太阳系行星及彗星轨道模型

实验目的

观察行星、彗星的轨道，理解开普勒三定律及速度随位置的变化。

实验原理

开普勒第一定律：行星绕太阳的轨道是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。第二定律：同一行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等。第三定律：轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方之比为定值，即 a³/T² = k。

实验器材

• 太阳
• 各行星的绕日轨道
• 彗星的椭圆轨道
• 近日点与远日点位置
• 运动控制按钮（以页面提供为准）

实验步骤

1. 观察太阳在各条轨道中所处的位置。
2. 观察不同行星轨道的大小和形状。
3. 跟随彗星运动，观察其轨道的扁长程度。
4. 对比天体在近日点和远日点时的运动快慢。
5. 比较轨道大小不同的天体绕太阳一周所需时间。

实验现象与结论

太阳位于各椭圆轨道的一个焦点上。天体在近日点附近运动较快，在远日点附近运动较慢。轨道半长轴越大，公转周期越长。彗星轨道比行星轨道更扁，近日点和远日点的速度差异更明显。

常见问题

为什么天体在近日点速度更大？

由开普勒第二定律，相等时间扫过面积相等，近日点离太阳近，需要更大的速度才能扫过同样面积。

开普勒第三定律适用于哪些情形？

适用于绕同一中心天体运动的各天体，k 只与中心天体质量有关，圆轨道时 a 即轨道半径。