第1章 绪论

1.1 自然界

1.2 理论的作用

1.3 几何学与物理学

空间曲率的估计

小尺度的几何学

1.4 不变性

平移不变性

转动不变性

习题

拓展读物

第2章 矢量

2.1 语言和概念：矢量

矢量符号

矢量相等

2.2 矢量加法

2.3 矢量的乘积

标量积

矢量积

2.4 矢量微商

速度

加速度

例.圆周运动

2.5 不变量

各种基本矢量运算的例子

习题

数学附录

对时间的微商，速度和加速度

角度

函数ex

级数展开

矢量与球极坐标

解析几何公式

有用的矢量恒等式

拓展读物

第3章 牛顿运动定律

3.1 牛顿运动定律

F＝0时的运动

3.2 力和运动方程

单位

量纲

3.3 粒子在均匀重力场中的运动

例.最大射程

3.4 牛顿万有引力定律

例.在圆轨道上的卫星

3.5 作用在带电粒子上的电力和磁力 单位

电场

磁场与洛伦磁力

带电粒子在均匀恒定电场中的运动

例.质子的纵向加速

例.电子的纵向加速

例.电子的横向加速

带电粒子在均匀恒定磁场中的运动

例.回转频率

例.回转半径

3.6 动量守恒

用牛顿第三定律导出动量守恒

例.两个等质量质点的弹性碰撞（其中之一碰前静止）

3.7 接触力：摩擦

例.μ的测量

例.在不同方向的切向力作用下的滑动

例.摩擦力恒定时的水平运动

习题

高级课题

均匀交变电场中的带电粒子

数学附录

微分方程

历史注记

回旋加速器的发明

拓展读物

第4章 参考系：伽利略变换

4.1 惯性参考系和加速参考系

例.超高速离心机

以地球为参考系

固定的恒星：一个惯性参考系

惯性参考系中的力

4.2 绝对加速度和相对加速度

虚设力

例.加速度计

例.匀速定轴转动参考系中的离心力和向心加速度

例.在自由下落的升降机中的实验

例.傅科摆

4.3 绝对速度和相对速度

4.4 伽利略变换

动量守恒

例.等质量两物体的非弹性碰撞

例.化学反应

例.重粒子和轻粒子的碰撞

习题

高级课题

转动坐标系中的速度和加速度

正交电磁场中质子的运动

数学附录

矢量乘积的微商

拓展读物

第5章 能量守恒

5.1 物理世界中的守恒定律

5.2 概念的定义

例.上抛物体的自由运动

能量守恒

功

动能

例.自由落体

势能

例.线性回复力：动能和势能之间的转化

例.瀑布中的能量转化

例.撑竿跳中的能量转化

5.3 保守力

引力场和电场中的势能与能量守恒

例.脱离地球和脱离太阳系的逃逸速度

例.地面附近的重力势能

例.抛体运动

例.静电场 电势 电势差 带电粒子能量与电势差之间的关系 均匀电场中质子的加速

例.电子伏特

5.4 功率

习题

历史注记

谷神星的发现

海王星的发现

拓展读物

第6章 动量守恒和角动量守恒

6.1 内力和动量守恒

6.2 质心

例.粒子相粘的碰撞

例.动量的横向分量

例.具有内激发态的粒子的碰撞

例.质量不同的粒子的一般弹性碰撞

6.3 变质量系统

例.行星际尘埃中的卫星

例.空间飞船问题

例.链状落体的作用力

6.4 角动量守恒

内力矩之和为零

重力矩

相对质心的角动量

例.质子被重核散射

例.伴随着收缩的角加速度

例.银河系的形状

习题

拓展读物

第7章 谐振子：性质与实例

7.1 弹簧振子

7.2 单摆

7.3 LC电路

7.4 系统偏离稳定平衡位置的运动

7.5 平均动能和平均势能

7.6 摩擦

收尾速度

7.7 阻尼谐振子

例.功率消耗

品质因数Q

7.8 受迫谐振子

7.9 叠加原理

习题

高级课题

非谐振子

有阻尼力的受迫谐振子

例.一个谐振子问题的数值例题

数学附录

阻力

收尾速度

弹簧力

弹簧力和阻力

复数和受迫谐振子

拓展读物

第8章 初等刚体力学

8.1 运动方程

8.2 角动量和动能

8.3 转动惯量

平行轴定理

垂直轴定理

几种特例

8.4 定轴转动：运动随时间的变化

例.一个受到力矩作用的实心圆柱体的角加速度

纯滚动

对质心的力矩

例.在加速运动的粗糙平面上的圆柱体

复摆

8.5 定轴转动：角动量矢量的整体行为

8.6 转动惯量和惯性积：主轴和欧拉方程

欧拉方程的一些简单应用

习题

拓展读物

第9章 平方反比律的力

9.1 质点与球壳之间的势能和力

9.2 质点与实心球之间的势能和力

9.3 引力自能与静电自能

例.银河系的引力能

例.均质球的引力能

例.电子的半径

平方反比律的力和静力平衡

9.4 轨道：方程和偏心率

圆轨道

开普勒三定律

二体问题：约化质量

例.双原子分子的振动

习题

高级课题

求解1／r表达式的另一方法

拓展读物

第10章 光的速率

10.1 自然界中的基本常数c

10.2 c的测量

光通过地球轨道的渡越时间

星光的光行差

齿轮与旋转镜

空腔共振器

克尔盒

10.3 在做相对运动的各惯性参考系中的光速

迈克耳孙-莫雷实验

c的不变性

10.4 多普勒效应

例.退行红移

10.5 极限速率

10.6 结论

习题

拓展读物

第11章 狭义相对论：洛伦兹变换

11.1 基本假设

11.2 洛伦兹变换

长度收缩

垂直于相对速度方向的长度测量

运动时钟的时间膨胀

例.π＋介子的寿命

速度变换

例.速度合成

例.光行差

例.纵向多普勒效应

加速的时钟

习题

拓展读物

第12章 相对论动力学：动量和能量

12.1 动量守恒和相对论性动量的定义

12.2 相对论性能量

12.3 动量与能量的变换

例.非弹性碰撞

质量和能量的等效性

例.质量-能量转换

例.恒星的产能反应

静止质量为零的粒子

12.4 动量变化率的变换

12.5 电荷的守恒性

习题

高级课题

γ射线的无反冲发射

历史注记

质能关系

拓展读物

第13章 相对论动力学中的相关问题

13.1 带电粒子在恒定纵向电场作用下的加速

13.2 横向电场作用下的加速

13.3 磁场中的带电粒子

13.4 质心系和阈能

例.光生π0介子的阈能

例.运动粒子的资用能

例.反质子阈

例康普顿效应

习题

历史注记

同步加速器

拓展读物

第14章 等效原理

14.1 惯性质量和引力质量

14.2 光子的引力质量

引力红移

太阳引起的光线偏转

14.3 水星近日点的进动

14.4 等效性

14.5 引力波

习题

历史注记

牛顿的摆

拓展读物

附录

教学影片列表

数值表

索引