

http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=Laser&variant=zh-tw

在劇集中,由於是偵探類別關係,科學知識多應用於解開謎樣的犯罪案件,故多是反面應用例子,但科學的應用不但限於此,正在改變人類的生活,只有你能細心留意,你便會發現這一點, ,學習科學亦不需單憑記憶,科學物理只在生活中,。

延展開讀:

The Lives of Galileo, a journey through the history of Astronomy (引用自國際天文年國際網站)

人體自燃 (超自然現象)

在距離神舟七號升空,還有約一個星期,各界亦開始馬不停蹄地報導有關神舟的資訊及最新消息,這亦是讓學界認識航天科學的好機會。

在常識科及初中科學科亦中亦有涉及航天的課題,但由於是次神舟七號升空規模及影響重大,故於不同級別舉行有關神舟主題教學活動,如航天科技日等。建議可在不同的級別設立不同的專題活動,以下是一些建議活動:

初小:

可進行航天科技畫比賽,透過應用神舟七號資訊,啟發學生對航天科技之聯想。優秀作品更選取作參加科技畫比賽,如 香港青少年科技創新大賽08-09 (第11屆)。

高小:

可進行火箭實驗創作設計比賽等活動,提升學生進行科學探究的能力。

初中:

可設計太空航天科學作品設計比賽;應用已有航天知識,設計未來的神舟飛船,並加入動力及環保等原素。。

高中:

透過神舟七號所應用的不同科學理論,製作、設計或模疑當中實驗,如太空空間及物理創作實驗等,更可拍成短片,利用EdBlog製作網上實驗探究平台。(可參見物理實驗視訊，科創探究教學)

 神七網頁推介

在互聯網中,亦有不少與神七相關的主題專輯網頁,以下便是其中一個優秀網頁: 神舟七號載人航天。它提供了有關新聞、遊戲、壁紙、升空及太空漫步模疑動畫等資料。

圖片引用自http://news.sohu.com/s2008/shenzhouqihao

圖片引用自http://news.sohu.com/s2008/0846/s259593681/  

於教育局科學組及教城亦將分別提供了「航天科學與科技網上學習資源」和「神七啟航、勇闖高峰」專題網頁。期待各教師於這次神七升空,有效運用網上學習資源,使學生能更投入是次活動。

於認識科學家與物理學家探究科學的過程，知道他們原來大多都不是學習科學出身的，他們是透過觀察，對感興趣的課題加以研究，配合所學的知識，才有許多不同的理論及科學創新意念。

雖然，他們的探究過程，也許不像我們為牛頓觀察蘋果發現萬有引力的故事有趣，但能透過簡單的實驗及工具製作，也能有效提升對事物及科學有更深的了解。

在校內，於實驗課堂中，我們多以供應商提供的實驗教材為主。但同時，原來透過簡單的用具製作，也能做到實驗工具所需要的相同效果，以下便是製作有關實驗教具的一些器材資料網頁：

l           2008物理教學及示範研討會(上)

l           2008物理教學及示範研討會(下)

例：平拋與自由落體的運動獨立性 的實驗

l           實驗教材製作：

l           材料：
(1)鐵尺：1支
(2)硬幣或小球：2個
(3)厚紙：1張

<材料>

<製成圖> 

<操作圖> 

以上資料及圖片內容引用自物理學科中心 及 阿簡生物筆記 2008物理教學及示範研討會(上)

n           自由落體各物理量關係

如果下落時間為t，瞬時速度為v_t，位移為X，g為重力加速度，則有以下關係：

參見加速度與重力加速度。

引用自自由落體 - 維基百科，自由的百科全書

原來透過製作教具，不單能令我們加深認識物理背後的原理，也能使學生更投入科學創作，你也會嘗試自己製作教具嗎? 傳說1590年伽利略曾在比薩斜塔上做自由落體實驗，他也是應用簡單的工具，便能發現偉大的物理理論。

相關及參考文章：

伽利略

格物致知－比薩斜塔的落體實驗

自制教具講座一

自由落體 - 維基百科，自由的百科全書

自由落体-互動百科

Practical Physics

你認識下圖的科學及物理學家嗎？試於回應欄中列舉一至兩位。

圖片引用自Today In Science History < http://www.todayinsci.com/ >

科學探究與物理發現之浩瀚偉大，並不單是限於它對後世的影響；由古至今，不少科學與物理先哲，透過刻苦耐勞的研究，努力不懈的精神，使人們突破局限，探索由微觀世界至宇宙宏觀的範疇，令人認識科學及物理的奧祕及奇妙。

除學習先哲們留下的科學與物理理論外，他們在科學探究上的故事及實踐經驗，更是我們一衆學子所需要學習的，在他們的故事及實踐中，教我們知道學習科學及物理，並限於年紀、時間及空間，更重要的是對科學探究的熱誠。

故此，透過科學及物理歷史，把先哲的科學研究思維及應用方法介紹給學生，亦能有效提升他們對科學的興趣及啓發他們學習科學的新思維。

以下便是應用Dipity < http://www.dipity.com/ > 介紹科學及物理學家的時間軸：

Scientists (按此開啓連結)

資料及圖片引用自物理園-物理史話

能有效配合科學及物理學家的生平事蹟，將為科學學習帶來更多趣味。

相關網址：

History of science - Wikipedia, the free encyclopedia

History of physics - Wikipedia, the free encyclopedia

Famous People in Energy and Science

延展閱讀：

未解決的物理學問題 - 维基百科，自由的百科全书

於物理及其他科學學習領域中，實驗與探究研習是與核心課程不可分割的一部分。

圖片引用自Gettysburg College - Degree Detail

就物理及科學理論的知識，必須要倚靠實驗的支持，不少科學家都是透過觀察、假設及實驗引證，從而作出結論。故實驗應用對科學學習是十分重要。

以下是互聯網中所提供的物理和科學實驗資源：

物理實驗

• http://www.phy.ncu.edu.tw/notes/default-1.htm <物理實驗筆記>
• http://physics-animations.com/Physics/English/top10.htm  <物理實驗動畫>
• http://www.millersville.edu/~physics/exp.of.the.month/past.html <物理實驗>
• http://www.lip.pt/~outreach/experiments/experiments.html <提供實驗詳情及描繪圖片>

科學實驗

• http://www.ngk.co.jp/site/index.html <日本實驗網站，提供實驗詳情>
• http://www.stevespanglerscience.com/video/ <外國實驗網站，提供實驗詳情>

物理和科學實驗視訊資源

• http://physicsweb.podbean.com/ <利用 Audio Video Blog 製作的視訊> i.e. Projectile motion and inertia.

• http://hk.youtube.com/user/makseyuen2 <中大教授製作的物理和科學實驗視訊> i.e. Microwave Diffraction.

•  http://hk.youtube.com/user/RobertKrampf <有趣的物理和科學實驗視訊> i.e. Looking for Rainbows

利用有效實驗配合課程，能帶動學生學習物理及科學興趣， 亦提升教學效能。學習不單限於理論，更能加以實踐。

除學習相關實驗知識，體會科學探究精神；更重要是能夠學會創新，把所學知識及概念加以擴展，同時，亦能不受已有及前人知識所限制，進行科學探究，才是學習物理及科學的精神。