SPARK/PHASE I · AWAKEN WEEK 1-4
· PHASE I

AWAKEN · 唤醒

计划 · 建立直觉 · 消除"航天=火箭=大火球"的刻板印象 · 理解"太空中没有空气也能推进"。四周围绕一个核心问题展开:"火箭为什么不能用电飞行?"

WEEK 1
"太空里怎么刹车?"
SATURDAY · 4 HOURS · 电推实验室
🌌 沉浸体验:走进电推实验室
0-30min 安全培训+着装(防静电服/护目镜)
30-90min 参观真实电推进测试设施——真空舱(直径2m)、推力测量台、高压电源柜。不是看PPT——站在真空舱前感受它的尺度
90-150min 观看真实点火测试录像——霍尔推进器在真空舱内发出蓝紫色辉光。关灯看——蓝色等离子体羽流是大多数学生人生中第一次见到的"人造星空"
150-180min 在实验室白板上画出"你认为推进器是怎么工作的?"——收上来的图五花八门(多数是火箭喷火),这是后续4周要纠正的认知起点
180-240min 问答环节——"太空中有没有阻力?""没有空气怎么转弯?"——不直接回答,把问题贴在墙上,16周后每个人自己回答
为什么这样设计:第一周的关键不是"学到知识",是打破预期。学生以为"航天推进=火箭喷火",结果看到的是安静的蓝色辉光。"认知失调"是最好的学习动机——他们会主动追问"这是怎么做到的"。
WEEK 2
"推进的本质是什么?"
SATURDAY · 4 HOURS
🎈 动手实验:气球火箭 + 动量守恒
0-30min 每组一个气球+吸管+细绳——制作最简单的"推进器"。吹起来→松手→气球飞走
30-90min 引入牛顿第三定律——不是讲公式,让学生用自己语言描述"气球飞走是因为它把空气向后推了"
90-150min 台秤实验:气球放在精密台秤(精度0.01g),松手的瞬间记录读数变化——"它变轻了!这是推力。"
150-210min 对比三种推进——化学火箭(燃烧)、冷气推进(压缩气体)、电推进(加速离子)
210-240min 核心问题:如果把气球里的空气换成带电粒子,用电场加速喷出去——会不会效率高得多?这就是电推进。
为什么这样设计:气球的例子看起来幼稚——但它和学生脑子里的"火箭喷火"形成了认知桥梁。推进=向后扔东西=获得向前推力。这个等式适用于从气球到星舰的所有推进器。
WEEK 3
"电怎么产生力?"
SATURDAY · 4 HOURS
⚡ 动手实验:静电系列
0-45min 摩擦起电——气球摩擦头发吸附纸屑。范德格拉夫起电机——头发竖起来。"电可以产生力"
45-120min 离子风旋转轮:每组制作——铝箔风车+针尖+高压电源(5kV安全限流)。通电——风车自己转了!"你看到的是离子风——带电空气分子被电场加速"
120-180min 改变电压(3/4/5kV),手机慢动作拍转速——定性发现"电压越高转得越快"
180-240min 讨论:如果在太空(没有空气)——它还会转吗?→不会。真正的电推进是在真空中直接加速离子喷出去。
为什么这样设计:离子风旋转轮是第一个"魔法时刻"——不用电机、不用磁铁,电本身产生了可见的机械运动。学生用手机拍慢动作发朋友圈,就是最好的科普传播。
WEEK 4
"真空改变了什么?"
SATURDAY · 4 HOURS
🔬 真空实验:辉光放电
0-60min 真空基础:亚克力钟罩+机械泵。放气球→抽真空→膨胀→继续抽→"嘭"爆炸。"真空是什么?——什么也没有。"
60-150min 辉光放电管:低真空(~1Pa)玻璃管内施加高压。空气从透明变成紫色辉光。"这是等离子体——物质第四态。电推进喷出去的就是这个。"
150-210min 改变气压(针阀进气),观察辉光颜色和形态——"气压影响放电特性"
210-240min 阶段收尾:回顾墙上第1周贴的问题——"你现在能回答哪些了?"取下能回答的,不能回答的留到第8周。
阶段一总结:4周完成从"太空推进"到"电→离子→推力"的概念链条。学生手里有了一堆亲手拍的照片和视频——离子风旋转轮、辉光放电、气球爆炸。这些不是PPT上的图片,是他们自己制造的