相對(duì)論性動(dòng)量和能量

1、14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版1( (1) )相對(duì)論動(dòng)量遵循洛倫茲變換相對(duì)論動(dòng)量遵循洛倫茲變換vvv02201mcmp cv當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)v0mp 一動(dòng)量與速度的關(guān)系一動(dòng)量與速度的關(guān)系( (2) )相對(duì)論質(zhì)量相對(duì)論質(zhì)量02201mcmm v靜止質(zhì)量靜止質(zhì)量 m0 ：vm 物體相對(duì)于慣性系靜止時(shí)的質(zhì)量物體相對(duì)于慣性系靜止時(shí)的質(zhì)量 .14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版2相對(duì)論質(zhì)量相對(duì)論質(zhì)量2201cmmv 說(shuō)明說(shuō)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(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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(duì)意義質(zhì)量具有相對(duì)意義. , ,可以認(rèn)為質(zhì)可以認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量是一個(gè)常量點(diǎn)的質(zhì)量是一個(gè)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(shí)時(shí)cv0mm 2201cmmv 14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版4二狹義相對(duì)論力學(xué)的基本方程二狹義相對(duì)論力學(xué)的基本方程tpFdd tmFccdd, 0022vv v，時(shí)時(shí)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(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性

3、動(dòng)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(dòng)能定理動(dòng)能定理 xxxFE0kdpppdd)(dvvv xxtp0ddd pp0dvtpFdd vvvd)(ddppp vvvv)00d(dppp v0vvvvd1220cmp22vvc 10mp202020k11cmcmmE 2222vvvcc14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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(shí)，時(shí)，14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版7相對(duì)論相對(duì)論動(dòng)能動(dòng)能202kcmmcE 靜能量靜能量總能量總能量物體物體靜止靜止時(shí)所具有的時(shí)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(duì)論相對(duì)論質(zhì)能質(zhì)能關(guān)系關(guān)系 相對(duì)論能量和質(zhì)量守恒是一個(gè)相對(duì)論能量和質(zhì)量守恒是一個(gè)統(tǒng)一統(tǒng)一的物理規(guī)律的物理規(guī)律.14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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(duì)論的又一極其重要的推論化，這是相對(duì)論的又一極其重要的推論. 14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版9 相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系為開(kāi)創(chuàng)原子能時(shí)相對(duì)論的質(zhì)能關(guān)系為開(kāi)創(chuàng)原子能時(shí)代提供了理論基礎(chǔ)代提供了理論基礎(chǔ) , 這是一個(gè)具有劃時(shí)這是一個(gè)具有劃時(shí)代意義的理論公式代意義的理論公式 .14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版12我國(guó)于我國(guó)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(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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(yáng)江核電

7、站陽(yáng)江核電站效果圖效果圖14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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(shí)，時(shí)，使使 具有具有 的動(dòng)能，足以克服的動(dòng)能，足以克服兩兩 之間的庫(kù)侖排斥力之間的庫(kù)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(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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(guó)第日，中國(guó)第一顆氫彈爆一顆氫彈爆炸成功炸成功 14-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)量和能量物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版16五五 動(dòng)量與能量的關(guān)系動(dòng)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(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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(dòng)量與能量的關(guān)系動(dòng)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(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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(dòng)運(yùn)動(dòng). 求其總能量、動(dòng)能和動(dòng)量求其總能量、動(dòng)能和動(dòng)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(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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(gè)氚核已知一個(gè)氚核 和一個(gè)氘和一個(gè)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(gè)中子一個(gè)中子 , 試問(wèn)這個(gè)核聚變中有多試問(wèn)這個(gè)核聚變中有多少能量被釋放出來(lái)少能量被釋放出來(lái) . H)(21H)(31He42n1014-6 14-6 相對(duì)論性動(dòng)量和能量相對(duì)論性動(dòng)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^(guò)程中，氘核和氚核聚變?yōu)楹ず说倪^(guò)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(duì)論相對(duì)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(duì)時(shí)空觀牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀14-2 14-2 邁克耳孫邁克耳孫- -莫雷實(shí)驗(yàn)?zāi)讓?shí)驗(yàn)14-3 14-3 狹義相對(duì)論的基本原理狹義相對(duì)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(duì)論的時(shí)空觀狹義相對(duì)論的時(shí)空觀選擇進(jìn)入下一節(jié)：選擇進(jìn)入下一節(jié)：14-6 14-6