闫峰

(徐州市第一中学 江苏 徐州 221006)

1 问题的提出

为了降低学生的学习难度，在人教版高中物理教材“万有引力和航天”中采用的是理想化的圆形轨道，即“绕行天体围绕中心天体做匀速圆周运动；中心天体对绕行天体的万有引力提供了向心力”．这种理想模型在高中阶段确实能够解决很多问题，但是这种“前摄抑制”却使学生在学习“宇宙航行”时普遍产生了以下困惑.

(1)从教材的推导来看，第一宇宙速度v1“应该”是近地卫星的绕行速度，但是在给出第二和第三宇宙速度v2和v3的概念时，教材又提到了“发射”的概念，那么三种宇宙速度究竟指的是什么速度？

(2)教材中的插图(图1)给出了宇宙速度与运行轨道的对应关系，为什么会是这样？

图1

(3)如果宇宙速度确为发射速度的话，三种宇宙速度应该如何推导？

(4)人造卫星实际是如何发射的？

2 三种宇宙速度

大学教材中对三种宇宙速度的定义为：从地球表面上发射一颗人造地球卫星所需要的最小速度叫第一宇宙速度；从地球表面发射物体使之脱离地球引力不再回来，或者绕着太阳运转成为一个人造行星的最小速度叫第二宇宙速度；从地球表面发射物体使之能脱离太阳系，飞到其他星系上去的最小速度叫第三宇宙速度．可见，三种宇宙速度指的是“从地球表面发射物体，并使之满足不同运动要求的最小发射速度”．大学教材对第二和第三宇宙速度的定义和高中教材相似，那么对于第一宇宙速度该如何理解呢？……