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1、 时空关系根本改变物理量需要重新修正,经典力学需要改造.两条原则; 1), 对应原则 经典力学m = m(v) 的形式。 定义从实验和理论上找质量与速度的关系，即找出5.4 狭义相对论的动力学基础一、动量2), 守恒定律成立 . 但与经典力学不同对应原理; 当 (经典力学质量,称静质量).Sx0BA ux XS0v AB uxSx0ABvm0mS0Xv ABvmm0全同粒子A和B发生完全非弹性正碰即S:S: 即由动量守恒和质量守恒二、质量S:S:全同粒子A和B发生完全非弹性正碰即即由和代入化简后得把m0看成静止质量， 把m称为相对论质量，如图 所示，质量 m 随速度增大而增大。质量：动量：利用
2、图 质量随速度变化布塞勒Cuye- Lavanchy1 . 力:2. 力和加速度的关系与前面的系数不同所以力和加速度方向不一致也沿切向三、力、功和动能3 . 功和动能质点动能定理:利用1 态2 态质量质量上式变为，- 相对论中的质点动能公式1. 在的情况下：经典力学的动能是相对论 表达式在低速下的近似。 2. 由当动能由于外力作功不断增大而不断增加时，速率却不能 无限制增大，而是有一个极限值 c。静能:质量亏损：结合能：2 . 总能和质能关系总能- 著名的质能关系式1 . 静能和质量亏损原子能公式四、能量、质能关系讨论：1 . 把粒子的能量和质量联系起来, 数值相差一常数因子 c2 。2 .
3、在相对论中, 能量守恒和质量守恒统一起来。 能量守恒 质量守恒3 . 粒子相互作用中相对论质量守恒，但其静止质量并不守恒。4。静止能量实际上是物体的总内能-分子的内能、势能、原子的电磁能、质子中子的结合能等 。静止能量是相当可观的。例：一公斤的物体的静止能量相当于200万吨汽油燃烧的能量。5。质能相互依存，且同增减从质能公式可知总能量正比于质量即那儿有能量，那儿就有质量，而且那儿有质量的变化，那 儿就有能量的变化。即：例. 中子和质子合成氘核实时放出射线，试求射线 的能量。 解：质子，中子，氘核的静质量分别为.为质量亏损 释放射线能：聚合1公斤氘核释放的能量：约相当于1公斤汽油燃烧放热的230
4、万倍！例如：两个静止质量为的全同粒子， 它们各自以速率 相向而行， 所以它们相对论质量均为设两粒子作完全非 弹性碰撞后，变成一个静止的复合粒子，其静止质量为M0。 求碰撞过程中转化的内能。由于粒子在碰前后能量守恒， 因此有： 能量守恒 质量守恒两粒子在碰撞过程中， 静止质量并不守恒。 静止质量的增量称为质量过剩。实际上碰前两粒子动能转化为碰后静止 复合粒子的内能， 即：解：可能存在“无质量”粒子只具有动量、能量，无所以也没有静能则：只以光速运动（光子、中微子 预言引力子存在）五、能量和动量的关系例; 光子; m0 = 0,以光速 c 运动的粒子.h=6.626x10-34 焦耳 秒.光子例.
5、静能量为0.511MeV的电子具有5倍于它的静能的总 能量，试求它的动量和速率 。解：E = 5m0c2深层次理论突破实践上的巨大变化m 和 E 的关系E = mc2重核裂变：一个重原子核分裂成为两个（或更多个 ）中等质量碎片的现象。轻核聚变：轻核在一定高温条件下融合成较重的核 ，所以又称热核反应六、质能关系的重要应用（选学内容）核燃料主要有235U(铀)、239Pu(钚)和233Th(钍)。（1）核裂变过程（以235U为例）：当235U核吸收一个中子后，就会形成复合236U核，而236U核是不稳定的，它很快发生形变由椭球形进而变成不对称的哑铃形，然后发生 断裂，成为两个略有大小差异的产物核，
6、同时 放出若干个中子，下图为复合核裂变示意。(2) 链式反应与临界质量 链式反应：重核的裂变是通过中子的轰 击实现的 核裂变过程中有“次级中子”再去轰击重核引起另一次裂变，然后再产生中子 形成一种核裂变的“链条”，使得裂变反应一直延续下去，这种连续不断的裂变 反应就叫做“链式反应”。 临界质量：对于一种核燃料以及一种核燃料区的形 状，例如球形、柱形或其它，都有一相应的最小 体积（或质量）使中子逃逸几率足够小以致能维 持核燃料区内的链式反应，这个体积（或质量） 就称为临界体积（或临界质量）。核燃料的质量达到临界质量是维持链式反应 的必要条件。临界质量的大小除了与核燃料区的 形状直接相关外，还与核
7、燃料的性质（浓缩度、 材料密度）密切相关。（3） 原子弹原子弹利用的是不加控制的链式裂变反应，从而在瞬时间可以形成雪崩式的裂变反应，使大 量核燃料在极短时间内“燃烧”释放出大量能量，造成极端严重的杀伤和破坏。（4）氢弹核聚变首先是在氢弹中实现的。 氢弹中热核反应所需要的高温高密度条件一 开始是由一颗原子弹提供的，这个原子弹被 称为氢弹的“扳机”，然后，由热核反应产生 的能量的在一定时间内继续维持热核反应所 必须的条件。于是氢弹就能在短时间内释放 大量能量，形成比原子弹威力大几倍的大规 模毁灭性武器。（5） 核电站 链式反应的控制原子弹是一种不加控制的裂变反应器，它在极短时间内释放出大量核能，极
8、具破 坏性，很难被作为能源来利用。因此裂变 能的和平利用，首先要解决链式反应的控 制，一是要控制其超临界度，不能让它发 生雪崩式的反应；二是要使它在超临界和 次临界状态间随意转换。 链式反应的控制方法 通过快速的机械手段改变核燃料的质量来调 节系统达到临界条件。 让快中子在某些特定的介质中通过碰撞损失 其能量而变成热中子（慢中子），这个过程 称为慢化，而那些特定介质就称为慢化剂。重水是最好的慢化剂，石墨也是一种良 好的慢化剂，费米就是用它作成世界上第一 个反应堆的。 控制热中子：采用镉（48Cd）作为热中子反 应堆的控制棒。1942年世界上第一个核反应堆运行成功。由于保密，不允许 拍照，这里只
9、是一张油画。图中右上方手握大罐的三位青年 物理学家组成“敢死队”，万一发生意外，他们就将吸收中子 的镉溶液注入反应堆。而站在下面的那位科学家正按照费米 的指令，一点一点地往外抽最后一根镉棒，以启动链式反应。 核裂变发电站概貌 核电站组成: 核反应堆、热交换器和发电装置。 核反应堆通常采用热中子堆,反应堆的堆心是原 子能发电站的心脏，其中有燃料棒、慢化剂、 冷却剂和控制棒（镉棒）。当镉棒插入时，堆心处于次临界状态，镉 棒拔出时堆心就处于超临界状态，于是控制镉 棒就可以控制反应堆的运行。冷却剂用来冷却 燃料棒，并通过热交换器将热量送到无放射性 的发电部分，供发电使用。研究性重水反应堆中国1980年建成的高 通量工程试验堆堆芯核电虽然造价较高，但运行成本低于火 电，环境污染也比火电小得多，作为一种极 好的能源，将来会在全世界广泛推广使用。 但也要警惕其危险性。秦山核电站鸟瞰秦山核电站鸟瞰
