7A狭义相对论动力学解说.ppt

考夫曼实验(1901) 荷质比e/m随速率的增大而减少 质量m随运动速率 增大而增大 经典的质量在高速运动的情况下必须修正 * 第五章 相对论 5.3 狭义相对论动力学基础 * 牛顿定律与光速极限的矛盾 C 物体在恒力作用下的运动 经典力学中物体的质量与运动无关 一　质量与速度的关系 狭义相对论动力学基础 1）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 a.在 时， 。 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。 当 时 c.当 时，必须 即以光速运动的物 体是没有静止质量的。 2）相对论动量 牛顿力学中，动量 相对论动量 二　狭义相对论力学的基本方程 相对论动量守恒定律 当 时， 不变 . 当 时 三　质量与能量的关系 根据动能定理，物体的动能等于物体从静止开始到达运动状态时合外力所做的功 设 利用 积分后，得 得 相对论动能 当 时, 相对论质能关系 爱因斯坦认为（1905） 懒惰性 惯性 ( inertia ) 活泼性 能量 ( energy ) 物体的懒惰性就 是物体活泼性的度量 . 质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏 . 相对论动能 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。 电子的静质量 电子的静能 质子的静能 相对论质能关系 静能 ：物体静止时所具有的能量 . 质子的静质量 物理意义 惯性质量的增加和能量的增加相联系，质量的 大小应标志着能量的大小，这是相对论的又一极其 重要的推论 . 相对论的质能关系为开创原子能时代提供了理 论基础 , 这是一个具有划时代的意义的理论公式 . 例 两个静止质量都是m0的粒子，其中一个静止，另一个以u=0.6c运动，它们对心碰撞后粘在一起，求碰后形成复合粒子的静止质量。 同位素：定义：具有相同质子数，不同中子数（或不同质量数）的原子互称为同位素。这里的原子是广义的概念，指微观粒子。例如氕（11H）、氘（21H）和氚（31H），它们原子核中都有1个质子，但是它们的原子核中分别有0个中子，1个中子及2个中子，所以它们互为同位素。同位素是具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一,在元素周期表上占有同一位置,化学行为几乎相同,但原子质量或质量数不同,从而其质谱行为、放射性转变和物理性质(例如在气态下的扩散本领)有所差异。同位素的表示是在该元素符号的左上角注明质量数,例如碳14，一般用14C而不用C14.自然界中与多元素都有同位素。同位素有的是天然存在的，有的是人工制造的，有的有放射性，有的没有反射性。同一元素的同位素虽然质量数不同，但他们的化学性质基本相同，物理性质有差异（主要表现在质量上）。自然界中，各种同位素的原子个数百分比一定。 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 解：反应质量亏损 释放能量 1 kg 核燃料释放能量 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 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 我国于 1958 年建成的首座重水反应堆 2 轻核聚变 释放能量 质量亏损 轻核聚变条件 温度要达