《相对论动力学》PPT课件

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1、1相对论质量开始介绍相对论动力学。动量守恒定律、能量守恒定律是普遍性的定律，按照爱因斯坦相对性原理,它们在不同的惯性系中应有相同的形式。动量还是动力学基本方程还是我们发现，为了满足这相对性原理,不能预先规定m是一个常数。实际上质量是与物体的运动速度有关的。在相对论中：7.4相对论动力学1设S’系中：原点o’处有一个静止的粒子分裂成完全相同的两半A和B。由于无外力作用,应有动量守恒,所以有vA’=-vB’下面我们从动量守恒定律在不同的惯性系具有相同形式出发，来导出相对论质量的表达式。AB2为简单计，记vB’＝u所以vA’=-u在S系中：

2、由相对论速度变换，可以得出vA和vB（这可以直观判断得出）AB3……（1）在S系中:也应该满足动量守恒，设S系中原粒子质量为M，分裂的两块的质量分别为mA、mB。由动量守恒：M=mA+mB……………………（3）Mu=mA×0+mB×vB……………（2）也应该满足质量（能量）守恒。4联立上面三式得A、B两半，静止时质量是全同的，只是由于运动不同,导致了质量的不同。令mA=m0(静止质量----S系中静止的半块)，mB=m(相对论质量----S系中运动的半块)，vB=v，则：-----相对论质量公式静止质量最小！51.当当v0.98c,

3、m5m0！2.相对论中动量与力的表达式（对应原理）质量也与运动有关！速度越大，质量越大，加速越不容易，无法把一个物体加速到光速c。说明:6相对论中,合力的大小与加速度的大小不是简单的正比关系。合力的方向一般也与加速度的方向不一样！当v<

4、，就是这种情形：om-evFBR×an··磁力有10一、相对论动能在相对论力学中,动能的概念也是从力对物体作功的效果引入的。设物体由静止开始,受力作用,作曲线运动,在某个微位移过程中动能的增量为注意：3、质能关系11(m惯性质量)代入12Ek形式与牛顿力学中截然不同！注意：是相对论动量，不是相对论动能！说明：1.当v<

5、主要讨论能量与质量的关系。由上节结论爱因斯坦提出：m0c2为物体静止能量E0。m0c2和mc2的物理意义是什么？一个物体的静能：包括它的分子热运动动能、分子间的势能、化学能、原子内部的能、……。爱因斯坦又把mc2称为物体的总能量E，例.电子的静能：E0=m0c2=9.110-31(3108)2/1.610-19=0.511MeV15E=const,必m=const。即相对论统一了能量守恒和质量守恒。称为“质能关系”E=mc2相对论力学承认能量守恒是自然界的普遍规律。对一个孤立系统，E0=m0c2按相对论力学，，当一个系统的静止

6、能量改变时，其静止质量也应改变。例如：一个弹簧压缩后，一杯水加热后，因为增加得太小而测不出来。静止质量也应增加，静止质量也应增加，但是如何证明这点？？？16孤立系统内部进行一个过程时，总能量不变，动能和静止能量之间可以相互转化：动能的增量等于静能的减量爱因斯坦指出：用那些所含能量是高度可变的物质来验证这个理论，不是不可能的。爱因斯坦的这一论断，导致了原子能时代的到来。称为“质量亏损”（质量的减量）：式中17-m0=（mD+mT）-（mHe+mn）=……=0.0311×10-27kg释放能量1kg核燃料释放能量约为：3.35×1014

7、J1kg优质煤燃烧热为：2.93×107J两者相差107倍，即1kg核燃料~1千万kg煤！例.一次热核聚变反应质能关系原子能时代的开始。质量亏损：18太阳每时每刻进行着热核聚变反应，释放的核能以热辐射的形式放出。由地面接收到的太阳辐射为1.7103W/m2,可得整个太阳的辐射功率为4.91026W,并且可以计算出太阳质量的年损失量为m=1.71017kg.释能效率（释放的能量占燃料的相对论静能之比）可见，静能还是要比释放的能量大得多。19例.两个静止质量为m0的小球，其中一个静止，另一个以速率v=0.8c运动。在它们做对心碰撞

8、后粘在一起（设桌面光滑）。求：碰撞后它们的静止质量。碰前碰后mm0MvV碰后整体的静止质量设为M0，相对论质量为M，【解】设碰后整体的速率为V,20应求出M、VM0对两小球系统碰撞前后总能量守恒，有先求M:碰前碰后（即质