15_5狭义相对论动力学基础.ppt

在相对论中，能量、动量、角动量等守恒量以及和守恒量传递相联系的物理量，如力、功等，都面临重新定义的问题。如何定义呢？;一、相对论质量;总质量守恒. 总动量守恒.;——相对论的质速关系;4）当 时， （ m0 ≠ 0 ）.表明: 质量增加只有在v接近光速时，才明显起来。;讨论：;5) 光子没有静止质量。 对于光子，速度v=c ，而m又不可能为无限大，所以光子的静止质量m0 = 0 ;二、相对论力学的基本方程;2）低速 v c时，以上式回到经典力学形式 ;二、相对论力学的基本方程;讨论 :;经典力学观点;△ 三、 质量和能量的关系;因为;两边求微分得：;说明：;例1 ZP24,6(例2）; 例2 一静止质量为 m0 的粒子，当其速度由0.6 c 增加到 0.8 c 时，外界对它所作的功 A=？;例3 将电子从静止开始加速到v=0.60c 的速度需做多少功？;练 ZP25,15(考点10）;练 ZP25,15(考点10）;2. 相对论能量;2. 相对论能量; 静能包括：物质内部各层次的粒子的动能 及相互作用的势能。;静止能包括物体内各部分的 相对运动的动能 相互作用势能;例4 ZP24,8(考点7);例6 (ZP24,10)（考点1）; 质能关系反映了物体的能量和质量的内在 的深刻联系。; 质能关系统一了能量守恒与质量守恒 ; 对一个孤立系统，在物理过程中能量守恒定律和质量守恒定律同时成立，即能量和质量都不能创生、也不能消灭，它们只能从一种形式转化为另一种形式。如：电子对湮灭成光子的过程; E = mc2为开创原子能时代提供了理论基础， 被看作是具有划时代意义的理论公式，已成为 纪念爱因斯坦伟大功绩的标志。;3） 由 E= mc2知，一定能量总与一定质量相对应，任何质量的改变，都伴随相应的能量改变，反之亦然，其能量变化与质量变化的关系为;例如：使 1 kg 的水从 273 k 加热到 373 k ，吸收的热量为 4.186 ×105J ，求其质量的变化量。 解： ;4） E= Ek + m0c2 = Ek + E0;4） 质量亏损; ; ;例7 试计算氢弹爆炸中核聚变反应之一放出的能量，其聚变反应为;解：反应前后质量亏损;例7 热核反应;我国于 1958 年建成的首座重水反应堆;中国广东大亚湾核电站;核潜艇;四、能量与动量的关系;1）上式 ,当E 取“-” 时，预示者粒子可能存在负能量状态，狄拉克提出真空理论，预言了反粒子存在，已被实验证实。 ;1）上式 ,当E 取“-” 时，预示者粒子可能存在负能量状态，狄拉克提出真空理论，预言了反粒子存在，已被实验证实。 ;光子的动量; 能量、动量关系;;例8 ZP26,20B（考点9）;1.狭义相对论时空观：测量与观察者和被测物体的相对运动有关。;例9 考点20;固有长度，路程＝速度乘时间;练考点14，ZP35,16B;;经典力学观点;附： 说明： 1）物体的静能，包含组成该物质分子、原子以及原子中电子、质子、中子因运动所具有的动能，以及这些微观粒子之间因相互作用所具有的势能之和。;2）能量守恒与质量守恒统一于质能关系中。;在轻元素（氢或重氢）原子核相互结合成较重的原子核（如氦）时，会发生质量的减少，这时会有大量的能量释放；重元素（如铀）原子核分裂成两个中等轻重的原子核时也会发生质量的减少，也会有大量的能量释放，这就是原子核能。; 原子反应堆就是利用重核分裂释放能量的原理设计和建造的。足见狭义相对论的重要结论已经???生产技术上和人类生活中发生了深刻的影响。;例3 m0为电子的静质量，求（1）电子的静能是多少电子伏特;（2） 将电子从静止开始加速到v=0.60c 的速度需做多少功？