实验名称:模拟人造卫星的飞行
实验材料:0.5米长的棉线,一个乒乓球。
试验方法:
(1)在乒乓球上扎一个小孔。
(2)将棉线的一端上系上一个小木棍,将小木棍送入乒乓球体内,拉紧棉线。
(3)把棉线的一端捏在手中,并举过头顶,让乒乓球做圆周运动。
根据实验回
①当乒乓球做圆周运动时,握棉线的手有什么感觉?
手感觉受到了力。
②如果改变乒乓球的质量,棉线的长度转动的速度,手受到的力有什么不同?
棉线越长,乒乓球受力越小。乒乓球质量越大,受力越大;转动速度越大,乒乓球受力也越大。
③如果没有绳子,乒乓球还会做圆周运动吗?
不会。
实验现象:棉线越长,乒乓球受力越小。乒乓球质量越大,受力越大:转动速度越大,乒乓球受力也越大。
实验结论:人造卫星绕地球的飞行与乒乓球做圆周运动是同样的道理,只不过这时的拉力不是绳子,而是地球的引力。人造卫星的飞行与地球的引力、转动的速度和自身质量等要素有关。
实验现象:看到在“地球”旋转过程中,“卫星”也在绕“地球”转。模拟实验结论是:同步卫星就是卫星的运动速度与地球的自转速度刚好一样,即24小时转一圈,所以在地球上看同步卫星就好像是静止在地球上空。
人造卫星,环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器。人造卫星基本按照天体力学规律绕地球运动,但因在不同的轨道上受非球形地球引力场、大气阻力、太阳引力、月球引力和光压的影响,实际运动情况非常复杂。
用绳子拴一块小石子让它作圆周运动时,石子的惯性会产生离心加速度,形成使石子脱离圆周运动的力,俗称离心力。
只有用一个与它大小相等、方向相反的同心力来抵消它,石子才能继续保持圆周运动,这就是手拉绳子的力。人造卫星的飞行原理与它相仿,只不过向心力是地球对它的引力。人造地球卫星能在地球轨道上运行,首先是因为它具有第一宇宙速度(7.9干米/秒),还有就是因为地球的引力(向心力)一直拉着它,正像细绳拉着石子一样。
如果卫星飞行速度过快,离心力超过地球的引力时,卫星就会脱离地球飞向远方的太空。