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文档简介

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 1 相对论性动量 当时 一 动量与速度的关系 2 相对论性质量 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 15 5相对论的动量与能量 当时 二 狭义相对论力学的基本方程 相对论动量守恒定律 当时 当时 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 三质量与能量的关系 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 物理学中最简单最优美的公式 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 1千克汽油的燃烧值为焦耳 质能关系预言 物质的质量就是能量的一种储藏 四 质能关系的应用 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 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 原子弹核裂变 1967年6月17日 中国第一颗氢弹爆炸成功 能量转质量 经由高能加速器加速的微观粒子碰撞重核 人类制造出新的元素 原子序93以上 五动量与能量的关系 极端相对论近似 光子 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 介子的静止质量是2 49 10 28kg 固有寿命是2 6 10 8s 速度为光速的60 的 介子质量是多少 寿命为多长 解 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 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 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 动钟变慢效应 2 动尺缩短效应 相对论动力
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