【正文】 統(tǒng)一 。 多個粒子相互作用時 由質能關系有： =常量 =常量 (反應物靜止質量之和 ) )U( 2 3 592n0 mmm ??試比較原子核裂變和聚變過程中所釋放出的能量。 例 解 用中子轟擊鈾一類重原子核可分裂成兩個中等質量的原子核的現(xiàn)象稱為 原子核的裂變 ，在裂變反應中放出巨大能量。例如反應 3nKrBaUn 923614156235 92 ????反應物和生成物靜質量之差 (質量虧損 )，為 00Δ mmm ???0m? 生成物的靜止質量之和 n9236141 560 3)Kr()Ba( mmmm ????其中中子的靜止質量 的靜止質量 U23592的靜止質量 Ba14156的靜止質量 Kr9236u10087n ?mu9 )U( 23592 ?m9u 1 4 0 . 9 1 3B a )( 14156 ?m3u 9 1 . 8 9 7K r )( 9236 ?m則反應物的靜止質量之和為 6u 2 3 6 . 0 5 29u 2 3 5 . 0 4 37u ???m生成物的靜止質量之和為 7u 1 . 0 0 833u 9 1 . 8 9 79u ?????mu8 3 7 ?反應前后質量虧損為 kg104 0 . 3 5 7u3 2 1 27???00Δ mmm ???其中原子質量單位 kg101 . 6 61u 27??釋放的能量 28272 )10(3104 0 . 3 5 7ΔΔ ????? mcEJ106 11???2 0 1 M e VeV102 . 0 1 8 ???一千克鈾 235全部裂變，所放出的可利用的核能相當于約 2500t標準煤燃料所放出的熱能。 uu 8 3 7 3 50 5 2 3 6 ??聚變反應 : 輕原子核聚合成較重原子核的核反應。 例如反應 nHeHH 423121 ???反應之前靜止質量之和為 )T()D(0 mmm ??0u 3 . 0 1 61u ??反應之后靜止質量之和為 n40 )He( mmm ???7u 1 . 0 0 86u ??3u 5 .0 1 1?1u 5 .0 3 0?反應前后靜止質量差為 kg10. 3 1 2 708u 2800 ?????? mmm釋放出能量 28282 )10(3100 . 3 1 2 7ΔΔ ????? mcEM e 8 1 12 ??? ?上述聚變反應可以表示為 1 7 . 6 M e VnHeTD 42 ????聚變反應平均每個核子放出的能量 (約 )要比裂變反應平均每核子所放出的能量 (約 )大得多。 eV1MeV 相對論能量和動量的關系 22201 ccmEv??2201 cmpvv??平方后消去 v可得 224202 cpcmE ?? 2220 cpE?pc0EE(相對論能量動量關系 ) 對于靜止質量為零的粒子，如光子，能量和動量關系為 (記憶圖示 ) pcE ?mccmccEp ??? 2mcp ?對于動能是 Ek的粒子，總能量為 20k cmEE ??2220k2k 2 cpcmEE ??當 vc時， Ek22m0c2 022mpE ?kE O p pcE?022mpEE ??022220 )( cpcmE ??上式的第一項可以忽略 ,即 2220k2 cpcmE ?于是有 (物體低速運動時能量動量關系 ) 022mpEE ??0例 已知激光器發(fā)生的光脈沖所具有的能量為 J102 3??E求 (1)它所攜帶的動量 ； (2)如果這光脈沖是在 1ms內 被物體吸收的，物體所受到的光壓是多少 ? 解 E(1)能量為 E的光子所具有的動量 m / 102 683 ??????? ?cEp(2)光具有動量， 所以光射到物體表面上時會對表面產生壓力，這個壓力叫輻射壓力或光壓。由于光脈沖是在 1毫秒內被物體吸收的，則物體所受的壓力為 33 6 ?? ? ??? ??? tpF? 解題思路 實際問題中當物體作趨近于光速的高速運動時，一定要用相對論動力學的公式， 求解相對論動力學問題的關鍵在于理解和掌握下列幾個最重要的結論： ?相對論質量 2201cmmv???相對論動量 221cmvv??p?相對論能量 2mcE ??相對論動能 202k cmmcE ???相對論能量和動量的關系 20222 EcPE ??*167。 廣義相對論簡介 主要內容： 1. 廣義相對論的基本原理 2. 引力場的幾何描述 3. 廣義相對論的實驗驗證 廣義相對論的基本原理 狹義相對論缺陷：慣性系問題與引力問題 等效原理 :在真實引力場中每一時空點，都存在著一類局域慣性系，其中除引力之外的自然規(guī)律和狹義相對論中的完全相同。 理想實驗 :愛因斯坦電梯 ?均勻引力場與勻加速參考系完全等價 ?引力質量與慣性質量等價 ?引力與慣性力等效 廣義相對性原理 :物理定律在任意參考系中都具有相同的形式，即對所有物理規(guī)律一切參考系都是等價的。 引力場的幾何描述 引力的唯一效果是引起背景時空的彎曲 a=g 光束相對于觀 察者的軌跡 外部空間中加速上升的電梯 空間彎曲的概念 A B O R 牛頓力學是廣義相對論在弱引力場和低速情況下的極限。 狹義相對論使我們認識到時間、空間是不可分割的，廣義相對論又把時間，空間和物質聯(lián)系在一起了。 廣義相對論的實驗驗證 1. 水星近日點的進動 太陽 2. 星光在太陽引力場內的偏折 星的視位置 星的實際位置 月球 地球 太陽 3. 引力紅移 紅移 藍移 引力場弱 引力場強 星球 時間較長 太陽 4. 雷達回波延遲 星球 時間較短 本章小結 1. 狹義相對論的基本假設 2. 洛倫茲變換 (1) 相對性原理 : 物理定律在所有慣性系中具有相同的形式 。 (2) 光速不變原理 : ?39。zv 22211cucuxzvv???39。yv 22211cucuxyvv??22139。 cuutxx???yy?39。zz?39。222139。cuxcutt???21 cuuxxx vvv????時空坐標變換 速度變換 在所有慣性系中，光在真空中的傳播速率具有相同的值 c。 3. 狹義相對論的時空觀 (1) 同時性的相對性 (2) 時間膨脹 (3) 長度收縮 12 tt ??? 2201 cu???0??4. 狹義相對論的動力學基礎 (1) 相對論質量 (2) 相對論動量 2201)( cmmvv ??220 1 cuLL ??2201 cmpvv????在一慣性系中同時而不同地發(fā)生的事件 ， 在另一慣性系中必不同時 。 (3) 相對論能量 (4) 相對論動力學基本方程： (5) 相對論動力學能量守恒： 總能量 : 2mcE ?靜止能量 : 200 cmE ?相對論動能 : 202k cmmcE ??能量和動量關系 22202 cpEE ??)1(dddd 220 cmttpF v v??????? ? ?? 常量2cmE ii1．以速度為 v相對地球作勻速直線運動的恒星發(fā)射的光子，其相對于地球的速度的大小為 。 m0的粒子，其固有壽命為實驗室測量到的壽命的 1/n，則此粒子的動能是 。 3． (1)在速度 v= 情況下粒子的動量等于非相對論動量的兩倍； (2)在速度 v= 情況下粒子的動能等于它的靜止能量。 美國斯坦福大學的天文學研究小組在遙遠的宇宙中發(fā)現(xiàn)了到目前為止堪稱最龐大最古老的黑洞。其質量是太陽質量的 100 多億倍，這意味著其質量相當于銀河系內所有恒星的質量之和。這個巨型黑洞位于大熊座星系中央，與地球的距離約為 127億光年。 （ 本章由侯建平、羅春榮編寫制作 ）