相对论中质量和速度的关系为m=。
理解这个公式时请注意:
(1)式中m0是物体静止时的质量(也称为静质量),m是物体以速度v运动时的质量。这个关系式称为相对论质速关系,它表明物体的质量会随速度的增大而增大。
(2)v ≪c时,近似地m=m0。
(3)微观粒子的运动速度很高,它的质量明显地大于光子质量。例如回旋加速器中被加速的粒子质量会变大,导致做圆周运动的周期变大后,它的运动与加在D形盒上的交变电压不再同步,回旋加速器的加速能量因此受到了限制。
2.对质能方程的理解
质能方程表达了物体的质量和它所具有的能量的关系:一定的质量总是和一定的能量相对应。具体从以下几个方面理解:
(1)静止物体的能量为E0=m0c2,这种能量叫做物体的静质能。每个有静质量的物体都具有静质能。
(2)对于一个以速率v运动的物体,其动能
Ek=m0c2
(3)物体的总能量E为动能与静质能之和,即E=Ek+E0=mc2(m为动质量)。
(4)由质能关系式可知ΔE=Δmc2。
[典例] 一个电子被电压为106 V的电场加速后,其质量为多少?速率为多大?(电子的静止质量m0=9.1×10-31kg)
[解析] 由动能定理得E k=eU=1.6×10-19×106 J=1.6×10-13 J
对高速运动的电子,由E k=mc2-m0c2得:m=+m0=kg+9.1×10-31 kg≈2.69×10-30 kg,
由m=得v=c ≈0.94c