高中拓展 · 硬科幻模型 · 轨道 · 开普勒定律
行星靠近太阳,为什么走得更快?
单位中心引力参数μ=1、半长轴a=1,椭圆轨道;轨道相位为偏近点角E。从近日点移到远日点,对照速率与面积速度。
开普勒等面积:问题从哪里来?
开普勒分析第谷精密的行星观测,发现行星并不匀速沿圆运动。连接太阳和行星的线段在相等时间扫过相等面积,成为理解轨道快慢的钥匙。
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
r=1−e cosE,v=√(2/r−1),面积速度h/2=√(1−e²)/2;M=E−e sinE。
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
速率变了,面积速度是否仍固定?
换个条件,再试一次
偏心率为0时,近日点与远日点还有区别吗?
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 · 开普勒定律涉及的量与单位:偏近点角E(°)、偏心率(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:从近日点移到远日点,对照速率与面积速度。
再做定量:保持其他条件,比较偏近点角E与面积速度(归一化),再对照下方关系。
模型、来源与核验边界
r=1−e cosE,v=√(2/r−1),面积速度h/2=√(1−e²)/2;M=E−e sinE。
对照核验提示:近日点:偏近点角E 0 °;远日点:只改变偏近点角E 180 °。按这些题设自己操作并比较面积速度,不把参考情景当个人完成。
适用范围:同一条椭圆上面积速度恒定;位置控件是E,不能把等角步进当成等时步进。
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。