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] 一匀质矩形薄板,在它静止时测得其长度为a,宽为b,质量为m0,由此可算得其面积密度为ρ=。假定该薄板沿长度方向以接近光速的速度v做匀速直线运动,此时再测算该矩形薄板的面积密度为多少?
[解析] 由相对论长度公式a′=a;
相对论质量m=
所以ρ′===。
[答案]
(1)质能方程没有"质能转化"的含义,质能方程只反映质量和能量在量值上的关系,二者不能相互转化。对一个封闭系统而言,质量是守恒的,能量也是守恒的。
(2)在物质反应和转化过程中,物质的存在形式发生变化,能量的形式也发生变化,但质量并没有转化为能量。质量和能量都表示物质的性质,质量描述惯性和引力性,能量描述系统的状态。