理學(xué)相對(duì)論ppt課件(編輯修改稿)
2025-01-04 05:13 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 104 m/s 質(zhì)量的相對(duì)變化： 在 微觀粒子 實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量隨速率改變非常明顯。 電子能量 (MeV) v /c m/m0 5 25 49 10 3 5490 速度越大，質(zhì)量越大，加速越不容易， 無法把一個(gè)物體加速到 ? 光速 c。 220/1 cvmm??二、相對(duì)論動(dòng)力學(xué)的基本方程 動(dòng)量的定義： p m v?動(dòng)力學(xué)的基本方程： d p d ( m v )Fd t d t??ntdmF m ( a n a ) vdt?? ? ?d v d mmvd t d t??dmF m a vdt??0221m vv / c??v?a?? m nat a ntdmm a n m a vdt??? ? ?F?nFtFv?a?? m nat a ntdmF m a n ( m a v )dt?? ? ?ntF F F??02 2 1 21n n n/mF m a a( v / c )?? ?02 2 3 21t t t/mdmF m a v ad t ( v / c )? ? ? ?說明： (1)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體受力不僅在數(shù)值上不等于質(zhì)量和加速度的乘積。 由于加速度的系數(shù)不同， 合力與總加速度不同向 。 (2)隨著物體運(yùn)動(dòng)速度增加，改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越來越難。 (3) 切向比法向加速更困難。 改變速度的大小比改變方向更困難。 （ 4） 物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) ， v F?nF m a m a n??此時(shí) 切向力為零，(m為相對(duì)論質(zhì)量 ) 力與加速度同向 o m v F R an 例 5 一靜止面積為 S。 =100㎡ ，面密度為 σ 。 的正方形 板，當(dāng)觀測(cè)者以速度 u= 沿其對(duì)角線運(yùn)動(dòng)時(shí)， 求：（ 1）所測(cè)得圖形的形狀與面積； （ 2）面密度之比 σ / σ 。 020 )(1 LcuLL ???垂直于運(yùn)動(dòng)方向?qū)蔷€仍為 L。 . .LLS L S m? ? ? ? ? ?2 20000812 0 8 8 02 2 2板的靜止質(zhì)量為 000 ?sm ?解（ 1）相對(duì)論長度收縮效應(yīng)，沿運(yùn)動(dòng)方向的對(duì)角線收縮 L0 L u 其面積為 板在運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量為 )(10020 ?scumm ???面密度為 0008SmS . S?? ??所以： 2001 1 5 6 2 50 8 0 8S ( ) .. S .??? ? ?L0 L u 200 8 80S . S m??三、質(zhì)量－能量關(guān)系 相對(duì)論中動(dòng)能定理仍然成立 ：外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng) 能的增量。 xyz2 mr?dF?1 設(shè)物體在力 F的作用下， 由靜止開始 作曲線運(yùn)動(dòng) ,在位移 dr過程中動(dòng)能的增量為 : rtvmrFEk???? dd)d(dd ????Kd E d ( m v ) v ( m d v v d m ) v? ? ? ? ?mvvmvmvvvm dddd 22 ????? ??相對(duì)論動(dòng)能 2kdE m v d v v d m??mvcvmv d)(d 22 ??2kd E c d m?02 2 200mk mE c d m m c m c? ? ? ??由 0221mmv / c??2 2 2 2 20m ( c v ) m c??2 2 22 2 0m d m ( c v ) m v d v? ? ?代入 dEk表達(dá)式中 由于物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)，兩邊積分 220kE m c m c??相對(duì)論動(dòng)能 ()/kE m cvc???20 221 1142 2 2 20 0 021 3 12 8 2kvE m v m . . . m vc? ? ? ?2424221 1 31281vv ...ccv / c? ? ? ??（泰勒展開） 220kE m c m c??相對(duì)論動(dòng)能 )11(642 53142 312111 1 32 ??????? ????????? xxxxx ?p m v?d p d ( m v )Fd t d t??（ 1）當(dāng) v c 時(shí)， 回到牛頓力學(xué) （ 2）高能粒子的速率極限是 c : 由于 )111(2220202 ?????cvcmcmmcE k隨著 Ek 的增加 ,v 趨向于極限 c, 這一點(diǎn)已被實(shí)驗(yàn)所證實(shí) )111(22022???????????cmEcvK得 貝托齊電子極限速率實(shí)驗(yàn)（ 1962） VE k e?tv ?測(cè)時(shí)間 t kEv ~2曲線 作 － ＋ 22202 11 ccmEv k??????????????????????實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 電子極限速度等于 真空中的光速 質(zhì)能關(guān)系 202 cmmcE k ??E0 = m0 c2 為 靜止能量 mc 2 = Ek + m0 c 2 為總能量 記作： 2mcE ?—— 質(zhì)能關(guān)系 愛因斯坦認(rèn)為： 2c一定的質(zhì)量相應(yīng)于一定的能量，二者只差一個(gè)恒定因子 （ 1）相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系統(tǒng)一了質(zhì)量和能量守恒 。 2iiiiE
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