《狭义相对论动力学》PPT课件.ppt

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1、第6章（下）狭义相对论动力学6.7相对论质量6.7相对论质量6.8力和加速度的关系令m0为物体的静止质量，物体的运动速度为v，m为相对论质量。-----相对论质量公式静止质量最小！开始介绍相对论动力学。当v0.98c,m5m0！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。1.当2.相对论中动量与力的表达式（对应原理）说明: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！6.9相对论动能6.9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

2、位移过程中动能的增量为注意：(m惯性质量)代入Ek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<

3、31(3108)2/1.610-19=0.511MeV爱因斯坦提出：m0c2为物体静止能量E0。E=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？？？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

4、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-m0=（mD+mT）-（mHe+mn）=……=0.0311×10-27kg释放能量1kg核燃料释放能量约为：3.35×1014J1kg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：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

5、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。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,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（即质量守恒）所以因为水平方向无外力，动量守恒，有再求V:碰前碰后将（2）（3）代入（1）式：碰前m0+m0碰后M0=2.31m0静止质量可以不守恒。动能可以转化为静止能量（和形变能）等！6.11动量和能量的关系6.1

6、1动量和能量的关系因为平方可以得到m2c2=mo2c2+m2v2m2c4=m02c4+m2v2c2E2=Eo2+p2c2一.勾股关系动量和能量的关系是密不可分的。呈勾股关系（记）二.光子的能量、动量、质量：对光子v=c由可知,即E0=0……光子的静止质量为零，静止能量为零。光子只有动能（其动能即总能）。若要m≠∞,必须m0=0.E2=p2c2E=pc没有静止的光子！即光子不能选作参考系。光子的静止质量为零,并不是说有静止的光子！理由:（1）从光速不变原理来看,在各个惯性系中光速都是C,就已经排除了光子选作参考系了。（2）从能量角度来看,若选光子为参考系,在该参考系中光子静止,动能为零；又因为

7、光子静能为零，其总能量就是零,光子就不存在了。注意:3.质量因为mo=0,由会得到,2.动量由E=pcp=E/c=mc2/c=mc又从光电效应知，光子的能量E=h，所以光子的动量也可以表示为P=mc可以由E=mc2怎么找到m=？或用光的频率