牛顿力学
引力与绕质心运动
观察双体围绕共同质心的轨道，以及运动对质量比、间距和速度的依赖。 记录两物体的质量、间距和引力，检验 。
⚠ 轨道为数值模拟；请勿为验证而从高处投掷物体或制造真实碰撞。
器材
- 三维空间中相互引力作用的两个物体
- m₁、m₂、r₀、相对速度和轨道倾角滑块
实验步骤
改变双体轨道
点击“重置轨道”开始。改变 m₁、m₂，观察两个物体绕质心运动；较重物体的轨道较小。调整初始间距 r₀ 并重置使其生效，再改变相对圆轨道速度，比较近圆轨道、偏心轨道或非束缚轨迹。拖动视图可旋转并观察轨道平面的倾斜。 将观察到的量与下式比较： .
检验质心位置
改变 m₁、m₂ 后暂停并重置轨道。比较各物体到质心的距离，检验关系 ，并观察较重物体沿较小轨道运动。
改变初速度
固定质量和初始间距，围绕圆轨道速度调高、调低相对速度。将结果分类为近圆、偏心或非束缚轨道，并解释初始条件的作用。 将观察到的量与下式比较： .
模拟
实验历史
艾萨克·牛顿于1687年出版《自然哲学的数学原理》，把运动定律与万有引力结合起来，用同一框架解释地面现象和天体运动。他基于行星观测及开普勒此前的天文学成果，提出所有有质量的物体彼此吸引。
在双体模型中，每个物体都受指向另一个物体的引力，两者围绕共同质心运动。质量不相等时，较重物体并非静止，而是沿更小的轨道运动。牛顿没有使用现代“引力场”概念；轨道运动的数学描述与解释由后世、尤其是天体力学进一步发展完善。开普勒定律能够描述行星轨道，而牛顿理论进一步从物体间的相互作用解释这些轨道规律。双体问题的分析帮助天文学家预测行星和卫星的位置，质心概念也适用于理解双星系统。后来的观测和计算不断检验这一理论，并逐步揭示多体引力问题比理想双体模型更加复杂。
开普勒行星运动定律与伽利略关于运动的研究为牛顿综合天体和地面力学提供了线索。此后，牛顿的理论成功解释了月球轨道和潮汐等现象；现代天文学在强引力或高精度条件下还需考虑相对论修正，本实验只讨论经典的两体近似。