相对论的动量和能量.ppt

第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 物理概念：质量，动量，能量，重新审视其定义 (1) 应符合爱因斯坦的狭义相对性原理 (2) 应满足对应原理 即经过洛伦兹变换时保持定律形式不变 原 则 即趋于低速时，物理量须趋于经典理论中相应的量 寻找具有相对论性的质点运动力学方程和规律 牛顿第二定律 （1）不具有洛仑兹变换的不变性. （2）在 作用下获得加速，在 不 变的情况下，质点速度大小会达到和超过光速. 问题引出： C 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 1）相对论动量 当 时 , 一 . 动量与速度的关系 2）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 . 当 时, C 15-5 相对论的动量与能量 当 时, 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 二 . 狭义相对论力学的基本方程 相对论动量守恒定律 当 时， 增加 , 而 ，所 以光速 C 为物体的极限速度. 当时， 不变 . 当 时 , 当 时, 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 三 质量与能量的关系 动能定理 设 积分后，得 利用 和 得 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 相对论动能 静能 ：物体静止时所具有的能量 . 相对论质能关系 当 时, 总能量静能量 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 说明 相对论中的质量不仅是惯性的量度，也是能量 的量度。 处于静止状态的物体也蕴藏着相当可观的能量 质量变化对应着能量的变化 自然界中，质量和能量守恒是统一定律 1932年英国物理学家 ( J.D.Cockcroft ) 和爱尔兰 物理学家 ( E.T.Walton ) 利用质子加速器进行了人 工核蜕变，第一次从实验上验证了质能关系，为此 他们于1951年获诺贝尔物理学奖 此后, 在放射性 蜕变、原子核反应以及高能粒子实验中，无数事实 都证明了质能关系的正确性。 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 例： 现有 100 座楼，每楼 200 套房，每套房用电功率 10000 W ， 总功率 ，每天用电 10 小时 ， 年耗电量 ，可用约 33 年。 1千克汽油的燃烧值为 焦耳 . 例如，1kg 水由 0 加热到 100 时所增加的能 量为 质量增加 质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏. 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 一些微观粒子和轻核的静能量 粒子 符号 静能量 MeV 光子 电子（或正电子） 质子 中子 氘 氚 氦（ 粒子） 0 0.510 938.280 939.573 1 875.628 2 808.944 3 727.409 e（或 +e ） p n 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 四 . 质能关系的应用 质量转能量质量转能量 1945年，美国在日本广岛和长崎各投下一枚原子 弹，造成近二十万人死亡. 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 我国已 建成的岭澳 核电站 我国在 建的单机容 量最大的田 湾核电站 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 原子弹核裂变 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 1967年6 月17日，中国 第一颗氢弹爆 炸成功 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 能量能量转质转质量量 经由高能加速器碰撞，人类制造出新的元素 (原 子序93以上) 。 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 五 动量与能量的关系 极端相对论近似 光子 光的波粒二相性 普朗克常数 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 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 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 例2 + 介子的静止质量是 2.4910-28kg，固有寿命是 2.610-8 s。速度为光速的60% 的+ 介子质量是多少？ 寿命为多长？ 解 ： 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 例3 观察者乙以4c/5的速度相对静止的观察者甲运动 ，乙带一质量为1kg的物体，则甲测得此物体的质量为 多少？乙带一长为l，质量为m的棒，该棒安放在运动 方向上，则甲测得棒的线密度为多少？ 解 ： 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 本章小结 狭义相对论的基本原理： (1)相对性原理：物理定律对一切惯性系等价。 (2)光速不变原理：真空中光速与光源或观察者的运动无 关。 洛仑兹变换式 第十五章第十五章 狭义相对论狭义相对论 相对论的时空观念 长度和时间的测量与参照系的选择有关。 (1)动