2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：狹義相對(duì)論的動(dòng)力學(xué)

狹義相對(duì)論的動(dòng)力學(xué)

一、質(zhì)量和動(dòng)量牛頓第二定律與洛倫茲變換相矛盾

根據(jù)狹義相對(duì)論的相對(duì)性原理，要求質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)方程要滿足洛倫茲變換不變性。

只要時(shí)間t

足夠長，速度v

總會(huì)達(dá)到并超過光速c

，這與相對(duì)論結(jié)論不符，也與高能物理實(shí)驗(yàn)相矛盾。1901年德國物理學(xué)家考夫曼（Kaufmann）利用鐳的放射性衰變中射線的高能電子作實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨速度增加，電子越來越難以加速

m越來越大。理論曲線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)0246

8321近年在高能電子實(shí)驗(yàn)中，可以把電子加速到只比光速小三百億分之一，這時(shí)電子質(zhì)量達(dá)到靜止質(zhì)量的四萬倍。質(zhì)速關(guān)系式由于空間的各向同性，質(zhì)量與速度方向無關(guān)

m0——靜止質(zhì)量（不變質(zhì)量）任何運(yùn)動(dòng)學(xué)方法都不能使物體獲得超光速的運(yùn)動(dòng)

相對(duì)論質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)基本方程二、相對(duì)論質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)方程相對(duì)論動(dòng)量設(shè)計(jì)一質(zhì)點(diǎn)從靜止出發(fā)，通過力作功，可使動(dòng)能增加①②因三、相對(duì)論能量１、相對(duì)論動(dòng)能根據(jù)動(dòng)能定理與經(jīng)典動(dòng)能形式完全不同利用泰勒展開式：則討論可見:相對(duì)論動(dòng)能形式與經(jīng)典動(dòng)能形式是統(tǒng)一的２、相對(duì)論能量動(dòng)能靜止時(shí)的能量（restenergy）任何宏觀靜止的物體具有能量相對(duì)論質(zhì)量是能量的量度說明相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系四質(zhì)能公式在原子核裂變和聚變中的應(yīng)用質(zhì)量虧損原子質(zhì)量單位

放出的能量1

核裂變1g

鈾—235的原子裂變釋放的能量原子彈爆炸（核裂變）秦山核電站全景圖陽江核電站效果圖2

輕核聚變質(zhì)量虧損

輕核聚變條件溫度達(dá)到時(shí)，使具有的動(dòng)能，足以克服兩之間的庫侖排斥力.氘核氦核核裂變質(zhì)量虧損1967年6月17日，中國第一顆氫彈爆炸成功例

求太陽因熱核反應(yīng)而輻射能量所引起的質(zhì)量減少速度重核裂變、輕核聚變所釋放的能量是以質(zhì)量減少為代價(jià)而獲得的能量，這一現(xiàn)象稱為“質(zhì)量虧損”3、質(zhì)量虧損因此太陽質(zhì)量耗盡所需時(shí)間為四、相對(duì)論的動(dòng)量與能量的關(guān)系兩邊平方后乘c2