6 相对论的动量和能量.ppt

相对论 相对论性动量和能量 牛顿定律与光速极限的矛盾 C 物体在恒力作用下的运动 经典力学中物体的质量与运动无关 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 二　狭义相对论力学的基本方程 相对论动量守恒定律 当 时， 急剧增加 , 而 ，所以光速 C 为物体的极限速度. 当 时， 不变 . 当 时 三　质量与能量的关系 动能定理 设 积分后，得 利用 和 得 相对论动能 当 时, 相对论质能关系 爱因斯坦认为（1905） 懒惰性 惯性 ( inertia ) 活泼性 能量 ( energy ) 物体的懒惰性就 是物体活泼性的度量 . 质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏 . 电子的静质量 电子的静能 质子的静能 相对论质能关系 1千克的物体所包含的静能 1千克汽油的燃烧值为 焦耳 . 静能 ：物体静止时所具有的能量 . 质子的静质量 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。 质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏。 相对论能量和质量守恒是一个统一的物理规律。 例：在一种热核反应中，各种粒子的静质量如下： 求：反应释放的能量。 氘核 氚核 氦核 中子 反应质量亏损 释放能量 1kg核燃料释放能量 为1㎏优质煤燃烧所释放热量的1千多万倍！ 而核反应“释放效率”只有 锂原子的核反应 两　粒子所具有的总动能 两　粒子质量比静质量增加 理论计算和实验结果相符． 实验测量 物理意义 惯性质量的增加和能量的增加相联系，质量的 大小应标志着能量的大小，这是相对论的又一极其 重要的推论 . 相对论的质能关系为开创原子能时代提供了理 论基础 , 这是一个具有划时代的意义的理论公式 . 四　质能公式在原子核裂变和聚变中的应用 质量亏损 原子质量单位 放出的能量 1g 铀235 的原子裂变所释放的能量 1 核裂变 我国于 1958 年建成的首座重水反应堆 2 轻核聚变 释放能量 质量亏损 轻核聚变条件 温度要达到 时，使 具有 的动能，足以克服两 之间的库仑排斥力. 氘核 氦核 五 动量与能量的关系 极端相对论近似 光子 光的波粒二象性 普朗克常量 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 已知一个氚核 和一个氘核 可聚变成一氦核 , 并产生一个中子 , 试问这个核聚变中有多少能量被释放出来 . 解 核聚变反应式 氘核和氚核聚变为氦核的过程中，静能量减少了 例3 在实验室中测得电子的速度是0.8c，c为真空中的光速．假设一观察者相对实验室以0.6c的速率运动，其方向与电子运动方向相同，试求该观察者测出的电子的动能和动量是多少？（电子的静止质量me＝9.11×10?31kg） 解：设实验室为S系，观察者在S′系中，电子为运动物体．则S′对S系的速度为u = 0.6c，电子对S系速度为vx = 0.8c．电子对S′系的速度 观察者测得电子动能为 动量 ＝1.14×10-22 kg·m/s 相对论 相对论性动量和能量