质量亏损并不表示质量转化为能量.docVIP

全日制普通高级中学教课书（必修加选修）第三册质量亏损并不表示质量转化为能量 科学测量证实，任何一个原子核的质量总是小于组成这个核的质子和中子独立存在时质量之和．例如：质子质量为1.007275u，中子质量为1.008665u，它们的和为2.015941 u (u为原子质量单位，1u≈ 1×10-27千克) ．由一个质子和一个中子组成的氘核质量为2.013551u．氘核的质量比质子和中子的质量之和小一些，质量差为△m=0.002388u．这里把核子组成原子核时减少的质量△m称为原子核的质量亏损． 知道了质量亏损，就可以利用爱因斯坦的质量能量关系式△E=△mc2求出核子在结合成原子核时释放出的能量△E．在质子和中子结合成氘核的过程中释放的能量为△E=△mc2=0.002388uc2=0.002388×931.5MeV=2.22MeV． 可是质量亏损是不是意味着质量不守恒、能量不守恒，质量△m转化为能量△E呢？下面用爱因斯坦狭义相对论中的质量公式加以分析． m=m0[1－（v/c）2]1/2 ① ①式中表示物体的静止质量，v表示物体相对参照系的运动速度，c为光速．由此可见，在光速不变的前提下物体的质量随速度的增大而增大． 将①式由二项式定理展开，有 m=m0[1－(1/2)（v/c）2+(3/8)（v/c）4+……] ② 当v﹤﹤c时，有m=m0，即宏观物体在低速运动的情况下（v/c＜10－4），物体的质量可以近似地看作常量，约等于静止质量． 当v足够大，接近光速c时，m=m0就不成立（如v/c=0．98时，m=5m0）． 把②式改写成 m=m0＋m0[(1/2)（v/c）2+(3/8)（v/c）4+……] ③ ③式中设m=m0[(1/2)（v/c）2+(3/8)（v/c）4+…… ④ m就是与物体运动有关的质量． 可见物体的质量与反映物体运动的量（速度、动量、动能）是相互联系的．由此把物体的质量分为两部分：静止质量m0和运动质量m． 忽略高次项，近似得 m=m0＋m0[(1/2)（v/c）2=m0＋[(1/2)m0v2/c2=m0＋Ek/c2 ⑤ 式中Ek就是物体的动能，Ek=(1/2)m0v2． 物体的运动质量为m=Ek/c2 ⑥ 可见所谓质量亏损△m是指核子结合为原子核前后静止质量之差，并没有考虑它们的运动质量部分．核子结合过程，静止质量减少，运动质量增加，增加的运动质量等于减少的静止质量，而静止质量和运动质量之和是不变的，即质量守恒定律仍然成立． ⑤式可以写成能量关系式 mc2=m0c2＋EK ⑦ ⑦式说明，物体具有的能量E=mc2（爱因斯坦质能关系式）不仅包含由于运动而具有的动能，还包含它由于具有静止而蕴藏的静止能量m0c2． 核子在结合成原子核的过程中释放的能量△E等于核子的静止能量减去原子核的静止能量，仍遵从能量守恒定律． 在以上分析中还可以看到质量和能量是反映物质不同性质的物理量，相互联系，不存在相互转化． ykl 21:30:35 全日制普通高级中学教课书（必修加选修）第三册质量亏损并不表示质量转化为能量 科学测量证实，任何一个原子核的质量总是小于组成这个核的质子和中子独立存在时质量之和．例如：质子质量为1.007275u，中子质量为1.008665u，它们的和为2.015941 u (u为原子质量单位，1u≈ 1×10-27千克) ．由一个质子和一个中子组成的氘核质量为2.013551u．氘核的质量比质子和中子的质量之和小一些，质量差为△m=0.002388u．这里把核子组成原子核时减少的质量△m称为原子核的质量亏损． 知道了质量亏损，就可以利用爱因斯坦的质量能量关系式△E=△mc2求出核子在结合成原子核时释放出的能量△E．在质子和中子结合成氘核的过程中释放的能量为△E=△mc2=0.002388uc2=0.002388×931.5MeV=2.22MeV． 可是质量亏损是不是意味着质量不守恒、能量不守恒，质量△m转化为能量△E呢？下面用爱因斯坦狭义相对论中的质量公式加以分析． m=m0[1－（v/c）2]1/2 ① ①式中表示物体的静止质量，v表示物体相对参照系的运动速度，c为光速．由此可见，在光速不变的前提下物体的质量随速度的增大而增大． 将①式由二项式定理展开，有 m=m0[1－(1/2)（v/c）2+(3/8)（v/c）4+……] ② 当v﹤﹤c时，有m=m0，即宏观物体在低速运动的情况下（v/c＜10－4），物体的质量可以近似地看作常量，约等于静止质量． 当v足够大，接近光速c时，m=m0就不成立（如v/c=0．98时，m=5m0）． 把②式改写成 m=m0＋m0[(1/2)（v/c）2+