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12月9日下午，天宫课堂开讲，这是我国空间站时代的第一课。航天员翟志刚、王亚平和叶光富通过太空转身、浮力消失实验、水膜张力实验、水球光学实验和泡腾片实验等多个物理实验，展示了在太空失重环境下物体运动特性、液体表面张力特性等物理现象，并通过视频通话与地面课堂师生进行互动交流。 时长1小时46分视频回放 在实验“太空转身”中，航天员叶光富尝试在太空中行走，却飘起来了。随后，他尝试转身，但上半身与下半身始终朝相反的方向转动，他又尝试了双臂划水，以及用嘴不停吹气的方式进行转身，均没有成功。最后，他用右臂快速划圈，并越划越快，身体渐渐向左旋转，终于完成转身动作。这里利用了角动量守恒的原理。静止的航天员的总角动量为零，航天员要转身，他的身体需要一个非零的角动量。航天员旋转手臂的时候，他的手臂有了非零的角动量，相应地，他的身体有了方向相反的角动量，实现翻身。但是在整个过程中，航天员保持他的身体和手臂的总角动量为零。在地面上，乒乓球放在水面，会浮在水面。但当王亚平在太空中，将乒乓球送入水中，球却静止在水中。物体受到的浮力大小等于排开液体的重力，在太空中，重力消失了，自然浮力也就没有了。太空中的物体不受到重力，因此物体也不受浮力，只能静止在水中。不光是乒乓球，如果你在太空中，将一个铁球放在水面，它也不会沉下去。重力和浮力是相辅相成的。王亚平将一个金属圈插入饮用水袋并抽出后，形成了一个透明的水膜。随后，她往水膜表面贴上一片小纸花，纸花在水膜上缓缓绽放，水膜却依然完好。当王亚平不断往水膜里注水，水膜很快长成一个晶莹剔透的大水球。由于液体与空气接触形成表面层，液体表面相邻液面之间相互作用表现为张力。不管是地球上还是太空中，液滴产生表面张力的原理以及表面张力大小都是一样的。 在地球上，水的表面张力受到重力的干扰。一旦膜大了，水的重力会把这张膜'撕破’，这就是用同样的方法不能在地面上形成稳定的大的水膜的原因。但是在太空中，水珠没有了重力的干扰，在表面张力的作用下，形成一块完整的膜。而由于表面能与表面积成正比，为保持稳定，液体趋向于球体，这就是水膜不断注水，渐渐形成水球的原因。 当实验三中的水膜经由注水变成大水球后，上面映出王亚平倒立着的人像。当她往水球中注入空气，水球上形成一大一小，一正一反的双重人像。注入空气部分映出的脸是正的，而空气周围充满水的部分，脸仍然是倒立的。由于水中光的折射率小于空气中光的折射率，所以水球可以看作一个凸透镜能汇聚光线。王亚平站在远处，我们眼睛看到的是她倒立缩小的像。往水球中注入空气，空气球部分相当于一个凹透镜发散光线，我们看到的是正立缩小的像。在这项实验中，当学生们在地球上将泡腾片放进水杯，容器底部产生细密的小气泡，不断浮上水面。但当王亚平往水球里塞入半片泡腾片，水球中产生很多小气泡，但气泡并没有离开水球，而是一直附着在容器内部。泡腾片中含有碳酸盐与酸类成分，在水中反应生成不稳定的碳酸，碳酸分解产生二氧化碳气体，无法继续溶于水的气体以气泡的形式存在。 在地面上，水的自重而产生的压强在气泡周围不均匀，总体上，下侧压强比上侧压强大，净力为向上的浮力，浮力大于气体自重，气泡上浮。在微重力的空间站中，压强差不明显，浮力无法体现。此时水的表面张力起到了决定性作用，气泡被表面张力约束，不会逸出到水球外。
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