Calculus - Computer - Based Physics

绪论
§0-1物理学研究的对象
一、什么是物理学
二、物理学的划分
§0-2物理量的测量和单位制
§0-3物理世界的层次和数量级

第一篇 力学与相对论
第1章 质点运动学
§1-1 质点运动的描述
一、质点坐标系和参考系
二、质点运动的矢量描述
三、常用的几种坐标
四、运动学的基本问题
五、运动的合成和分解
§1-2 相对运动
一、相互作平动的两个参考系
二、相互作转动的两个参考系
习题

第2章 质点动力学
§2-1 牛顿运动定律
一、牛顿定律的表述、相互关系及适用范围
二、研究物理量的基本方法
§2-2 牛顿定律的应用
一、惯性质量、动量与惯性力
二、伽利略变换和伽利略相对性原理
三、力对时间的积累——力的冲量和动量定理
四、力对空间的积累——力的功和动能定理
五、保守力与势能关系、机械能守恒定律及势能曲线
§2-3 对称性和守恒律的应用
一、碰撞问题
二、各种碰撞举例
三、哈密顿原理、对称性和稳定性
§2-4 综合训练
习题

第3章 刚体力学
§3-1 刚体模型
一、刚体的受力特征
二、刚体的运动特征
三、刚体的质心
四、刚体绕定轴转动
五、转动惯量及计算
§3-2 角运动与线运动的对称性
一、刚体的功和能
二、角动量守恒
三、刚体的平面平行运动
四、回转仪
习题

第4章 振动和波
§4-1 简谐振动
一、简谐振动的定义
二、简谐振动的描述方法
三、简谐振动的合成
§4-2 自由振动、阻尼振动和强迫振动
一、振动方程的求解
二、研究实例
§4-3 机械波的基本概念、简谐波
一、沿直线传播的简谐波
二、平面和球面简谐波
§4-4 简谐波的波动方程
一、运动学方法
二、动力学方法
三、冲击波
§4-5 叠加原理和驻波
一、叠加原理
二、驻波
习题

第5章 相对论
§5-1 狭义相对论的基本假设
一、相对性原理
二、光速不变原理
§5-2 时空观与时空几何
一、牛顿的时空观
二、狭义相对论的时空观
三、世界图和世界线
§5-3 相对论效应
一、闵可夫斯基时空中的校准双曲线
二、同时性的相对性
三、时间延缓与长度收缩
四、速度变换
五、双生子佯谬
§5-4 洛伦兹不变性与相对论力学
一、光速的作用
二、相对论力学
三、相对论的应用
四、洛伦兹变换下的不变性
§5-5 广义相对论
一、黎曼几何
二、等效原理和广义相对性原理
三、弯曲时空中的瞬时惯性系
习题

第二篇 电磁学与量子论
第6章 静电场
§6-1 矢量场
一、流量、通量与总场线根数
二、环量
§6-2 高斯定理
一、电荷
二、库仑定律
三、叠加原理
四、电场强度及其叠加
五、电位移、E通量和高斯定理
§6-3 电势
一、电场力的功和电势
二、电场强度与电势的关系
三、泊松方程和拉普拉斯方程
四、电场线和等势线
§6-4导体与电介质
一、静电场中的导体
二、电场中的电介质
三、电容和电容器
四、电场的能量
习题

第7章 电流与磁场
§7-1 电流
一、电流与电流强度
二、电流密度
三、电流连续性方程
四、欧姆定律
五、电流的功、焦耳定律
§7-2 电流的磁场
一、电流元和电流的磁矩
二、毕奥-萨伐尔定律
三、磁感应强度B
§7-3 磁场及磁场力的计算
一、无限长载流直导线的磁场
二、环形电流中心轴线上的磁场
三、均匀磁场中载流导线所受的力
四、磁场对运动电荷的作用力
§7-4 磁场强度、安培环路定律
一、安培环路定律
二、安培环路定律的应用
§7-5 磁介质、介质中的磁场
一、磁介质
二、磁化强度矢量
三、磁感应强度、磁场强度、磁化强度之间的关系
四、铁磁质
习题

第8章 麦克斯韦方程组与电磁场
§8-1 电磁感应
一、电磁感应定律
二、动生电动势和感生电动势
三、自感与互感
四、磁场的能量
§8-2 麦克斯韦方程组
一、两个假设：涡旋电场和位移电流
二、麦克斯韦方程组
§8-3 电磁波与电磁辐射
一、自由电磁波
二、电偶极子的辐射
三、电磁场的能量
四、电磁场的动量
习题

第9章 光的波动性
§9-1 光波的叠加
……

第三篇 热物理学与非线性现象
附录
参考文献