Question

【題目】物體的質(zhì)量真的會不變嗎?

在現(xiàn)有的物理知識的基礎(chǔ)上,同學(xué)們會肯定地認(rèn)為物體的質(zhì)量是不會隨形狀、位置、狀態(tài)的改變而改變的,物體的質(zhì)量是常數(shù).這個認(rèn)識并沒有錯,但這是對靜止的物體的質(zhì)量而言. 如果對運(yùn)動的物體而言,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)動的物體的質(zhì)量會隨它的運(yùn)動速度而改變.他的理論是:設(shè)一個物體靜止時的質(zhì)量為m0(又稱為靜質(zhì)量),當(dāng)它以速度v運(yùn)動時的質(zhì)量為m(又稱為動質(zhì)量),則動質(zhì)量與靜質(zhì)量及其速度的關(guān)系遵循以下規(guī)律：

根據(jù)以上公式我們可以計(jì)算出：

一個靜質(zhì)量 m0=1kg 的物體，當(dāng)它以v1=300m/s和v2=15×104km/s 運(yùn)動時,其動質(zhì)量分別為: m1=1.000 000 000 0005kg、m2=1.15kg，由此可知,物體的動質(zhì)量比靜質(zhì)量大,且物體的運(yùn)動速度越大,其動質(zhì)量越大.從m1值可看出,在低速(相對光速而言)范圍內(nèi),物體的動質(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)動情況時,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)動速度又很容易接近光速,這時它們的質(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)會學(xué)習(xí)愛因斯坦的"相對論"力學(xué)知識時,就會進(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)量是不隨形狀、位置、狀態(tài)的改變而改變,其質(zhì)量是指物體的______，而_______會隨物體的運(yùn)動速度而改變．

（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： 其中m是指動質(zhì)量，m0是指靜質(zhì)量，c為3×108m/s．在研究宏觀物體的運(yùn)動情況時，由于v_____c，故可以認(rèn)為物體的質(zhì)量不變,是常數(shù)．

（3）設(shè)m0=100kg，當(dāng)它以2.4×108m/s的速度運(yùn)動時，求其動質(zhì)量，并分析結(jié)果，你可得到一個什么結(jié)論__________？

Answer 1

【答案】 靜質(zhì)量 動質(zhì)量 遠(yuǎn)小于 當(dāng)物體速度接近于光速時，動質(zhì)量明顯大于靜質(zhì)量。

【解析】（1）我們認(rèn)為物體的質(zhì)量是會隨形狀、位置、狀態(tài)的改變而改變，其質(zhì)量是指物體的靜質(zhì)量，運(yùn)動的物體的質(zhì)量會隨它的運(yùn)動速度而改變；

（2）根據(jù)愛因斯坦的理論，設(shè)一個物體靜止時的質(zhì)量為m0 （又稱為靜質(zhì)量），當(dāng)它以速度v運(yùn)動時的質(zhì)量為m（又稱為動質(zhì)量），則動質(zhì)量與靜質(zhì)量及其速度的關(guān)系遵循以下規(guī)律： （其中c為光速）；在低速（相對光速而言）范圍內(nèi)，物體的動質(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)動情況時，可以認(rèn)為物體的質(zhì)量是不變的，是常數(shù)；

（3）將m0 =100kg，v=2.4×10^8 m/s代入公式得m=167kg；由計(jì)算結(jié)果可知：當(dāng)物體速度接近光速時，其動質(zhì)量顯著大于靜質(zhì)量，其質(zhì)量隨速度而改變就不可忽視了。