同济版大学物理上册3-5-狭义相对论动力学.ppt

35 狭义相对论动力学,*,第3章 相对论,一 动量、质量与速度的关系,两个全同粒子的完全非弹性碰撞过程.如图所示，,A,、,B,两个全同粒子正碰后结合成为一个复合粒子.从,S,和,S,两个惯性系来讨论：,质量守恒,动量守恒,1,2,代入式3.18得，,这就是相对论中的质速关系.动量的表达式为,3,当物体速率,远小于,光速时，运动质量和静止质量基本相等，可以看作与速度大小无关的常量,当速率,接近,光速时，运动质量迅速增大，相对论效应显著,当,1,时，,m,(,u,),，动量也趋向无穷大,实验结论,4,二 质量和能量的关系,在相对论中把力定义为动量对时间的变化率,p,是相对论动量,设静止质量为,m,0,的质点，初始静止，在外力作用下，位移,d,s,，获得速度,u,，质点动能的增量等于外力所作的功,5,将,m,，,d,u,的关系式代入,d,E,k,式，化简,当,u,0时,，,m,m,0,，动能,E,k,0.,6,3、E,k,=mc,2,-m,0,c,2,动能只是总能与静能之差,2、质能关系的意义：,质量与能量都是物质的属性，所以二者统一于一个数学式中，即二者存在着确切的当量关系这是毫不奇怪的，这正好说明物质与运动是不可分割的。,4、质量“亏损”：,Emc,2,原子能的利用,当重核裂变或轻核聚合时，会发生质量“亏损”，“亏损”的质量以场物质的形式辐射出去了，场物质是释放出去的能量的携带者。,9,解,两个质子和两个中子的质量为,例35,已知质子和中子的静止质量分别为,amu为原子质量单位，1amu1.660 kg，两个质子和两个中子结合成一个 核，实验测得它的静止质量,4.001 50 amu.计算形成一个氦核放出的能量.,形成一个氦核质量亏损,10,若形成1 mol氦核(4.002 g)时放出的能量为,这相当于燃烧100吨煤时放出的热量.,能量改变量为,这就是形成一个氦核放出的能量.,11,三 动量和能量的关系,此即相对论中动量与能量的关系,12,则,E,cp,或,对于光子,静止质量为零的粒子一定以光速运动.,13,