如何撰寫空間站科學(xué)實(shí)驗(yàn)方案
任何一項(xiàng)設(shè)計(jì)方案開展之前，都應(yīng)查閱資料，了解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)方案構(gòu)思出來(lái)后，還要用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言準(zhǔn)確地表達(dá)出來(lái)。其具體內(nèi)容應(yīng)包括以下幾方面：
一、方案摘要
把方案的要點(diǎn)濃縮成300字以內(nèi)的短文。說(shuō)明問題所在、解決問題的方法、步驟及其所用設(shè)備等。
二、方案正文要說(shuō)清以下幾個(gè)問題
（一）提出問題和假設(shè)：以精煉的語(yǔ)言提出你的實(shí)驗(yàn)想要發(fā)現(xiàn)或解決什么問題。即通過地面的實(shí)驗(yàn)和觀察，你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了什么問題，并設(shè)想在太空中會(huì)出現(xiàn)什么情況。通過實(shí)驗(yàn)，要在太空中證實(shí)或否定何種假設(shè)。
（二）解決問題的方法和步驟：說(shuō)明用什么具體方法、步驟和控制條件完成你的實(shí)驗(yàn)，以便在太空中證實(shí)或否定你提出的假設(shè)。建議實(shí)驗(yàn)在一個(gè)相對(duì)密閉的環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)外界環(huán)境不會(huì)有影響，設(shè)備要簡(jiǎn)單可靠，步驟要從簡(jiǎn)；
（三）耗材與設(shè)備：詳列完成實(shí)驗(yàn)需用哪些材料和設(shè)備，以及它們的重量尺寸和特性。最好有附圖，附圖不要求達(dá)到工程設(shè)計(jì)圖的精度，只要求畫出粗略的原理圖或示意圖。優(yōu)先考慮尺寸小、重量輕的材料和設(shè)備。
（四）數(shù)據(jù)分析：簡(jiǎn)述如何分析實(shí)驗(yàn)所生成的數(shù)據(jù)，如何判斷實(shí)驗(yàn)的成功與失��；
（五）得出結(jié)論：說(shuō)明此實(shí)驗(yàn)有何實(shí)用價(jià)值或科學(xué)意義。
三、檢查與修改
完成方案初稿后，最好請(qǐng)別人審讀一遍，如果別人也能像你一樣理解和表達(dá)其中的含義，說(shuō)明此方案寫得比較好；如果初稿不能讓人滿意，最好認(rèn)真修改，然后再請(qǐng)第三者審讀，直到自己認(rèn)為滿意為止。在填表前，還要請(qǐng)指導(dǎo)老師仔細(xì)審核，并進(jìn)行必要的修改和補(bǔ)充。
下面以“天宮二號(hào)”上開展《水的沸騰》實(shí)驗(yàn)方案為例，展示完整的實(shí)驗(yàn)方案的撰寫方式，供老師和同學(xué)們參考。
方案名稱：水的沸騰
方案設(shè)計(jì)人：×××
方案摘要：在地球引力場(chǎng)內(nèi)，水沸騰時(shí)，其氣泡和液態(tài)水明顯分離。在無(wú)引力情況下，氣泡和液體可以混合，可分離成內(nèi)外、外內(nèi)或左右而存在。本實(shí)驗(yàn)使用伸縮自如的醫(yī)用注射針筒盛滿清水，內(nèi)安電阻絲，經(jīng)電池通電加熱，使水產(chǎn)生氣泡。用錄像機(jī)記錄沸騰過程，確定氣、液兩態(tài)存在狀態(tài)的真相。
提出問題：在地面上，當(dāng)水沸騰時(shí)，在瓶底生成的蒸汽泡上升到液面，蒸汽和水明顯分離，氣泡的產(chǎn)生和與水分離的想象皆由于液體（水）內(nèi)部有壓力梯度存在。而壓力梯度是地球引力所致，也就是帕斯卡定律。當(dāng)引力場(chǎng)消失時(shí)，壓力梯度即隨之消失，這時(shí)沸騰現(xiàn)象是否仍然存在？氣泡和水是否仍然分離？需要通過實(shí)驗(yàn)給予回答。
提出假設(shè)：對(duì)上述問題的推想是：在無(wú)引力情況下，沸騰會(huì)以下列若干可能的狀態(tài)出現(xiàn)。
1.流體的對(duì)流是有熱脹冷縮及壓力梯度兩個(gè)因素所致。因壓力梯度又起因于地球引力，故當(dāng)引力消失時(shí)，電阻絲旁因沸騰所形成的氣體（氣泡）只能膨脹，不能上升。氣體受熱產(chǎn)生高壓，將液體推向電阻絲四周，形成內(nèi)氣外液的分布（見圖一）。
2.氣泡在電阻絲旁形成時(shí)具有高溫和高能，勢(shì)必向四周噴射，有如電子管內(nèi)自燈絲噴出的“熱”電子。這種情況下，可能產(chǎn)生兩種分布：
甲：因?yàn)橐后w內(nèi)部不存在壓力梯度，噴出的氣泡在液體內(nèi)自由碰撞，形成混亂狀態(tài)（也可能有的小氣泡合并）。溫度計(jì)所測(cè)得的溫度既非汽溫，又非液溫，故無(wú)法顯示所謂的“沸騰溫度”（見圖二）。
乙：具有高能的氣泡，沖破液體的阻力，達(dá)到容器的邊緣，形成內(nèi)液外氣的分布（見圖三）。
3.如實(shí)驗(yàn)安裝位置正處航天飛機(jī)運(yùn)行軌道的中心線上，中線內(nèi)方受到向后的拉力，中線外方受到向前的拉力（由于內(nèi)、中、外三部分的微重力略有不同），在內(nèi)外兩部分產(chǎn)生了不同方向的壓力梯度，于是氣泡移動(dòng)的方向隨之不同（見圖四）。
實(shí)驗(yàn)步驟：以能伸縮自如的醫(yī)用注射針筒為容器，盛滿清水，內(nèi)裝電阻絲及溫度計(jì)各一個(gè)。電阻絲通電加熱期間，針筒的活塞自動(dòng)調(diào)節(jié)，保持液體內(nèi)外壓力均等。針筒內(nèi)所發(fā)生的一切現(xiàn)象及溫度計(jì)上所顯示的度數(shù)均由一臺(tái)自備電源的錄像機(jī)記錄。實(shí)驗(yàn)的實(shí)施分為兩步：
1.地面測(cè)試：在飛行前實(shí)施。測(cè)定電池容量，電阻絲電阻、照明及錄像機(jī)安裝角度、保險(xiǎn)裝置及實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間（預(yù)計(jì)10分鐘）。
2.飛行實(shí)驗(yàn)：記錄氣、液分離狀態(tài)受地球引力場(chǎng)的影響。實(shí)驗(yàn)中要觀察記錄的現(xiàn)象為“沸騰現(xiàn)象”、“氣泡形成現(xiàn)象”及“氣液兩態(tài)界限”。上述全部設(shè)備安裝在指定的實(shí)驗(yàn)容器內(nèi)。實(shí)驗(yàn)容器在“天宮二號(hào)”里的位置，必須正跨在它的中心線上，要航天員代辦的工作只限于打開電鈕，但不需要關(guān)閉。電池用完后，實(shí)驗(yàn)自動(dòng)停止。
材料及設(shè)備：醫(yī)用注射針筒（5cm×15cm）；2. 電阻絲；3. 溫度計(jì)；4. 蓄電池；5. 透明塑料盒和防水密封膠；6. 錄像機(jī)（連同自備電源、計(jì)時(shí)器和記錄器）；7. 電鈕；8. 照明。
數(shù)據(jù)分析：1. 確定四種假設(shè)之一；2. 根據(jù)記錄時(shí)間，計(jì)算氣泡行蹤。
得出結(jié)論：1.對(duì)無(wú)引力環(huán)境內(nèi)由于溫度梯度而產(chǎn)生的流體對(duì)流運(yùn)動(dòng)有所認(rèn)識(shí)；2.為中學(xué)基礎(chǔ)物理教材補(bǔ)充“無(wú)引力情況下沸騰現(xiàn)象”的內(nèi)容；3.模擬肉眼看不見的電子在電子陰極管里的運(yùn)動(dòng)；4.研究熱力學(xué)中有關(guān)氣液混合狀態(tài)的新理論。
