质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏 释放要高速

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反应质量亏损. 释放能量. 1 kg 核燃料释放能量. 第十八章相对论. 18 - 6 相对论性动量和能量. 锂原子的核反应. 两粒子所具有的总动能. 两粒子质量比静质量增加 ...
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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






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


1）相对论动量


当 时


一　动量与速度的关系


2）相对论质量


静质量 ：物体相对于惯性系静止时的质量 .


在不同惯性系中大小不同 .


当 时


C






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


二　狭义相对论力学的基本方程


相对论动量守恒定律


当 时， 急剧增加 , 而 ，所以光速 C 为物体的极限速度.


当


时，


不变 .


当 时






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


三　质量与能量的关系


动能定理


设


积分后，得


利用 和


得






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


相对论动能


当 时,


相对论质能关系


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

是物体活泼性的度量 .


质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏 .






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


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为 焦耳 .


静能 ：物体静止时所具有的能量 .


质子的静质量






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


例：


现有 100 座楼，每楼 200 套房，每套房用电功率

10000 W ，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。


电子的静质量 ：


电子的静能 ：


质子的静质量 ：


质子的静能 ：






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


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


1 kg 核燃料释放能量






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


锂原子的核反应


两　粒子所具有的总动能


两　粒子质量比静质量增加


理论计算和实验结果相符．


实验测量






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


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 , 这是一个具有划时代的意义的理论公式 .






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


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






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


我国于 1958 年建成的首座重水反应堆






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


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






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


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






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


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






第十八章 相对论


18 - 6 相对论性动量和能量


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


氘核和氚核聚变为氦核的过程中，静能量减少了