《质能方程与相对论速度合成定理》授课课件.pptVIP

谢谢观看ZhangLing威科姆教育资源中心第三节质能方程与相对论速度合成定理一、相对论的速度变换根据经典时空观，速度的变换遵守伽利略速度变换公式v=u±v’。根据时空相对性，狭义相对论给出：在以速率u相对于参考系S运动的参考系S’中，一物体沿与u相同的方向以速率v’运动时，在参考系S中，它的速率为：例：在地面上空以u=0.9c飞行的飞船，向前发射一导弹，导弹对飞船的速率为v’=0.5c。这时，按照伽利略速度变换公式，v=u+v’，导弹对地面的速度v=0.9c+0.5c=1.4c，超过了真空中的光速！这说明这时伽利略速度变换公式不再适用。但是按照相对论的时空观，我们把有关数值代入相对论速度变换公式，可知导弹对地面的速度实际上是v≈0.966c，即仍然没有达到c。二、相对论质量和能量狭义相对论的另一个重要结论是物体的质量m与它所包含的能量E存在确定的关系，二者的关系就是爱因斯坦的著名的质能关系式E=mc2注意：1.在经典物理中，质量和能量是分别独立量度的，有两个独立的守恒定律。在狭义相对论中，质量和能量这两个最基本的物理量密切相关，不是独立的，相应地这两个守恒定律也就不再相互独立了。2.上述质能关系式中的质量m是经过狭义相对论“改造”过的质量，它不是一个不变的量。上式中m0是v=0时物体的质量，称为静质量，是不变的量。因为经典力学中的物体质量和静质量的差别很小，一般不再加以区分。与静质量对应的能量称为静能量，为E0=m0c2.这里的“能量”是指与所研究的对象相联系的全部能量，而不仅仅是某一种或几种能量形式。爱因斯坦当初写下他的质能关系式时并没有什么实验证据。但他确信此式的正确性，并指出可以用能量变化很大的物体，如具有放射性的镭盐来证明这一结论。后来的事实正如他所预言的那样，不但在放射现象中，而且在各种核和粒子的反应中都证实了这一结论。人类利用核能的时代可以说是从这一公式的发现开启的。课堂巩固：1.北京正负电子对撞机中的电子以非常大的速率运动，按速率v=0.999999c计算里面电子的质量是它静止时的质量的多少倍？2.应用E0=m0c2计算一粒质量为1g的小豆子的静能量相当于多少吨优质煤完全燃烧所放出的能量，已知1kg优质煤完全燃烧放出的能量是2.9×107J。谢谢观看ZhangLing威科姆教育资源中心