傅科摆是如何证明地球在自转？
伽利略坐标变换公式如何理解？
多普勒效应是怎样产生的？
宇宙探测为什么依靠多级火箭？
这些问题一定难不倒开云官网开云官网首页（中国）集团学习普通物理I课程的同学们，因为他们刚刚经历了一次特殊的课堂体验。近日，物质科学与技术学院孙兆茹、王文波两位教授将物理课搬到了上海天文馆，探索实地教学新方法，为学生们开设了生动而特殊的一课。
本学期上科大共有近180名学生选课“普通物理I”，他们是分别来自数学、材料科学与工程、化学、生物医学工程、电子信息工程等专业的学生。尽管物理规律源于生活，但大学与中学物理的一个重要差别在于物理规律更加复杂和抽象。坐标系变换、波动现象、相对论效应等概念和知识如果仅仅依靠课堂介绍和理论推导，较难使学生有深入的理解。
原来一本正经的大学物理课如何做到“出圈”？晦涩的物理公式、深奥的物理现象、高不可攀的大科学装置如何变得“可盐可甜”、受众喜闻乐见？
让我们跟随课程团队一起去上海天文馆探秘吧！
上海天文馆位于上海市浦东新区滴水湖畔，由上海市政府投资兴建的集教育、研究、收藏、展示、交互功能为一体的科普场馆，也是当前世界上规模最大的天文馆。
一踏入天文馆，同学们就被中庭长达16米的单摆深深吸引了。1851年，法国物理学家莱昂·傅科在巴黎先贤祠大厅拱顶上悬挂了一个摆长67米、摆锤重28千克的巨大单摆，被命名为“傅科摆”。
同学们观察发现，摆球每次运动的方向都会稍稍偏离原轨迹，这说明单摆平面和地球发生了相对运动。两位教授结合眼前的现象，对照课本上简洁经典的伽利略坐标变换公式，进行了深入浅出的讲解，令人信服地展现出傅科摆的运动规律与地球自转之间的关系。该现象同时可以用转动参考系中的科里奥利力解释，同学们通过参观学习对这一复杂的惯性力有了更深入的了解。
穿过繁星点点的隧道，师生们来到“家园展区”，沿着“家园”、“宇宙”、“征程”三个主题展区顺序参观。
从坠落的陨石到物质内部微观结构，从潮汐锁定到角动量和能量转换，从引力波探测、时空弯曲到相对论，通过两位教授在不同实验装置旁穿插的讲解，普通物理课本上的一个个抽象的公式与自然界中的实际现象鲜活关联起来。
在这个不同于以往的课堂上，教授请同学们结合课本知识和实物展示装置，尝试阐述什么是赫罗图，什么是引力波……这些直观的实地体验教学让同学们更加容易在相关物理知识点上做进一步拓展延伸。
黑洞演示装置
从最大到最小的物质世界
白日问天，暗夜观星，
体验宇宙的浩瀚无边，
感悟地球的沧海一粟。
在天文馆的独特研学经历，让同学们在宏大与渺小中深刻理解自然界本质的物理学规律的演变，在学习中找寻研究方向与科学知识的链接，发散自身科研思维，激发勇于探索、追求科学真理的精神。
来听一下同学们的收获感言吧！
材料专业 叶铮皓：天文本是个人兴趣，但在有一定知识储备的情况下，我更能深入理解陨石分类、恒星密度分布等知识细节背后的物理学原理，进一步加深了对天文学和物理学的理解，也能更好地理解“普通物理”课堂上的知识。
电子信息工程专业 曹家瑞：在这里，科普介绍和展品相得益彰，展品周围的各种详实介绍和标注，让我们更深入地了解了天文学的基本原理和知识。通过详细的解释和演示，我们不仅了解了宇宙的起源和演化历程，还领略了各种神秘的星球、恒星、星系和黑洞等宏伟天体。在浩瀚的宇宙中，地球不过是一个微小的蓝点，而正是这个蓝点的我们，正在创造着一个又一个奇迹……
计算机科学与技术专业 王昊金：令我印象最深刻的是太阳系模型。这个模型展示了太阳系中各个行星的大小、形状、位置和轨道。通过这个模型，我更深入地理解了行星的轨道和运动规律，对行星运动体系的复杂性有了更具体的认知，想起课本上关于万有引力的讨论，诸多知识在这里得到了验证。
数学专业 赵浩天：此次去天文馆参观，沉浸式漫步于各个展厅，近距离接触到宽广的宇宙，我感受到了物理学的深邃与魅力。宇宙馆中，科学家关于宇宙探索过程的介绍也让人感慨科学发展道路上的曲折与艰难。我也被诸多为科学献身的物理学家们所深深折服，他们作为榜样将激励我不断进步。
计算机科学与技术专业 杨林树：天文馆的第二个展区是宇宙 Cosmos。这一展区共有 时空、引力、光、元素和生命 五个主题区,从不同的视角展现宇宙的运行规律，直击现代天文学最核心、最前沿的概念。1687年，牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中发表了万有引力定律F = GMm / R2，这一简单而优雅的定律，却能跨越时间和空间，支撑起广袤宇宙的运行。而相对论的提出，则进一步揭示了时空作为一个整体的运作规律，标志着人类对宇宙及其中各类天体和天文现象的认识达到了前所未有的深度和广度。通过参观，我更加直观地了解到，在洛伦兹变换下，高速运动物体拥有时间变缓、长度收缩等物理现象。
电子信息工程专业 曲家豪：关于月球形成过程的介绍给我留下了深刻的印象。月球是由一颗小行星撞击地球进而形成大范围的烟雾和碎片，形成星环，并进一步不断汇聚，在引力的作用下，进一步形成更大规模的聚集体，这一学说能较好地解释月球现存的岩层构成和元素种类。在这复杂的过程中贯穿的物理规律是简洁的角动量守恒，让我再次体会到“普通物理I”课上介绍的物理是描述物质运动的本质规律。此外，征程展区体现了人们对太空的不断求索，从古代的日心说、地心说，到开普勒三定律，再进展到登陆月球，探索火星，这都体现了人类对太空的探索和追求。
其中多级火箭的发展在太空探索中提到了重要的作用，正如我们在课程中学到的原理，由多次加速分解释放，大大节省了燃料，为太空探索提供了方便。这一技术广泛应用于航空航天事业中，其中蕴含的也正是课堂上所讲授的基础的动量守恒原理。最后，在顶层，倒穹顶体现出天文事业不断探索向前的精神，作为上科大的学子，这次参观激发了我对天文知识学习的兴趣，期望未来有更多类似的机会，开拓我们的视野，促进课程内容的学习。
电子信息工程专业 田凯元：在模拟出的星系中我看到了人类古老的预言，在各种实验展示中我看到了人类智慧的积累，在前后对比中感叹人类物理的进步。天文馆有个简单的小实验展示了多普勒效应，使我更直观的看到波源和探测器之间发生相对运动时，波动频率发生变化这一物理现象。之后又进一步深入到了宇宙中的能量以及宇宙正在膨胀的抽象理论，让我对宇宙研究有了很大兴趣。
电子信息工程专业 朱皓天：让我印象较深的是《假如宇宙》这一部剧。它向我们展示了假如宇宙中的一些物理量发生了变化，那么宇宙的形态会随之如何变化。从中我了解了暗物质、反物质的概念与特征，并且还在轻松愉快的环境下学习到了不少知识。影片结束，徐徐拉开的屏幕后出现了硕大的地球，这一幕让我感到震撼——假如没有了地球，我们又将何去何从？
我认为在天文馆上课的意义远大于其想要传递的知识本身，它是一个面向所有人的寓教于乐的课堂，能让我们身临其境地回溯历史，并且指引着我们前进的道路。
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