相對論性動量和能量

1、14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版1( (1) )相對論動量遵循洛倫茲變換相對論動量遵循洛倫茲變換vvv02201mcmp cv當(dāng)當(dāng) 時時v0mp 一動量與速度的關(guān)系一動量與速度的關(guān)系( (2) )相對論質(zhì)量相對論質(zhì)量02201mcmm v靜止質(zhì)量靜止質(zhì)量 m0 ：vm 物體相對于慣性系靜止時的質(zhì)量物體相對于慣性系靜止時的質(zhì)量 .14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版2相對論質(zhì)量相對論質(zhì)量2201cmmv 說明說明質(zhì)量與速度有質(zhì)量與速度有關(guān)關(guān) .)(vmm0m12340.20.41.000.60.8v c2

2、)(11cv 14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版3結(jié)論結(jié)論: 質(zhì)量具有相對意義質(zhì)量具有相對意義. , ,可以認(rèn)為質(zhì)可以認(rèn)為質(zhì)點的質(zhì)量是一個常量點的質(zhì)量是一個常量, ,牛頓力學(xué)仍然牛頓力學(xué)仍然適用適用. .當(dāng)當(dāng) 時時cv0mm 2201cmmv 14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版4二狹義相對論力學(xué)的基本方程二狹義相對論力學(xué)的基本方程tpFdd tmFccdd, 0022vv v，時時當(dāng)當(dāng)變?yōu)榕ｎD第二定律變?yōu)榕ｎD第二定律.即即amF0)1(dd220cmtv v14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性

3、動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版5三質(zhì)量與能量的關(guān)系三質(zhì)量與能量的關(guān)系動能定理動能定理 xxxFE0kdpppdd)(dvvv xxtp0ddd pp0dvtpFdd vvvd)(ddppp vvvv)00d(dppp v0vvvvd1220cmp22vvc 10mp202020k11cmcmmE 2222vvvcc14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版6202020k11cmcmmE 2222vvvcc22vc 10mm2020201)1 (cmcmm 2222vvvcc20020201cmmcmm 222vvvc202kcmmcE 20k21vv

4、mEc當(dāng)當(dāng) 時，時，14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版7相對論相對論動能動能202kcmmcE 靜能量靜能量總能量總能量物體物體靜止靜止時所具有的時所具有的能量能量.靜能量靜能量 E總能量總能量20K2cmEmc 2mcE 相對論相對論質(zhì)能質(zhì)能關(guān)系關(guān)系 相對論能量和質(zhì)量守恒是一個相對論能量和質(zhì)量守恒是一個統(tǒng)一統(tǒng)一的物理規(guī)律的物理規(guī)律.14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版8物理意義物理意義2mcE 2)(cmE 慣性質(zhì)量的增加和能量的增加相聯(lián)慣性質(zhì)量的增加和能量的增加相聯(lián)系，能量的改變必然導(dǎo)致質(zhì)量的相應(yīng)變系

5、，能量的改變必然導(dǎo)致質(zhì)量的相應(yīng)變化，這是相對論的又一極其重要的推論化，這是相對論的又一極其重要的推論. 14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版9 相對論的質(zhì)能關(guān)系為開創(chuàng)原子能時相對論的質(zhì)能關(guān)系為開創(chuàng)原子能時代提供了理論基礎(chǔ)代提供了理論基礎(chǔ) , 這是一個具有劃時這是一個具有劃時代意義的理論公式代意義的理論公式 .14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版10四質(zhì)能公式在原子核裂變和聚變四質(zhì)能公式在原子核裂變和聚變中的應(yīng)用中的應(yīng)用n2SrXenU109538139541023592u22.0m質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損原子質(zhì)量單

6、位原子質(zhì)量單位 kg 1066. 1u127放出的能量放出的能量MeV2002cmEQ1 1 核裂變核裂變1g 鈾鈾 235 的原子裂變釋放的能量的原子裂變釋放的能量J105 . 810Q14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版11原子彈爆炸（核裂變）原子彈爆炸（核裂變）14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版12我國于我國于 1958 年建成的首座重水反應(yīng)堆年建成的首座重水反應(yīng)堆14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版13秦山核電站秦山核電站全景圖全景圖在建的在建的陽江核電

7、站陽江核電站效果圖效果圖14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版142 輕核聚變輕核聚變HeHH422121J1087. 3)(122cmEQ釋放能量釋放能量kg103 . 4u026. 029m質(zhì)量虧損質(zhì)量虧損 輕核聚變輕核聚變條件條件 溫度達(dá)到溫度達(dá)到 時，時，使使 具有具有 的動能，足以克服的動能，足以克服兩兩 之間的庫侖排斥力之間的庫侖排斥力.K108H21H21keV10氘核氘核氦核氦核kg103437. 3)H(27210mkg106425. 6)He(27420m14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五

8、版151967年年6月月17日，中國第日，中國第一顆氫彈爆一顆氫彈爆炸成功炸成功 14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版16五五 動量與能量的關(guān)系動量與能量的關(guān)系222021ccmmcEv 222202221)()(ccmmcEv 2222222201)1()(ccccmvvv 22222202201)()(cccmcmvv 2220220)1()(ccmcmvv 2201cmmpvvv 2220)()(pccm 22202cpEE E0Epc14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版17E200cmE pc222

9、02cpEE 五五 動量與能量的關(guān)系動量與能量的關(guān)系光子光子cmv00cEp pcE ch ch h 光的波粒二象性光的波粒二象性 hE /hp 14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版18 例例1 設(shè)一質(zhì)子以速度設(shè)一質(zhì)子以速度 運(yùn)動運(yùn)動. 求其總能量、動能和動量求其總能量、動能和動量.c80. 0v 解解 質(zhì)子的靜能質(zhì)子的靜能MeV1563122202 ccmmcEvMeV62520k cmEE119smkg1068.6 221cmmpvvv 0MeV 9380 20cmE14-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版

10、19nHeHH10423121解解 核聚變反應(yīng)式核聚變反應(yīng)式 例例2 已知一個氚核已知一個氚核 和一個氘和一個氘核核 可聚變成一氦核可聚變成一氦核 , 并產(chǎn)生并產(chǎn)生一個中子一個中子 , 試問這個核聚變中有多試問這個核聚變中有多少能量被釋放出來少能量被釋放出來 . H)(21H)(31He42n1014-6 14-6 相對論性動量和能量相對論性動量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版20MeV628.1875)H(2120cmMeV944.2808)H(3120cmMeV409.3727)He(4220cmMeV573.939)n(1020cm氘核和氚核聚變?yōu)楹ず说倪^程中，氘核和氚核聚變?yōu)楹ず说倪^程中，靜能量減少了靜能量減少了MeV17.59E第十四章第十四章 相對論相對論物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版21本章目錄本章目錄14-0 14-0 教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求14-1 14-1 伽利略變換式伽利略變換式 牛頓的絕對時空觀牛頓的絕對時空觀14-2 14-2 邁克耳孫邁克耳孫- -莫雷實驗?zāi)讓嶒?4-3 14-3 狹義相對論的基本原理狹義相對論的基本原理 洛倫茲變換式洛倫茲變換式14-4 14-4 狹義相對論的時空觀狹義相對論的時空觀選擇進(jìn)入下一節(jié)：選擇進(jìn)入下一節(jié)：14-6 14-6