第1篇 相对论 3
第1章 狭义相对论的时空观 3
1.1时间空间物质运动物理定律 3
1.2惯性参考系及其时空坐标系 4
惯性定律和惯性参考系 4
惯性系中的钟尺布置校钟手续 5
1.3狭义相对论的基本假设 6
1.4洛伦兹变换 7
从两个惯性系对一个事件的测量 7
对洛伦兹变换的讨论 9
洛伦兹变换的矢量形式 11
1.5时空的测量特性 12
事件对的洛伦兹变换和时空不变量 12
动钟变慢 13
异地同时的相对性 15
动杆变短 15
1.6间隔不变量和不变式 17
间隔不变量和因果关系 17
不变量和不变式 19
习题1 23
第2章 狭义相对论运动学应用举例 26
2.1遥看动杆和动钟 26
遥看动杆高速运动物体的视觉形象 26
遥看动钟和多普勒效应 29
2.2行看远星和光行差角 30
习题2 31
第3章 狭义相对论动力学 32
3.1动力学基本量的定义及其关系 32
质量动量 32
力动能能量功率 33
3.2动力学中的洛伦兹变换 38
动量-能量的洛伦兹变换 38
力和功率的洛伦兹变换 38
不变量和守恒量 39
3.3狭义相对论动力学的应用举例 41
从动力学角度讨论多普勒效应 41
康普顿效应 42
完全非弹性碰撞 43
原子发射光子和原子吸收光子 44
运动原子发光的多普勒效应 45
关于作用力和反作用力 46
习题3 49
第4章 广义相对论 51
4.1等效原理和广义相对性原理 51
广义相对论的基本假设 51
非惯性系和局部惯性系 51
4.2时空的几何描述 52
4.3广义相对论的时空特性 54
时间坐标和空间坐标 54
不均匀（弯曲）的时间 54
不均匀（弯曲）的空间 54
引力场中的光速 55
引力场中自由质点的固有时间 55
4.4广义相对论的实验验证 56
光谱线的引力红移 56
水星近日点的进动 56
光线在引力场中的偏转 58
雷达回波的延迟 58
4.5恒星的演化和宇宙论 59
黑洞 59
白矮星和中子星 61
宇宙学原理和标准模型 62
宇宙的演化 63
标准模型的实验支持 63
习题4 64
第2篇 牛顿力学 67
第5章 质点运动学和动力学 67
5.1质点运动学 67
参考系和直角坐标系 67
空间和时间的伽利略变换 70
平面极坐标系和空间球坐标系 71
自然坐标系 73
5.2牛顿运动定律和守恒定律 75
牛顿定律综述 75
万有引力 77
质点的角动量 80
5.3质点力学应用举例 82
振动 82
有心力场中质点的运动 84
5.4阻尼问题 87
有阻力情况的抛体运动 88
阻尼振荡 88
受迫振动 89
5.5质点运动的相对论修正举例托玛斯旋进 90
托玛斯旋进 90
玻尔氢原子中电子轨道角动量与自旋角动量相互作用能 92
习题5 93
第6章 质点组和连续体 97
6.1质点组的动量中心质心守恒定律 97
动量中心系和质心 97
质点组的动量和动量守恒定律 98
质点组的角动量和角动量守恒 99
质点组的能量守恒 99
质心参考系 100
6.2二体问题 101
孤立二体系统的能量和角动量 101
非惯性系惯性力 102
孤立二体系统的机械能守恒问题 104
6.3刚体的基本概念 106
刚体的自由度 106
刚体的定轴转动和转动惯量 107
6.4刚体运动的动力学规律 111
刚体定轴转动的动力学规律 111
刚体的平面运动 112
6.5刚体的任意运动 116
角动量L和角速度ω方向不同的情况 116
高速自旋的重陀螺的运动 120
拉莫尔进动 122
6.6体系内质量流动问题和变质量 122
火箭问题 123
落链问题 123
雨滴下落 124
6.7阿基米德定律 125
习题6 127
第3篇 电磁学 133
第7章 电磁学的理论体系 133
7.1狭义相对论的时空及其变换 133
7.2电荷不变性和库仑定律 134
电荷不变性 134
库仑定律 135
7.3电磁场的四度矢量表示麦克斯韦方程组 136
电磁场的四度矢量表示 136
从电磁场的四度矢量到麦克斯韦方程组 139
7.4运动点电荷之间的作用力 140
7.5用张量表述的麦克斯韦方程组 142
7.6用张量表述电磁场的动力学方程 143
习题7 144
第8章 静电场 146
8.1电荷不变性电荷量子化电荷守恒库仑定律 146
电荷不变性和电荷守恒 146
电荷的量子化 146
库仑定律 147
8.2静电场的场强和高斯定理 148
8.3静电场的环路定理电势电势能 154
静电场的无旋性 154
静电场的有势性和静电场的环路定理 155
8.4静电场中的导体电容 158
导体的静电平衡 158
导体静电平衡时的电荷分布 159
两导体间的电容量 160
8.5静电场中的电介质 161
电介质的极化和极化强度P 161
电位移矢量D 162
8.6静电场的能量 165
8.7静电场的边值关系 166
习题8 167
第9章 电流和磁场 170
9.1电流 170
电流密度矢量J和电荷密度ρ 170
电流强度连续性方程稳恒电流场 172
欧姆定律 173
稳恒电流的电源和电源电动势 174
9.2运动电荷的场四度势 175
四度势（V，A） 175
四度势（V，A）与电场强度磁感强度（E，B）的关系 176
关于推迟势的概念和运动电荷激发的场 178
9.3运动点电荷之间的作用力以及毕-萨定律 182
运动点电荷之间的作用力洛伦兹力公式 182
毕奥-萨伐尔定律 188
9.4磁感应强度B的高斯定理和安培环路定理 191
磁感应强度B的散度和高斯定理 191
磁感应强度B环流定理与旋度 192
磁矩 194
9.5物质的磁化 195
物质的磁化和磁性 195
磁场强度H 196
磁场的边值关系 197
9.6电磁场的洛伦兹变换 198
E和B的变换 198
电磁场的不变量 199
电磁场的张量特性 200
习题9 201
第10章 随时间变化的电磁场 205
10.1电磁感应 205
感生电动势 205
动生电动势 207
感生电动势与动生电动势之间的关系 209
动生电动势与感生电动势的相对性 210
10.2互感和自感 210
两个回路的互感 210
自感 212
磁场的能量 212
10.3随时间变化的电磁场和麦克斯韦方程组 213
10.4真空中的电磁场 215
电磁波 215
电磁场的能量密度和能流密度矢量 217
电磁场的动量流矢量 221
10.5加速运动电荷的场电磁辐射 222
匀速运动电荷的场分布 222
加速运动电荷的场分布辐射 223
谐振电偶极子的辐射 226
10.6叠加场的平均能流密度 227
习题10 229