15-5 相对论性动量和能量

《15-5 相对论性动量和能量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、牛顿定律与光速极限的矛盾C在牛顿力学中，物体的质量与运动无关，只要外力存在，就有加速度，那么物体的速度可以超过光速，无限增大。而根据相对论的速度变换公式，可知任何物体的运动速度均不可能超过光的速度,此矛盾如何解决？理论和实验均表明：质量随运动状态而改变。1）相对论动量当时一　动量与速度的关系2）相对论质量静质量：物体相对于惯性系静止时的质量.在不同惯性系中大小不同.C按照狭义相对论原理和洛伦兹变换的要求（动量守恒定律）为了不改变动量的形式说明：b.当时，即不论对物体加多大的力，也不可能再使它的速度增加。（矛盾解决）c.当时，必须即以光速运动

2、的物体是没有静止质量的。a.在时，二　狭义相对论力学的基本方程当时相对论动量守恒定律当时常矢量三　质量与能量的关系用力对粒子做功计算粒子动能的增量，并用EK表示粒子速率为v时的动能，则有将两边求微分:即相对论动能公式。两边求导：由前面则：又回到了牛顿力学的动能公式。当v<

3、e（或+e）pn说明：a.物体处于静止状态时，物体也蕴涵着相当可观的静能量。b.相对论中的质量不仅是惯性的量度，而且还是总能量的量度。c.如果一个系统的质量发生变化，能量必有相应的变化。d.对一个孤立系统而言，总能量守恒，总质量也守恒。相对论质能关系例1：某一宇宙射线中的介子的动能Ek=7moc2，其中mo是介子的静止质量。试求在实验室中观察到它的寿命是它的固有寿命的多少倍。解：实验室中测得介子能量：E=Ek+moc2=7moc2+moc2=8moc2=moc2，即=8。实验室寿命=o=8o，即o=8。例2：把一个静止质量

4、mo的粒子，由静止加速到v=0.6c(c为真空中光速)需作的功为？解：初动能Eko=0，末动能Ek=mc2moc2=(1)moc2，即Ek=(1)moc2=0.25moc2，需作的功为W=EkEko=Ek=0.25moc2。例3：已知电子的静能为0.510Mev，若电子的动能为0.25Mev，则它所增加的质量m与静止质量mo的比值近似为__________。解：已知moc2=0.510Mev，Ek=(mmo)c2=mc2=0.25Mev，∴mmo=0.250.5100.5。例4：观察者甲以4c5的速度(c为真空中

5、光速)相对于静止的观察者乙运动，若甲携带一长度为、截面积为S，质量为m的棒，这根棒安放在运动方向上，则⑴甲测得此棒的密度为__________；⑵乙测得此棒的密度为__________。⑵棒相对于乙运动，乙测得其质量m=m、长度∴密度=mV=2mS=(25m)(9S)。截面积仍为S，则体积为V=S=S，⑴棒相对于甲静止，他测得其质量为m，体积V=S，∴密度=mS。四　质能公式在原子核裂变和聚变中的应用质量亏损原子质量单位放出的能量1g铀-235的原子裂变所释放的能量1核裂变原子弹核裂变2轻核聚变

6、释放能量质量亏损轻核聚变条件温度要达到时，使具有的动能，足以克服两之间的库仑排斥力.氘核氦核五动量与能量的关系极端相对论近似光子光的波粒二象性普朗克常量例1设一质子以速度运动.求其总能量、动能和动量.解质子的静能也可如此计算例2已知一个氚核和一个氘核可聚变成一氦核,并产生一个中子,试问这个核聚变中有多少能量被释放出来.解核聚变反应式氘核和氚核聚变为氦核的过程中，静能量减少了例在一种热核反应中，各种粒子的静质量如下：求反应释放的能量.氘核氚核氦核中子反应质量亏损释放能量1kg核燃料释放能量这相当于同质量的优质煤燃烧所释放热量的一千多万倍！相对

7、论动力学的主要结果1.主要结论