2020-12-16 17:41 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
一個簡單又好玩的實驗，既能幫你了解廣義相對論的一些基本知識，還能了解非常高大上的航天技術。
面向對象
小學高年級和初中低年級
材料準備
● 大號塑料垃圾袋或面積比較大的塑料薄膜
● 呼啦圈
● 剪刀
● 膠帶
● 大號橡膠球（大約跟網球一樣大小）
● 小號橡膠球（大約跟玻璃球一樣大小）
● 4把一樣高的椅子或4個一樣高的箱子
▲實驗所需要的材料
活動步驟
（1）把垃圾袋或薄膜平鋪在地板上，然後把呼啦圈放在上面。
（2）沿著呼啦圈的邊緣，把塑膠袋或薄膜剪成一個圓形，注意要在邊緣部分多留出1～2 cm。
（3）剪20根約5 cm長的膠帶，然後放在一邊待用。
（4）用膠帶將圓形塑膠袋與呼啦圈粘在一起。
▲用膠帶把圓形塑膠袋固定在呼啦圈上
（5）在粘接呼啦圈與塑膠袋（或薄膜）的時候，要儘量把塑膠袋拉緊，讓它緊繃在圈上。
（6）當你已經把塑膠袋與呼啦圈緊緊地粘在一起，並且邊緣部分也摺疊好後，將4把椅子或4個箱子擺成四方形，距離要正好可以支撐呼啦圈的邊緣，然後把粘好塑膠袋的呼啦圈放到椅子或箱子上。
（7）將大號橡膠球放在呼啦圈的中心位置。
（8）在塑料平面上滾動小橡膠球，注意看，當它經過大橡膠球的時候發生了什麼現象？
▲在塑料平面上滾動小橡膠球
（9）你能不能使小球圍著大球轉圈滾動？
▲注意看，當小球落入重力井時發生了什麼現象？
活動概述
雖然圓形塑膠袋的表面是平整的，但是我們可以把它想像成圍繞著我們的三維空間。聽起來很怪是嗎？根據愛因斯坦的廣義相對論理論，重力產生的拉力是由於空間的形狀改變引起的，這就類似於我們實驗裡繃緊在呼啦圈上的圓形塑料平面。
實驗中用到的大號橡膠球有足夠的質量來改變塑料平面的形狀，產生一個淺凹地。這個淺凹地的作用類似於我們稱之為重力井的東西，重力井存在於所有具有質量的物體周圍（甚至是你自己本身！）。當小橡膠球滾動過塑料平面時，它也會製造出自己的小重力井。
當小橡膠球滾動過塑料平面時，它遵循牛頓第一定律——「任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態，直到外力迫使它改變運動狀態為止」。物質的這種屬性稱為慣性。當小球持續保持「向前運動」時，由於大球附近的塑料平面改變了形狀，就會迫使小球向中心落下去。如果小球的慣性足夠大的話，小球就會脫離大球的重力井並飛出塑料平面。如果慣性不夠大的話，小球可能會進入一個軌道，直到撞上大球。
活動應用
要把宇宙飛船送到遙遠的太空，就要面對一個巨大問題——燃料。如果要在一定的時間內把一大堆金屬發射到像土星或海王星之類的星球上，所需要的燃料數量是非常巨大的，更不用說要進入我們太陽系外部的冰凍地帶了。但是，天體物理學家已經發現可以利用這些遙遠星球本身來獲取一定的速度——完全免費！
他們使用的技術被稱為「重力彈弓」，或者叫「繞行星變軌」。當一艘宇宙飛船靠近一個行星時，通常它會掉進這個行星的重力井。但是，如果我們計算得十分準確的話，就可以使這艘飛船重新飛出來。通過計算精確的繞行星變軌時間，行星運行軌道的速度就會影響宇宙飛船的飛行速度，就像彈弓一樣，可以增加飛船的速率。這一輔助設備已經幫助卡西尼號探測器（Cassini probe）達成了它的目標。卡西尼號利用金星、地球和木星的軌道幫助自己到達了木星以及更遙遠的地方。
（來源：中國科技教育）
中國青少年科技輔導員協會
提醒廣大科技輔導員
戴口罩 勤洗手 少集會
不給病毒可乘之機！
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原標題：《[動手做] 重力井》
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