§15-5狭义相对论动力学基础.ppt

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1、需要重新定义质量、动量、能量等一些物理量，揭示相对论中的力学规律，就产生了相对论力学。§15-5相对论动力学基础伽利略变换下形式不变经典力学定律洛仑兹变换下形式变化经典力学定律不满足爱因斯坦的相对性原理。两个原则1.在低速条件下，相对论力学基本定律回到牛顿第二定律。2.保持基本守恒定律继续成立.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。00.20.40.60.81.0用一个例子找出质量和速度的函数关系.质量守恒.不受

2、外力作用，系统动量守恒.系统遵守SS系相对于S’系沿x轴以速率-u运动，S’系有一质点，在某时刻分裂为完全相同的两块A、B，它们相对于S’的运动速率相等，方向如图所示S’由相对论速度变换法则：S系中A、B的速度碰撞前后动量守恒：碰撞前后质量守恒：由知，是静止质量用表示联立解得质点以速度v运动时，其运动质量与静止质量的关系为——相对论的质速关系1)质量和v有关:m=m(v)，在不同惯性系中质量大小不同。讨论：2)速度越大惯性就越大，越不易改变原来的运动状态。3)v>c时，m将为虚数，无意义，c是一切物体速度的极限。5)对于光子，

3、速度为c，而m又不可能为无限大，所以光子的静止质量m0=04）当时,回到牛顿力学情况.二、相对论力学的基本方程1.动量以v运动的质点动量为：力等于动量的变化率2.质点受力3.相对论的动力学方程力可以改变速度，也可以改变质量；力的方向和速度、加速度的方向均有关；方向不再与加速度一致。当v<

4、作用v↑三、相对论动能力F作功使粒子速率由0增至v，粒子的动能两边求微分得：相对论动能由讨论1）与经典动能形式完全不同相对论粒子动能牛顿粒子动能2）当v<

5、为其他形式的。（爱因斯坦预言）什么条件？物体或粒子内部结构发生变化.轻元素原子核（如氘核与氚核）相互结合成较重的原子核（如氦）。核反应会有大量的能量释放，这就是原子核能。重元素原子核（如铀）分裂成两个中等轻重的原子核。核反应：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EK2能量守恒：系统动能的增量总静止质量的减小，称为质量亏损.系统动能的增加量等于系统静能的减少量。核反应的基本关系在一般变化过程中，质量的改变是很微小的。例如：使0.001kg的水从273k升到373k，吸收的热量为418.6J，求其质量

6、的增加量。解：这样小的质量增加量是观察不出来的。但在原子核反应中，质量的改变就不能忽略了。我国于1958年建成的首座重水反应堆中国广东大亚湾核电站核潜艇例1试计算氢弹爆炸中核聚变反应之一放出的能量，其聚变反应为已知各粒子的静止质量氘核氚核氦核中子解：反应前后质量亏损释放能量合成1kg氦可释放能量燃烧1kg优质煤释放的能量例2一个静止质量为m0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=？解：2220)6.0118.011(cm---=不能用这样的方法求解：例3m0为电子的静质量，求（1）电子的静能是多少电子

7、伏特解：（1）电子的静止质量m0=9.11×10-31kg电子的静能1eV=1.602189210-19J需要做功（2）将电子从静止开始加速到0.60c的速度需做多少功？电子以0.60c的速度运动时的总能量E=0.789MeV（3）动量为0.60MeV/c时，求电子的能量五、动量与能量的关系由质能关系式动量表达式两式联立得这就是相对论中的动量和能量的关系式。光子的动量光子没有静止状态，由得光子的质量光子没有静止质量和静止能量，但光子有运动质量、动量和能量，这是光子物质性的具体表现。