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狭义相对论的动力学
一、质量和动量
牛顿第二定律与洛伦兹变换相矛盾
根据狭义相对论的相对性原理，要求质点动力学方程要满足洛伦兹变换不变性。
只要时间 t 足够长，速度 v 总会达到并超过光速 c ，这与相对论结论不符，也与高能物理实验相矛盾。
1901年德国物理学家考夫曼（Kaufmann）利用镭的放射性衰变中 射线的高能电子作实验，发现随速度增加，电子越来越难以加速 m 越来越大。
理论曲线
实验数据
0 2 4 6 8
321
近年在高能电子实验中，可以把电子加速到只比光速小三百亿分之一，这时电子质量达到静止质量的四万倍。
质速关系式
由于空间的各向同性，质量与速度方向无关
　m0——静止质量（不变质量）
任何运动学方法都不能使物体获得超光速的运动
相对论质点
动力学基本方程
二、相对论质点动力学方程
相对论动量
设计一质点从静止出发，通过力作功，可使动能增加
①
②
因
三、相对论能量
１、相对论动能
根据动能定理
与经典动能形式完全不同
利用泰勒展开式：
则
讨论
可见:相对论动能形式与经典动能形式是统一的
２、相对论能量
动 能
静止时的能量（ rest energy）
任何宏观静止的物体具有能量
相对论质量是能量的量度
说明
相对论质能关系
四　质能公式在原子核裂变和聚变中的应用
质量亏损
原子质量单位
放出的能量
1 核裂变
1g 铀— 235 的原子裂变释放的能量
原子弹爆炸（核裂变）
秦山核电站
全景图
阳江核电站
效果图
2 轻核聚变
质量亏损
轻核聚变条件 温度达到 时，使 具有 的动能，足以克服两 之间的库仑排斥力.
氘核
氦核
核裂变质量亏损
1967年6月17日，中国第一颗氢弹爆炸成功
例 求太阳因热核反应而辐射能量所引起的质量减少速度
重核裂变、轻核聚变所释放的能量是以质量减少为代价而获得的能量，这一现象称为“质量亏损”
3、质量亏损
因此太阳质量耗尽所需时间为
四、相对论的动量与能量的关系
两边平方后乘 c2 得
动量
相对论动量和能量关系式
静能
由
光子
只有静止质量为零的粒子,才能以光速运动
根据

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