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1 力学世界引言（节目1）1

1.1 哥白尼的革命1

1.2 单位和量纲3

1.3 最后的话7

2 落体定律(节目2)9

2.1 亚里士多德对运动的描述9

2.2 重物比轻物下落得快吗?10

2.3 中世纪的落体定律11

2.4 最适合的落体定律14

2.5 落体的平均速率17

2.6 瞬时速率18

2.7 加速度22

2.8 最后的话25

3 微商（节目3）27

3.1 微分学的发展27

3.2 切线与微商的联系28

3.3 微分的法则32

3.4 基本初等函数的微商39

3.5 最后的话45

4 惯性（节目4）47

4.1 如果地球运动：亚里士多德的异议47

4.2 地球运动：伽利略的惯性定律48

4.3 相对运动52

4.4 抛体运动：惯性的后果53

4.5 最后的话55

5 矢量（节目5）56

5.1 矢量分析的出现56

5.2 矢量——几何的观点57

5.3 矢量：解析的观点66

5.4 叉积73

5.5 最后的话75

6 牛顿定律（节目6）76

6.1 混乱的结束76

6.2 牛顿运动定律77

6.3 质量、动量及力的单位80

6.4 抛体运动：牛顿第二定律的应用82

6.5 最后的话87

7 积分（节目7）88

7.1 逆微分，微分的逆运算88

7.2 逆微分和求面积91

7.3 莱布尼茨积分符号94

7.4 第二基本定理对物理学的应用99

7.5 最后的话103

附录1 微积分的基本定理104

附录2 双曲线段下的求面积 对数函数105

8 苹果和月球（节目8）109

8.1 想法的起源109

8.2 万有引力定律110

8.3 地球上的引力加速度113

8.4 为什么月球不下落到地球上115

8.5 最后的话117

9 圆周运动（节目9）119

9.1 圆周运动的完美性119

9.2 矢量函数的微商121

9.3 匀速圆周运动124

9.4 圆形轨道127

9.5 沿空间曲线的运动129

9.6 最后的话130

10 力(节目10)131

10.1 基本的力131

10.2 万有引力和电力133

10.3 接触力135

10.4 牛顿定律的应用137

10.5 磨擦142

10.6 最后的话145

11 引力,电与磁(节目11)146

11.1 寻求电与磁之间的联系146

11.2 法拉第的场148

11.3 电磁学的预言150

11.4 最后的话152

12 密立根油滴实验(节目12)154

12.1 电子的发现154

12.2 在有阻力介质中的运动156

12.3 油滴实验161

12.4 最后的话164

13 能量守恒定律(节目13)165

13.1 关于能量的概念165

13.2 功和势能166

13.3 能量守恒定律170

13.4 热量和能量175

13.5 最后的话178

14 能量与稳定性(节目14)180

14.1 能量的形式180

14.2 引力势能185

14.3 势能与稳定性188

14.4 最后的话192

15.1 温度和压强194

15 温度和气体定律(节目15)194

15.2 玻意耳、查理和盖-吕萨克的气体定律198

15.3 理想气体定律200

15.4 温度和能量201

15.5 最后的话202

16 自然热机（节目46）204

16.1 蒸汽时代204

16.2 功和压强-体积图205

16.3 热力学第一定律209

16.4 绝热和等温过程211

16.5 热力学第二定律214

16.6 卡诺热机216

16.7 最后的话220

17.1 对熵的理解221

17 熵(节目47)221

17.2 能量和熵223

17.3 熵和热力学第二定律227

17.4 熵原理的一个含义230

17.5 最后的话231

18 探索低温(节目48)233

18.1 冷却233

18.2 物质的状态234

18.3 水的行为237

18.4 气体的液化238

18.5 焦耳-汤姆孙效应240

18.6 最后的话243

19 动量守恒（节目15）244

19.1 如同机器的宇宙244

19.2 牛顿定律回顾245

19.3 动量守恒定律247

19.4 动量守恒的应用250

19.5 碰撞力和时间255

19.6 最后的话256

20 谐运动（节目16）257

20.1 寻找不会晕船的时钟257

20.2 简谐运动258

20.3 能量守恒和简谐运动262

20.4 初始条件264

20.5 单摆267

20.6 最后的话269

21 共振（节目17）271

21.1 受迫振动271

21.2 描述共振273

21.3 在风中摇摆和唱歌的电线277

21.4 最后的话278

22 耦合振子和波(节目18)280

22.1 牛顿和声速280

22.2 耦合振子281

22.3 水波和波特性283

22.4 波速285

22.5 声音289

22.6 声音强度290

22.7 声音和热291

22.8 最后的话292

23 角动量(节目19)294

23.1 寻找秩序294

23.2 相等面积定律297

23.3 角动量299

23.4 力矩和角动量301

23.5 涡旋和大火风暴303

23.6 角动量和天体结构305

23.7 最后的话308

24 回转仪(节目20)309

24.1 一个古老的问题309

24.2 回转仪310

24.3 回转罗盘314

24.4 进动的角速度316

24.5 如同回转仪的地球318

24.6 最后的话319

25 开普勒定律和圆锥曲线(节目21)320

25.1 追求精确320

25.2 开普勒定律321

25.3 圆锥曲线324

25.4 椭圆325

25.5 锥线和偏心率328

25.6 圆锥曲线的笛卡儿方程330

25.7 最后的话332

26.1 准备阶段333

26 解决开普勒问题(节目22)333

26.2 极坐标,单位矢量er和e334

26.3 开普勒问题的解337

26.4 最后的话339

27 能量和偏心率(节目23)340

27.1 天上的预兆：慧星340

27.2 太空中的能量341

27.3 能量和偏心率343

27.4 轨道和偏心率344

27.5 行星运动和有效势能347

27.6 由初始条件计算轨道348

27.7 最后的话351

28.1 天空中的高速路352

28 航天(节目24)352

28.2 航天353

28.3 转移轨道355

28.4 引力援助358

28.5 最后的话360

29 松散的结尾和黑洞(节目25)362

29.1 开普勒第三定律362

29.2 地球-太阳以及地球-月球系统364

29.3 潮汐365

29.4 相等性原理367

29.5 爱因斯坦的引力理论368

29.6 黑洞369

29.7 最后的话370

30 天体的和谐:力学世界综述(节目26)372

30.1 给力学世界上紧发条372

30.2 天和地的物理学373

30.3 物理学的语言374

30.4 力学世界的守恒定律377

30.5 最后的话378

附录A 国际单位制379

附录B 换算因数380

附录C 代数学、几何学和三角学公式381

附录D 天文数据382

附录E 物理常量383

英中文对照索引384