大学物理(相对论)

1、同时性的相对性①、②、③、⑤、因果关系不会改变④、通常上次课总结2、长度收缩固有长度，静止的尺最长固有时间，静止的钟最快3、时间膨胀(运动的钟慢)1牛顿动力学回顾牛顿第二定律动量动量定理动量守恒定律动能动能定理机械能守恒定律2动量守恒定律是物理学中非常重要的定律1、经典物理学中的动量定理与光速不变定理矛盾由动量定理：m是不变量则当与光速是极限速度矛盾足够大时6.7相对论质量相对论动力学32、动量守恒定律在洛仑兹变化下不满足数学形式不变性在伽利略变化下，可以同时在

S系S'

系中成立。代入上式：在洛仑兹变换，不可能同时在S系S'

系中成立4洛仑兹变换运动学证明正确，不能修正实验定律，不能修正定义---可以修正恒量直觉—可以修正以上4

个等式不能同时成立，必须修正其中之一物理学家的选择：保留定义式，修正直觉。早在1901年，德国科学家就通过实验发现了质量随速率变化的事实51901年德国物理学家考夫曼（Kaufmann）利用镭的放射性衰变中射线的高能电子作实验，发现随速度增加，电子越来越难以加速m越来越大。理论曲线实验数据(1)、电子加速运动实验0第二宇宙速度11.2km/s第三宇宙速度17.1km/s高能粒子速度接近c3相对论质量6？分裂前后动量守恒(2)、相对论质量分裂前动量分裂后动量动质量静止质量S系相对论质量5、当时3、u是两个参照系之间的相对速度；是物体相对于坐标系的速度；2、m

称为相对论质量，或者运动质量不是常数，与速度有关，与坐标系有关；1、m0

是静止质量，即时的质量4、当时是不变量8可以证明，修正后的动量守恒定律是协变的。在洛仑兹变换下，可以同时在S系S'

系中成立4相对论动量9例题1、相对论效应忽略不计地球环绕太阳公转的速度电子的速度相对论运动效应不能忽略10外力作功=动能增量6.8相对论动能1动能11铝靶热电偶加速电场

（1）贝托齐极限速率实验1962年经典力学认为：物体的速度没有上限。实验曲线12(2)相对论动能定理——经典力学13=mc2总能量静止能量S.R.认为外力作功动能增加，

v有上限

，m

无上限6.9相对论能量质量对应能量，质变则能量变恒量试计算1kg物质的总能量若优质煤的燃烧值：则：若用每节60吨，50节为一列的火车运输的话，需1000列——?14！总能量静止能量——比动能、化学能大上亿倍！为何长期没被人注意？1、物质通常不发射能量，直到放射性蜕变被发现。2、m=E/c2

太小。3、牛顿力学中，A与E联系，E有测量意义，E可以任意规定。爱因斯坦认为（1905）懒惰性惯性(inertia)活泼性能量(energy)物体的懒惰性就是物体活泼性的量度.151938年德国物理学家奥托•哈恩和弗里兹•斯特拉斯曼提出劈裂原子核可释放静止能量注意不是质量变成能量了，而是实物变成了场（有质量，也有能量），实物的静质量，变成场的运动质量；实物的静止能量，伴随着场运动而被释放了！16广岛，长崎是原子弹的最大受害者

1941年12月6日，美国总统罗斯福根据爱因斯坦的思想，批准了代号“曼哈顿工程”的研究项目。由奥本海默领导了一批世界著名的物理、化学、数学、气象学家和工程专家，进行原子弹研究。1945年7月16日5：30第一颗原子弹爆炸。我们要利用爱因斯坦公式为人类创造更美好的家园，而不是毁灭我们自己居住的这颗行星。开启天堂的钥匙也能打开地狱之门17例题：核电站年发电量100亿度（=3.61016J），如果可用核材料全部静止能量转化得到，计算每年要消耗多少核材料？解：烧煤需要4000吨秦山核电站——我国自行设计建造的第一座核电站第一台装机容量30万千瓦，1991年2月15日并网发电成功。92年发电10亿度，93年14亿度，94年17.8亿度。1995年7月13日国家授予验收合格证书。资料186.10动量和能量的关系四维动量——洛伦兹变换中的不变量。称为相对论能量三角形19二、光子的能量、质量和动量(1)当时,一切物体的运动速度,再大也不能超过光速.或：静止质量不为零的物体,以光速C运动是不可能的.(2)当时,若则是不定的只有静止质量=0的物体,才能以光速C运动(光子、中微子)若对于光子：多大的力也不会增加。20相对论动力学主要结论1.质量2.动量3.动力学的基本方程

4.动能5.静能6.总能量217.动能定理8.质能关系式9.能量、质量守恒=常量10。能量、动量关系处理力学问题时，一定要搞清问题是否满足经典极限条件(v≤0.1c)22例题：有两静止质量均为的粒子，一个静止，另一个以与静止的粒子碰撞，碰后粘在一起运动。求：碰后合成物的静止质量解：能量守恒：动量守恒：（1）（2）由（1）式得：由（2）式得：（3）由（3）式得：23例题；核聚变反