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(四)狭义相对论力学

1 相对论质量

讨论:Σ系中质量为m0A球以V沿x方向运动,相对Σ系以V运动的Σ系上有同样的球B以相对Σux’= -V运动,两球相碰发生完全弹性碰撞,如图:

根据对Σ系由动量守恒:(m+m0ux=mv

                       对Σ系由动量守恒:

m+m0ux’= - mv,速度变换式:

解这几个方程就得到:m= ץ m,竟然速度v增加(ץ增加)质量m也要增加。

2)相对论质能关系

讨论:单个粒子在外力F作用下移动一段路程使得动能从0EK

根据动能定理:A=ΔEK

    牛顿定律:

    质速关系:m= m0

推导:Ek=Ek-0=ΔEK=

 m2c2-p2= m02c2 pdp= mc2dm代入上式得:

    EK=

显然,粒子的总能量为:E=mc2

    粒子的静止能量为:E0=m0c2

粒子的动能为:EK=mc2 – m0c2=

可见粒子的动能不等于经典的形式,但当V<<c时,EKmV2/2

3)相对论力学方程

在经典物理中牛顿定律常把它写成,现代物理证明这只在低速情况下近似成立,普遍的形式是。实际上这是力的定义式。力是物体整体运动状态变化的原因,用P来表示状态参量要比用V周全,因为V仅仅表示了物体相对运动因素,而P=mv表示了物体整体作相对运动时运动的完整数量。