第1章 绪论 1
1.1 自然界 2
1.2 理论的作用 3
1.3 几何学与物理学 5
空间曲率的估计 8
小尺度的几何学 11
1.4 不变性 12
平移不变性 12
转动不变性 12
习题 12
拓展读物 13
第2章 矢量 21
2.1 语言和概念：矢量 22
矢量符号 22
矢量相等 23
2.2 矢量加法 24
2.3 矢量的乘积 26
标量积 27
矢量积 31
2.4 矢量微商 35
速度 36
加速度 38
例.圆周运动 38
2.5 不变量 40
各种基本矢量运算的例子 41
习题 42
数学附录 45
对时间的微商，速度和加速度 45
角度 47
函数ex 47
级数展开 49
矢量与球极坐标 50
解析几何公式 50
有用的矢量恒等式 51
拓展读物 51
第3章 牛顿运动定律 52
3.1 牛顿运动定律 53
F＝0时的运动 54
3.2 力和运动方程 54
单位 55
量纲 56
3.3 粒子在均匀重力场中的运动 57
例.最大射程 58
3.4 牛顿万有引力定律 58
例.在圆轨道上的卫星 59
3.5 作用在带电粒子上的电力和磁力 单位 60
电场 61
磁场与洛伦磁力 62
带电粒子在均匀恒定电场中的运动 64
例.质子的纵向加速 64
例.电子的纵向加速 65
例.电子的横向加速 65
带电粒子在均匀恒定磁场中的运动 66
例.回转频率 70
例.回转半径 70
3.6 动量守恒 73
用牛顿第三定律导出动量守恒 74
例.两个等质量质点的弹性碰撞（其中之一碰前静止） 74
3.7 接触力：摩擦 76
例.μ的测量 77
例.在不同方向的切向力作用下的滑动 77
例.摩擦力恒定时的水平运动 79
习题 79
高级课题 83
均匀交变电场中的带电粒子 83
数学附录 85
微分方程 85
历史注记 87
回旋加速器的发明 87
拓展读物 88
第4章 参考系：伽利略变换 89
4.1 惯性参考系和加速参考系 90
例.超高速离心机 90
以地球为参考系 94
固定的恒星：一个惯性参考系 95
惯性参考系中的力 96
4.2 绝对加速度和相对加速度 98
虚设力 100
例.加速度计 100
例.匀速定轴转动参考系中的离心力和向心加速度 101
例.在自由下落的升降机中的实验 101
例.傅科摆 102
4.3 绝对速度和相对速度 104
4.4 伽利略变换 105
动量守恒 109
例.等质量两物体的非弹性碰撞 111
例.化学反应 111
例.重粒子和轻粒子的碰撞 112
习题 113
高级课题 116
转动坐标系中的速度和加速度 116
正交电磁场中质子的运动 120
数学附录 122
矢量乘积的微商 122
拓展读物 124
第5章 能量守恒 125
5.1 物理世界中的守恒定律 126
5.2 概念的定义 127
例.上抛物体的自由运动 133
能量守恒 133
功 134
动能 135
例.自由落体 136
势能 137
例.线性回复力：动能和势能之间的转化 137
例.瀑布中的能量转化 139
例.撑竿跳中的能量转化 140
5.3 保守力 141
引力场和电场中的势能与能量守恒 145
例.脱离地球和脱离太阳系的逃逸速度 148
例.地面附近的重力势能 150
例.抛体运动 150
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 151
例.电子伏特 152
5.4 功率 153
习题 154
历史注记 157
谷神星的发现 157
海王星的发现 157
拓展读物 159
第6章 动量守恒和角动量守恒 160
6.1 内力和动量守恒 161
6.2 质心 162
例.粒子相粘的碰撞 163
例.动量的横向分量 165
例.具有内激发态的粒子的碰撞 166
例.质量不同的粒子的一般弹性碰撞 166
6.3 变质量系统 169
例.行星际尘埃中的卫星 170
例.空间飞船问题 170
例.链状落体的作用力 171
6.4 角动量守恒 172
内力矩之和为零 173
重力矩 174
相对质心的角动量 175
例.质子被重核散射 177
例.伴随着收缩的角加速度 178
例.银河系的形状 179
习题 182
拓展读物 186
第7章 谐振子：性质与实例 187
7.1 弹簧振子 188
7.2 单摆 190
7.3 LC电路 195
7.4 系统偏离稳定平衡位置的运动 196
7.5 平均动能和平均势能 197
7.6 摩擦 198
收尾速度 200
7.7 阻尼谐振子 200
例.功率消耗 202
品质因数Q 204
7.8 受迫谐振子 204
7.9 叠加原理 205
习题 206
高级课题 208
非谐振子 208
有阻尼力的受迫谐振子 211
例.一个谐振子问题的数值例题 217
数学附录 219
阻力 219
收尾速度 220
弹簧力 221
弹簧力和阻力 222
复数和受迫谐振子 223
拓展读物 226
第8章 初等刚体力学 227
8.1 运动方程 228
8.2 角动量和动能 228
8.3 转动惯量 229
平行轴定理 230
垂直轴定理 231
几种特例 232
8.4 定轴转动：运动随时间的变化 234
例.一个受到力矩作用的实心圆柱体的角加速度 235
纯滚动 235
对质心的力矩 238
例.在加速运动的粗糙平面上的圆柱体 238
复摆 239
8.5 定轴转动：角动量矢量的整体行为 240
8.6 转动惯量和惯性积：主轴和欧拉方程 242
欧拉方程的一些简单应用 244
习题 247
拓展读物 250
第9章 平方反比律的力 252
9.1 质点与球壳之间的势能和力 254
9.2 质点与实心球之间的势能和力 257
9.3 引力自能与静电自能 258
例.银河系的引力能 259
例.均质球的引力能 259
例.电子的半径 261
平方反比律的力和静力平衡 261
9.4 轨道：方程和偏心率 262
圆轨道 267
开普勒三定律 269
二体问题：约化质量 271
例.双原子分子的振动 274
习题 277
高级课题 279
求解1／r表达式的另一方法 279
拓展读物 280
第10章 光的速率 282
10.1 自然界中的基本常数c 283
10.2 c的测量 283
光通过地球轨道的渡越时间 284
星光的光行差 285
齿轮与旋转镜 287
空腔共振器 289
克尔盒 290
10.3 在做相对运动的各惯性参考系中的光速 291
迈克耳孙-莫雷实验 293
c的不变性 298
10.4 多普勒效应 298
例.退行红移 299
10.5 极限速率 301
10.6 结论 303
习题 303
拓展读物 305
第11章 狭义相对论：洛伦兹变换 306
11.1 基本假设 307
11.2 洛伦兹变换 307
长度收缩 310
垂直于相对速度方向的长度测量 312
运动时钟的时间膨胀 314
例.π＋介子的寿命 319
速度变换 320
例.速度合成 323
例.光行差 323
例.纵向多普勒效应 324
加速的时钟 325
习题 326
拓展读物 328
第12章 相对论动力学：动量和能量 330
12.1 动量守恒和相对论性动量的定义 331
12.2 相对论性能量 336
12.3 动量与能量的变换 339
例.非弹性碰撞 340
质量和能量的等效性 341
例.质量-能量转换 342
例.恒星的产能反应 343
静止质量为零的粒子 344
12.4 动量变化率的变换 346
12.5 电荷的守恒性 348
习题 348
高级课题 350
γ射线的无反冲发射 350
历史注记 351
质能关系 351
拓展读物 353
第13章 相对论动力学中的相关问题 354
13.1 带电粒子在恒定纵向电场作用下的加速 355
13.2 横向电场作用下的加速 357
13.3 磁场中的带电粒子 359
13.4 质心系和阈能 360
例.光生π0介子的阈能 361
例.运动粒子的资用能 364
例.反质子阈 365
例康普顿效应 365
习题 368
历史注记 369
同步加速器 369
拓展读物 373
第14章 等效原理 374
14.1 惯性质量和引力质量 375
14.2 光子的引力质量 378
引力红移 380
太阳引起的光线偏转 381
14.3 水星近日点的进动 382
14.4 等效性 383
14.5 引力波 383
习题 384
历史注记 385
牛顿的摆 385
拓展读物 385
附录 386
教学影片列表 387
数值表 392
索引 395