1.5 狭义相对论基础 3课件.pptVIP

5.4 相对论质量、动量和能量 负能量(Negative Energy)意味着负质量.第一位探讨负物质的科学家就是稳恒态宇宙论的创始人之一英国天文学家邦迪(H.Bendi).他在1957年就证明了:负物质以一个恒定的不断增加的速度追逐正物质的概念是与广义相对论一致的. 真空中的量子涨落具有能量（零点能），如果某物质的能量低于周围空间的量子涨落能量就说这个物质具有负能量。 以真空中量子涨落能量为零点，高于的叫正能量，低于的叫负能量 本 章 小 结 * * * * * 前提：光速不变。结果：时空相关 1、 时间测量的相对性 沿两个惯性系相对运动方向上发生的两个事件，在一个惯性系中表现为同时，在另一个惯性系中观察一般不同时，沿惯性系运动方向相反一侧的事件先发生。 因为时空相关，所以同时是相对的 时间间隔为 只有同时和同地，在另一惯性系中才同时！ 回 顾 长度收缩效应 测量动长，两端要同时测量，或同地测时间间隔。 2、长度测量的相对性 同一物体，速度不同，测量所得的长度会不同。静止时最长。 S 系中同地而不同时，在 S’系中测量的时间间隔 S 系中同地发生的两事件的时间间隔 固有时短，测量时长 时钟变慢是相对的 相对论中，动量的定义不变，动量守恒定律仍然成立。但遵从洛伦兹变换，物体的质量随速率的增大而增大。 1. 相对论质量 牛顿力学中质点的动量 相对论质量 (1) 静质量最小。 光子静止质量为0。没有静止的光子。 (3)低速 仍成立。 物体运动极限速度为光速。 利用高能加速器，可以把电子加速到其静止质量的几万倍。 (2)经典力学中 m 不变，只要时间足够长，v 可超过光速。 相对论中 静质量，物体相对于惯性系静止时的质量 讨论 2. 相对论质点动力学方程 质点的相对论动量 相对论动力学方程： (2)低速，质量视为恒量，则过渡为牛顿第二定律。 (1)作用力，不仅改变速度，同时还改变质量。 经典力学是相对论力学在低速条件下的近似。 讨论 相对论中，动量的定义不变 时，动能的增量为 作用下位移 当其在外力 点的静止质量为 设在某一惯性系中一质 S d F m v v 0 又由 得 两边求微分 得 代入(1) 3. 相对论动能 (1) 得相对论动能 注意：与牛顿力学的动能公式不同 当 v ＜＜ c 时，考虑到 把 代入 这就是牛顿力学的动能公式。 讨论 令物体的静能 得物体的总能： 相对论动能 4. 质能关系式 能量(质量)可以转变成质量(能量)吗？ 质量的变化和能量的变化相联系，质量的大小标志着能量的大小。质量与能量相关，这是相对论的又一极其重要的推论 . 质量 = 能量 ？ (2) 动能等于总能与静能之差 (1) 物体静止，v = 0， (3) 能量守恒对应着质量守恒，静质量亏损对应着能量放出。 利用原子核能的理论基础 讨论 时空相关，质能相关！ 质量亏损 原子质量单位 放出的能量 1克 铀 235 的原子裂变，所释放的能量 重核裂变 是1克煤的250万倍。 原子弹爆炸后腾起的蘑菇云 我国于 1958 年建成的首座重水反应堆。重水是中子减速剂。 例1 质能关系式在核裂变中的应用 核电站的工作原理——裂变链式反应 核电站是怎样发电的呢？简而言之，它是以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。一般说来，核电站的汽轮发电机及电器设备与普通火电站大同小异，其奥妙主要在于核反应堆。 　　核电站除了关键设备——核反应堆外，还有许多与之配合的重要设备。以压水堆核电站为例，它们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。它们在核电站中有各自的特殊功能。 　　主泵 如果把反应堆中的冷却剂比做人体血液的话，那主泵则是心脏。它的功用是把冷却剂送进堆内，然后流过蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。 　　稳压器 又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备。在正常运行时，起保持压力的作用；在发生事故时，提供超压保护。稳压器里设有加热器和喷淋系统，当反应堆里压力过高时，喷洒冷水降压；当堆内压力太低时，加热器自动通电加热使水蒸发以增加压力。 　　蒸汽发生器 它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。 　　安全壳 用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的失水事故时，安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。安全壳一般是内衬钢板的预应力混凝土厚壁容器。 　　汽轮机 核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异，所不同的是由于