E=mc²是什么意思,

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/04/30 09:49:46
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E=mc^2,其中E代表完全释放出来的能量,m代表质量,C代表光速 .
编辑本段质能方程的推导
  首先要认可狭义相对论的两个假设:   1、任一光源所发之球状光在一切惯性参照系中的速度都各向同性总为c;   2、所有惯性参考系内的物理定律都是相同的.   如果你的行走速度是v,你在一辆以速度u行驶的公车上,那么你当你与车同向走时,你对地的速度为u+v,反向时为u-v,你在车上过了1分钟,别人在地上也过了1分钟——这就是我们脑袋里的常识.也是物理学中著名的伽利略变换,整个经典力学的支柱.该理论认为空间是独立的,与在其中运动的各种物体无关,而时间是均匀流逝的,线性的,在任何观察者来看都是相同的.   而以上这个变换恰恰与狭义相对论的假设相矛盾.   事实上,在爱因斯坦提出狭义相对论之前,人们就观察到许多与常识不符的现象.物理学家洛伦兹为了修正将要倾倒的经典物理学大厦,提出了洛伦兹变换,但他并不能解释这种现象为何发生,只是根据当时的观察事实写出的经验公式——洛伦兹变换——而它却可以通过相对论的纯理论推导出来.   然后根据这个公式又可以推倒出质速关系,也就是时间会随速度增加而变慢,质量变大,长度减小.   一个物体的实际质量与其运动状态的关系可表示为:M=m/{1-√[(v/c)^2]} (M为实际质量,m为静止时质量)   当外力作用在静止质量为m0的自由质点上时,质点每经历位移ds,其动能的增量是dEk=F·ds,如果外力与位移同方向,则上式成为 dEk=Fds,设外力作用于质点的时间为dt,则质点在外力冲量Fdt作用下,其动量增量是dp=Fdt,考虑到v=ds/dt,有上两式相除,即得质点的速度表达式为v=dEk/dp,亦即 dEk=vd(mv)=(V^2)dm+mvdv,把爱因斯坦的质量随物体速度改变的公式平方,得(m^2)(c²-v²)=m0^2*c^2,对它微分求出:mvdv=(c^2-v^2)dm,代入上式得dEk=c^2*dm.上式说明,当质点的速度v增大时,其质量m和动能Ek都在增加,质量的增量dm和动能的增量dEk之间始终保持dEk=c^2*dm所示的量值上的正比关系.当v=0时,质量m=m0,动能Ek=0,据此,将上式积分,即得 ∫Ek0dEk=∫m0m c^2*dm(从m0积到m)Ek=mc^2-m0c^2   上式是相对论中的动能表达式.爱因斯坦在这里引入了经典力学中从未有过的独特见解,他把m0c^2叫做物体的静止能量,把mc^2叫做运动时的能量,我们分别用E0和E表示:E=mc^2 , E0=m0c^2   一、质能方程的三种表达形式   表达形式1:E0=m0c2   上式中的m0为物体的静止质量,m0c2为物体的静止能量.中学物理教材中所讲的质能方程含义与此表达式相同,通常简写为   E=mc2.   表达形式2:E=mc2   随运动速度增大而增大的量.mc2为物体运动时的能量,即物体的静止能量和动能之和.   表达形式3:ΔE=Δmc2   上式中的Δm通常为物体静止质量的变化,即质量亏损.ΔE为物体静止能量的变化.实际上这种表达形式是表达形式1的微分形式.这种表达形式最常用,也是学生最容易产生误解的表达形式.   二、物体的静止能量   物体的静止能量是它的总内能,包括分子运动的动能、分子间相互作用的势能、使原子与原子结合在一起的化学能、原子内使原子核和电子结合在一起的电磁能,以及原子核内质子、中子的结合能…….物体静止能量的揭示是相对论最重要的推论之一,它指出,静止粒子内部仍然存在着运动.一定质量的粒子具有一定的内部运动能量,反过来,带有一定内部运动能量的粒子就表现出有一定的惯性质量.在基本粒子转化过程中,有可能把粒子内部蕴藏着的全部静止能量释放出来,变为可以利用的动能.例如,当π0介子衰变为两个光子时,由于光子的静止质量为零而没有静止能量,所以,π0介子内部蕴藏着的全部静止能量   三、质量和能量的联系   在经典力学中,质量和能量之间是相互独立、没有关系的,但在相对论力学中,能量和质量只不过是物体力学性质的两个不同方面而已.这样,在相对论中质量这一概念的外延就被大大地扩展了.爱因斯坦指出:“如果有一物体以辐射形式放出能量ΔE,那么它的质量就要减少ΔE/c2.至于物体所失去的能量是否恰好变成辐射能,在这里显然是无关紧要的,于是我们被引到了这样一个更加普遍的结论上来.物体的质量是它所含能量的量度.”他还指出:“这个结果有着特殊的理论重要性,因为在这个结果中,物体系的惯性质量和能量以同一种东西的姿态出现……,我们无论如何也不可能明确地区分体系的‘真实’质量和‘表现’质量.把任何惯性质量理解为能量的一种储藏,看来要自然得多.”这样,原来在经典力学中彼此独立的质量守恒和能量守恒定律结合起来,成了统一的“质能守恒定律”,它充分反映了物质和运动的统一性.   质能方程说明,质量和能量是不可分割而联系着的.一方面,任何物质系统既可用质量m来标志它的数量,也可用能量E来标志它的数量;另一方面,一个系统的能量减少时,其质量也相应减少,另一个系统接受而增加了能量时,其质量也相应地增加.   四、质量亏损与质量守恒   当一组粒子构成复合物体时,由于各粒子之间有相互作用能以及有相对运动的动能,因而,当物体整体静止时,它的总能量一般不等于所有粒子的静止能量之和,即E0≠∑mioc2,其中mi0为第i个粒子的静止质量.两者之差称为物体的结合能:ΔE=∑mioc2-E0.与此对应,物体的静止质量M0=E0/c2亦不等于组成它的各粒子的静止质量之和,两者之差称为质量亏损:Δm=∑mio-M0.质量亏损与结合能之间有关系:ΔE=Δmc2.   由于在中学物理教材中,对此式的解释较浅,因此,有些学生就误认为,核反应过程中,质量不再守恒,且少掉的质量转化为能量了.   我们知道,质量的转换与守恒是物体系统运动过程中的最基本规律.通常情况下,质量守恒是在低速条件下的静止质量守恒,在高速情况下,静止质量与运动质量相互转化,总质量仍然守恒.如在电子光子簇现象中,当一个高能电子或光子进入原子序数较高的物质中,在很短距离内就可以产生许多电子和光子.在这个级联过程中,粒子的静止质量与运动质量相互转化.但在级联前后,总质量保持守恒.又如光的辐射过程是辐射系统的内能转变为辐射能的过程,辐射系统质量的相应减少,不过表示它的一部分质量转化为光子的质量而已.
编辑本段质能方程:E=mc^2是否违背了质量守恒定律?
  质能方程并不违反质量守恒定律,质量守恒定律是指在任何与周围隔绝的体系中,不论发生何种变化或过程,其总质量始终保持不变.或者说,化学变化只能改变物质的组成,但不能创造物质,也不能消灭物质,所以该定律又称物质不灭定律.   而质能方程是表述了质量和能量之间关系,所以不违背质量守恒定律.   质能方程的英文读法   E equals M C squared.   E is equal to M C squared.   也可以用解释的方法念   Energy is equal to mass multiplied by the square of the speed of light.   举个例子:某人把一粒沙子以光速百分之99.7的速度扔向一堵墙壁,墙会发出巨响并出现裂缝;以光速百分之99.9扔的话那面墙将不复存在~~~   上面这个例子不太准确,当一粒沙子以接近光速飞行时,首先此情况要发生在真空中,否则沙子早由于与空气的摩擦熔化掉了.其次,由于沙子速度非常高,它会直接穿过墙壁.根据质量守恒定律,设沙子质量为m1,以光速C飞行,撞击墙壁后带走的那部分质量为m2,其后整体速度为V,则有m1c=(m1+m2)V,穿过墙产生的热量为Q=0.5m1c^2-.05(m1+m2)V^2

楼上太长,我简短点
其实就是爱因斯坦的相对论,
他的意思是物质与能量是可以相互转化的
当物质转化为能量时,换算方法是
E=mc^2
E代表完全释放出来的能量,m代表质量,C代表光速 。
所以一点点物质转化为能量也是很吓人的
原子弹 氢弹就是这个原理造出来的...

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楼上太长,我简短点
其实就是爱因斯坦的相对论,
他的意思是物质与能量是可以相互转化的
当物质转化为能量时,换算方法是
E=mc^2
E代表完全释放出来的能量,m代表质量,C代表光速 。
所以一点点物质转化为能量也是很吓人的
原子弹 氢弹就是这个原理造出来的

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