相对论的动量和能量

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1、一.狭义相对论的基本原理1）爱因斯坦相对性原理：物理定律在所有的惯性系中都具有相同的表达形式.2）光速不变原理：真空中的光速是常量，它与光源或观察者的运动无关，即不依赖于惯性系的选择.运动学复习:时间间隔和空间间隔的变换关系二.洛伦兹变换式及*三.洛伦兹速度变换式即：讨论：为零异地事件的同时性是相对的。（1）（2）同地事件的同时性是绝对的。四、时空观：1、同时的相对性小于另（3）相互无关的独立事件，事件发生的时序是相对的。（与有关）（4）有关联的事件，时序是绝对的。当时.洛伦兹收缩:运动物体在运动方向上长度收缩.长度收缩是一种相对效应,此

2、结果反之亦然.注意2.长度的收缩时间延缓：运动的钟走的慢.固有时间运动时3.时间的延缓低速运动时例（08），已知惯性系S’相对于惯性系S以0.5c的匀速度沿x轴的负方向运动，若从S’系的坐标原点O’沿x轴的正方向发出一光波，则S系中测得此光波在真空中的波速为多少？一宇宙飞船相对地球以的速度飞行，一光脉冲从船尾传到船头，飞船上的观察者测得飞船长为米，地球上观察者测得光脉冲从船尾传到船头两个事件的空间间隔。观测者甲和乙分别静止于两个惯性参照系K和K’中，甲测得在同一地点发生的两个事件间隔为4s，而乙测得这两个事件的时间间隔为5s，求：K’相对

3、于K的运动速度.解:因两个事件在K系中同一点发生,例（08），一艘宇宙飞船的船身固有长度为L0=90m,相对于地面以ν=0.5c的匀速度在地面观测站的上空飞过。（1）观测站测得飞船的船身通过观测站的时间间隔是多少？（2）宇航员测得船身通过观测站的时间间隔是多少？例10、假定在实验室中测得静止在实验室中的μ+介子（不稳定粒子）的寿命为2.2×10-6s,而当它相对于实验室运动时实验室中测得它的寿命为1.63×10-5s。试问：这两个测量结果符合相对论的什么结论？μ+介子相对于实验室的运动速度是真空中光速c的多少倍？它符合相对论时间膨

4、胀（或运动时钟变慢）的结论。解：相对静止参考系原时相对运动参考系所以运动速度为：按照狭义相对论基本原理，质点动力学方程及基本定律在下应保持不变，以此思想出发，导出质量、动量、能量在相对论中的表示式及相互关系。修正、定义新物理概念的基本原则满足对应原理，即当V<

5、时，质量就趋向无穷大。这样不管外力有多大，作用时间有多长，也不能使物体的速度超过光速。速度趋向光速时，质量就趋向无穷大。反过来若某物以光速运动时，要使上式有意义，必须所以光子的静质量为零举例：以太阳为参考系，地球公转的速度为地球的质量为电子速度例：若运动员以0.9945c运动，其质量为：质量几乎增加十倍2）相对论动量当时二.狭义相对论力学的基本方程相对论动量守恒定律仍然成立。当时，不变.当时三.质量与能量的关系静能：粒子静止时所具有的能量.相对论能量：粒子以速度运动时所具有的能量，即相对论意义上粒子的总能量.相对论动能由功的定义及动能定理

6、，得此处两边取微分两边取微分相对论质量联立两式注意与经典动能公式的区别。当时，粒子运动的极限速度为光速。静能：粒子静止时所具有的能量.相对论动能当时,相对论质能关系相对论能量：粒子以速度运动时所具有的能量，即相对论意义上粒子的总能量.按照相对论的概念，几个粒子相互作用过程中能量守恒表示为又可得，结论：在相对论中质量守恒和能量守恒统一起来了。例：在参考系S中，有两个静质量均为的粒子和分别以速度，运动，相碰撞后合在一起为一个静质量为粒子，求由动量守恒易得合成粒子速度为零。解：由能量守恒M0在惯性系中，两个静质量都是m0的粒子，都以速度v沿同一

7、直线相向运动并碰撞，之后合并为一体，则其静止质量为：[D](A)(C)(B)(D)2m0;每个粒子的动质量为：质量守恒如：在核反应中，以和表示反应前后粒子的总静质量，以和表示反应前后粒子的总动能，则根据能量守恒有，说明释放一定的能量相应于一定的质量亏损四.质能公式在原子核裂变和聚变中的应用质量亏损放出的能量1核裂变1kg铀在裂变时所释放出能量约8.2×1013J，相当于2×1017kgTNT.核电站基本原理：如果插入能强烈吸收中子的硼棒或镉棒来控制铀核裂变的链式反应，以保持平均每个裂变事例恰好有一个中子去触发新的裂变事例，巨大的裂变能就会

8、以可控制的方式慢速释放出来。2轻核聚变释放能量质量亏损1kg这种燃料放出能量约为3.35×1014J1kg优质煤燃烧释放能量为2.93×107J轻核聚变条件温度要达到时，使和具有足够的动能克服