面向21世纪课程教材：《物理学》课程电子教案（PPT课件讲稿，第五版）第十四章 相对论（14.6）相对论性动量和能量

物理学 14-6相对论性动量和能量 第五版 动量与速度的关系 (1)相对论动量遵循洛伦兹变换 = =ymo=m 32 1-B 当<<c时p=m→m (2)相对论质量 m m 0 静止质量:m √-B2 第十四章相对论 1

第十四章 相对论 物理学 14-6 相对论性动量和能量 第五版 1 (1)相对论动量遵循洛伦兹变换 v v v     m m m p = = − = 0 2 0 1   当 v  c 时 v v    p = m → m0 一 动量与速度的关系 (2)相对论质量 2 0 1−  = m m 静止质量：m0

物理学 14-6相对论性动量和能量 第五版 相对论质量 m/m10 B 3 m()说明2 质量与速度有1 关 0.20.40.6081.0 第十四章相对论 2

第十四章 相对论 物理学 14-6 相对论性动量和能量 第五版 2 相对论质量 2 0 1−  = m m 说明 质量与速度有 关 . m(v) m m 0 1 2 3 4 0.2 0.4 1.0 0 0.6 0.8 v c

物理学 14-6相对论性动量和能量 第五版 静质量m1 物体相对于惯性系静止时的质量 结论:质量具有相对意义 当乙m,可以认为质 点的质量是一个常量,牛顿力学仍然 适用 第十四章相对论

第十四章 相对论 物理学 14-6 相对论性动量和能量 第五版 3 物体相对于惯性系静止时的质量 . 静质量 m0 : 结论: 质量具有相对意义. ,可以认为质 点的质量是一个常量,牛顿力学仍然 适用. 当 v  c 时 m → m0

物理学 14-6相对论性动量和能量 第五版 狭义相对论力学的基本方程 dp d mou dt dt B 当 d乙 v<<C 时m→mnF=m dt 即F=ma变为牛顿第二定律. 当∑万=0时∑=∑2不变 B 第十四章相对论

第十四章 相对论 物理学 14-6 相对论性动量和能量 第五版 4 二 狭义相对论力学的基本方程 ) 1 ( d d d d 2 0 −  = = v    m t t p F t c m m F m d d 0 v v   当  时 → = 即 F m a 变为牛顿第二定律.   = 0  = 0 i Fi  当 时,   不变 − = i i i i i m p 2 0 1  v  

物理学 14-6相对论性动量和能量 第五版 质量与能量的关系 动能定理 设E=Fdx=dx= p dt d(pv= pdu + udp Mov E moo k B20 2ed积分 E +mnc21-乙2/c C 2/2 第十四章相对论

第十四章 相对论 物理学 14-6 相对论性动量和能量 第五版 5 三 质量与能量的关系 动能定理    = = = x x p x x p t p E F x 0 0 0 k d d d d 设 d v 2 0 1−  = m v p d( pv) = pdv + vdp  − − − = v 2 v v v v 0 2 2 0 2 0 k d 1 1 c m m E  积分 2 0 2 0 2 0 k 1 1 m c m c m E + − − − = 2 2 2 2 v v v c c

物理学 14-6相对论性动量和能量 第五版 fmc 7/C-moc 2/2 相对论动 能 E=mc-mc=mc 1) 2 B 当m2 静能量Eo=moc2 物体静止时所具有的能量a 第十四章相对论

第十四章 相对论 物理学 14-6 相对论性动量和能量 第五版 6 m m0 =  2 0 2 0 2 0 k 1 1 m c m c m E + − − − = 2 2 2 2 v v v c c 1) 1 1 ( 2 2 0 2 0 2 k − − = − =  E m c m c m c 相对论动能 2 k 0 2 1 当 v  c 时， E → m v 静能量 2 0 0 E = m c 物体静止时所具有的能量

物理学 14-6相对论性动量和能量 第五版 总能量E=Ex+mnc2=mc2 相对论质能关系 E=mc 质能关系指出: 物质的质量和能量之间有密切的联系 相对论能量和质量守恒是一个统 的物理规律 第十四章相对论 7

第十四章 相对论 物理学 14-6 相对论性动量和能量 第五版 7 2 相对论质能关系 E = mc 质能关系指出： 物质的质量和能量之间有密切的联系 . 总能量 相对论能量和质量守恒是一个统一 的物理规律. 2 2 E = E + m c = mc K 0

物理学 14-6相对论性动量和能量 第五版 物理意义 E= 2 Mc △E=(△m)c 惯性质量的增加和能量的增加相联 系,能量的改变必然导致质量的相应变 化,这是相对论的又一极其重要的推论 第十四章相对论 8

第十四章 相对论 物理学 14-6 相对论性动量和能量 第五版 8 物理意义 2 E = mc 2 E = (m)c 惯性质量的增加和能量的增加相联 系，能量的改变必然导致质量的相应变 化，这是相对论的又一极其重要的推论

物理学 14-6相对论性动量和能量 第五版 相对论的质能关系为开创原子能时 代提供了理论基础,这是一个具有划时 代意义的理论公式 2 第十四章相对论 9

第十四章 相对论 物理学 14-6 相对论性动量和能量 第五版 9 相对论的质能关系为开创原子能时 代提供了理论基础, 这是一个具有划时 代意义的理论公式

物理学 14-6相对论性动量和能量 第五版 四质能公式在原子核裂变和聚变 中的应用 1核裂变9U+0n→>5Xe+3Sr+20n 质量亏损△m=0.22u 原子质量单位1u=166×1027kg 放出的能量Q=△E=△mc2≈200MeV lg铀—235的原子裂变释放的能量 Q=8.5×10J 第十四章相对论 10

第十四章 相对论 物理学 14-6 相对论性动量和能量 第五版 10 四 质能公式在原子核裂变和聚变 中的应用 U n Xe Sr 2 n 1 0 95 38 139 54 1 0 235 92 + → + + 质量亏损 m = 0.22u 原子质量单位 1u 1.66 10 kg −27 =  放出的能量 200 MeV 2 Q = E = mc  1 核裂变 1g 铀— 235 的原子裂变释放的能量 8.5 10 J 10 Q = 