让公式有来处,让好奇有回应

科学,从亲手试一试开始。

这里是一座面向青少年的在线科学馆。你可以独自探索,也可以和家长、老师一起提出问题,改变条件,在可观察的证据中建立理解。

怎样开始一次探索?

先猜一猜会发生什么,再改变一个条件。观察读数和运动,比较预测与结果,尝试解释其中的关系。最后,换一个条件,看看你的解释是否仍然成立。

四个空间共有 140 个实验:从浮力和单摆,到面积拼图、立方体截面、卫星发射、三体对照、搭桥、齿轮组装、透镜成像、莫比乌斯带、重心稳定、月相日月食、双源波纹与电路接线。不同实验采用不同的参与方式。

模拟是理解世界的工具

每个实验的装置、读数、图表与公式来自同一个模型。模拟有助于控制变量,但真实世界还包含更多因素,不能把理想模型的结果直接当作真实设备的测量结果。

  • 浮力实验使用阿基米德原理 F浮 = ρgV排,取 g = 10 N/kg。物体缓慢升降,忽略空气浮力、液体阻力和绳子体积,不模拟自由漂浮。
  • 单摆实验采用非线性单摆运动模型,绳子不可伸长、摆球视为质点。可以调节阻尼;小角度周期公式只作为近似,大角度使用修正理论值并通过运动测量周期。
  • 面积搬家以全等直角三角形重排说明勾股定理;立方体截面由切平面与棱的实际交点计算。
  • 卫星发射使用二维中心引力,忽略大气和推力;三体对照使用软化引力,展示数值误差并在过近相遇时暂停。
  • 桥梁挑战使用小变形线弹性桁架,只研究轴向受力,不能用于真实桥梁安全评估;齿轮工坊展示理想外啮合传动,忽略摩擦与滑动。
  • 透镜成像使用理想薄凸透镜与近轴近似,光屏分离量用于几何调焦示意,不模拟实际亮度、像差或衍射。其光路与案例表达参考 Ray Optics,模型、界面与图形独立实现。
  • 双源波纹展示理想等振幅单频场的位移叠加,忽略径向衰减、反射与启动传播过程;位移不是光强,不用于真实水面能量计算。
  • 电路接线工坊采用理想导线、恒阻灯与固定内阻电源的直流稳态模型。短接、断路与功率来自同一电路求解;光晕不是照度测量。交互思路参考 PhET 电路实验,代码与图形独立实现。
  • 电阻分压台使用零内阻理想源与恒阻负载;电容时间台使用理想RC指数解,忽略漏电与寄生参数,开路保持电压不变。电流符号、储能与耗散来自同一模型。
  • 几何探索新增镜像寻路、圆周角、三角形锁形与拉线椭圆。使用解析几何约束,区分数值观察、退化情况与一般论证;界面和图形原创,交互参考GeoGebra/Mathigon的动态构造与探究思路,未导入第三方课程素材。课程按知识主题标注,具体北京教材版本对应由教师核对。
  • 首页单摆为轻量简谐运动预览,周期使用小角度公式 T = 2π√(L/g),不是完整三维实验的替代。

适合不同设备的探索

实验支持手机与键盘操作。设备无法显示三维画面时,仍可使用示意图、数值与公式探索。页面不会自动开始实验运动,也会尊重减少动态效果设置。

内容与技术来源

实验依据阿基米德原理、牛顿运动定律、面积守恒、平面几何与线弹性桁架理论建立。各实验页列明参数、假设和适用条件。三维装置使用 Three.js 呈现;浮力装置的呈现与共享模型思路参考 Anatomy。本站首页仪器示意图为项目内绘制。

宇宙专题围绕牛顿引力和理想数值模型展开;本站没有把小说设定作为真实科学展示。