開普勒三定律是開普勒根據之前對金、木、水、火、土五顆行星的觀察總結出來的行星運動定律：
軌道定律：所有行星都沿橢圓軌道運行，太陽位于橢圓的焦點。 面積定律：連接任何行星與太陽的線在相同的時間內掃過相同的面積。 周期律：任何行星繞太陽運動的周期都與行星橢圓軌道的半長軸的平方的平方成正比。 2、萬有引力定律
雖然開普勒總結了三個重要的經驗定律，但要從基本原理上解釋這些定律牛頓萬有引力定律，還得等牛頓的萬有引力定律：
任何質量為 m_1 和 m_2、距離為 r 的粒子之間的引力 F 總是沿著兩個粒子的連線方向，引力的大小為 F=Gfrac{}{r^2}。 其中 G 是引力常數。
和我們平常看到的力一樣，引力也是一個矢量，所以它必須滿足疊加。 但這并不意味著所有的力都具有這種矢量形式。 有些力也可能是張量。 例如牛頓萬有引力定律，彈性介質中的應力是二階張量。 有了這個萬有引力公式，開普勒三定律就可以得到相應的解釋。 這也是人類逐漸揭示物理定律的典型例子。
3.勢能
萬有引力定律中，如果我們固定粒子m_1，看粒子m_2在m_1作用下所做的功 A=int_{r_a}^{r_b}-Gfrac{}{r^2} hat{bold{ r}}cdot dbold{r}=int_{r_a}^{r_b}-Gfrac{}{r^2}dr，可見重力所做的功只是距離r的函數，所以只與初始位置和最終位置有關，與路徑無關。 我們稱這種力量為保守力量。 路徑相關力稱為非保守力，例如摩擦力。
由于保守力與路徑無關，只與初始位置和最終位置有關，給定參考點，我們可以定義一個標量函數 V(r)=-int_{r_0}^{r}{bold {F} }cdot dbold{r}，這樣空間中的任何點都有一個與之對應的值。 這樣的函數稱為勢能。 根據勢能的積分定義，我們還取兩邊的梯度F=-nabla V(r)。 如果我們規定粒子m_1在原點，無限遠點的引力勢能為零，則可以計算出粒子m_2在r位置的勢能 V(r)=int_{r}^{ infty}-Gfrac{} {r^2}dr=-Gfrac{}{r}。
