質(zhì)能方程淺談費(fèi)下載

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1、質(zhì)能方程我們再來討論-下質(zhì)能方程，這是相對論的-個重要推論，闡明了質(zhì)量與能量的關(guān)系。質(zhì)量和能量是不可互換的，是建立在狹義相對論基礎(chǔ)上，1915年他提出了廣義相對論。愛因斯坦1905年6月發(fā)表的論文《關(guān)于光的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化的一個啟發(fā)性觀點(diǎn)》，解禪了光的木質(zhì),這也使他于1921年榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎。這里先直接給出式子E=mc2E=mc2,E是能量單位是焦耳（J）m是質(zhì)量單位是千克（Kg）c是光速！c=3X108我們可以通過這種方式來理解愛因斯坦質(zhì)能方程式。在相對論中，動能定理依然成立，但動能的形式將不同。在力F的作用下，外力做功等于質(zhì)點(diǎn)動能變化：A二『F?dr=Ek2

2、?Eki=『生?（1尸『v?dp=⑴Jahiclt2adt2a2amm2ihm=p=mv得mJ1-v2/c2=m（）兩邊平方，再把動量帶入，得2m222c、p2=m（）c對上式兩邊微分，得p*dp=mc2dm將此關(guān)系式帶入式⑴中，得Ek2-Eki=J%2dm若取初態(tài)u=0,對應(yīng)的動能Ekl=0,質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)呆為nv終態(tài)速度v,對應(yīng)的動能為Ek，質(zhì)量m=m（v）,則有Ek=c2『dm=m（v）c2-moc2=E-moc2」a這就是愛因斯坦著名的質(zhì)能關(guān)系式，并把叫疋稱為物體的靜能，是總能量的一部分，任何具有靜止質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)都具有靜能。物體的靜止能量是它的總內(nèi)能，包括分子運(yùn)

3、動的動能、分子間相互作用的勢能、使原了與原了結(jié)合在一起的化學(xué)能、原了內(nèi)使原了核和電了結(jié)合在一起的電磁能，以及原子核內(nèi)質(zhì)子、屮子的結(jié)合能……物體靜止能量的揭示是相對論最重要的推論之一，它指出，靜止粒了內(nèi)部仍然存在著運(yùn)動。一定質(zhì)量的粒了具冇一定的內(nèi)部運(yùn)動能量，反過來，帶冇一定內(nèi)部運(yùn)動能量的粒子就表現(xiàn)出有一定的慣性質(zhì)量。在基木粒子轉(zhuǎn)化過程中，有可能把粒子內(nèi)部蘊(yùn)藏著的全部靜止能量釋放岀來，變?yōu)榭梢岳玫膭幽?。質(zhì)量和能量都是物質(zhì)的重要屬性，質(zhì)量可以通過物體的慣性和萬有引力現(xiàn)象而顯示出來,能量則通過物質(zhì)系統(tǒng)狀態(tài)變化時對外做功、傳遞熱量籌形式而顯示出來。質(zhì)能關(guān)系式揭示了質(zhì)雖:

4、和能量是不可分割的，這個公式表明物質(zhì)是物質(zhì)所含有的能量的量度，它只表示具有一定質(zhì)量的物質(zhì)客體也必具有和這質(zhì)量相當(dāng)?shù)木薮竽芰?。通常所說的物體的動能僅是H?c和nw?的差額，22=即Ek=mc?moL12—-J2Q4根據(jù)二項(xiàng)式定理(]■*)2=]+2_*+?7+???'C272C28C4?口I…2丄3?/丄…Ek=-mov+-mo—+???k2°8°c4如果，vvvc即當(dāng)物體速度遠(yuǎn)小于光速吋，則Ek=

5、mov2這于經(jīng)典力學(xué)動能表達(dá)式完全一樣。在一般情況下，動能要用式⑵計(jì)算。關(guān)于靜止能量的利用，在近代原子能利用小已獲實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，質(zhì)能關(guān)系式在近代物理研究小非常重要，對

6、原子核物理以及原子能利用方面，具有指導(dǎo)的意義，是一項(xiàng)重要的理論支柱。質(zhì)能方程的三種表達(dá)形式表達(dá)形式1E0=moc2上式屮的g為物體的靜止質(zhì)量，叫於為物體的靜止能量。中學(xué)物理教材中所講的質(zhì)能方程含義與此表達(dá)式相同，通常簡寫為E=mc2-表達(dá)形式2：Ev=Mvc2隨運(yùn)動速度增大而增大的量。me為物體運(yùn)動時的能量，即物體的靜止能量和動能之和。表達(dá)形式3：AE=Ame2上式屮的△m通常為物體靜止質(zhì)量的變化，即質(zhì)址虧損。AE為物體靜止能量的變化。實(shí)際上這種表達(dá)形式是表達(dá)形式1的微分形式。這種表達(dá)形式最常用，也是學(xué)生最容易產(chǎn)生誤解的表達(dá)形式。質(zhì)量和能量的聯(lián)系在經(jīng)典力學(xué)中，質(zhì)

7、量和能量z間是相互獨(dú)立、沒有關(guān)系的，但在相對論力學(xué)中，能量和質(zhì)量只不過是物體力學(xué)性質(zhì)的兩個不同方面而已。這樣，在相對論中質(zhì)量這一概念的外延就被人大地?cái)U(kuò)展了。愛因斯坦指出：“如果有一物體以輻射形式放出能量AE,那么它的質(zhì)量就要減少AE/cT。至于物體所失去的能最是否恰好變成輻射能，在這里顯然是無關(guān)緊要的，于是我們被引到了這樣一個更加普遍的結(jié)論匕來。物體的質(zhì)量是它所含能量的量度。"他還指II!："這個結(jié)果有著特殊的理論重耍性，因?yàn)樵谶@個結(jié)果中，物體系的慣性質(zhì)量利能量以同一種東西的姿態(tài)出現(xiàn)……，我們無論如何也不可能明確地區(qū)分體系的'真實(shí)'質(zhì)量和'表現(xiàn)'質(zhì)量。把任何慣性

8、質(zhì)量理解為能量的--種儲藏，看來要白然得多「'這樣，原來在經(jīng)典力學(xué)中彼此獨(dú)立的質(zhì)量守恒和能量守恒定律結(jié)合起來，成了統(tǒng)一的“質(zhì)能守恒定律”，它充分反映了物質(zhì)和運(yùn)動的統(tǒng)一性。質(zhì)能方程說明，質(zhì)量和能量是不可分割而聯(lián)系著的。一方面，任何物質(zhì)系統(tǒng)既町用質(zhì)量m來標(biāo)志它的數(shù)量，也可用能量E來標(biāo)志它的數(shù)量；另一方而，一個系統(tǒng)的能量減少時，其質(zhì)量也相應(yīng)減少，另一個系統(tǒng)接受而增加了能量時，其質(zhì)量也相應(yīng)地增加。質(zhì)量虧損與質(zhì)量守恒當(dāng)一紐粒子構(gòu)成復(fù)合物體時，由于各粒子之間有相互作卅能以及有相對運(yùn)動的動能，因而，當(dāng)物體整體靜止吋，它的總能量一般不等于所有粒子的靜止能量之和，即EOH》nio

9、c,其中miO為第i個粒