力61狭义相对论动力学部分（2010）.ppt

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1、第六章狭义相对论（动力学部分）（SpecialRelativity）§6.7相对论质量§6.9相对论动能§6.10相对论能量△*§6.11相对论动量—能量变换△*§6.12相对论中力的变换§6.8力和加速度的关系1231905年爱因斯坦在《论动体的电动力学》一书中提出如下两条基本原理：1、爱因斯坦相对性原理所有物理规律对所有惯性系都是一样的2、光速不变原理任何惯性系中，真空中光的速率都为c4同时性的相对性相对论效应运动的长度缩短运动的时钟变慢5洛仑兹变换则有：令正变换逆变换6洛仑兹速度变换式逆变换正变换7一维运动情况：令（代数

2、量）（代数量）则有8洛仑兹加速度变换式910§6.7相对论质量（relativisticmass）与相对论矛盾：1.导致超光速；2.对洛仑兹变换，不满足相对性原理。同时还保留动量定义：11比如说两粒子碰撞，在S系中满足动量守恒定律：根据爱因斯坦相对性原理，在S’系中动量守恒定律应该有相同的形式：如果质量m与速度没有关系，则不能通过洛仑兹变换由（1）变到（2）12修正原则：1.使动力学方程满足洛仑兹变换下的不变性；2.在v<

3、的依据。相对论力学就是在保留质量、动量、13后分裂为相同的两块A、B，它们分别沿+x和x方向运动。S系中：(1)下面由动量守恒导出m与v的关系：设粒子在S中静止，14动量守恒：(2)(3)(1)、(2)、(3)消去u和M得：质量守恒（S）：(1)1516mA=m0称静止质量（restmass）mB=m称相对论质量（relativisticmass）(4)则有：令vB=v，17电子能量(MeV)v/cm/m050.9959.8250.9998492.8×1030.99999998549018§6.8力和加速度的关系m1

4、9和表明：（1）（2）速度越大，加速越困难。（3）切向比法向加速困难。m20牛顿第二定律212223感应加速器中电子的运动就是这种情形：om-evFBR×an··24§6.9相对论动能（relativistickineticenergy）相对论中仍然保留动能定理。对质点：2526v<

5、energy）这里的质量是相对论质量，而非静止质量。相对论统一了质量和能量守恒。——质能关系爱因斯坦认为：对28复习用相对论动力学部分保留：改变：29孤立系统：称（静）质量亏损（massdefect），为简便起见将质量亏损就用表示。质量亏损当过程前后系统可看成由一些独立质点组成时，E=mc2=Ek+m0c230[例]热核反应：释放能量：311kg核燃料释放能量约为3.35×1014J，于1kg优质煤燃烧热（2.93×107J）的1千万倍！质能关系E=mc2的提出，具有划时代的意义，它开创了原子能时代。这相当我国水能资源已经开发

6、了9000万千瓦、在建5000万千瓦，即我国水能资源已经利用了1/3，只剩2/3的资源待开发！（按照电力部门的规划，到2020年水电占15.9%，相当于利用了全部水能资源的2/3）32Nuclearpower–indispensablesolutions33现在有关核能的规划是希望在2020年，核电占全部发电的比重为4%如果我国核能到2050年装机容量占电力总装机的10%，亦即约达到120GW，（相当于修建120座标准核电站），那么到2050年，累积天然铀供应量将至少是63万吨。34Barrierstonuclearpower

7、Highinitialinvestment,Publicacceptance;Wastemanagement;Proliferationresistance35二.能量和动量的关系：m0c2PcE(1)经典：36若粒子动能为Ek，(2)当v<

8、2相对论中力的变换若本章结束此结果在电磁场的相对论变换中要用到。利用40