大一各科課件物理相對論

1§6.相對論動力學(xué)與相對論矛盾：1.導(dǎo)致超光速；2.對洛侖茲變換，不滿足相對性原理。

修正原則：

1.使動力學(xué)方程滿足洛侖茲變換下的不變性；

2.在v

<<c時，要能夠過渡到牛頓力學(xué)。能量、質(zhì)量等守恒定律的基礎(chǔ)上建立起來的。物理學(xué)家堅信基本的守恒定律，這是定義物理量的依據(jù)。相對論力學(xué)就是在保留動量、一.相對論的質(zhì)量和動量2為使動量守恒定律成立，保留關(guān)系：同時還保留動量定義：這表明為使動量守恒對洛侖茲變換保持不變，必須認為質(zhì)量與速度有關(guān)，即m=m(v)。3SOxSOx后分裂為相同的兩塊A、B，它們分別沿+x

和x

方向運動。S系中：(1)下面由動量守恒導(dǎo)出m與v的關(guān)系：設(shè)粒子在S

中靜止，mAmBM4質(zhì)量守恒：(2)(3)(1)、(2)、(3)消去u

得：mA=m0稱靜止質(zhì)量mB=m稱相對論質(zhì)量(4)動量守恒：則有：令vB=

v，5

質(zhì)速曲線當v=0.1cm

增加

0.5%當v=0.866c當v

c當v=cm0—粒子靜止質(zhì)量，靜質(zhì)量m—粒子以速率v運動時的質(zhì)量

6相對論動量質(zhì)速關(guān)系狹義相對論運動方程

一般情況下

7二．相對論動能相對論中仍然保留動能定理。對質(zhì)點：8

v<<c

時：注意：并不是相對論動能

相對論動能9三．相對論能量

１.質(zhì)能關(guān)系E0=m0c2

為靜止能量。mc2=Ek+m0c2

為相對論總能量。記作：這里的質(zhì)量是相對論質(zhì)量，而非靜止質(zhì)量。相對論統(tǒng)一了質(zhì)量和能量守恒。——質(zhì)能關(guān)系愛因斯坦認為：10孤立系統(tǒng)：稱（靜）質(zhì)量虧損為簡便起見將質(zhì)量虧損就用表示。相對論性質(zhì)量可以認為是能量的量度。E=c2m

重核裂變、輕核聚變后靜止質(zhì)量均減少，相應(yīng)釋放出巨大的動能，此即為核能。1kg核燃料釋放能量約為3.35×1014J，這相當于1kg優(yōu)質(zhì)煤燃燒熱（2.93×107J）的1千萬倍！

質(zhì)能關(guān)系E=mc2的提出，具有劃時代的意義，它開創(chuàng)了原子能時代。11２.能量和動量的關(guān)系：m0c2pcE(1)平方：12若粒子動能為Ek，(2)當v

<<c時，Ek<<m0c2

，則(2)代入(1)得：(1)13對光子：

由愛因斯坦光子理論，光子動能：Ek

=E=mc2=(mc)c=pc這些關(guān)系將在量子物理中用到。14例解求兩個靜質(zhì)量都為m0

的粒子，其中一個靜止，另一個以v0=0.8c

運動，它們對心碰撞以后粘在一起。碰撞后合成粒子的靜止質(zhì)量。取兩粒子作為一個系統(tǒng)，碰撞前后動量、能量圴守恒，設(shè)碰撞后合成粒子的靜止質(zhì)量為M0

，運動質(zhì)量為M

，運動速度為V

，則得:得由15例解求某粒子的靜止質(zhì)量為m0

，當其動能等于其靜能時，其質(zhì)量和動量各等于多少？動能：由此得，動量由質(zhì)速關(guān)系16棒相對于甲靜止，相對于乙運動，故甲測得密度乙測得的棒長和質(zhì)量為：例

觀察者甲以0.8c的速度相對于靜止的觀察者乙運動，若甲攜帶一長度為L，截面積為S質(zhì)量為m的棒，這根棒安放在運動方向上，則甲測得此棒的密度為

，乙測得此棒的密度為

。解：17例已知一靜止質(zhì)量為m0的粒子，其固有壽命為實驗室測量到的壽命的1/n，則此粒子的動能是多少？

由題知：解：18動量質(zhì)速關(guān)系運動方程

動能質(zhì)能關(guān)系靜能E0=m0c2

能量和動量的關(guān)系：E=c2m

能量19狹義相對論教學(xué)要求：狹義相對論的兩個基本原理[2].洛倫茲變換[2].速度變換[2].同時性[2].長度縮短[2]