對第三宇宙速度的再解釋*

徐繼芳

(徐州市第三十六中學 江蘇 徐州 221000)

對第三宇宙速度的再解釋*

徐繼芳

(徐州市第三十六中學 江蘇 徐州 221000)

宇宙速度對中學生來說是比較抽象的概念，特別是對于第三宇宙速度，很多學生學習后對這個概念還是很模糊.從太陽對天體的萬有引力提供天體運動所需的向心力入手，通過具體的分析與計算，得出第三宇宙速度的大小.

第三宇宙速度 萬有引力 向心力

在人教版高中《物理·必修2》第六章第5節“宇宙航行”一節中，對第三宇宙速度是這樣解釋的：“在地面附近發射一個物體，要使物體掙脫太陽引力的束縛，飛到太陽系外，必須使它的速度等于或大于16.7 km/s，這個速度叫做第三宇宙速度.”在學到這一節內容時，有學生提出這樣的疑問：為什么發射衛星達到第三宇宙速度就可以脫離太陽的束縛，而地球繞太陽的公轉速度比這還大，卻沒有脫離太陽的束縛，而是圍繞著太陽運轉呢？下面是筆者對此作出的解釋.

用r表示日地間的平均距離，Ms表示太陽質量，m表示地球質量，v表示地球繞著太陽的公轉速度，將地球繞著太陽的運動近似看作是勻速圓周運動，由萬有引力提供天體運動所需的向心力得

將太陽的質量Ms=2.0×1030kg，日地平均距離r=1.5×1011m，萬有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2，代入速度的表達式得

v≈29.8 km/s

以太陽為參照物，當飛行物(設質量為m′)的發射速度為v′時，它將脫離太陽的束縛.忽略空氣阻力以及其他星球引力的影響，應用機械能守恒定律得

取無窮遠處為勢能零點，得到

所以

Δv=v′-v=12.4 km/s

其中v2為以地球為參照物的第二宇宙速度11.2 km/s.所以第三宇宙速度

教材上所說的第三宇宙速度是以地球為參照物，且發射方向與地球的公轉方向相同的速度，而地球的公轉速度29.8 km/s是以太陽為參照物的.

1 人民教育出版社.普通高中課程標準實驗教科書 物理·必修2．北京：人民教育出版社，2010.44

2 鐘錫華，周岳明．力學．北京：北京大學出版社，2000.81～83

2017-05-09)

**江蘇省教育科學“十三五”立項課題“聚焦課堂細節的高中教學微創新研究”的階段性研究成果之一，項目編號：D/2016/02/141

徐繼芳(1979- ),女，中教一級，主要從事中學物理教學.