有关引力场高斯定理的探讨*

李儒颂徐 芹叶文江

(河北工业大学理学院天津300401)

*河北工业大学教育教学改革研究项目,项目编号：201303002;大学生创新创业训练计划省级重点资助项目,项目编号：201413584001

指导教师：叶文江(1976-)，男，博士，副教授，主要从事液晶物理及液晶器件物理的研究.

摘 要：基于牛顿的万有引力定律与静电场的库仑定律相似，均满足平方反比定律，对引力场的高斯定理进行了探讨.运用类比思想，引入虚引力场强度，提出了一种巧妙推导引力场高斯定理的新方法，并用该方法推导出引力场高斯定理的两种不同的表达形式，同时对此做出了相关的分析.理论表明该方法极其简单明了，易于理解和掌握运用，具有一定的推广价值.

关键词：引力场高斯定理平方反比定律类比思想

收稿日期：(2015-06-26)

作者简介：李儒颂(1990-)，男，在读本科生，主要从事大学物理和物理实验方面的创新研究.

Abstract:Based on the comparability between Newton’s law of gravity and Coulomb’s law in static electric field, which all follow an inverse-square law, the Gauss theorem in the universal gravitation field is discussed in this paper. Applying the idea of analogy, a clever new method to derive Gauss theorem in gravitation field is presented by introducing the virtual gravitational field strength. Two different expressions of Gauss theorem in the universal gravitation field are deduced using this method, and the relevant analysis is also given. It shows that the method is very simple and clear, and easy to understand and master, which has a certain popularization value.

1引言

高斯定理是物理学中一个非常重要的内容，它不仅在静电场中有重要的应用，而且也是麦克斯韦电磁场理论中的一个重要方程.近年来，国内外学者侧重于对高斯定理应用方面的研究[1～4]，而从理论上对高斯定理分析并将其推广的却相对较少.库仑定律和万有引力定律都是与两者距离的平方成反比的，而且数学形式高度一致,所不同的是：库仑定律中电荷有正负之分，同性电荷之间是相互排斥的，异性电荷之间是相互吸引的；万有引力中引力质量始终认……