开普勒三定律是开普勒根据之前对金、木、水、火、土五颗行星的观察总结出来的行星运动定律：
轨道定律：所有行星都沿椭圆轨道运行，太阳位于椭圆的焦点。 面积定律：连接任何行星与太阳的线在相同的时间内扫过相同的面积。 周期律：任何行星绕太阳运动的周期都与行星椭圆轨道的半长轴的平方的平方成正比。 2、万有引力定律
虽然开普勒总结了三个重要的经验定律，但要从基本原理上解释这些定律牛顿万有引力定律，还得等牛顿的万有引力定律：
任何质量为 m_1 和 m_2、距离为 r 的粒子之间的引力 F 总是沿着两个粒子的连线方向，引力的大小为 F=Gfrac{}{r^2}。 其中 G 是引力常数。
和我们平常看到的力一样，引力也是一个矢量，所以它必须满足叠加。 但这并不意味着所有的力都具有这种矢量形式。 有些力也可能是张量。 例如牛顿万有引力定律，弹性介质中的应力是二阶张量。 有了这个万有引力公式，开普勒三定律就可以得到相应的解释。 这也是人类逐渐揭示物理定律的典型例子。
3.势能
万有引力定律中，如果我们固定粒子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，可见重力所做的功只是距离r的函数，所以只与初始位置和最终位置有关，与路径无关。 我们称这种力量为保守力量。 路径相关力称为非保守力，例如摩擦力。
由于保守力与路径无关，只与初始位置和最终位置有关，给定参考点，我们可以定义一个标量函数 V(r)=-int_{r_0}^{r}{bold {F} }cdot dbold{r}，这样空间中的任何点都有一个与之对应的值。 这样的函数称为势能。 根据势能的积分定义，我们还取两边的梯度F=-nabla V(r)。 如果我们规定粒子m_1在原点，无限远点的引力势能为零，则可以计算出粒子m_2在r位置的势能 V(r)=int_{r}^{ infty}-Gfrac{} {r^2}dr=-Gfrac{}{r}。
