你这里面有一个推导式是错误的,不是
m=4π^2·r^3/T^2·G,而是
M=4π^2·r^3/T^2·G
也就是说,一个卫星围绕中心天体做圆周运动时,可以通过卫星的轨道半径和运动周期来推算中心天体的质量(而不是卫星的质量)。
如何用物理图像理解这个式子?你可以设想有另外几个太阳系甲乙丙丁,这些太阳系里所有行星的轨道半径都和我们的太阳系一样,但太阳的质量不一样。甲太阳系里,太阳的质量是我们太阳系里的太阳质量的1/4,那么甲太阳系里的地球绕太阳转一圈的时间是两年(365天×2)。乙太阳系里,太阳的质量是我们太阳的1/9,在那个地球里,他们的一年等于咱们的三年。
也就是说,这个式子告诉我们,太阳质量缩水了,在其他条件不变的情况下,地球围绕太阳转得很慢才能维持原先的轨道半径。如果你熟悉向心力公式,应该明白,太阳质量缩水导致向心力缩水,如果地球的速度还是原先的速度的话,只能做离心运动了。
刚才我举的例子中,你发现,要想理解透每一个式子,你必须对各个基础公式(向心力公式,球面积公式)有一种类似英语语感的东西。我认为你对球面积公式就已经有了这种语感,这种语感是你使用球面积公式多次,对它进行了全方位的理解后达到的。而如果你多做一些圆周运动的习题练习(高一必修2曲线运动,很多参考书都有习题),就会对向心力有语感。而我们刚才那个甲乙丙丁太阳系的设想练习,是对万有引力这一章的语感练习。物理图像是非常非常非常重要的,将来大学里,硕士博士阶段乃至得到教职后,都是非常有用的,但是这一切都是多次的(练习例子)数学计算中建立的。
你看出所谓的物理图像是什么了吗?就是对这个公式的实际的例子、案例练习中发展出来的,包含大量细节计算中得来的理解和领悟!
我觉得你现在有一个非常好的开端。我初中时是看《时间简史》和《果壳中的宇宙》,脱离数学来搞物理图像,进而变成了一个民科和民哲(注意,这是贬义词!)。后来高中时被物理课本和《五年高考三年模拟》治愈。尽管如此,我还是感谢这些科普书让我对物理感兴趣。你现在既有兴趣,又能扎扎实实的从数学开始,前途不可限量!