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1、四、相对论动力学四、相对论动力学 相对论条件下相对论条件下 运动学运动学效应：效应： 相对论条件下相对论条件下 动力学：动力学：同时是相对的；同时是相对的；时间延缓；时间延缓；长度收缩长度收缩质量、动量、动能、能量质量、动量、动能、能量引言：引言：四、相对论动力学四、相对论动力学 牛顿定律与光速极限的牛顿定律与光速极限的矛盾矛盾C物体恒力作用下的匀加速直线运动物体恒力作用下的匀加速直线运动引言：引言：四、相对论动力学四、相对论动力学1. 相对论质量相对论质量静质量静质量 ：物体相对于惯性系静止时的质量：物体相对于惯性系静止时的质量 .：物体相对于某惯性系的速率：物体相对于某惯性系的速率质量不是
2、一个质量不是一个绝对绝对不变的量，而是与运动有关的不变的量，而是与运动有关的相对相对量量 ：物体相对于惯性系运动时测得的质量：物体相对于惯性系运动时测得的质量四、相对论动力学四、相对论动力学讨论：质量和速率的关系讨论：质量和速率的关系 相对论质量相对论质量当当 时时C当当 时时当当 时时光子光子当当 时时四、相对论动力学四、相对论动力学2 相对论动量相对论动量当当 时时3 相对论动能相对论动能（推导思路：动能定理）（推导思路：动能定理）相对论相对论动能动能四、相对论动力学四、相对论动力学 练习：练习：练习：练习：有一粒子静止质量为有一粒子静止质量为m0，现以速度，现以速度v=0.6c运动，运动
3、，它的它的质量质量_，动量，动量_，动能，动能 _ 当粒子速率为当粒子速率为_时，其相对论动量等于非相对论时，其相对论动量等于非相对论 动量的两倍动量的两倍四、相对论动力学四、相对论动力学计算它的动能计算它的动能计算它的动能计算它的动能 在什么速率下粒子的相对论动量等于非相对论动量的两倍？在什么速率下粒子的相对论动量等于非相对论动量的两倍？相对论动量：相对论动量：非相对论动量：非相对论动量：四、相对论动力学四、相对论动力学总总能能量量静静 能能动动 能能相对论相对论质能质能关系关系 4. 相对论能量相对论能量四、相对论动力学四、相对论动力学（3）E0在一定条件下可转化为其他形式的能量在一定条件
4、下可转化为其他形式的能量1千克汽油的燃烧值为千克汽油的燃烧值为 焦耳焦耳 .1千克千克的物体所包含的的物体所包含的静静能能 （1）种类）种类内能：内能： 分子动能、势能分子动能、势能化学能：使原子结合的能量化学能：使原子结合的能量电磁能：使核和电子结合的能量电磁能：使核和电子结合的能量结合能：核子间的结合能结合能：核子间的结合能 以及各组成部分以及各组成部分(电子、中子、质子等电子、中子、质子等)的静止能的静止能（2）计算）计算 静能静能E0 ：四、相对论动力学四、相对论动力学物理意义物理意义 质量和能量有着不可分割的联系；质量和能量有着不可分割的联系； 相对论相对论质量是能量的量度质量是能量
5、的量度，质量和能量是反映，质量和能量是反映物质的两个基本性质。物质的两个基本性质。 质量守恒能量守恒质量守恒能量守恒 懒惰性懒惰性 惯性惯性 ( inertia )活泼性活泼性 能量能量 ( energy ) 物体的懒惰性就物体的懒惰性就是物体活泼性的度量是物体活泼性的度量 .四、相对论动力学四、相对论动力学 相对论的质相对论的质能能关系为开创关系为开创原子能原子能时代提供了理时代提供了理论基础论基础 , 这是一个具有划时代的意义的理论公式这是一个具有划时代的意义的理论公式 . 质能关系质能关系预言预言：物质的质量就是能量的一种储藏：物质的质量就是能量的一种储藏 .静质量亏损静质量亏损四、相对
6、论动力学四、相对论动力学5. 狭义相对论力学的基本方程狭义相对论力学的基本方程 结论：结论：用加速度表示用加速度表示的牛顿第二定律公式在相对论的牛顿第二定律公式在相对论 力学中不再成立。力学中不再成立。 牛顿定律牛顿定律 相对论动量守恒相对论动量守恒 相对论能量守恒相对论能量守恒四、相对论动力学四、相对论动力学在某惯性系中，两个静止质量都是在某惯性系中，两个静止质量都是 的粒子以的粒子以相同的速率相同的速率 沿同一直线相对运动，碰撞后合沿同一直线相对运动，碰撞后合成一个新的粒子，则新生粒子的静质量（成一个新的粒子，则新生粒子的静质量（ ）。）。D. 无法确定无法确定练习：练习：四、相对论动力学四、相对论动力学6 动量与能量的关系动量与能量的关系四、相对论动力学四、相对论动力学应用：应用：（1）光子的相对论质量（2）光子的动量已知光的能量：已知光的能量：求：求：静质量：静质量：质量质量动量动量基本基本方程方程静能静能动能动能总能（质能关系）总能（质能关系）动量与能量动量与能量的关系的关系相相 对对 论论非非 相相 对对 论论四、相对论动力学四、相对论动力学 例例 设一质子以速度设一质子以速度 运动运动. 求其总求其总能量、动能和动量能量、动能和动量. (质子的静能质子的静能 )也可也可如此计算如此计算解解
