2.1-即趨于低速時,物理量須趨于經(jīng)典理論中相應的量ppt課件

1、即趨于低速時，物理量須趨于經(jīng)典理論中相應的量即趨于低速時，物理量須趨于經(jīng)典理論中相應的量物理概念：質(zhì)量，動量，能量，物理概念：質(zhì)量，動量，能量，重新審視其定義重新審視其定義(1) 應符合愛因斯坦的狹義相對性原理應符合愛因斯坦的狹義相對性原理(2) 應滿足對應原理應滿足對應原理即經(jīng)過洛倫茲變換時保持定律形式不變即經(jīng)過洛倫茲變換時保持定律形式不變原原那那么么12.3 相對論動力學相對論動力學12.3.1 相對論質(zhì)量和動量相對論質(zhì)量和動量v 質(zhì)速關系質(zhì)速關系經(jīng)典理論：經(jīng)典理論：恒量0mm與物體運動無關與物體運動無關實驗結(jié)果實驗結(jié)果 質(zhì)速曲線質(zhì)速曲線2201cmmv(2) 質(zhì)速曲線質(zhì)速曲線當當v =0

2、.1 cm 增加增加 0.5%02mm m(3) 光速是物體運動的極限速度光速是物體運動的極限速度00m(1) 當當v c 時，時， 0, m = m0當當v =0.866 c當當v c當當v = 00.5 1.05 432100mmcv/r 討論討論v 相對論動量相對論動量vvv20)(1cmmp可以證明，該公式保證動量可以證明，該公式保證動量守恒定律在洛倫茲變換下，守恒定律在洛倫茲變換下，對任何慣性系都保持不變性對任何慣性系都保持不變性v 相對論質(zhì)點動力學基本方程相對論質(zhì)點動力學基本方程v0mp 經(jīng)典力學經(jīng)典力學amtmtpF00ddddv相對論力學相對論力學v201ddddmttpF(1

3、) (1) 可證明，該質(zhì)點動力學基本方程對洛倫茲變換保持不變；可證明，該質(zhì)點動力學基本方程對洛倫茲變換保持不變；(2) (2) 低速極限下，可退化至經(jīng)典力學關系。低速極限下，可退化至經(jīng)典力學關系。12.3.2 質(zhì)能關系式質(zhì)能關系式總總 能能 量：量：200cmE 靜止能量：靜止能量：2mcE 202cmmcEK任何宏觀靜止任何宏觀靜止物體具有能量物體具有能量相對論質(zhì)量是相對論質(zhì)量是能量的量度能量的量度質(zhì)能關系質(zhì)能關系 2mcE 物體的相對論總能量與物體的總質(zhì)物體的相對論總能量與物體的總質(zhì)量成正比量成正比 質(zhì)量與能量不可分割質(zhì)量與能量不可分割 )( 2cmE物體質(zhì)量與能量變化的關系物體質(zhì)量與能量

4、變化的關系例如例如1kg 水由水由 0 加熱到加熱到 100 ，所增加的能量為，所增加的能量為J 1018. 45Ekg 106 . 412mv 質(zhì)能關系為人類利用核能奠定了理論基礎。例例解解求求電子靜質(zhì)量電子靜質(zhì)量 m0 = 9.1110-31 kg(1) 試用焦耳和電子伏為單位，表示電子靜能；試用焦耳和電子伏為單位，表示電子靜能；(1) 電子靜能電子靜能J 1020. 81091011. 9141631200cmE(2) 靜止電子經(jīng)過靜止電子經(jīng)過 106 V 電壓加速后，其質(zhì)量和速率。電壓加速后，其質(zhì)量和速率。MeV 51. 0eV 1051. 01060. 11020. 8619140E

5、(2) 靜止電子經(jīng)過靜止電子經(jīng)過 106 V 電壓加速后，動能為電壓加速后，動能為J 106 . 1eV 10136kE電子的質(zhì)量為電子的質(zhì)量為202cEEcEmk由質(zhì)速關系，電子運動的速率為由質(zhì)速關系，電子運動的速率為cmm )(120vc94. 0)1069. 210911. 0(123030kg 1069. 2109106 . 11020. 830161314例例 在熱核反應過程中，在熱核反應過程中，nHeHH10423121如果反應前粒子動能相對較小，試計算反應后粒子所具有的如果反應前粒子動能相對較小，試計算反應后粒子所具有的總動能。知總動能。知kg 107 3.343H)(27210

6、mkg 109 5.004H)(27310mkg 105 642. 6He)(27420mkg 100 675. 1n)(27100m解解 反應前、后粒子靜止質(zhì)量之和反應前、后粒子靜止質(zhì)量之和 m10 和和 m20分別為分別為kg 106 348. 8H)(H)(2731021010mmmkg 105 317. 8n)(He)(2710042020mmm質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損kg 101 031. 0271020mmm與質(zhì)量虧損所對應的靜止質(zhì)量減少量，即為動能增量，也就與質(zhì)量虧損所對應的靜止質(zhì)量減少量，即為動能增量，也就是反應后粒子所具有的總動能，即是反應后粒子所具有的總動能，即 109101 03

7、1. 016272mcEkMeV 17.5J 1080. 2 2112.3.3 能量和動量的關系能量和動量的關系兩邊平方兩邊平方201 mm20221mm42022242cmcmcmv兩邊乘以兩邊乘以 c 4 20222EcpE取極限情況考慮，如光子取極限情況考慮，如光子00mpcE cEp hE hchp22chcEmkE2mcpc20cm20cm例例解解求求設火箭的靜止質(zhì)量為設火箭的靜止質(zhì)量為 100 t ，當它以第二宇宙速度飛行時，當它以第二宇宙速度飛行時，其質(zhì)量增加了多少？其質(zhì)量增加了多少？ 2020221vmcmmcEk2 02021cvmcEmmmkkg 107 . 0109102 .111010002131633