大学物理-相对论性动量和能量

§14-5相对论性动量和能量狭义相对论动力学基础两条基本准则：2.在低速情况下，要回复到牛顿力学的形式。1.所有物理规律在任何惯性参照系中都应保持相同的形式——狭义相对性原理。动量定义：vmP＝在相对论力学中，质量必须与速度有关，否则动量守恒定律不能在洛仑兹变换下保持形式不变。且与相对论运动学的结论相互矛盾！§14-5狭义相对论性质点动力学简介一、动量与速度的关系速度v满足洛伦兹变换，质量应如何？持续作用FP持续但的上限是c！v质量为常数的矛盾：速度将趋于无限大！静止粒子质量m0运动粒子质量mm称相对论性质量。式中v为粒子相对某一参照系的速率。2201cvmm相对论质量质速关系式讨论：2201cvmm1）物体的质量与其运动状态有关,m(v)是物体的运动质量，m0是物体的静止质量；2）v→c时，m→∞；3）v《c时，m=m0，与速度无关—牛顿力学。4）宏观物体一般0~104m/s,此时：m≈m0。5）微观粒子速率可接近光速，如中子v=0.98c时003.5mm质-速关系的实验SSvoo12340.20.41.000.60.8c相对物体静止的观察者测得物体的质量为m0,相对物体运动的观察者测得同一物体的质量为m(v)。在相对论力学中仍用动量对时间的变化率定义质点受到的作用力，即：)(vmdtddtPdF狭义相对论的动力学基本方程二、狭义相对论力学的基本方程当v《c时，m=m0amF0合相对论动量守恒定律三、质量与能量的关系（一）相对论动能2、动能定理仍然成立：作用于质点的合外力的功等于质点动能的增加。1、力的功3、相对论动能设物体在合外力F的作用下，由静止开始运动，由动能定理有LKKrdFEE0设质点静止时的动能为零。0相对论动能A=EkrFAdrtvmdddvmvdvmvdvmvmvdd22201cvmm222220cmvcm0d2d2d2222vvmmmvmmcmvcvvmdd22mvcd22mcd2mcd2从物体静止开始mmmc0d2202cmmc202cmmcEkvvmmvdd2讨论cv54)111(2220cvcmEK2032cm若电子速度为：2）质点静止时的动能为零。1）与经典动能形式完全不同.221mvEK易出错：222221121cvvmmvEoK2222212222211211)/1(1/1cvcvcvcv3）当时，趋于经典结果。...1)1(nxxn二项式定理：（二）相对论能量质点静止时的动能为零所以爱因斯坦认为质点的总能量应为：是质点由于运动而具有的能量是质点静止时的能量质点的总能量等于其静能与动能之和2mcE如果一个物体或物体系统的能量有E的能量变化，则其质量必有相应的改变，其值为m。质能关系式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1核裂变1g铀—235的原子裂变释放的能量约为2.5吨煤的能量！原子弹爆炸（核裂变）大亚湾核电站秦山核电站全景图江苏连云港田湾核电站在建的阳江核电站效果图广东阳江2008年12月16日上午，这一中国迄今一次核准建设容量最大的核电项目正式开工。将在2017年全部完成建设2轻核聚变释放能量质量亏损轻核聚变条件温度达到时，使具有的动能，足以克服两之间的库仑排斥力.氘核氦核1967年6月17日，中国第一颗氢弹爆炸成功讨论任何宏观静止的物体具有能量质量是能量的一种量度质量与能量可以相互转化静能：2）1）动能：22cmmcEok总能：koEEmcE23）4）2mcE在相对论中，物体的哇！5）对于孤立系统，在一切过程中，总质量和总能量分别守恒，但静止质量和静止能量却不一定守恒。相对论动量能量关系式能量三角形五、动量与能量的关系对于光子大作业P92：一.3，9，11P93：二.1