在中學物理教學中,萬有引力的推導的一般過程是,F=mv2/r且v=2πr/T,求得F=4mrπ2/T2,再根據開普勒第三定律r3/T2=k,進而得到F=4kmπ2/r2。也就是
說F正比于m/r2,F為 太陽對行星的引力,m為行星的質量。反之F’正比于M/r2,F’為行星對太陽的引力,M為太陽的質量。在因為F與F’是作用力與反作用力
,即大小相等,故有F正比于Mm/r2。 其實這樣的推導在數學上壓根無法成立,學生壓根不理解為什么會與兩個質量的乘積成正比! 其實F=4kmπ2/r2中的k
與中心天體的質量有關與相對它做圓周的天體的質量無關(想必大家都知道),那與中心天體的質量的關系實際就是正比例關系,即k=nM(n為常熟),而開普
勒第三定律的根本前提就是中心天體的質量不變!故牛頓說 F正比于m/r2 時,是假定M不變的情形;說F’正比于M/r2時,是已經假定m不變!故當兩個質量都
變時F才正比于Mm/r2!注意F=4kmπ2/r2中的k與F’=4k’mπ2/r2的k’是大小不一樣的,因為k由M決定,k’由m決定!
先計算完整的球體對質點P的引力F1
再用體積代換可以算出挖去的小圓球質量,計算挖去的小圓球對質點P的引力F2
球體剩余部分對質點P的引力F=F1—F2