质量的物理意义
这个网页介绍的不错
质量的物理意义
2。1物体的质量是其含物质的多少
这是牛顿最初质量定义的含义,牛顿指出:“定义1,物质的量是
用它的密度和体积一起来量度的”。这是一种朴素和直觉地表述。 鉴于
知识的渐进性和可接受性,目前我国初中物理教科书就是采用定义:“物
体中含有物质的多少叫质量”(人教版)。而且还指出“质量不随物体
的形状、状态、温度和位置的改变而改变(——这一说法并不准确),
是物体本身的固有属性”。
2。2 质量表示物体的惯性
质量是描述物质属性的物理量。物体具有保持原有运动状态的属性
——惯性。牛顿第二运动定律是把物体在其速度变化(运动状态变化)
时所显示的阻抗...全部
这个网页介绍的不错
质量的物理意义
2。1物体的质量是其含物质的多少
这是牛顿最初质量定义的含义,牛顿指出:“定义1,物质的量是
用它的密度和体积一起来量度的”。这是一种朴素和直觉地表述。
鉴于
知识的渐进性和可接受性,目前我国初中物理教科书就是采用定义:“物
体中含有物质的多少叫质量”(人教版)。而且还指出“质量不随物体
的形状、状态、温度和位置的改变而改变(——这一说法并不准确),
是物体本身的固有属性”。
2。2 质量表示物体的惯性
质量是描述物质属性的物理量。物体具有保持原有运动状态的属性
——惯性。牛顿第二运动定律是把物体在其速度变化(运动状态变化)
时所显示的阻抗能力(惯性)定量化的量度。
即
,由于当时无法解释一项,即认为
,所以有,式中即为质量,是物体平动惯性大
小的量度,也是物体作加速平动运动属性的表现,因而称为惯性质
量,我国现行高中物理教材就采用这一表述方式。
2。
3 质量是表示物体间引力大小的量度
物体具有产生引力作用和感受引力作用的属性。牛顿于17世纪发现
的万有引力定律就是反映这一属性的规律。其表示式,式
中的和就是相互作用的二个物体分别具有产生引力作用(产生引
力场——牛顿是持超距作用不认为有场的存在)并能感受引力作用大小
的量度,因而称之为引力质量
2。
4 惯性质量与引力质量的关系
设地球表面某处一物体,如果忽略地球自转效应,它受到地球的万
有引力为
式牛M和R是地球的质量和半径,G为万有引力常数,为该物体的引力
质量;另一方面,设此物体在力的作用下产生的加速度为,则
式中为惯性质量。
以同样条件设另一物体,则
由以上四式得:
实验事实是地球表面同一处的重力加速度都是相等的,即
因此有
由此可见,一切物体自由下落时的加速度都相等的事实,意味着引
力质量与惯性质量有正比关系,在万有引力定律和牛顿第二定律中,如
果选取适当的单位,则二者是相等的。
正是基于这样的客观事实,爱因
斯坦提出了引力场的概念,并认为加速场可以抵消引力场效应,总结出
了“等效原理”,作为广义相对论的实验基础并将引力质量和惯性质量
用如下关系联系起来:
惯性质量×加速度(加速场强度)=引力质量×引力场强度
不过等效应原理的动力学机制还不太清楚
2。
5 质量随述速度的增长
其实,在牛顿第二定律中已经得出了等于什么的
问题,只是牛顿力学是建立在超距作用的绝对时空观上,将质量视为一
个与运动无关的恒定量。而在相对论力学中运动物体的质量与其速度有
如下关系
式中为静止质量,即时。
为光速。物体高速的运动效
应,引起物体质量的改变,说明物体的惯性或产生和感受引力的性质发
生了变化,同时也说明了物质的属性与其运动有关。在低速下,由于物
质属性的改变极为微小,从而才认为物体的质量是恒定的。
2。6 质能守恒是近代物理学的基石之一。
在相对论力学创立之前,人们一直以为质量守恒定律和能量守恒定
律是两条彼此没有关系的完全独立的定律。相对论力学揭示了质量与能
量之间存在着十分简单的关系。
在中当时,
将其进行幂级数展开得:
即
式中第二项正是经典力学里熟知的物体的动能。由此可知,一个
运动物体的能量可以分成二部分,其一是运动时才具有的动能
,其二是静止时也具有能量即
。
物体的静能是一个崭新的概念,是与物体静止质量相联系
的能量,与直接成正比。这样,任何物质的质量与其
能量E存在着普适关系。
当物体的能量发生变化时,它的质量就按这一关系相应地发生变化,反
之,它的质量发生了改变必定伴随其能量的变化。
这一结论与目前所有
的实验事实相符合。比如,人们运用质能守恒关系解释了原子核反应时
质量亏损现象,发现了核内蕴藏着巨大的能量,等等。
。收起