31．关于三个宇宙速度
题目
已知第一宇宙速度 v1 = 7.9 km/s，第二宇宙速度 v2 = 11.2 km/s，第三宇宙速度 v3 = 16.7 km/s，下面的几种说法中正确的是（ ）
A．第一宇宙速度是航天器能正常运行的最小发射速度
B．第二宇宙速度是航天器能够脱离地球引力范围的最小发射速度
C．第三宇宙速度是航天器能够飞离太阳系的最小发射速度
D．这三个宇宙速度都是相对发射地点而言的
原解答
选项 A、B、C 都正确，选项 D 不正确，三个宇宙速度都是相对地心而言的，所以是选择地心参考系所得的结论。
商榷和建议
题目中的“发射速度”这个概念值得商榷，它在目前高中物理教学中出现的频率很高，很多试题中也常常出现，但到底什么是“发射速度”，我们从现行的高中物理教科书中找不到关于它的解释，如果查阅有关航天的专业书籍，更不见它的踪影，在“全国科学技术名词审定委员会”公布的《物理学名词》（科学出版社出版，赵凯华先生担任物理学名词审定委员会第三届顾问）中也没有这个名词。可能是因为在实际教学中使用得比较广泛，很多物理教师都认为它是一个真正的物理概念，也有很多教师在课堂上把它的含义解释得更为清楚：所谓“发射速度”，就是假设发射卫星、飞船等航天器时，采用火箭一次性点火，使其达到某一速度，随即发动机熄火，航天器则可以完全依靠惯性飞行并到达目的地，完成这次发射，这个发动机熄火时航天器的速度就称为“发射速度”。
按照这个理解，选项 A、B、C 是正确的。火箭点火使它所携带的航天器的速度达到 7.9 km/s，并且速度方向垂直于它与地心的连线方向，它就可以稳定地绕近地圆轨道匀速转动；速度大于 7.9 km/s，它的运行轨道是椭圆，但仍绕地心做周期性曲线运动；如果该速度小于 7.9 km/s，它就不能绕地心稳定地飞行，因此说这个速度是航天器能正常运行的最小发射速度，选项 A 正确。火箭点火使它所携带的航天器的速度达到 11.2 km/s，并且速度方向背向地心方向，它就可以依靠惯性远离地球运动，直至完全脱离地球的引力，成为人造的太阳小行星；如果这个发射速度小于 11.2 km/s，则它终将回到地球上来，因此选项 B 正确。同样，发射速度只要等于或大于 16.7 km/s，并且速度方向背离太阳的方向，它完全依靠惯性就可以飞出太阳系而遨游在浩瀚的宇宙中，选项 C 也正确。
为什么航天专业书籍中没有“发射速度”这个名词呢？原因很简单，因为它不符合实际！实际的航天器发射过程不可能这样简单，即使是最简单的近地轨道卫星的发射过程，也不可能火箭一次点火即达到预定的高度、速度、位置等，而是在达到一定速度后火箭与航天器脱离，而后再由航天器自带的发动机点火调整速度方向和航天器本身的姿态，等等。而如果要发射更高轨道的航天器，如地球同步通信卫星，更不可能一步到位，而是第一步先进入近地轨道做圆周运劫，第二步再点火加速进入椭圆转移轨道，该轨道的近地点就是开始时的圆轨道的高度，而远地点则是同步轨道的高度，第三步则是在椭圆轨道的远地点点火加速，达到在同步轨道上运行所需的速度，而这还不包括姿态的调整等更细微的操控。如果是发射探月、探火星等更高级的航天器，则过程更为复杂。正因如此，“发射速度”在实际的航天发射中是不存在的。
既然“发射速度”不是一个规范的物理学概念，实际中不存在，中学物理教科书上也没有提及它，它不是课程标准上要求教师讲解和学生掌握的物理概念，那么它出现在让学生解答的习题中就不合适了。
有时候在习题中需要出现个别没有学习过的名词或术语，就需要在题目中把它的确切含义说清楚，本题如果将题干部分按下面的方式修改，可能效果会更好。
已知第一宇宙速度 v1 = 7.9 km/s，第二宇宙速度 v2 = 11.2 km/s，第三宇宙速度 v3 = 16.7 km/s。假设发射航天器采用一次性点火的方法，即火箭点火一次，使航天器达到某个速度值，此后发动机熄火，航天器完全依靠惯性飞行，即可完成预定目标，这个发动机熄火时航天器的速度称为发射速度，则下面的几种说法中正确的是（ ）
虽然“发射速度”不是真正的物理学名词，但我们在题目中给予它明确的定义，即使教师在课堂上没有讲过，学生通过阅读题目本身就能正确理解，也就能正确地解答这个题目了。
文件下载（已下载 4 次）发布时间：2026/9/23 7:20:00 阅读次数：49