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文檔簡介

1設在S系中沿x方向由伽里略速度變換得故可見,在S'系中動量也守恒。如果用洛侖茲變換S'系中動量不再守恒?!再比如動量守恒定律2

動量守恒定律和能量守恒定律應該是自然界的普遍規律。這就需要尋找一種與狹義相對論一致的新的動力學規律,這種新的動力學規律應該滿足:(1)它們的定律表達式在洛侖茲變換下應保持不變,從而能夠正確地描述高速運動的規律;(2)當速度v<<c

時,還要能夠很自然地過渡到經典力學;(3)相對論中仍然要保留那些質量守恒、動量守恒及能量守恒等具有普遍意義的基本思想。3

在牛頓力學中,我們已經定義為粒子的動量。在相對論中保留物體的動量的定義,但應放棄質量與速度無關的觀念。一、相對論質速關系m─粒子以速率v運動時的質量(運動質量)m0─粒子靜止時的質量(靜止質量)

相對論力學:質量與速度有關。(否則動量守恒定律不能在洛侖茲變換下保持形式不變)。相對論質量:質速關系式中v為粒子相對某一參照系的速率。當時4明確幾點:

在不同慣性系中大小不同。1)物體質量與速度有關,物體相對于慣性系靜止時質量最小。3)

v>c時,無論m0是否為0,公式中出現虛數,m無意義。再一次真空中的光速是物體運動的極限速度。2)低速物體質量不變。4)當時,若m0≠0,則無意義。所以m0≠0的物體,其速率的最大值只能是接近c,而不能等于c。反之,如果物體的速度等于c,則這種物體的靜止質量只能為0,比如已經發現m0=0的粒子有光子、中微子等。55)實驗證明質速關系是正確的。比如,測量電子質量的試驗。讓電子在加速器中加速,測電子的荷質比e/m發現該值隨速度增大而減小。vc00.20.40.60.81.01108246m0m6)相對論的動量:此時,動量守恒定律在洛侖茲變換下形式保持不變。6在相對論力學中仍用動量變化率定義質點受到的作用力,即:注意:質量隨速度變化。力與加速度方向可以不同。

在經典力學中,人們認為質量是始終保持不變的恒量。二、狹義相對論力學的基本方程7牛頓力學中:平動動能:

相對論力學:仍用力對粒子做功計算粒子動能的增量,并用EK表示粒子速率為v時的動能,即:三、相對論動能8將兩邊求微分:即:m為相對論質量,m0為靜止質量。相對論的動能公式:

當時,9為粒子以速率v運動時的總能量物體作為一個整體作機械運動而具有的能量(平動的能量);將改寫為:為粒子靜止時所具有的能量相對論的動能公式:注意:相對論中的動能與牛頓力學中的動能在形式上完全不同!四、靜能、總能量和質能關系宏觀靜止物體的靜能包括:物體內部各粒子的運動及其相互作用的能量。10相對論質能關系:

質能關系預言:物質的質量就是能量的一種儲藏。Emc2Emc2ss物體的總能量若發生變化,必將伴隨相應的質量變化,反之亦然,即:質能關系說明了質量和能量是統一的,不可分割。

物體在靜止時仍有數量極大的能量,能量并不短缺,短缺的是使物體釋放能量的技術。

相對論的質能關系為開創原子能時代提供了理論基礎,這是一個具有劃時代的意義的理論公式。對于孤立系統,總能量守恒和總質量守恒是統一的。11電子的靜質量

電子的靜能質子的靜能

相對論質能關系

1千克的物體所包含的靜能1千克汽油的燃燒值為焦耳。

靜能

:物體靜止時所具有的能量.質子的靜質量

12核反應中:反應前:反應后:靜質量m01總動能EK1

靜質量m02總動能EK2能量守恒:因此:核反應中釋放的能量相應于一定的質量虧損。總靜止質量的減小質量虧損總動能增量

對于孤立系統,總能量和總質量是守恒的。但是系統的動能和靜能可以相互轉換。靜能變了,則靜止質量發生相應的變化。靜止質量的減少叫質量虧損。13例:在一種熱核反應中,各種粒子的靜質量如下:

求:反應釋放的能量。氘核氚核氦核中子反應質量虧損釋放能量1kg

核燃料釋放能量1

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