第一 力的作用是相互,太阳对行星的引力与行星对太阳的引力属于相互作用力,因此大小相等,方向相反,作用在彼此上。
第二 从(1)可以知道太阳对行星的引力与行星质量成正比,与他们距离平方成反比
(2)可以知道行星对太阳引力与太阳质量成正比,他们的距离平方成反比
而因为这两个力是相互作用力,大小性质都是一样的,因此他们之间的引力就与太阳质量成正比,与地球质量成正比,与距离平方成反比。因此可以得到 (3)
(1)中太阳是施力天体,行星是受力天体,因此(1)的结论表明天体间作用力与【受力天体】的质量成正比,F∝m/r²。
同样作为天体,太阳和行星的地位是一样的,只不过太阳质量更大而已,因此二者对彼此的引力性质也是相同的。(2)讨论行星对太阳的作用力,则太阳就是【受力天体】,因此该力也应该正比于太阳的质量,F′∝M/r²。
显然F和F′是作用力和反作用力的关系,根据牛顿第三定律有,F=F′。
下面由(1)(2)证明(3):
由(1)设F=k1m/r²,由(2)设F′=k2M/r².
因为F=F′,所以k1m/r=k2M/r²,
得k1/k2=M/m,不妨设“k1=kM,k2=km”(k是与M、m无关的常数)【这样可以保证k1/k2=M/m恒成立】
将k1代入F=k1m/r²得,F=kMm/r² 【k2代入F′=k2M/r²也将得到同样的结果】
显然,该式反映出(3)中的F∝Mm/r²。 【证毕】