物理学-相对论性动量和能量知识23页PPT

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大学物理学习课件-§18.4 相对论性动量与能量

大学物理学习课件-§18.4 相对论性动量与能量
Chapter 18. 相对论
§18. 4 相对论性动量与能量
§18.4 相对性动量与能量
·1 ·
Chapter 18. 相对论
§18. 4 相对论性动量与能量
一.动量与质量
经典力学:质量为m的物体的加速度与外力关系为

F ma p mv t v v0 adt
验测得其质量皆大于静止质量。
v 2.7 10 m / s
8
m 2.3mo m 3.9mo
v 2.9 10 m / s
8
m
m0 1 ( vm / c )2
显然,当 vm c 时, m ,说明随着 vm增加, 质点的惯性也增加,作用在物体上的外力永远不能 将质点加速至超过光速的速度。
m0 mA 1 ( vA / c )2
m / m0
7 6 5 4 3 2 1 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
F1
一般地写成:
m m0 1 ( vm / c )2
vm c时,m m0
质量与速度关系
vm / c
·7 ·
Chapter 18. 相对论
§18. 4 相对论性动量与能量
-1
m / m0
1.661 1011 1.630 1011
1.590 1011 1.511 10
11 11
4
3
2 1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 v/ c 1.0
1.283 10
·8 ·
Chapter 18. 相对论
§18. 4 相对论性动量与能量
☻实验测得当质子在加速器中被加速接近光速时,实
S
S

最新动量和能量专题幻灯片

最新动量和能量专题幻灯片

⑸图象描述
v vm0
vmt d vMt
0 t0
t
“子弹”穿出“木
块” v
vm0
v vm0
≤d mvm/M+m
0 t0
t
v “子弹”未穿出“木块”
vm0
0
t0
t mvm/M+m Δsm
(mvmo-MvM0)/M+m Δs
0
t
vM0
“子弹”迎击“木块” 未穿出
“子弹”与“木块” 间恒作用一对力
练习
例:如图所示,质量M的平板小车左端放着m 的铁块,它与车之间的动摩擦因数为μ.开始时 车与铁块同以v0的速度向右在光滑水平地面上 前进,并使车与墙发生正碰.设碰撞时间极短,碰 撞时无机械能损失,且车身足够长,使铁块始终 不能与墙相碰.求: 铁块在小车上滑行的总路程. (g=10m/s2)
△E=m3g(x1+x2)-m1g(x1+x2) ③ C换成D后,当B刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同,由能 量关系得
1 2 ( m 3 m 1 ) v 2 1 2 m 1 v 2 ( m 3 m 1 ) g ( x 1 x 2 ) m 1 g ( x 1 x 2 ) E ④
由③④式得 1 2(2m 1m 3)v2m 1g(x1x2)
(1)动量守恒定律: 适用条件——系统不受外力或所受外力之和为零 公式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2 ′ 或 p=p ′ (2)机械能守恒定律: 适用条件——只有重力(或弹簧的弹力)做功 公式:Ek2+Ep2=Ek1+Ep1 或 ΔEp= -ΔEk
例:图示:质量为M的滑槽静止在光滑的水平面滑槽的
典型情景
规律种种 ⑴动力学规律:两物体的加速度大小与质量成反比. ⑵运动学规律:两个作匀变速运动物体的追及问题、相

高中物理奥林匹克竞赛——相对论性动量和能量(共21张PPT)

高中物理奥林匹克竞赛——相对论性动量和能量(共21张PPT)

例2 已知一个氚核 (31H) 和一个氘核 (21H)可聚变
成一氦核
4 2
He
,
并产生一个中子
1 0
n
,
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
2 1
H31H42
He
01n
m0c2 (21H) 1875.628MeV
m0c2 (31H) 2808.944MeV
m0c2(42He) 3727.409MeV
b. 当v 时c, m 即不论对物体加多大的力,
也不可能再使它的速度增加。(矛盾解决)
c.当 v 时c,必须 m即0以 0光速运动的物
体是没有静止质量的。

F
狭义相对论力学的基本方程
dp d (mv) d ( m0
v
) m dv vdm
dt dt
dt 1 2 dt dt
当Fvmc0时ddvt mm0
mm01v2 c2 Nhomakorabeam2
1
v2 c2
m02
m2c2 m2v2 m02c2
将 m2c2 m2v2 m02c2 两两边边求求微导分:: 2mc2dm 2mv2dm 2m2vdv 0
c2dm v2dm mvdv
由前面
EK
v
0
(v 2 dm
mvdv)
EK
m c2dm
m0
mc2
m0c2
即相对论动能公式。
这相当于同质量的优质煤燃烧所释放热量的一千多万倍!
相对论动力学的主要结果
1.主要结论
m m0 / 1 v2 / c2
P F
mv
m0v /
dP / dt m

大学物理-狭义相对论-相对论性动量和能量

大学物理-狭义相对论-相对论性动量和能量

我国于 1958 年建成的首座重水反应堆
我国已 建成的岭澳 核电站
我国在 建的单机容 量最大的田 湾核电站
原子弹核裂变
2 轻核聚变
氘核 氦核 质量亏损
释放能量
轻核聚变条件 温度要达到

的动能,足以克服两
力.
时,使 具 之间的库仑排斥
1967年6 月17日,中国 第一颗氢弹爆 炸成功
五 动量与能量的关系

,所以光速 C 为物体的极限速度 .


相对论动量守恒定律


常矢量

,则相对论动量守恒 经典动量守恒 .
常矢量
三 质量与能量的关系
相对论质能关系
静能
:物体静止时所具有的能量 .
质能关系预言:物质的质量就是能量的一种储藏 .
爱因斯坦认为(1905)
懒惰性
惯性 ( inertia )
活泼性
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 .
质能关系预言:物质的质量就是能量的一种储藏.
例:
现有 100 座楼,每楼 200 套房,每套房用电功率
能量 ( energy )
物体的懒惰性就 是物体活泼性的度量 .
相对论能量和质量守恒是一个统一的物理规律.
一些微观粒子和轻核的静能量
粒子
符号
光子
电子(或正电子) e(或 +e
质子
)p
中子
n


氦( 粒子)
静能量 MeV 0 0.510

相对论性动量和能量.ppt

相对论性动量和能量.ppt

Q E mc
= 3.3×10-11 J
=0.22×1.66×10-27×(3.0×108)2 ≈200 MeV
1g铀-235的原子核数约为 2.56×1021, 全部裂变所释放的能量达8.5×1010 J, 相当于2500吨煤完全燃烧放出的化学 能。
核反应堆
20
*四 核反应
2.轻核聚变:由轻核结合在一起形成较大的核,同时释 放能量的过程。
(4) << c 时,回到 F m a 0
注:用加速度表示的牛顿第二定律公式在相对论 力学中不再成立。
7
三、质量与能量的关系
1. 相对论动能 相对论动力学中,力对粒子做功,使粒子速率由0增 加到v,力所做的功仍和粒子最后的动能相等。
d( m v ) v E F d r d r v d( m v ) k 0 d t 2 d( m v ) m v d v vd m 其中 v m v d v v v d m
14
2. 相对论能量:
3. 静能:
E mc E m c k 0
2
2
2 E m c 0 0
讨论: (2)质能关系统一了能量守恒与质量守恒。
例如一系统能量守恒
i i 2 E ( m c 常量 i ) i
m 常量
i i
相对论统一了历史上分别发现的这两条独立的自 然规律。
(3)E = mc2 为开创原子能时代提供了理论基础,被看 作是具有划时代意义的理论公式,已成为纪念爱因斯坦 伟大功绩的标志。 15
18
*四 核反应 1.核裂变:重原子核分裂成两个较轻的核,同时释放能 量的过程。 例如铀原子核的裂变,铀-235在热中子的轰击下,裂变 为2个新的原子核(氙核与锶核)和2个中子,并释放出 能量Q。

相对论性动量与能量

相对论性动量与能量

P.10P. . 10 / 39 .
实验验证
☻1901年,实验物理学家考夫曼从镭辐射测 射线在
电场和磁场中的偏转,发现电子质量随速度变化。
☻1908年,德国物理学家布雪勒用改进了的方法测量
电子的质量,证实了爱因斯坦理论。
v / c e / m实验值(C kg-1)
0.3173 1.661 1011 0.3787 1.630 1011 0.4281 1.590 1011 0.5154 1.511 1011 0.6870 1.283 1011
Chapter 158. 相. 相对对论论
§§51. 48.相2 对洛论沦性兹动变量换与能量
由洛沦兹速度变换得:
P.7.P. 7 / 39 .
vA
vv 1 ( v )v / c2
1
2v v2 /
c
2
v
c2 vA
1
1 ( vA / c )2
S
S
v
代入得:
mA
mB 1 ( vA / c )2
§§51. 48.相2 对洛论沦性兹动变量换与能量
P.13P. . 13 / 39 .
S
S
v
o voA
mA m mB
A
B
代入得: mA
x
vB
x
mB 1 ( vA / c )2
Chapter 158. 相. 相对对论论
§§51. 48.相2 对洛论沦性兹动变量换与能量
P.9.P. 9 / 39 .
可知: mA mB 在S′中,B静止,称 mB为静止质量,常用 m0 表示。 当A静止时,应与B完全一样,其静止质量亦为 m0
P.12P. . 12 / 39 .

动量和能量PPT课件

动量和能量PPT课件

f ·l = mv02/2 - mv12/2
v02 v02 / 4 v02 v22
3 2
v02 v02 / v02 v12
4
3 1
v1
3 2
v0
v2
2 2
v0
六合实验高中

析与解 (2)由动量定理: f t1 = mv0 - mv1
动量和能量
f t2 = mv1 – mv2 f t3 = mv2 – mv0/2
可认为是圆滑的,滑沙者保持一定姿势坐在滑沙撬上不
动.则下列说法中正确的是 (
)
A.甲在B点的速率一定大于乙在B1点的速率
B.甲滑行的总路程一定大于乙滑行的总路程
C.甲全部滑行的水平位移一定大于乙全部滑行的水平位移
D.甲在B点的动能一定大于乙在B1点的动能
六合实验高中
例与练
动量和能量
4、如图所示,三块完全相同的木块固定在水平地面上,
C. 动量守恒,机械能不守恒
D. 动量不守恒,机械能不守恒
析与解
子弹射入木块过程系统要克服介质阻力做功,机 械能不守恒;整个过程墙壁对弹簧有向右的弹力, 系统合外力不为0,动量不守恒。
六合实验高中
例与练
动量和能量
9、如图示:质量为M的滑槽静止在光滑的水平面滑槽的 AB部分是半径为R的1/4的光滑圆弧,BC部分是水平面,
设质((12))点速子子,度弹弹子为穿穿弹v过0过子射三A弹出木和穿木块穿过块的过木C时B时块间时速时之的度受比速变到t度1为的∶vv1阻t=02/∶?力2t.一3求v=样2:?=,? 子弹可视为
析与解 (1)由动能定理:
f ·3l = mv02/2 - m(v0 /2) 2/2
V0 A B C

高三物理动量和能量PPT教学课件 (2)

高三物理动量和能量PPT教学课件 (2)

之间的动摩擦因数μ = 0.2。取重加速度g = 10m/s²。
A、B均可视为质点。求
(1)A与B碰撞前瞬间的速度大小vA; (2)碰后瞬间,A、B共同的速度大小v; c
(3)在半圆形轨道的最高点c,轨道对A、B
的作用力N的大小。
A v0
R B
a
s
b
解:(1) A做匀减速运动 amgg
m vA²– v0²= –2as
023.中山市华侨中学第三次模考卷9 9.对一个质量不变的物体,下列说法正确的是 (ACD ) A.物体的动能发生变化,其动量必定变化。 B.物体的动量发生变化,其动能必定变化。 C.物体所受合外力不为零,物体的动量必发生变化,
但物体的动能不一定变化。 D.物体所受的合外力为零时,物体的动量一定不发
剪断细线,求:
⑴滑块P滑上乙车前的瞬时速度的大小;
⑵滑块P滑上乙车后最终未滑离乙 车,滑块P在乙车上滑行的距离. (取g=10m/s2)
P 甲乙
解:⑴设滑块P滑上乙车前的速度为v, 对整体应用动量守恒和能量关系有:
mv-2MV = 0
E01 2m2v1 22M2V 解之得v = 4m/s V=1m/s
2mg N
求出 N = 8N
011.08届启东市第一次调研测试卷15
15.如图所示, 光滑水平面上放置质量均为M=2kg
的甲、乙两辆小车,两车之间通过一感应开关相连
(当滑块滑过感应开关时,两车自动分离),甲车上
表面光滑,乙车上表面与滑块P之间的动摩擦因数 μ=0.5.一根通过细线拴着且被压缩的轻质弹簧固定在 甲车的左端,质量为m=1kg的滑块P(可视为质点)与弹 簧的右端接触但不相连,此时弹簧的弹性势能E0=10J, 弹簧原长小于甲车长度,整个系统处于静止状态.现

§12.4相对论的动量和能量

§12.4相对论的动量和能量

u1 = vx / 1−β2
矢量式
u2 = vy
G p=
/
1−Gβ m0v
2
1− β2
u3 =vz / 1−β2
2. 质速关系
质速关系 m = m0
1− β2
m0为静止质量
光子静止质量为零. m>m0 已被实验证实.
1901年考夫曼发现 电子的质量是随速度增 加而增加的.
m/m0
5 4
3 2 1
v/c
3. 质能关系的另一种形式
ΔE = Δmc 2
说明质量与能量是不可分割, 物质和运动不可分割.
4.动能
Ek = mc2 − m0c2
当 v << c 时
Ek
= =
mc2 m0c
− m0c2
2( 1−
=
1 v2
/
1
c2
m0c2 −v2 /
− 1)
c
2
− m0c2
=m0c2(1 +
v2 2c 2
+
3v 4 8c4
实际上m复0=2m是两个粒子的动质量,等 于复合后粒子的静质量,质量是守恒的.
§12.4.4 动量中心
在狭义相对论中,若相对于某参考系质点系 中各质点动量的矢量和为零,即
∑ mivi = 0
则该参考系称作动量中心系.
§12.4 相对论的动量和能量
§12.4.1 相对论的动量
§12.4.2 相对论的质能公式
§12.4.3 动量-能量公式
§12.4.4 动量中心
§12.4 相对论的动量和能量
§12.4.1 相对论的动量
1. 相对论动量
相对论的四维动量为

高二物理竞赛课件:相对论动量——能量变换(13张PPT)

高二物理竞赛课件:相对论动量——能量变换(13张PPT)

光子动能:Ek = E = mc2 = (mc)c = pc
(按牛顿力学应为 E 1 pc ) 2
由爱因斯坦光子理论,E h
p = h ,
c
m
h
c2
(p mc)
这些关系将在量子物理中用到。 4
例 设快速运动的介子的能量为E=3000MeV,而
这种介子在静止时的能量为E0=100MeV。若这种介 子的固有寿命是 0 2 106 s ,求它运动的距离。
30. 光速不变原理 40. 由洛仑兹变换得出的相对论效应
原时 最短
同时性的相对性 t0, t 0
洛仑兹变换 得到结论
运动的时钟变慢 t 0
1 (v c )2
运动的尺子缩短 L L0 1 (v c )2
显然这些结论与牛顿时 空及伽利略变换相矛盾!
原长最长
12
50. 洛伦兹变换 x x ut
(
v
)2
c
2c
即:EK
1 2
mov 2
13
2
若粒子动能为 Ek ,则
E Ek m0c2
(2)
(2)代入(1)得: Ek2 2Ek m0c2 p2c2
前面已指出,当 v << c 时, Ek << m0c2 ,
2Ekm0c2 p2c2
Ek
p2 2m0
( 牛 顿 力 学 的 动 能 、 动量 关 系 )
3
对光子: v c , m0 0
m0c2 2E 1 k2
2E c2
2E cv
cos
cos v k
c
9
例 静止的 介π子 衰变为 子μ 和中微子,三者的静
止质量分别为m 、 m 和 0。求μ+子和中微子 的动能。

p137相对论能量和动量的关系ppt课件

p137相对论能量和动量的关系ppt课件
当物体的静止质量为零时, 能量随动量直线变化。
如果某种粒子静止质量为零,即m0 = 0,则得E = pc, 比较公式E = mc2,可得p = mc, 该粒子速度就是光速。 光可当作一种静止质量为零的粒子流,对应的粒子称为光子。
物体能量随速度的变化的曲线与质 量随速度的变化的曲线是相同的。
当物体的静止质量不为零时,能 量随动量按双曲线的规律变化;
{范例13.7} 相对论能量和动量的关系
试推导相对动能和能量公式以及动量公式。
Hale Waihona Puke T = mc2 - m0c2
m0c2 1 v2 / c2
m0c2
当v << c时,根据公式(1 + x)n≈ 1 + nx,运动物体的质量为
m
m0 1 v2 / c2
m0
(1
v2 c2
)1/ 2
v2 m0 (1 2c2 )
{范例13.7} 相对论能量和动量的关系
试推导相对动能和能量公式以及动量公式。
E0 = m0c2, E = mc2,
m
m0 1 v2 / c2
利用质-速关系可得
E2
E02
m02c4 1 v2 / c2
m02c4
m02v2c2 1 v2 / c
2
m2v2c2
p2c2
即E2 = p2c2 + m02c4, 这就是相对论中的能量-动量关系。 能量和动量是双曲线的关系。
因此
T
1 2
m0v2
可见:在低速情况下,相对论力学过渡到经典力学。
m0是物体的静止质量,m是物体的运动质量。 物体的静止能量为E0 = m0c2, 物体的总能量为 E = mc2, 这就是质-能方程,是相对论独有的,没有经典项对应。

相对论PPT课件

相对论PPT课件

02
狭义相对论主要内容及推 导
洛伦兹变换公式及其应用
01
02
03
洛伦兹变换公式
描述不同惯性参考系之间 物理量的变换关系,包括 时间、空间坐标、质量和 能量等。
公式推导
基于光速不变原理和狭义 相对性原理,通过数学推 导得到洛伦兹变换公式。
应用举例
解释迈克尔逊-莫雷实验、 计算粒子在加速器中的运 动轨迹等。
相对论PPT课件
目录
• 相对论基本概念与原理 • 狭义相对论主要内容及推导 • 广义相对论主要内容及推导
目录
• 相对论在现代物理学中地位和作用 • 相对论实验验证及挑战问题探讨 • 总结与展望
01
相对论基本概念与原理
相对论提出背景及意义
03
经典物理学的困境
爱因斯坦的贡献
相对论的意义
19世纪末,经典物理学在解释光速不变、 黑体辐射等问题上遇到困难,需要新的理 论框架。
意义
奠定了广义相对论的基础,将引力与时空几何联 系起来。
实验验证
自由落体实验、厄缶实验等验证了等效原理的正 确性。
引力场方程简介与求解方法
引力场方程
描述物质分布如何决定时近似)和数值方法。
经典解
史瓦西解(描述静态球对称天体)、克尔解(描述旋转黑洞)等。
时间膨胀现象解释与实验验证
时间膨胀现象
01
指相对于静止观察者,运动物体的时间流逝会变慢。
解释
02
根据狭义相对论,运动物体的时间间隔与静止观察者观测到的
时间间隔不同,导致时间膨胀现象。
实验验证
03
通过比较不同惯性参考系中的原子钟走时,可以验证时间膨胀
现象的存在。
长度收缩现象解释与实验验证

动量和能量PPT教学课件

动量和能量PPT教学课件
A、甲球的速度为零而乙球的速度不为零 B、乙球的速度为零而甲球的速度不为零 C、两球的速度均不为零 D、两球的速度方向均与原方向相反,两球的动能仍相等
小结:以上两题均须从动量守恒和能量关系作出判断。
4、物块以一定初速冲上静止于光滑平面上的小车,最终与小车保 持相对静止,在小车固定和小车不固定两种情况下( B )
经济调控体制。美国自然资源丰富。工农业生产门类齐全,集约化程度高,经济发展水 平居世界领先地位,国民经济总值占世界首位。美国是世界第一军事大国,2002年,美 国军费开支为3357亿美元,占世界军费总额的43%。
占地:1707.54万平方公里(占原苏联领土面积 的76%),居世界第一位。自然资源十分丰富,种类多, 储量大,自给程度高。石油探明储量65亿吨,占世界探 明储量的12-13%。森林覆盖面积8. 67亿公顷,占 国土面积50. 7%,居世界第一位。截至2004年7月, 共拥有约360艘水面舰艇和62艘潜艇,其中核潜艇占 三分之二。
A、小车固定与不固定,物体运动时间相同 B、小车固定时,物块在小车上运动距离大 C、小车不固定时,物块在小车上运动时间长. D、小车固定与不固定,物块在小车上运动距离相同
小结:当物体间有相对运动时,可考虑系统利用Q = fL。
期末复习之四
3
5、如图所示,两物体中间夹上被压缩的轻弹簧,用细线拴住,放
答案:0.765m
期末复习之四
B C
D
13
第九课 维护世界和平 促进共同发展
9.2 世界多极化: 在曲折中发展
一、世界多极化的发展趋势—历史的 必然
1、当今国际形势的突出特点:世界多 极化在曲折中发展
2、国际格局向多极化发展的因素:
(1)旧的两极格局被打破;(苏联解体)
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