相对论第二讲：相对论动力学的基本方程

第五十讲 第五十讲 4 4 4 4 相对论动力学基础相对论动力学基础 一 一 相对论质速关系式相对论质速关系式 揭示了质量和能量是不可分割的 这个揭示了质量和能量是不可分割的 这个 公式建立了这两个属性在量值上的关系 它表示具有一定质量公式建立了这两个属性在量值上的关系 它表示具有一定质量 的物体客体也必具有和这质量相当的能量 的物体客体也必具有和这质量相当的能量 2 2 0 1 c m m 2 2 0 1 c m mP 注意 注意 自自从从质质能能关关系系发发现现以以后后 有有些些物物理理学学家家错错误误地地解解释释了了这这个个 公公式式的的本本质质 他他们们把把物物质质和和质质量量混混为为一一谈谈 把把能能量量和和物物质质分分开开 从从而而认认为为质质量量会会转转变变为为能能量量 也也就就表表示示物物质质会会变变成成能能量量 结结果果是是 物物质质消消灭灭了了 流流下下来来的的只只是是转转化化着着的的能能量量 其其实实 这这些些论论点点是是完完 全全站站不不住住脚脚的的 因因为为第第一一 质质量量仅仅仅仅是是物物质质的的属属性性之之一一 决决不不能能 把把物物质质和和它它们们的的属属性性等等同同起起来来 第第二二 质质量量和和能能量量在在量量值值上上的的 联联系系 决决不不等等同同于于这这两两个个量量可可以以相相互互转转变变 事事实实上上 在在一一切切过过程程 中中 这这两两个个量量是是分分别别守守恒恒的的 能能量量转转化化和和守守恒恒定定律律是是一一条条普普遍遍规规 律律 质质量量守守恒恒定定律律也也是是一一条条普普遍遍规规律律 并并没没有有发发生生什什么么能能量量向向质质 量量转转变变或或质质量量向向能能量量转转变变的的情情况况 举例 举例 3232 年美国 加州理工学院对电子进行加速 年美国 加州理工学院对电子进行加速 c999999 90 后对质子进行加速 后对质子进行加速 0 900mm 0 300mm 相对论的动量 相对论的动量 2 2 0 1 c m mP 二 相对论动力学的基础方程二 相对论动力学的基础方程 2 2 0 1 F c m dt d dt Pd dt dm dt d mm dt d F 这说明 无论使用多大的力 力持续的时间这说明 无论使用多大的力 力持续的时间c m0 dt d 有多长 都不可能把物体加速有多长 都不可能把物体加速 光速 只能是无限趋近 光速 只能是无限趋近 三 相对论动能三 相对论动能 2 0 2 Ecmmc k 当当 c 2 2 1 E m k 四 静能 总能和质能关系四 静能 总能和质能关系 1 1 质能关系式 质能关系式 2 mcE 一千克物质折合成能量 一度电买一美分 值一千克物质折合成能量 一度电买一美分 值 25002500 万美元 万美元 一吨物质折合成能量 值一吨物质折合成能量 值 250250 亿美元 亿美元 2 2 静能 物体静止的能量 静能 物体静止的能量 2 00 cmE 3 3 总能 物体静止的能量和动能之和 总能 物体静止的能量和动能之和 k EcmmcE 2 0 2 五 能量和动量的关系五 能量和动量的关系 4 2 0 222 Ecmcp 习题习题1 1 某核电站年发电量为 100亿度 它等于36 1015 J的能量 如果这是由 核材料的全部静止能转化产生的 则需要消耗的核材料的质量为 A 0 4 kg B 0 8 kg C 1 12 107 kg D 12 107 kg 习题习题2 2 一个电子运动速度v 0 99c 它的动能是 电子的静止能量为0 51 MeV A 4 0MeV B 3 5 MeV C 3 1 MeV D 2 5 MeV 习题习题3 3 狭义相对论中 一质点的质量m与速度v的关系式为 其动能的表达式为 答案 2分 2 0 1c m m v 2分 2 0