1、第十五章 狭义相对论,物理概念：质量，动量，能量，,重新审视其定义,(1),应符合爱因斯坦的狭义相对性原理,(2),应满足对应原理,即经过洛伦兹变换时保持定律形式不变,原,则,即趋于低速时，物理量须趋于经典理论中相应的量,寻找具有相对论性的质点运动力学方程和规律,牛顿第二定律,（,1,）不具有洛仑兹变换的,不变性,.,（,2,）在 作用下获得加速，在 不,变的情况下，质点速度大小会,达到和超过,光速,.,问题引出,：,C,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,15-5,
2、相对论的动量与能量,当 时,二,.,狭义相对论力学的基本方程,相对论动量守恒定律,当 时，增加,而 ，所以光速,C,为物体的极限速度,.,当,时，,不变,.,当 时,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,静,能,：物体,静止,时所具有的,能量,.,相对论,质能,关系,当 时,总能量,静能量,说明,相对论中的质量不仅是惯性的量度，也是能量的量度。,处于静止状态的物体也蕴藏着相当可观的能量,质量变化对应着能量的变化,自然界中，质量和能量守恒是统一定律,物理学中最简单最优美的公式,1932,年英国物理学家,(,J.D.Cockcroft,),和爱尔兰物理
3、学家,(,E.T.Walton,),利用质子加速器进行了人工核蜕变，第一次从实验上验证了质能关系，为此他们于,1951,年获诺贝尔物理学奖 此后,在,放射性蜕变,、,原子核反应,以及,高能粒子实验,中，无数事实都证明了质能关系的正确性。,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,。,1,千克汽油的燃烧值为 焦耳,.,例,如，,1kg,水由,0,加热到,100,时所增加的能量为,质量增加,质能关系,预言,：物质的质量就是能量的一种储藏,.,一些微观粒子和轻核的静能量,粒子 符号 静能量,MeV
4、光子,电子（或正电子）,质子,中子,氘,氚,氦（粒子）,0,0.510,938.280,939.573,1 875.628,2 808.944,3 727.409,e,（或,+,e,）,p,n,四,.,质能关系的应用,质量转能量,1945,年,，美国,在日本,广岛,和,长崎,各投下一枚原子,弹，,造成近二十,万,人死亡,.,我国已建成的岭澳核电站,我国在建的单机容量最大的田湾核电站,原子弹核裂变,1967,年,6,月,17,日，中国第一颗氢弹爆炸成功,能量,转质,量,经由高能加速器碰撞，人类制造出新的元素,(,原子序,93,以上,),。,五 动量与能量的关系,极端相对论近似,光子,光的波粒二
5、相性,普朗克常数,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,+,介子的静止质量是,2.4910,-28,kg,，固有寿命是,2.610,-8,s,。速度为光速的,60%,的,+,介子质量是多少？寿命为多长？,解：,例,3,观察者乙以,4,c,/5,的速度相对静止的观察者甲运动，乙带一质量为,1kg,的物体，则甲测得此物体的质量为多少？乙带一长为,l,，质量为,m,的棒，该棒安放在运动方向上，则甲测得棒的线密度为多少？,解：,本章小结,狭义相对论的基本原理：,(1),相对性原理：物理定律对一切惯性系等价。,(2),光速不变原理：真空中光速与光源或观察者的运动无关。,洛仑兹变换式,相对论的时空观念,长度和时间的测量与参照系的选择有关。,(1),动钟变慢效应,(2),动尺缩短效应,相对论动力学,相对论质量,相对论动量,相对论动力学方程,相对论能量与动量的关系：,能量,动能,静能,能量与动量关系,对于光子,
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