楼主貌似是提前看了天体的高一,所以可能有一些不知道的?当然以下高中也不要求,就稍微介绍下。可以去看看知乎的
https://zhuanlan.zhihu.com/p/605649527和
https://www.zhihu.com/question/371797536/answer/2424106144首先关于微分方程,可以去看看吧里的
https://tieba.baidu.com/p/5279417684有一些常见函数求导积分(7、8楼)和运算法则(18楼)。这里要用到的就是1/x的导数、arccos导数和18楼标了*的链式法则(简单说就是A对C导数=A对B导数*B对C导数,在后面消去时间会用到)。和物理相关的话,一般会用x上打一点表示x对时间的导数,也就是x的变化率,两点就是再求一次导。那么r一点就是沿径向速度v,r两点就是相当于沿着径向运动时的加速度,θ一点就是角速度w,θ两点就是角加速度β。
关于一些物理量。角动量L:mr^2w(也就是开普勒第二定律扫过面积的本质)是守恒的。天体的速度:沿径向的r一点和垂直径向的rw(即线速度)。引力势能:-GMm/r(它对r的导函数就是GMm/r^2引力)。那么能量E就可以写成0.5m(r一点)^2+0.5m(rw)^2-GMm/r。
先解释下知乎第一个:写一下天体速度和能量守恒,得到(3)式。(3)中首先r一点是带时间t的,没法求轨迹,就可以根据上面说的链式法则,换成r对ϕ求导*ϕ对t求导即ϕ一点,然后所有的ϕ一点再用L/mr^2表示,这样就得到(3)中只含有r对ϕ求导和r的式子,化简之后就是一边是dϕ,一边是dr和r的函数,就可以积了。我们《注意到》

令u=1/r时,右边的函数可以写成那个θ式子第三个等号后的 -d(某个东西)/(√-某个东西的平方+常数)这样一个形式,也就是arccos导数的形式,这样就能积成arccos,之后就是θ=arccos(什么东西)化简就是了