求引力势能公式推导过程

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  • 先把问题具体化一下:质点质量为M,求和质点距离为r0处的引力势能.

    设无穷远处引力势能为0.设一质量为m的物体从无穷远处移向M,在距离为r处的万有引力

    F=GMm/r^2

    在这个力的作用下向M移动一小段距离dr,这个过程中可以认为F不变,做功

    dW=Fdr=GMmdr/r^2

    将上面的式子对r从正无穷到r0积分,可以得到

    W=GMm/r0

    这就是万有引力对物体从无穷远到r0做的功,也就是物体在该过程中减小的势能,所以物体在r0处的势能(无穷远处为零)

    Ep=0-W=-GMm/r0