《(本科）物理学第七版14-6 相对论性动量和能量.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(本科）物理学第七版14-6 相对论性动量和能量.ppt（29页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、课程主讲人：物理学第七版14-6 相对论性动量和能量第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版2( (1) )相对论动量遵循洛伦兹变换相对论动量遵循洛伦兹变换0021(mpmmvvvv / c)当当 时时cvvv0mmp一动量与速度的关系一动量与速度的关系( (2) )相对论质量相对论质量021 (mm v / c)静质量：静质量：m0第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版3相对论质量相对论质量 说明质量说明质量与速度有关与速度有关 .)(vmm0m12340.20.41.000
2、.60.8v c021 (mm v / c)第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版4物体相对于惯性系静止时的质量物体相对于惯性系静止时的质量 .0m静质量静质量 :结论结论: 质量具有相对意义质量具有相对意义. , ,可以认为质点可以认为质点的质量是一个常量的质量是一个常量, ,经典力学仍然适经典力学仍然适用用. .当当 时时cv0mm 第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版5二狭义相对论力学的基本方程二狭义相对论力学的基本方程)1(dddd20vmttpF00ddcmmFm
3、t，vv当当 时时，变为牛顿第二定律，变为牛顿第二定律.即即amF00iiF当当时时,不变不变iiiiimp201v即即为经典力学的动量守恒定律为经典力学的动量守恒定律.第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版6三质量与能量的关系三质量与能量的关系动能定理动能定理k000dddddxxpxpEFxxptv设设 021mpvpppdd)(dvvvv2vvvv022020kd11cmmE积分积分202020k11cmcmmE2222vvvcc第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版7
4、0mm2220k0011mEmcmc2222vvcvc) 111(220202kcmcmmcE相对论相对论动能动能20k21vvmEc当当 时，时，静能量静能量200cmE物体物体静止静止时所具有的时所具有的能量能量.第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版82mcE 相对论相对论质能质能关系关系 质能关系质能关系指出指出：物质的质量和能量之间有密切的联系物质的质量和能量之间有密切的联系 .总能量总能量 相对论能量和质量守恒是一个相对论能量和质量守恒是一个统一统一的物理规律的物理规律.22kEEm cmc0第十四章第十四章 相对论相对论
5、14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版9物理意义物理意义2mcE 2)(cmE 惯性质量的增加和能量的增加相联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化，这是相对论的又一极其重要的推论. 第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版10质能关系的第一个实验验证质能关系的第一个实验验证人工锂原子核蜕变为氦原子人工锂原子核蜕变为氦原子71443122LiHHe+ He+17.3M eV71443122LiHHe+He+17.
6、3M ev71443122LiHHe+He+17.3M ev84Be42He42He17.3MeV第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版11 该实验的重大意义在于首次用人工控制该实验的重大意义在于首次用人工控制改变了原子体系中的粒子，用诱导核反应的改变了原子体系中的粒子，用诱导核反应的方法释放出了威力巨大的原子能，为质能关方法释放出了威力巨大的原子能，为质能关系理论提供了第一个最重要的证据。系理论提供了第一个最重要的证据。 1951年诺贝尔年诺贝尔物理学奖物理学奖第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对
7、论性动量和能量物理学第七版12 相对论的质能关系为开创原子能时相对论的质能关系为开创原子能时代提供了理论基础代提供了理论基础 , 这是一个具有划时这是一个具有划时代意义的理论公式代意义的理论公式 .第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版13质能公式在原子核裂变和聚变中的质能公式在原子核裂变和聚变中的应用应用n2SrXenU109538139541023592u22.0m质量亏损质量亏损原子质量单位原子质量单位 kg 1066. 1u127放出的能量放出的能量MeV2002cmEQ1 1 核裂变核裂变1g 铀铀-235 的原子核裂变释放
8、的能量的原子核裂变释放的能量108.42 10 JQ 四四第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版14铀铀-235核裂变中的链式反应核裂变中的链式反应外来中子外来中子铀铀-235极不稳定极不稳定裂变裂变辐射辐射中子中子链式裂变反应链式裂变反应第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版15原子弹爆炸（核裂变）原子弹爆炸（核裂变）第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版16我国于我国于 1958 年建成的首座重水反应堆年建成的首
9、座重水反应堆第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版17秦山核电站秦山核电站全景图全景图在建的在建的阳江核电站阳江核电站效果图效果图第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版18在建的在建的江苏连云港江苏连云港田湾核电站田湾核电站第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版192 核聚变核聚变223112HHHe+n+3.27M eV212()2.47 10J3.27MeVQEm c 释放能量释放能量290.035u5.835
10、10kgm质量亏损质量亏损 轻核聚变轻核聚变条件条件: 温度达到温度达到 时，时，使使 具有具有 的动能，足以克服的动能，足以克服两两 之间的库仑排斥力之间的库仑排斥力.K108H21H21keV10第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版201967年年6月月17日，日，中国第一颗氢弹中国第一颗氢弹爆炸成功爆炸成功 第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版21受控核聚变（磁约束）受控核聚变（磁约束）第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量
11、和能量物理学第七版22五五 动量与能量的关系动量与能量的关系222021ccmmcEv2201cmmpvvv22222022)()(cmcmmcvE200cmE pc22202cpEE 极端相对论近似极端相对论近似pcEEE,0第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版23光子光子cmv00mccEp光的波粒二象性光的波粒二象性/hphE第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版24 例例1 设一质子以速度设一质子以速度 运动运动. 求其总能量、动能和动量求其总能量、动能和动量.c8
12、0. 0v 解解 质子的静能量质子的静能量MeV1563122202ccmmcEvMeV62520kcmEE119smkg1068.60122mpmcvvvMeV 938200cmE第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版25MeV1250)(2202cmEcpcpMeV1250动量也可如此计算动量也可如此计算 例例1 设一质子以速度设一质子以速度 运动运动. 求其总能量、动能和动量求其总能量、动能和动量.c80. 0v第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版26 例例2 已知一
13、个氚核已知一个氚核 和一个氘和一个氘核核 可聚变成一个氦核可聚变成一个氦核 , 并产并产生一个中子生一个中子 , 试问这个核聚变中有试问这个核聚变中有多少能量被释放出来多少能量被释放出来 ? H)(21H)(3142( He)10( n)说明：上述核反应发生在太阳内部的说明：上述核反应发生在太阳内部的聚变过程中，由该例可知，太阳因不聚变过程中，由该例可知，太阳因不断辐射能量而使其质量不断减小。断辐射能量而使其质量不断减小。第十四章第十四章 相对论相对论14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量物理学第七版27MeV628.1875)H(2120cmMeV944.2808)H(31
14、20cmMeV409.3727)He(4220cmMeV573.939)n(1020cm氘核和氚核聚变为氦核的过程中，氘核和氚核聚变为氦核的过程中，静能量减少了静能量减少了17.59 MeVEnHeHH10423121解解 核聚变反应式核聚变反应式第十四章第十四章 相对论相对论物理学第七版本章目录本章目录28选择进入下一节选择进入下一节：14-0 14-0 教学基本要求教学基本要求14-1 14-1 伽利略变换式伽利略变换式 经典力学的绝对时空观经典力学的绝对时空观14-2 14-2 迈克耳孙迈克耳孙- -莫雷实验莫雷实验 否定了绝对参考系的否定了绝对参考系的存在存在14-3 14-3 狭义相对论的基本原理狭义相对论的基本原理 洛伦兹变换式洛伦兹变换式14-4 14-4 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观第十四章第十四章 相对论相对论物理学第七版本章目录本章目录29选择进入下一节选择进入下一节：14-6 14-6 相对论性动量和能量相对论性动量和能量* 14-7 14-7 等离子体与受控核聚变等离子体与受控核聚变* 14-5 14-5 光的多普勒效应光的多普勒效应* 14-8 14-8 广义相对论简介广义相对论简介