狭义相对论(相对论动力学).pptxVIP

5.4 狭义相对论的动力学基础定义 对应原理;当(经典力学质量,称静质量).从实验和理论上找质量与速度的关系，即找出 时空关系根本改变 物理量需要重新修正,经典力学需要改造. 两条原则; 1), 对应原则 经典力学 2), 守恒定律成立 . 一、动量但与经典力学不同 m = m(v) 的形式。 第一页，共二十六页。vABABvSS’vxX’0S’vm00‘m0mABmABSuxux’xX’00‘二、质量由动量守恒和质量守恒全同粒子A和B发生完全非弹性正碰即S:S’:即第二页，共二十六页。全同粒子A和B发生完全非弹性正碰即即S:S’:由和代入化简后得把m0看成静止质量，把m称为相对论质量，第三页，共二十六页。如图 所示，布塞勒质量 m 随速度增大而增大。Cuye-Lavanchy质量：图 质量随速度变化动量：利用第四页，共二十六页。三、力、功和动能也沿切向1 . 力:2.力和加速度的关系与所以力和加速度方向不一致前面的系数不同第五页，共二十六页。3 . 功和动能质点动能定理:利用第六页，共二十六页。1 态质量质量2 态上式变为，--- 相对论中的质点动能公式的情况下：1. 在经典力学的动能是相对论表达式在低速下的近似。2. 由 当动能由于外力作功不断增大而不断增加时，速率却不能无限制增大，而是有一个极限值 c。第七页，共二十六页。四、能量、质能关系1 . 静能和质量亏损静能:质量亏损：结合能：2 . 总能和质能关系总能---- 著名的质能关系式原子能公式第八页，共二十六页。讨论：1 . 把粒子的能量和质量联系起来,数值相差一常数因子 c2 。能量守恒和质量守恒统一起来。2 . 在相对论中,—— 能量守恒—— 质量守恒3 . 粒子相互作用中相对论质量守恒，但其静止质量并不守恒。第九页，共二十六页。从质能公式可知总能量正比于质量4。静止能量实际上是物体的总内能---分子的内能、势能、原子的电磁能、质子中子的结合能等。静止能量是相当可观的。例：一公斤的物体的静止能量相当于200万吨汽油燃烧的能量。5。质能相互依存，且同增减即那儿有能量，那儿就有质量，而且那儿有质量的变化，那儿就有能量的变化。即：第十页，共二十六页。 例. 中子和质子合成氘核实时放出γ射线，试求γ射线的能量。解：质子，中子，氘核的静质量分别为…..为质量亏损释放γ射线能：聚合1公斤氘核释放的能量：约相当于1公斤汽油燃烧放热的230万倍！第十一页，共二十六页。例如：两个静止质量为的全同粒子，它们各自以速率相向而行，所以它们相对论质量均为设两粒子作完全非弹性碰撞后，变成一个静止的复合粒子，其静止质量为M0。求碰撞过程中转化的内能。解：由于粒子在碰前后能量守恒，因此有：—— 能量守恒—— 质量守恒两粒子在碰撞过程中，静止质量并不守恒。静止质量的增量称为质量过剩。实际上碰前两粒子动能转化为碰后静止复合粒子的内能， 即：第十二页，共二十六页。五、能量和动量的关系可能存在“无质量”粒子只具有动量、能量，无所以也没有静能则：只以光速运动（光子、中微子 ——预言引力子存在）第十三页，共二十六页。例;光子; m0 = 0,以光速 c 运动的粒子.h=6.626x10-34 焦耳 秒.光子例. 静能量为0.511MeV的电子具有5倍于它的静能的总 能量，试求它的动量和速率 。解：E = 5m0c2第十四页，共二十六页。六、质能关系的重要应用（选学内容） E = mc2m 和 E 的关系深层次理论突破 实践上的巨大变化重核裂变：一个重原子核分裂成为两个（或更多个）中等质量碎片的现象。核燃料主要有235U(铀)、239Pu(钚)和233Th(钍)。轻核聚变：轻核在一定高温条件下融合成较重的核，所以又称热核反应第十五页，共二十六页。（1）核裂变过程（以235U为例）： 当235U核吸收一个中子后，就会形成复合236U核，而236U核是不稳定的，它很快发生形变由椭球形进而变成不对称的哑铃形，然后发生断裂，成为两个略有大小差异的产物核，同时放出若干个中子，下图为复合核裂变示意。第十六页，共二十六页。(2) 链式反应与临界质量链式反应：重核的裂变是通过中子的轰击实现的核裂变过程中有“次级中子”再去轰击重核引起另一次裂变，然后再产生中子形成一种核裂变的“链条”，使得裂变反应一直延续下去，这种连续不断的裂变反应就叫做“链式反应”。 第十七页，共二十六页。临界质量：对于一种核燃料以及一种核燃料区的形状，例如球形、柱形或其它，都有一相应的最小体积（或质量）使中子逃逸几率足够小以致能维持核燃料区内的链式反应，这个体积（或质量）就称为临界体积（或临界质量）。 核燃料的质量达到临界质量是维持链式反应的必要条件。临界质量的大小除了与核燃料区的形状