物體的質(zhì)量真的會(huì)不變嗎?
在現(xiàn)有的物理知識的基礎(chǔ)上,同學(xué)們會(huì)肯定地認(rèn)為物體的質(zhì)量是不會(huì)隨形狀、位置、狀態(tài)的改變而改變的,物體的質(zhì)量是常數(shù).這個(gè)認(rèn)識并沒有錯(cuò),但這是對靜止的物體的質(zhì)量而言.如果對運(yùn)動(dòng)的物體而氧物體的質(zhì)量是否還是始終不變呢?根據(jù)愛因斯坦的“相對論”,運(yùn)動(dòng)的物體的質(zhì)量會(huì)隨它的運(yùn)動(dòng)速度而改變,他的理論是:設(shè)一個(gè)物體靜止時(shí)的質(zhì)量為m
0(又稱為靜質(zhì)量),當(dāng)它以速度v運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量為m(又稱為動(dòng)質(zhì)量),則動(dòng)質(zhì)量與靜質(zhì)量及其速度的關(guān)系遵循以下規(guī)律:m=
(其中c為光速),根據(jù)以上公式我們可以計(jì)算出:一個(gè)靜質(zhì)量m
0=1kg的物體,當(dāng)它以v
1=300m/s和v
2=15×10
4km/s運(yùn)動(dòng)時(shí),其動(dòng)質(zhì)量分別為:m
1=1.000 000 000 0005kg m
2=1.15kg,由此可知,物體的動(dòng)質(zhì)量比靜質(zhì)量大,且物體的運(yùn)動(dòng)速度越大,其動(dòng)質(zhì)量越大.從m
1值可看出,在低速(相對光速而言)范圍內(nèi),物體的動(dòng)質(zhì)量與靜質(zhì)量相關(guān)甚微,其差值可以忽略不計(jì),因此在低速范圍內(nèi)研究宏觀物體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí),可以認(rèn)為物體的質(zhì)量是不變的,是常數(shù).但在微觀世界里,由于電子、質(zhì)子等基本粒子的靜質(zhì)量都很小,而其運(yùn)動(dòng)速度又很容易接近光速,這時(shí)它們的質(zhì)量隨速度的改變就不可忽視,關(guān)于這樣的問題,同學(xué)們將來有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)愛因斯坦的”相對論”力學(xué)知識時(shí),就會(huì)進(jìn)一步深入理解.請根據(jù)剛才的閱讀,回答下列問題:
(1)我們認(rèn)為物體的質(zhì)量是會(huì)隨形狀、位置、狀態(tài)的改變而改變,其質(zhì)量是指物體的
靜質(zhì)量
靜質(zhì)量
,而
動(dòng)質(zhì)量
動(dòng)質(zhì)量
會(huì)隨物體的運(yùn)動(dòng)速度而改變.
(2)根據(jù)愛因斯坦的理論,物體兩種質(zhì)量及其速度的關(guān)系遵循的規(guī)律是:m=
,其中m是指
動(dòng)質(zhì)量
動(dòng)質(zhì)量
,m
0是指
靜質(zhì)量
靜質(zhì)量
,在研究宏觀物體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí),由于v
遠(yuǎn)小于
遠(yuǎn)小于
c,故可以認(rèn)為物體的質(zhì)量不變,是常數(shù).
(3)設(shè)m
0=100kg,當(dāng)它以2.4×10
8m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí),求其動(dòng)質(zhì)量,并分析結(jié)果,你可得到一個(gè)什么結(jié)論?