高中拓展 · 硬科幻模型 · 轨道 · 引力势阱
离开星球,究竟需要多快?
孤立球形地球,半径6371 km;表面以上高度,无空气和自转。把起点移到高轨道,比较圆轨道与逃逸速度。
逃逸速度:问题从哪里来?
牛顿的高山炮弹思想实验把落地、环绕和飞离放进同一个引力图景。逃逸不是“引力突然消失”,而是机械能足以到达无限远。
读一段背景,带着问题动手
从观察到解释
把证据带回纸上
展开关系与推导
v逃=√(2GM/r),v圆=√(GM/r),二者比恒为√2。
固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。
先预测,再用证据解释
把这次发现,留给下次的自己
两条速度曲线始终相差什么比例?
换个条件,再试一次
质量变为两倍,逃逸速度也翻倍吗?
看哪里?
旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。
仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。
尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。
先修与两种探索深度
先认识轨道 · 引力势阱涉及的量与单位:地表高度(km)、星球质量/地球(无量纲)。高中拓展 · 硬科幻模型为内容层次提示,未核对具体教材。
先看现象:把起点移到高轨道,比较圆轨道与逃逸速度。
再做定量:保持其他条件,比较地表高度与逃逸速度(km/s),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
v逃=√(2GM/r),v圆=√(GM/r),二者比恒为√2。
对照核验提示:地表:地表高度 0 km;高轨:只改变地表高度 20000 km。按这些题设自己操作并比较逃逸速度,不把参考情景当个人完成。
适用范围:此处逃逸速度11.186 km/s;圆轨道速度更低,但沿轨道持续受引力。 中心质量改变速度尺度;相同高度的示意轨道半径不变。
NASA Science · 天文与行星科学阅读(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗
本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。