Question

【題目】物體的質量真的會不變嗎?

在現有的物理知識的基礎上,同學們會肯定地認為物體的質量是不會隨形狀、位置、狀態的改變而改變的,物體的質量是常數.這個認識并沒有錯,但這是對靜止的物體的質量而言. 如果對運動的物體而言,物體的質量是否還是始終不變呢?根據愛因斯坦的"相對論",運動的物體的質量會隨它的運動速度而改變.他的理論是:設一個物體靜止時的質量為m0(又稱為靜質量),當它以速度v運動時的質量為m(又稱為動質量),則動質量與靜質量及其速度的關系遵循以下規律：

m=(其中c為光速)

根據以上公式我們可以計算出：

一個靜質量m0=1kg的物體，當它以v1=300m/s和v2=15×104km/s 運動時,其動質量分別為: m1=1.000 000 000 0005kg、m2=1.15kg，由此可知,物體的動質量比靜質量大,且物體的運動速度越大,其動質量越大.從m1值可看出,在低速(相對光速而言)范圍內,物體的動質量與靜質量相關甚微,其差值可以忽略不計.因此在低速范圍內研究宏觀物體的運動情況時,可以認為物體的質量是不變的,是常數.

但在微觀世界里,由于電子、質子等基本粒子的靜質量都很小,而其運動速度又很容易接近光速,這時它們的質量隨速度的改變就不可忽視.關于這樣的問題,同學們將來有機會學習愛因斯坦的"相對論"力學知識時,就會進一步深入理解.

請根據剛才的閱讀,回答下列問題：

（1）我們認為物體的質量是不隨形狀、位置、狀態的改變而改變,其質量是指物體的________，而________會隨物體的運動速度而改變．

（2）根據愛因斯坦的理論,物體兩種質量及其速度的關系遵循的規律是：m=其中m是指動質量，m0是指靜質量，c為3×108m/s．在研究宏觀物體的運動情況時，由于v________c，故可以認為物體的質量不變,是常數．

（3）設m0=100kg，當它以2.4×108m/s的速度運動時，求其動質量，并分析結果，你可得到一個什么結論________？

Answer 1

【答案】靜質量動質量遠小于當物體速度接近于光速時，動質量明顯大于靜質量

【解析】

(1)物體的質量是會隨形狀、位置、狀態的改變而改變，其質量是指物體的靜質量，運動的物體的質量會隨它的運動速度而改變；(2)根據愛因斯坦的理論,設一個物體靜止時的質量為m0(又稱為靜質量),當它以速度v運動時的質量為m(又稱為動質量),則動質量與靜質量及其速度的關系遵循以下規律：m＝ (其中c為光速);在低速(相對光速而言)范圍內，物體的動質量與靜質量相關甚微，其差值可以忽略不計，因此在低速范圍內研究宏觀物體的運動情況時，可以認為物體的質量是不變的，是常數。(3)將m0＝100kg,v＝2.4×108m/s代入公式m＝得m＝167kg；由計算結果可知：當物體速度接近光速時，其動質量顯著大于靜質量，其質量隨速度而改變就不可忽視了。