狭义相对论动力学基础.ppt

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1、在相对论中，能量、动量、角动量等守恒量以及和守恒量传递相联系的物理量，如力、功等，都面临重新定义的问题。如何定义呢？§15-5狭义相对论动力学基础在时，(1)符合“对应原理”：新定义的物理量经典物理中相应的量(2)保持基本守恒定律继续成立满足两条一、相对论质量1901年德国物理学家考夫曼利用镭的放射性衰变中射线的高能电子作实验，发现随速度增加，电子越来越难以加速，即电子的质量随速度的增大而增大。00.20.40.60.81.0P185,15.7图m与v的关系——质速关系P184,15.28a式△考点19m0——物体相对惯

2、性系静止时的质量，称为静止质量——物体以速度运动时的质量,称为运动质量实验证明:讨论：1)m和v有关：m=m(v)，在不同惯性系中质量大小不同。00.20.40.60.81.02)vm，可见，速度越大惯性就越大，越不易改变原来的运动状态。P184，15.28a-185,二上3）。当时,与经典情况一致.P184,倒第5行回到牛顿力学情况，符合“对应原理”m与v的关系5)光子没有静止质量。对于光子，速度v=c，而m又不可能为无限大，所以光子的静止质量m0=04)v>c时，m将为虚数，无意义，c是一切物体运动速度的极限。P

3、184,15.28BP185,第2行二、相对论力学的基本方程1.相对论动量2.相对论的力P185,15.29式P186,15.32式力：动量对时间的变化率P185,15.30式当v<

4、的力作用则v当vc时m力的作用：改变速度力的方向与的方向一致改变速度改变质量力的作用：力的方向与和的矢量和的方向一致v↑m↑物体受力作用：不断受力vc,c是v的极限物体受力作用v↑△三、质量和能量的关系1.相对论动能力F作用下粒子位移,其速率由0增至v,粒子的动能.由动能定理,有因为故即两边求微分得：——相对论动能公式由P188,15.35式△说明：1）相对论粒子动能与经典动能形式完全不同2）低速v<

5、的粒子，当其速度由0.6c增加到0.8c时，外界对它所作的功A=？2220)6.0118.011(cm---=考点21解：由动能定理，得例3将电子从静止开始加速到v=0.60c的速度需做多少功？解：由动能定理得电子静止时将电子加速到0.60c时，其动能为考点练ZP25,15(考点10）练ZP25,15(考点10）2.相对论能量物体运动时的能量物体的静止时能量相对论物体总能量△质能关系式:物体的静止能量P188,15.36式P189,15.37式例4ZP24,8(考点7)例5ZP24,7(例1)例6(ZP24,10)（考点1

6、）静能包括：物质内部各层次的粒子的动能及相互作用的势能。1）静止能量说明：物体静止时具有的能量。P189,15.37式15.37上1-2行1kg物体E0=m0c2=9×1016J1kg汽油燃烧值=4.6×107J,(是E0的1/20亿)P189,15.37式下1-3行P189,倒1-6行静止能包括物体内各部分的相对运动的动能相互作用势能有热能：分子动能、势能化学能：使原子结合的能量电磁能：使核和电子结合的能量结合能：核子间的结合能粒子间的结合能以及各组成部分(电子、中子、质子等)的静止能附：E0在一定条件下可转化为其他形式

7、的能量(1905年爱因斯坦就预言)。2)质能关系统一了能量守恒与质量守恒如一系统能量守恒P188,15.36式，3-5行3）能量变化与质量变化的关系为△E=△mc2△m>0系统能量增加△m<0系统能量减少P188,15.36式，3，6，7行在日常生活中，质量的改变是很微小的。但在核利用方面，这一微小变化是非常重要的。例如：使1kg的水从273k加热到373k，吸收的热量为4.186×105J，求其质量的变化量。解：如此小的质量变化，是无法测量的。但在核利用方面，这一微小变化是非常重要的。原子弹和氢弹爆炸的巨大能量正是原子结

8、构发生变化时静止质量减少而放出的能量。反应前：反应后：系统静质量m01总动能Ek1系统静质量m02总动能Ek24)核反应一个重元素原子核（如铀）分裂成两个中等质量的原子核。如原子弹爆炸核聚变反应:两个轻元素原子核聚合成一个重原子核核裂变反应：如：氘核与氚核→氦；如氢弹爆炸指出：核反应会发生质量的减少，这