第一宇宙速度的推导过程

第一宇宙速度的定义

第一宇宙速度的推导其实并不是很麻烦的过程。把这个推导的过程需要的分析方法和公式掌握了，理解了其前因后果关系，对高中物理必修2中《万有引力与航天》这个章节的学习是非常有帮助的。

在讲解第一宇宙速度的推导过程前，同学们一定要知道第一宇宙速度的含义；其实，我们就是根据其含义推导的。 笔者希望同学们能够通过这篇文章，了解到所有的推论，其实都源于基本概念。

高中物理必修2课本上关于第一宇宙速度的概念描述： 

【物体在地面附近绕地球作匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。第一宇宙速度大小为7.9km/s；】 

这种解释是有前提描述的，假设为地球是一个绝对的球体（没有山脉等），同时也忽视了地球表面大气层。 

绕地做圆周运动，也必然满足圆周运动的前提条件，必须有外力提供向心力。而唯一存在的指向圆心的外力，也就是地球对该物体的万有引力。 

王尚注：物体已经离开地面，成为一颗“自由”的卫星，因此不再受到地面的支持力作用；只有万有引力作用在该物体上。 

理解了上面的分析过程，下面的方程推导过程就很容易理解了。 

第一宇宙速度的推导过程

第一宇宙速度计算结果有两个表达公式，我们分别来做推导。如下：

（1）因靠近地面时，轨道半径近似等于地球半径R，卫星在轨道处所受的万有引力近似等于卫星在地球表面所受的重力．也就是说重力提供向心力：

如果速度小于，

那wuli.in么由于重力比所需的向心力大，导致卫星掉回地面，故这也是最小的发射速度。

（2）第一宇宙速度还可用

来导出v=

在卫星同绕地球运行的轨道中，地球半径是最小的轨道半径，可知此速度是最大的绕行速度。

推荐文章：第二宇宙速度的推导http://gaozhongwuli.com/top/467532.html

第一宇宙速度的解释

第一宇宙速度分为两个别称：航天器最小发射速度、航天器最大运行速度。课堂上老师们还有一个口头禅来描述第一宇宙速度，就是擦地卫星速度。

在一些问题中说，当某航天器以第一宇宙速度运行，则说明该航天器是沿着地球表面运行的。按照力学理论可以计算出v1=7.9公里/秒。

在地面上向远处发射炮弹，炮弹速度越高飞行距离越远，当炮弹的速度达到“7.9千米/秒”时，炮弹不再落回地面（不考虑大气作用），而环绕地球作圆周飞行，这就是第一宇宙速度。

第一宇宙速度也是人造卫星在地面附近绕地球做“匀速圆周运动”所必须具有的速度。

但是随着高度的增加，地球引力下降，环绕地球飞行所需要的飞行速度也降低，所有航天器都是在距地面很高的大气层外飞行，所以它们的飞行速度都比第一宇宙速度低。

参考文献

六大宇宙速度介绍http://gaozhongwuli.com/top/473865.html

三大宇宙速度http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/437663.html

开普勒三大定律http://gaozhongwuli.com/top/480421.html

人造卫星http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/480392.html

万有引力http://gaozhongwuli.com/zongjie/kaodian/43180.html

三个宇宙速度的数值http://blog.teacherws.com/wen/13451.html

高中物理必修2重要考点汇总http://gaozhongwuli.com/zongjie/b2/480777.html

第二宇宙速度的推导http://i.gaozhongwuli.com/research/14199.html

作者：王尚，苏阳。校正：齐思源。版权归属高中物理网（gaozhongwuli.com），严禁转载。

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