第3章 相对论3第3章 相对论3.pptVIP

3–5 狭义相对论动力学 * 第3章 相对论 A球静止于S， B球静止于S 设两全同小球，静止质量 B A A B 完全非弹性碰撞 一 动量、质量与速度的关系 两个全同粒子的完全非弹性碰撞过程. A、B两个全同粒子正碰后结合成为一个复合粒子. 质量守恒　 动量守恒 质量守恒：M=M =m+m0 动量守恒：对S、 S系分别考虑 系动量守恒： 由速度变换式： S系动量守恒： 质速关系式： m0称为静止质量 质速关系反映了物质与运动的不可分割性 相对论下动量： 1901年（相对论出现以前），考夫曼在研究?射线（电子束）的荷质比 e/m 的实验中发现荷质比与电子的速度有关。 他认为电子的电荷e不会因速度变化而变化，后来的实验也表明，电荷确与速度无关，于是发现了电子的质量是随速度增加而增加的。 布赛勒于1909年（相对论建立之后），重新测量?射线的荷质比，其结果与相对论的质速关系吻合。 m/m0 1 2 3 4 0.2 0.4 1.0 0 0.6 0.8 u/c ? 实验验证 当物体速率远小于光速时，运动质量和静止质量基本相等，可以看作与速度大小无关的常量。 当速率接近光速时， β＝ →1，m(u)→∞，动量也趋向无穷大，相对论效应显著。 讨论 从动力学角度说明物质运动速度的极限为C 质量与物体的运动状态有关 凡属物质属性的：时间、空间、质量都与物质的运动状态有关。 在相对论中，牛顿定律为 光子的静止质量为零 欲使光子的质量有意义，就必须认为光子的静止质量为零。 设有一质点在S系沿X轴运动，其速度为u， 则由动能定理有 二 质量和能量的关系 当u＝0时，m＝m0，动能Ek＝0. 爱因斯坦称m0c2为静能，mc2等于物体的动能和静能之和，称为总能量。 1、质能关系 (1) E0 =m0 c2 　　称之为静能 (2) E=mc2=E0+Ek谓之总能，即总能与质量成正比。 物质的内能，是组成该物质的诸微观粒子： 分子、原子、电子、核子…的动能及相互作用能之总和。 例如一千克的物体的静止能量为 相当于20吨汽油燃烧的能量。 3、Ek=mc2-m0c2 动能只是总能与静能之差 2、质能关系的意义： 质量与能量都是物质的属性，所以二者统一于一个数学式中，即二者存在着确切的当量关系这是毫不奇怪的，这正好说明物质与运动是不可分割的。 4、质量“亏损”：?E＝?mc2 ──原子能的利用 当重核裂变或轻核聚合时，会发生质量“亏损”， “亏损”的质量以场物质的形式辐射出去了，场物质是释放出去的能量的携带者。 当 时 5、讨论动能： 例3.4 在一种热核反应中，反应式为 其中各粒子的静质量分别为： 氘核（ ）： 氦核（ ）： 中子（ ）： 氚核（ ）： 求这一热核反应所释放出的能量。 解： 在这反应过程中，反应前、后质量变化为 释放出相应的能量： 1kg 这种燃料所释放出的能量： 三 动量和能量的关系 此即相对论中动量与能量的关系 勾股定理关系