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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e 334

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