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第七章 狭义相对论;§7-3 狭义相对论动力学; (1) 牛顿力学 通过对两质点孤立系的分析，可以得到： ① 定义质量为反映质点在相互作用过程中速度改变难易程度(即质点惯性大小)的物理量，它与质点的运动速度v无关，用m0表示。 ② 定义 为质点的动量，并发现该系统的总动量是守恒的。对于不同的惯性系，在伽利略变换下，动量守恒定律总是成立的。 ③ 定义质点所受的力 为其本身动量的时间变化率，即; 1901年德国物理学家考夫曼，利用镭的放射性衰变中?射线的高能电子作实验，发现高速电子的荷质比随速率的增大而减小。 根据电荷守恒定律，他认为电子电荷不随电子运动速率变化，于是它得到结论：;B;则;考虑 mA、 mB为各自速率的函数，mA≠mB ，则;m称相对论质量，式中v为粒子相对某一参照系的速率。;( 4 )相对论动量的定义;加速电压;2. 相对论动能;三、相对论质能关系; ！;[例] 电子静止质量 m0 =9.11×10-31kg ， ;[例] 在S参照系中有两个静止质量均为 m0的粒子A、B相向运动，其速度分别为 相撞后合在一起成为一个静止质量为 M0 的粒子。求 M0 .; 1938年12月，德国放射化学家奥托?哈恩和物理学家弗里兹?斯特拉斯曼发现铀核裂变。 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。 ;; 1942年12月2日，世界上第一座核裂变反应堆在美国的芝加哥大学建成，人类在这里首次实现了自持链式反应，从而开始了受控的核能释放。 1945年7月16日5:30 第一颗原子弹爆炸。;;中子;为每个核子的平均结合能，称为比结合能。 由各种原子核的ε- A曲线可见，轻核和较重原子核的比结合能都比较小。;【例】重核裂变：; 重核裂变是放能反应，又由于生成物中有多于一个的中子，若它们被其他铀核俘获，则会引起新的裂变，产生更多的中子，从而再产生更多新的裂变……这样的一连串裂变称为链式反应。 如果加大铀堆体积以超过其临界体积，采用浓缩铀并使快中子减速以增加引起核裂变的概率，则这种不加控制的链式反应会使铀在百万分之几秒内全部裂变完毕，发生爆炸，这就是原子弹的基本原理。; 如果插入能强烈吸收中子的硼棒或镉棒来控制铀核裂变的链式反应，巨大的裂变能就会以可控制的方式慢速释放，这就是核反应堆运行的基本原理。核裂变能大部分变成了碎片的动能，在与核燃料元素碰撞后，这部分能量就变成了反应堆中的热能。;[例]核电站年发电量100亿度(=3.6?1016J,1度=1千瓦小时),如果可用核材料全部由静止能量转化得到,计算每年要消耗多少核材料？;【例】轻核聚变：;1kg氘聚变时所放出的能量，是1kg铀裂变时所放出的能量的4倍。 核聚变反应的原料是十分充足的，地球表面海水储量约为1021kg，其中七千分之一是由氘组成的重水。在1m3海水中所含的氘的聚变能，相当于400m3石油燃烧所产生的能量。 由于发生核聚变反应的两个原子核都带正电，库仑斥力使它们不易接近，因此必须将氘核加速到0.25MeV的高能状态，或加热到近108K的高温。 氢弹用1个小原子弹引爆所产生的极高温度使核聚变反应得以进行。这种反应所需要的温度极高，因此通常把它称为热核聚变或热核反应。受人工控制的非爆炸式热核聚变，即受控热核聚变，至今尚未实现??人们正在努力探索着。;四、相对论动量和能量的关系;一、相对论两个基本原理;三、 狭义相对论的时空观;四、 狭义相对论动力学