第二十章狭义相对论课件.ppt

1、1895年年(16岁岁)：追光假想实验：追光假想实验(如果我以速如果我以速度度c追随一条光线运动，那么我就应当看到，追随一条光线运动，那么我就应当看到，这样一条光线就好象在空间里振荡着而停这样一条光线就好象在空间里振荡着而停滞不前的电磁场。可是无论是依据经验，滞不前的电磁场。可是无论是依据经验，还是按照麦克斯韦方程，看来都不会有这还是按照麦克斯韦方程，看来都不会有这样的事情。从一开始，在我直觉地看来就样的事情。从一开始，在我直觉地看来就很清楚，从这样一个观察者来判断，一切很清楚，从这样一个观察者来判断，一切都应当象一个相对于地球是静止的观察者都应当象一个相对于地球是静止的观察者所看到的那样按照

2、同样一些定律进行。所看到的那样按照同样一些定律进行。)1999年：英国年：英国杂志推出的千年刊评选有史杂志推出的千年刊评选有史以来最杰出的十位物理学家：以来最杰出的十位物理学家：1.爱因斯坦爱因斯坦(美籍德国人，美籍德国人，19211921*)，2.2.牛顿牛顿(英国英国)，3.3.麦麦克斯韦克斯韦(英国英国),4.),4.玻尔玻尔(丹麦，丹麦，1922)1922)，5.5.海森伯海森伯(德国，德国，1932)1932)，6.6.伽利略伽利略(意大利意大利)，7.7.费因曼费因曼(美国，美国，1965),8.1965),8.狄拉克狄拉克(英国，英国，1933)1933)，9.9.薛定谔薛定谔(

3、奥地利，奥地利，1933),10.1933),10.卢卢瑟福瑟福(新西兰新西兰)xxtt 牛顿的绝牛顿的绝对时空观对时空观相对不同的参照系，长度和时间相对不同的参照系，长度和时间的测量结果都一样吗？的测量结果都一样吗？如何区别如何区别“普通时间普通时间”与绝对时间与绝对时间？如何从诸多的惯性系中找到？如何从诸多的惯性系中找到“绝绝对参照系对参照系”？绝对时空不能观测，也不能用任何实绝对时空不能观测，也不能用任何实验证明。但是，它在理解牛顿定律中验证明。但是，它在理解牛顿定律中所起的巨大作用，迫使牛顿引进这一所起的巨大作用，迫使牛顿引进这一概念。概念。一样！一样！人类无能为力，人类无能为力，只有

4、上帝知道！只有上帝知道！第二十章第二十章 狭义相对论狭义相对论201伽利略变换和力学相对性原理伽利略变换和力学相对性原理一、伽利略坐标变换式和绝对时空观一、伽利略坐标变换式和绝对时空观用空间坐标（用空间坐标（x、y、z）和时间坐标）和时间坐标t描述事件。描述事件。Z()X XYOSv(,)(,)P x y z tx y z t YSOZxxvt令两系原点令两系原点O和和O重合时为记时起点，重合时为记时起点，t=t=0则有：则有：xxvtyyzztt xxvtyyzztt伽利略坐伽利略坐标正变换标正变换伽利略坐伽利略坐标逆变换标逆变换隐含牛顿力学的绝对时空观：隐含牛顿力学的绝对时空观：空间独立存

5、在、永恒不变、绝对静止的；空间独立存在、永恒不变、绝对静止的；时间与物质运动无关，在永恒、均匀地流逝。时间与物质运动无关，在永恒、均匀地流逝。二、伽利略速度变换公式二、伽利略速度变换公式 xxyyzzuuvuuuu dxdxvdtdtdydydtdtdzdzdtdt伽利略速度伽利略速度变换公式变换公式以以 和和 分别表示同一质点分别表示同一质点P在在S系和系和S系中的速度，系中的速度，则：则：uu三、力学相对性原理三、力学相对性原理 xxyyzzdududtdtdududtdtdududtdt xxyyzzaaaaaa aaFFmm力学相对性原理（或伽利略相对性原理）：力学相对性原理（或伽利略

6、相对性原理）：对于不同的惯性系，牛顿定律和其他基本规律的形式都对于不同的惯性系，牛顿定律和其他基本规律的形式都相同。相同。202狭义相对论的基本假设与洛仑兹变换狭义相对论的基本假设与洛仑兹变换1、以太风实验的零结果、以太风实验的零结果麦克斯韦电磁理论与经典力学有若干不一致的地方。麦克斯韦电磁理论与经典力学有若干不一致的地方。19世纪末电磁学有了很大发展世纪末电磁学有了很大发展 1865年麦克斯韦年麦克斯韦(Maxwell)总结出电磁场方程组总结出电磁场方程组;预言了电磁波的存在预言了电磁波的存在,并指出其速率各向均为并指出其速率各向均为c(真空中真空中)(与参考系无关与参考系无关);1888年

7、赫兹年赫兹(Hertz)在实验上证实了电磁波的存在实验上证实了电磁波的存在。在。这显然和伽利略变换矛盾这显然和伽利略变换矛盾,按伽利略变换按伽利略变换,光速光速在一个参考系中若是在一个参考系中若是c,在另一参考系中必不是在另一参考系中必不是c。一、一、迈克尔逊莫雷实验历史迈克尔逊莫雷实验历史没有质量；没有质量；完全透明；完全透明；对运动物体没有阻力；对运动物体没有阻力；非常刚性。非常刚性。爱因斯坦认为：这些困难是由于绝对空间和爱因斯坦认为：这些困难是由于绝对空间和绝对时间的概念引起的。绝对时间的概念引起的。为不和伽利略变换矛盾为不和伽利略变换矛盾,人们假设人们假设:宇宙中充满了叫宇宙中充满了叫

8、“以太以太 (ether)”(ether)”的物质的物质,电磁波靠电磁波靠“以太以太”传播。把以传播。把以太选作绝对静止的参考系太选作绝对静止的参考系;电磁场方程组只在电磁场方程组只在“以太以太”参考系成立参考系成立;电磁波在电磁波在“以太以太”参考系中速率各向为参考系中速率各向为c c。按伽利略变换按伽利略变换,电磁波相对于其他参考系电磁波相对于其他参考系(如地球如地球)速率就速率就不会各向均匀不会各向均匀,而和此参考系相对于而和此参考系相对于“以太以太”的速度有关。的速度有关。若此若此,如在地球上测光速如在地球上测光速,可能可能 c或或 c，同时可以测出，同时可以测出地球相对于以太的速度地

9、球相对于以太的速度 v寻找寻找“以太风以太风”的热潮的热潮2.蟹状星云蟹状星云 蟹状星云到地球的距离大约蟹状星云到地球的距离大约5千千光年光年,而爆发中抛射物的速度而爆发中抛射物的速度V大约是大约是1500Km/s,按伽利略变换按伽利略变换,地球上可地球上可持续持续25年能看到超星星爆发时所发出年能看到超星星爆发时所发出的强光的强光.实际上实际上:还不到两年还不到两年.3.高速运动的粒子的质量高速运动的粒子的质量随速度增加而增加随速度增加而增加 1901年考夫曼在确定镭发出年考夫曼在确定镭发出的的 射线射线(高速运动的电子束高速运动的电子束)荷荷质比质比e/m的实验中首先发现：的实验中首先发现

10、：电子的荷质比与速度有关。电子的荷质比与速度有关。为更多的人用越来越精密为更多的人用越来越精密的测量不断地重复的测量不断地重复 爱因斯坦爱因斯坦(Einstein)经过经过10年的年的沉思沉思,于于1905年发表了年发表了 论动体的论动体的电动力学作出了对整个物理学都电动力学作出了对整个物理学都有变革意义的回答。有变革意义的回答。美国物理学家。美国物理学家。1852 年年12月月19日，日，1837年毕业于美国海军学院，曾任芝加年毕业于美国海军学院，曾任芝加哥大学教授，美国科学促进协会主席、哥大学教授，美国科学促进协会主席、美国科学院院长；还被选为法国科学院美国科学院院长；还被选为法国科学院院

11、士和伦敦皇家学会会员，院士和伦敦皇家学会会员，1931年年5月月9日在帕萨迪纳逝世。日在帕萨迪纳逝世。迈克耳逊主要从事迈克耳逊主要从事光学和光谱学光学和光谱学方方面的研究，以毕生精力从事光速的精密面的研究，以毕生精力从事光速的精密测量。测量。1887年他与莫雷合作，进行了著名年他与莫雷合作，进行了著名的迈克耳孙的迈克耳孙-莫雷实验，这是一个最重大莫雷实验，这是一个最重大的否定性实验，它动摇了经典物理学的的否定性实验，它动摇了经典物理学的基础。基础。迈克尔逊在光谱研究和气象学方面迈克尔逊在光谱研究和气象学方面所取得的出色成果，使他获得了所取得的出色成果，使他获得了1907年年的诺贝尔物理学奖金。

12、的诺贝尔物理学奖金。二、迈克尔逊莫雷实验二、迈克尔逊莫雷实验1、实验目的：测量运动参考系（主要是地球）相对以太、实验目的：测量运动参考系（主要是地球）相对以太的速度。的速度。2、实验装置：、实验装置：迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪3、实验原理：、实验原理：地球定沿地球定沿GM1方向运动。若伽方向运动。若伽利略变换成立，光沿利略变换成立，光沿GM1速度速度为为c-v，光沿，光沿M1G，速度，速度c+v，光，光从从G-M1-G所需时间为所需时间为12221/llltcvcvcvcuc cuc cu22cuGM1M2v光沿光沿GM2的速度和光沿的速度和光沿M2G的速度的速度光从光从G-M2-G所需时间

13、为所需时间为1/222cv光沿光沿GM2光沿光沿M2G21/21/22222221/lltcvcvcG点发出的两束光到达望远镜的时间差点发出的两束光到达望远镜的时间差121/22222222222221/1/2 11 2lltttcvccvclvvl vvcccccc GM1M2v光程差光程差22/c tlvc 仪器旋转仪器旋转900，前后两次光程变化，前后两次光程变化2 ，干涉条纹移动，干涉条纹移动2222lvNc 4、实验结果：、实验结果：零结果零结果在不同季节，不同地理条件下做实验，没有观察到条在不同季节，不同地理条件下做实验，没有观察到条纹的移动。实验表明：纹的移动。实验表明：相对以太

14、的绝对运动是不存在的，以太不能作为绝相对以太的绝对运动是不存在的，以太不能作为绝对参考系，以太假设不能采用；对参考系，以太假设不能采用；地球上沿各个方向的光速都是相等的。地球上沿各个方向的光速都是相等的。迈克耳逊迈克耳逊莫雷实验一直被认为是狭义相对论的主莫雷实验一直被认为是狭义相对论的主要实验支柱。要实验支柱。三、狭义相对论的基本假设三、狭义相对论的基本假设相对性原理：在彼此作匀速直线运动的一切惯性参考系相对性原理：在彼此作匀速直线运动的一切惯性参考系中，物理定律是相同的。（爱因斯坦相对性原理）中，物理定律是相同的。（爱因斯坦相对性原理）说明：相对性原理不仅适用于力学现象，而且适用于一说明：相

15、对性原理不仅适用于力学现象，而且适用于一切物理现象。切物理现象。光速不变原理：在彼此作匀速直线运动的一切惯性参光速不变原理：在彼此作匀速直线运动的一切惯性参考系中，光在真空中的速率都相等。考系中，光在真空中的速率都相等。说明：在真空中光的速度和频率与发射体的运动无关，光说明：在真空中光的速度和频率与发射体的运动无关，光沿各个方向传播的速率都相同。沿各个方向传播的速率都相同。四、洛仑兹坐标变换公式四、洛仑兹坐标变换公式变换需满足：变换需满足：（1）满足相对性原理和光速不变原理这两个基本假设）满足相对性原理和光速不变原理这两个基本假设（2）当两惯性系的相对速度远小于真空中的光速时，变）当两惯性系的

16、相对速度远小于真空中的光速时，变换关系应过渡为伽利略变换。换关系应过渡为伽利略变换。Z()X XYOSv(,)(,)P x y z tx y z t YSOZ()xxvt ()xxv t 由于一组由于一组 与一组与一组 相对应，作合理猜测：相对应，作合理猜测：(,)x t(,)x t,x t为比例系数，与为比例系数，与 无关。无关。逆变换为：逆变换为：yoxzKvYOXZK.xxyoxzKYOXK.t t由光速不变原理：由光速不变原理：ctx ctx ()()ctctvtcv t()()ctctvtcv t2222()c ttcv tt两式相乘：两式相乘：因此，因此，211vc21xvtxvc

17、 221vtxctvc 21xvtxvc22211xvtxvcyyzzvxtctvc 22211xvtxvcyyzzvxtctvc 洛仑兹正变换（洛仑兹正变换（S变到变到S）洛仑兹逆变换（洛仑兹逆变换（S变到变到S）()ttxc()xxctyy zz()ttxc()xxct yy zz cv/令：令：;112说明：说明：1、洛仑兹变换代表任何一个物理事件在两个彼此作匀速、洛仑兹变换代表任何一个物理事件在两个彼此作匀速 直线运动的惯性参考系中空间坐标、时间坐标的变换直线运动的惯性参考系中空间坐标、时间坐标的变换 关系。关系。2、运用此变换处理问题时，应注意两组时空坐标是否代、运用此变换处理问题时

18、，应注意两组时空坐标是否代 表同一物理事件。表同一物理事件。3、可看出当、可看出当 时，洛仑兹变换过渡到伽利略变换。时，洛仑兹变换过渡到伽利略变换。4、为使、为使 和和 保持为实数，保持为实数，不能大于不能大于 。表明两。表明两 参考系的相对速度不可能大于光速。由于参考系总是参考系的相对速度不可能大于光速。由于参考系总是 借助于一定的物体而确定的，所以任何物体的速度都借助于一定的物体而确定的，所以任何物体的速度都 不可能超过光速。不可能超过光速。是自然界的一个极限速度。是自然界的一个极限速度。tvcxvcc203狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观一、同时的相对性一、同时的相对性1、11111

19、1111 (,)(,)PS x y z tS x y z t 222222222 (,)(,)PS xyz tS xyz t由洛仑兹变换有：由洛仑兹变换有：1121221vxtctvc 2222221vxtctvc 22121212()()/1vvttttxxcc21tt21tt两系中时间间隔两系中时间间隔为为关系为：关系为：221122()/1vvttxxcc可见，可见，12xx210tt时时表明：在一个惯性系中不同地点、同时发生的事件，在表明：在一个惯性系中不同地点、同时发生的事件，在 相对它运动的任一惯性系中的观测者看来，并不相对它运动的任一惯性系中的观测者看来，并不 同时发生。同时发生

20、。12xx210tt表明：在一惯性系中同一地点、同时发生的两事件，在相表明：在一惯性系中同一地点、同时发生的两事件，在相 对它运动的任一其他惯性系中的观测者看来，也必对它运动的任一其他惯性系中的观测者看来，也必 定是同时发生的。定是同时发生的。同时是相对的同时是相对的2、若两事件、若两事件 在在 系中观测者看来是同时发生的，系中观测者看来是同时发生的，即即 ，则在，则在 系中系中12,P P12ttSS二、时间间隔的相对性（时钟延缓二、时间间隔的相对性（时钟延缓/时间膨胀）时间膨胀）1 P2 P1t同地点两事件同地点两事件在在S系和系和S系中时间分别系中时间分别2t1t2t和和时间间隔分别为时

21、间间隔分别为21ttt 21ttt 由由得得2221()/1/1vvttttcc 22121212()()/1vvttttxxcc相对于该惯性系运动的其他惯性系中测得这两事件的时间相对于该惯性系运动的其他惯性系中测得这两事件的时间间隔为间隔为把在某一惯性系中同一地点先后发生的两事件之间的时间把在某一惯性系中同一地点先后发生的两事件之间的时间间隔称为固有时间隔称为固有时0200/1vc时钟延缓时钟延缓/时间膨胀效应时间膨胀效应固有时最短固有时最短表明：时间间隔的相对性。表明：时间间隔的相对性。0221/vc622052 101()1()0.9983.17 10vccc 可穿透的大气厚度为可穿透的

22、大气厚度为850.998 3 103.17 109491()hvm 例例20-1:在静止的实验室中产生的在静止的实验室中产生的 子平均寿命为子平均寿命为 而高能宇宙射线中的而高能宇宙射线中的 子平均寿命却为子平均寿命却为 .试估计试估计宇宙射线中宇宙射线中 子的速度及其可穿透大气的厚度子的速度及其可穿透大气的厚度.53.17 10 s62 10 s设宇宙射线中设宇宙射线中 子的速度为子的速度为 ,则则v解解:实验室中实验室中 子的寿命为固有时子的寿命为固有时602 10 s在地球上对宇宙射线中在地球上对宇宙射线中 子测定的寿命为子测定的寿命为53.17 10 s三、长度的相对性（尺度收缩）三、

23、长度的相对性（尺度收缩）YXOX1X2YXOX1X221lxxS系以速度系以速度v相对于相对于S系运系运动，一细静止于动，一细静止于S系，并系，并沿沿ox轴放置。轴放置。S系中观察系中观察者测得细棒的长度为者测得细棒的长度为通常把观察者相对于棒静止时所测得的长度称为棒的固通常把观察者相对于棒静止时所测得的长度称为棒的固有长度有长度0l12tttS系系:1122(,),(,)x tx tS系系:1122(,),(,)x tx t 11 11221/xvtxvc 22 22221/xv txvc 22212121()()/1/xxxxv ttvc12ttt222121()/1/xxxxvc即即22

24、0/1/llvc2201/llvc或或尺度收缩效应尺度收缩效应表明表明:空间间隔具有相对性空间间隔具有相对性.即从与杆有相对运动的惯性参即从与杆有相对运动的惯性参 考系中测得的长度总小于从与杆相对静止的惯性系考系中测得的长度总小于从与杆相对静止的惯性系 中测得的长度中测得的长度.仅当仅当 时时 ,在绝对时空在绝对时空 观中观中,长度不变长度不变.vc0ll思考思考:1、在、在Y方向（或方向（或Z方向）有无尺缩效应？方向）有无尺缩效应？如果尺子沿如果尺子沿Y或或Z方向放置，系仍沿方向放置，系仍沿X轴运动，尺子是轴运动，尺子是 否有尺缩效应？否有尺缩效应？2、S系相对系相对S系沿系沿X轴正向运动，

25、尺固定在轴正向运动，尺固定在S系中沿系中沿X轴放轴放 置。问用固定在置。问用固定在S系中尺测得为系中尺测得为 。同样尺固定在同样尺固定在S系中测得为系中测得为 ，则在，则在S系中看系中看S系中尺系中尺 (或或S系中看系中看S系中尺）是否仍为系中尺）是否仍为？不是则为多少？原？不是则为多少？原 因？因？0l0l0lZY()X XOZYOSS0)0l解解:设火箭相对于设火箭相对于 系静止系静止,在在 系中火箭及天线长为系中火箭及天线长为:SS0010,1Lm lm000000cos,sinxyllll22021/0.910 1()4.359()LLvccmc22xylll例例20-2:设原长为设原

26、长为10m的火箭上有一长为的火箭上有一长为1m的天线以的天线以 角伸角伸出火箭体出火箭体,当火箭以当火箭以 沿水平方向运动时沿水平方向运动时,地面上的观测者地面上的观测者测得这火箭及其天线的长度各为多少测得这火箭及其天线的长度各为多少?30o0.9c在地面观测火箭及天线的长度为在地面观测火箭及天线的长度为 ,由于沿运动方向由于沿运动方向发生长度收缩发生长度收缩,所以所以,L l而而22220000001/cos1/sinxxyyllvclvclll所以所以2220.9(1cos301()(1sin30)0.627()ooclcm四、相对论的速度变换公式四、相对论的速度变换公式:(.),):(.

27、),)xyzxyzP x y ztu u uSP x y z tu u uS系速度(系速度(22211xvtxvcyyzzvxtctvc 222111xxuvdxdtvcdydydzdzvucdtdtvc xyzdxdydzuuudtdtdt，xyzdxdydzuuudtdtdt，由速度定义：由速度定义：得，得，222222211/11/1xxxyyxzzxuvuvucuvcuvucuvcuvuc 222222211/11/1xxxyyxzzxuvuvucuvcuvucuvcuvuc 速度速度正变正变换换速度速度逆变逆变换换204狭义相对论动力学基础狭义相对论动力学基础一、相对论动量与质量一、

28、相对论动量与质量vmP动量守恒定律是自然界的普遍规律之一。在相对论力学动量守恒定律是自然界的普遍规律之一。在相对论力学中仍认为是一基本规律，仍表示为中仍认为是一基本规律，仍表示为同牛顿力学不同的是，在相对论中，在洛仑兹变换的基同牛顿力学不同的是，在相对论中，在洛仑兹变换的基础上，认为物体的质量与自身速率有关（为了保持动量础上，认为物体的质量与自身速率有关（为了保持动量守恒定律形式不变）。守恒定律形式不变）。0022 1/mmmvc相对论质量相对论质量说明：说明：1、给出物体的相对论质量与它的速率的关系。、给出物体的相对论质量与它的速率的关系。2、这里的速率、这里的速率 是粒子相对某一惯性参考系

29、的速率，而是粒子相对某一惯性参考系的速率，而 不是两参考系的相对速率。不是两参考系的相对速率。3、同一粒子相对于不同参考系有不同的速率时，在这些、同一粒子相对于不同参考系有不同的速率时，在这些 系中测得的该粒子质量也不同。系中测得的该粒子质量也不同。4、当、当 时，时，。即经典力学中，质量与速率。即经典力学中，质量与速率 无关，等于其静止质量。无关，等于其静止质量。5、时，时，将成为虚数，而无实际意义。说明，将成为虚数，而无实际意义。说明，在真空中的光速在真空中的光速 是一切物体运动速率的极限。是一切物体运动速率的极限。6、相对论动量、相对论动量0221/m vpmvvc7、相对论力学中仍用动

30、量变化率定义质点受的力，有、相对论力学中仍用动量变化率定义质点受的力，有()dpd mvdvdmFmvdtdtdtdt与牛顿力学中与牛顿力学中()dpd mvdvFmmadtdtdt不再等效不再等效用加速度表示的牛顿第二定律，在相对论力学中用加速度表示的牛顿第二定律，在相对论力学中不成立！不成立！二、相对论动能二、相对论动能牛顿力学中：牛顿力学中：212kEmv三、相对论能量三、相对论能量相对论动能公式：相对论动能公式：220kEmcm c四、能量与动量的关系四、能量与动量的关系Pmv2Emc2cvPE22220/1/Emcm cvc代入代入中，得中，得224220Em cP c20kEEm

31、c22224002kkEEE m cm c222202kkEE m cP c22202kE m cP c2/2kEPmvckE 20m c当当时，粒子的动能时，粒子的动能 静能静能即即过渡到牛顿过渡到牛顿力学力学204狭义相对论动力学基础狭义相对论动力学基础一、相对论动量与质量一、相对论动量与质量vmP动量守恒定律是自然界的普遍规律之一。在相对论力学动量守恒定律是自然界的普遍规律之一。在相对论力学中仍认为是一基本规律，仍表示为中仍认为是一基本规律，仍表示为同牛顿力学不同的是，在相对论中，在洛仑兹变换的基同牛顿力学不同的是，在相对论中，在洛仑兹变换的基础上，认为物体的质量与自身速率有关（为了保持

32、动量础上，认为物体的质量与自身速率有关（为了保持动量守恒定律形式不变）。守恒定律形式不变）。0022 1/mmmvc相对论质量相对论质量质速关系质速关系相对论动量相对论动量0221/m vpmvvc二、相对论动力学基本方程二、相对论动力学基本方程相对论力学中仍用动量变化率定义质点受的力，有相对论力学中仍用动量变化率定义质点受的力，有()dpd mvdvdmFmvdtdtdtdt与牛顿力学中与牛顿力学中()dpd mvdvFmmadtdtdt不再等效不再等效用加速度表示的牛顿第二定律，在相对论力学中用加速度表示的牛顿第二定律，在相对论力学中不成立！不成立！三、相对论中的能量三、相对论中的能量20

33、0()()vvmv dvv vdmmvdvv dm 相对论中经典力学的动能定理仍然试用，即物体动能的相对论中经典力学的动能定理仍然试用，即物体动能的增量等于合外力所作的功。增量等于合外力所作的功。00()vvkd mvEF dsdsdt0()vd mvv0022 1/mmmvc02223/2(1/)m vdvdmcvc代入后，简化得：代入后，简化得：2221/20242220024(1/)131(1.)1282kEm cvcvvm cvm vcc02mkmEc dm即即220kEmcm cvc时时物体相对论静止能量物体相对论静止能量200cmE 物体相对论总能量物体相对论总能量2Emc物体相对

34、论动能物体相对论动能2cmEkkkEEE02mcE质能关系质能关系四、能量与动量的关系四、能量与动量的关系Pmv2Emc2cvPE22220/1/Emcm cvc代入代入中，得中，得224220Em cP c20kEEm c22224002kkEEE m cm c222202kkEE m cP c22202kE m cP c2/2kEPmvckE 20m c当当时，粒子的动能时，粒子的动能 静能静能即即过渡到牛顿过渡到牛顿力学力学相对论能量与动量关系相对论能量与动量关系精品课件精品课件！精品课件精品课件！解解:单位时间内太阳辐射的总能量为单位时间内太阳辐射的总能量为:311 2261.4 10

35、4(1.5 10)4.0 10()EJ例例20-3:太阳发出的能量是由质子参与一系列热核反应产生太阳发出的能量是由质子参与一系列热核反应产生的的,若已知太阳在单位时间里垂直照射到地球大气层边缘单若已知太阳在单位时间里垂直照射到地球大气层边缘单位面积上的能量约为位面积上的能量约为 ,太阳到地球的平均太阳到地球的平均距离为距离为 ,每秒钟太阳因辐射而失去的质量为多每秒钟太阳因辐射而失去的质量为多少少?111.5 10 m321.4 10/()Jm s太阳每秒钟因辐射而失去的质量为太阳每秒钟因辐射而失去的质量为:2692824.0 104.4 10()(3 10)EMkgc太阳总质量为太阳总质量为302 10Mkg