《大學(xué)物理第四章－》ppt課件

1、 在相對(duì)論中，動(dòng)量的定義不變，動(dòng)量在相對(duì)論中，動(dòng)量的定義不變，動(dòng)量守恒定律仍然成立。但按洛倫茲變換，物守恒定律仍然成立。但按洛倫茲變換，物體的質(zhì)量將和自己的速率有關(guān)。體的質(zhì)量將和自己的速率有關(guān)。經(jīng)典力學(xué)：經(jīng)典力學(xué)：dtvdmdtPdF F a v vc1經(jīng)典力學(xué)：經(jīng)典力學(xué)：m=恒量（恒量（m0） 與與v 無(wú)關(guān)，與參考系無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)，與參考系無(wú)關(guān)相對(duì)論：相對(duì)論：m=m(v) 與參考系有關(guān)與參考系有關(guān)說(shuō)明說(shuō)明:(1) v =0，m=m0 m0：靜質(zhì)量、固有質(zhì)量靜質(zhì)量、固有質(zhì)量v 0，mm0 m：動(dòng)質(zhì)量、相對(duì)論質(zhì)量動(dòng)質(zhì)量、相對(duì)論質(zhì)量2 的變化曲線與cvm3 學(xué)學(xué)的的討討論論范范圍圍。牛牛頓頓力力于于其其

2、靜靜止止質(zhì)質(zhì)量量質(zhì)質(zhì)量量與與速速率率無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)，就就等等，低低速速物物體體的的時(shí)時(shí)，由由上上式式，當(dāng)當(dāng)02mmcv cv)(vm0m001. 由圖可知：當(dāng)物體由圖可知：當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，質(zhì)的速度接近光速時(shí)，質(zhì)量明顯增加。量明顯增加。F a v m a00000000009. 1,/2 .11mmskmv3（4）對(duì)于）對(duì)于光子、中微子光子、中微子， m0=0，只有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，只有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相對(duì)論動(dòng)量相對(duì)論動(dòng)量經(jīng)典力學(xué)：經(jīng)典力學(xué)：相對(duì)論：相對(duì)論：vmvmP0 4 牛頓第二定律牛頓第二定律時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)amdtvdmvmdtdFcv0001 5是極限速度。所以光速c 不不改改變變變變質(zhì)質(zhì)量量。不不僅僅

3、改改變變速速度度，而而且且改改v ,a,)c/v(mm,cvFvdtdmdtvdmvmdtdF01220 有靜止的光子。即光子的質(zhì)量為零。沒(méi)。，所以必須有時(shí)，當(dāng)知：由0130220mmcvcvmm6 經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)220vmEk 相對(duì)論力學(xué)相對(duì)論力學(xué)222012vvc/mEk? ?在相對(duì)論中，認(rèn)為動(dòng)能定理仍適用。若取質(zhì)點(diǎn)速率在相對(duì)論中，認(rèn)為動(dòng)能定理仍適用。若取質(zhì)點(diǎn)速率為零時(shí)動(dòng)能為零。為零時(shí)動(dòng)能為零。則則質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能就是其從靜止到以動(dòng)能就是其從靜止到以v 的速率的速率運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中, ,合外力所做的功合外力所做的功7 功功rFrFAcosrF 恒力的功恒力的功變力的功變力的功rdFd

4、A物體在變力的作用物體在變力的作用下從下從a運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到bYOXZbardFAbardFbadA8mc d2mmLKmcrFE0 d d 2 202cmmcEKvvvdd22cmmvvmvdd22mc201 mm兩邊微分兩邊微分相對(duì)論的動(dòng)能表達(dá)式相對(duì)論的動(dòng)能表達(dá)式(1) 注意相對(duì)論動(dòng)能與經(jīng)典力學(xué)動(dòng)能的區(qū)別和聯(lián)系注意相對(duì)論動(dòng)能與經(jīng)典力學(xué)動(dòng)能的區(qū)別和聯(lián)系202cmmcEk2/20vmEkvvvddmmrtprFAddddd v pd討論討論9當(dāng)當(dāng) v c 時(shí)，有時(shí)，有所以所以牛頓力學(xué)中牛頓力學(xué)中的動(dòng)能公式的動(dòng)能公式10 極限速度。極限速度。為為，所以，所以，即，即時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)cWEcvk 2020

5、23EEcmmcE)(k 物體的靜能物體的靜能物體的總能量物體的總能量 屬性是同一事物的兩個(gè)不同可分割，表示：質(zhì)量和能量的不由24mcE 202cmmcEK11的總和物體的靜能是物體內(nèi)能 mcmcE 22 （放放出出能能量量）質(zhì)質(zhì)量量減減少少（吸吸收收能能量量）質(zhì)質(zhì)量量增增加加0000 E)(mE)(m 2005cmE 在靜能：當(dāng)物體靜止時(shí)，仍然存J)(cmE,Kgm1628200010910311 量物體內(nèi)部蘊(yùn)藏大量的能是物體總能含量的量度是物體內(nèi)能含量的量度mm0例如例如1kg 水由水由 0 度加熱到度加熱到 100 度，所增加的能量為度，所增加的能量為J 1018. 45Ekg 106

6、. 412m12為為的的物物體體的的總總能能量量和和動(dòng)動(dòng)量量，速速度度為為靜靜止止質(zhì)質(zhì)量量為為vm02202220211cvvmmvPcvcmmcE 經(jīng)典力學(xué)：經(jīng)典力學(xué)：020221mPvmE 得得：消消v13形象記憶：形象記憶：分分別別為為，其其總總能能量量和和動(dòng)動(dòng)量量，注注：對(duì)對(duì)光光子子：0000 EmkE2mcpc20cm20cm14例例1 1解解求求兩個(gè)靜質(zhì)量都為兩個(gè)靜質(zhì)量都為 m0 的粒子，其中一個(gè)靜止，另一個(gè)以的粒子，其中一個(gè)靜止，另一個(gè)以v 0 = 0.8 c 運(yùn)動(dòng)，它們對(duì)心碰撞以后粘在一起。運(yùn)動(dòng)，它們對(duì)心碰撞以后粘在一起。碰撞后合成粒子的靜止質(zhì)量。碰撞后合成粒子的靜止質(zhì)量。取兩

7、粒子作為一個(gè)系統(tǒng)，碰撞前后動(dòng)量、能量圴守恒，設(shè)碰取兩粒子作為一個(gè)系統(tǒng)，碰撞前后動(dòng)量、能量圴守恒，設(shè)碰撞后合成粒子的靜止質(zhì)量為撞后合成粒子的靜止質(zhì)量為 M0 ，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為 M ，運(yùn)動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)速度為為 V ，則，則MVm00v2202Mccmmc0022031. 25 . 0138/1mmcVMM220/1cVMM得得由由0mVM0vm15兩個(gè)速度有什么關(guān)系？它的速度又是多少？這應(yīng)，？如果不考慮相對(duì)論效它所獲得的速度是多少時(shí)中加速。在時(shí)刻電場(chǎng)其初速度為零，在均勻的粒子，帶電量為有一靜止質(zhì)量為例tEqm02解：解：由相對(duì)論基本動(dòng)力學(xué)方程得由相對(duì)論基本動(dòng)力學(xué)方程得2201cvvdtdmd

8、tdPqEF即dtmqEcvvd022116兩邊積分兩邊積分tvdtmqEcvvd000221得得tmqEcvv0221所以所以222220tEqcmqEctv當(dāng)不考慮相對(duì)論效應(yīng)時(shí)當(dāng)不考慮相對(duì)論效應(yīng)時(shí)dtdvamqEF017tvdtmqEdv000所以得所以得2001)cv(v 由考慮相對(duì)論效應(yīng)的結(jié)論由考慮相對(duì)論效應(yīng)的結(jié)論22022202222201cmtEqcmqEcttEqcmqEctv 18例例3 3解解求求某粒子的靜止質(zhì)量為某粒子的靜止質(zhì)量為 m0 ，當(dāng)其動(dòng)能等于其靜能時(shí)，當(dāng)其動(dòng)能等于其靜能時(shí)，其質(zhì)量和動(dòng)量各等于多少？其質(zhì)量和動(dòng)量各等于多少？202cmmcEk動(dòng)能：動(dòng)能：由此得，動(dòng)量由此得，動(dòng)量cmcmmp0203)(1vv=vc23=v由質(zhì)速關(guān)系由質(zhì)速關(guān)系201mm20cmEk02mm 19)()(2cvxttzzyyvtxx 洛侖茲坐標(biāo)變換式洛侖茲坐標(biāo)變換式211:cv 令令相對(duì)論速度變換相對(duì)論速度變換xxxuCvvuu21xyyuCvCvuu