2022-2023学年高二物理竞赛课件：相对论动力学

相对论动力学 相对论动力学 用一恒力加速一个粒子,依牛顿定律其加速度恒定 m 即按牛顿定律粒子速度可以超过光速。 ？？？ 一、相对论中的动量、质量 2 斯坦福加速器全貌 斯坦福加速器内貌 人们曾在美国斯坦福直线加速器中加速电子， 加速器全长2英里，每米加以七百万伏 依经典理论电子速达到 而实测值为 牛顿定律必须改写！ 1901年考夫曼发现从放射性镭中放出来的高速 电子( 射线), 质量随速度变化而变化。 基本法则：洛伦兹协变性， 向下兼容 电子很难被加速，说明质量增大了！电子质量在变！ 质量改变，如何改变？ 两个以相等的速率，相向运动的全同粒子发生的弹性碰撞 (1). 在洛仑兹变换下具有不变性——各种物理规律包括动量守恒,能量守恒,功和能量的关系，在不同惯性系中具有相同的形式 (2). 满足渐进性要求—— 牛顿定律 从动量守恒导出质速关系 1. 动量: 从向右行驶的汽车(a)和向左行驶的汽车(b)上看 水平动量各自守恒，水平速度保持不变: 垂直动量各自改变，但合动量守恒 无论视角如何（在谁看来），上述结论均成立！ 水平方向：粒子1静止，粒子2运动，速度为 球1：在S系的速度 合速度 球2：在S系的速度 合速度 从向右行驶的汽车上看（碰撞过程）： S系，碰撞系；S’系，汽车。S’相对于S速度， 水平动量各自守恒（不受力） 水平速度保持不变 水平速度合成，球1和球2都是运动的坐标系 垂直速度合成，球1，静止坐标系的垂直速度合成，球2，运动坐标系的垂直速度合成 在汽车看来，垂直合动量依然守恒 7 垂直方向： 球1：在S系的速度 S’系速度 球2：在S系的速度 S’系速度 S系 S’系 无水平速度的垂直速度合成，只考虑时间延缓 在水平静止的坐标系中，球1的垂直速度，设为 在以速度u水平运动的坐标系中，球2的垂直速度， 垂直动量守恒：球1的变化 = 球2的变化 等价于： 垂直速度： 有水平速度的垂直速度合成， 质速关系 垂直动量守恒：球1的变化 = 球2的变化 静止质量, v — 物体相对观察者运动速度 m — 与物体相对运动的观察者测得的质量 质速关系 m0 m(v) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2. 质量: m 11 讨论 1) v<<c时 符合经典结论 2) v=c 时: 如: 则: m=0/0（m可能有确定的值） 光子 就符合这种情况 则: 无意义(不存在) 如： $