相对论的动量和能量

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1、4–5相对论性动量和能量1.相对论力学的基本方程牛顿力学中，动量a.在洛氏变换下保持不变;b.在的条件下，还原为牛顿力学的动量形式。m：不随物体运动状态而改变的恒量。相对论动量必须满足以下两个条件：10P相对论性质量：——静止质量由此，得相对论动量：01说明：b.当时，即不论对物体加多大的力，也不可能再使它的速度增加。c.当时，必须即以光速运动的物体是没有静止质量的。d.相对论力学基本方程上式方程满足相对性原理a.在时，。在的条件下：牛顿定律与光速极限的矛盾C物体在恒力作用下的运动经典力学中物体的质量与运动无关二　狭义相对论力学

2、的基本方程相对论动量守恒定律当时，不变.当时当时，急剧增加,而，所以光速C为物体的极限速度.三　质量与能量的关系动能定理设积分后，得利用和得相对论动能当时,相对论质能关系质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏.相对论总能量说明：a.物体处于静止状态时，物体也蕴涵着相当可观的静能量。b.相对论中的质量不仅是惯性的量度，而且还是总能量的量度。c.如果一个系统的质量发生变化，能量必有相应的变化。d.对一个孤立系统而言，总能量守恒，总质量也守恒。电子的静质量电子的静能质子的静能相对论质能关系1千克的物体所包含的静能1千克汽油的燃烧值

3、为焦耳.静能：物体静止时所具有的能量.质子的静质量例：现有100座楼，每楼200套房，每套房用电功率10000W，总功率，每天用电10小时，年耗电量，可用约33年。质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏。5）相对论能量和质量守恒是一个统一的物理规律。例：在一种热核反应中，各种粒子的静质量如下：求：反应释放的能量。氘核氚核氦核中子反应质量亏损释放能量1kg核燃料释放能量物理意义惯性质量的增加和能量的增加相联系，质量的大小应标志着能量的大小，这是相对论的又一极其重要的推论.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

4、具有划时代的意义的理论公式.四　质能公式在原子核裂变和聚变中的应用质量亏损原子质量单位放出的能量1g铀—235的原子裂变所释放的能量1核裂变我国于1958年建成的首座重水反应堆2轻核聚变释放能量质量亏损轻核聚变条件温度要达到时，使具有的动能，足以克服两之间的库仑排斥力.氘核氦核五动量与能量的关系极端相对论近似光子光的波粒二象性普朗克常量例1设一质子以速度运动.求其总能量、动能和动量.解质子的静能也可如此计算例2已知一个氚核和一个氘核可聚变成一氦核,并产生一个中子,试问这个核聚变中有多少能量被释放出来.解核聚变反应式氘核和氚核聚变

5、为氦核的过程中，静能量减少了§14-6广义相对论简介狭义相对论认为：在所有惯性坐标系中，物理学定律都具有相同的表达式。在非惯性系中，物理规律又将如何呢？爱因斯坦从非惯性系入手，研究与认识了等效原理，进而建立了研究引力本质和时空理论的广义相对论。广义相对论的等效原理一观测者在火箭舱里做自由落体实验。在(b)中火箭静止在地面惯性系上，他将看到质点因引力作用而自由下落；在(a)中火箭不受引力作用而孤立，质点静止，但当火箭突然获得一定的向上的加速度（非惯性系），观测者将观测到和（b）中完全相同的自由落体运动。如果不知舱外情况，此该观测者

6、无法判断自己究竟是在自由空间相对于恒星做加速运动呢还是静止在引力场中！因为惯性质量相等。等效原理：在处于均匀的恒定引力场影响下的惯性系中，所发生的一切物理现象，可以和一个不受引力影响，但以恒定加速度运动的非惯性系内的物理现象完全相同。广义相对论的等效原理爱因斯坦据此把相对性原理推广到非惯性系得到广义相对论相对性原理：物理定律在非惯性系中，可以和局部惯性系中完全相同，但在局部惯性系中要有引力存在，或者说，所有非惯性系和所有引力场存在的惯性系对于描述物理现象都是等价的。在非均匀引力场中，其中一点所在的局部可看作惯性系，叫局部惯性系。

7、许多局部惯性系间有相对速度，可应用狭义相对论结果。广义相对论考虑了引力场的作用，因而认识物质、时间、空间的关系比经典物理更为复杂。广义相对论证明：引力场越强的地方，时钟走的越慢。从此预测了光谱线的红移；光线经过质量较大的物体，受其引力场影响，应向该物体方向偏转。光线经过太阳附近，偏转1.75"太阳地球地球1.75"水星在近日点的进动。水星的轨道不是严格闭合的。从牛顿力学可得到解释但计算值比观测值每世纪5600.73"的进动少43.11"。从广义相对论出发，考虑时空弯曲，就能得到43.03"的附加值。相对论是关于时间、空间和引力的

8、现代物理理论，在整个物理学史上具有深远意义。相对论时空观两种时空观对照经典时空观：相对论时空观：空间是绝对的，时间是绝对的，空间、时间和物质运动三者没有联系。a.时间、空间有着密切联系，时间、空间与物质运动是不可分割的。b.不同惯性系各有自己的时间坐标，并相互发