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1、2022年高中物理竞赛辅导课件第6节 狭义相对论动力学1.相对论质量相对论质量理论分析和实验事实表明理论分析和实验事实表明 相对论认为：相对论认为：质量是一个与参考系有关的质量是一个与参考系有关的物理量，在不同的惯性系所测得的同一物体的物理量，在不同的惯性系所测得的同一物体的质量是不同的。质量是不同的。m:当物体相对于观察者以当物体相对于观察者以 速度速度u运动时的质量运动时的质量;m0:当物体相对于观察者静当物体相对于观察者静 止止(u=0)时的质量。时的质量。静止质量静止质量第第6节节 狭义相对论动力学简介狭义相对论动力学简介 Brief Introduction on Relativis
2、tic Dynamics342 u cu=0 m=m0m则必有则必有 m0=0.m为虚数为虚数 无意义无意义1 同一物体速度同一物体速度u 不同不同,则质量不同则质量不同 u,m。质速关系式质速关系式以光速运动的物体以光速运动的物体,其静止质量其静止质量m0只能是零只能是零.如：光子、中微子等。如：光子、中微子等。讨论讨论352.相对论动量和动力学方程相对论动量和动力学方程动力学方程动力学方程可以证明可以证明 上式对洛仑兹变换是不变的上式对洛仑兹变换是不变的,对任何惯性系对任何惯性系都适用。当都适用。当 v c 时，回到经典力学。时，回到经典力学。动量动量363.相对论动能相对论动能动能定理动
3、能定理若物体从静止状态若物体从静止状态,到速度增加到到速度增加到v，则，则37相对论动能相对论动能 Ek=mc2-m0c2若若v 2m0mAvA mBvB=Mu u=0 即合成粒子是静止的即合成粒子是静止的41例例13.在一种核聚变反应中：在一种核聚变反应中：已知各原子核的静止质量：已知各原子核的静止质量：mD=3.3437 10-27kg，mT=5.00 10-27kg，mHe=6.64 10-27kg，mn=1.67 10-27kg。求这一反应释放的能量。求这一反应释放的能量。解：解：反应前后质量的改变为反应前后质量的改变为相应释放的能量相应释放的能量1kg这种核燃料所释放的能量为这种核燃
4、料所释放的能量为相当于每公斤相当于每公斤汽油燃烧时所汽油燃烧时所放出的热量的放出的热量的728万倍万倍425.相对论的能量与动量的关系相对论的能量与动量的关系从从 E=mc2,P=mv 及及可得可得 E2=P2c 2+m02c4EPcm0c2对动能为对动能为Ek 的粒子的粒子则有则有 (Ek+m0c2)2=P2c2+m02c4Ek2+2Ekm02=P2c 2当当v c时时2Ek m0c2=P 2c 2 m0c2E=Ek+m0c243（1）对光子：）对光子：光的粒子性光的粒子性光子可用光子可用m、E、P 来描述来描述相对论揭示了光的物质性相对论揭示了光的物质性（2）负号表示自由粒子有负负号表示自由粒子有负 能量状态（能量状态（反粒子、反物质反粒子、反物质）的意义的意义:例例14.试计算能量为试计算能量为1MeV的电子的动量。的电子的动量。（1MeV=106eV,电子的静止能电子的静止能mec2=0.511MeV）解：解：44