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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,*,第五讲 质量,大学物理专题讲座,主讲人 冯杰,11/17/2024,1,第五讲 质量大学物理专题讲座主讲人 冯杰8/8/202,第五讲 质量,一、质量的定义方法和测量方法(见第三讲),二、质量的物理意义,1、物体含物质的多少,牛顿最初的定义：“,物质的量是用它的密度和体积,一起来量度的,”,。,初中教科书：,物体中含有物质的多少,。,“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），是物体的固有属性”,。,2、质量表示物体的惯性,质量是描述物质固有属性的物理量,高中教科书；,物体具有保持原有运动状态的属性,惯性；,是物体运动状态变化时所显示的阻抗能力（惯性）,牛顿第二定律,。,牛顿最初对力的定义：,当时无法解释 ；认定,m,是平动惯性大小的量度,。,11/17/2024,2,第五讲 质量一、质量的定义方法,3、质量表示物体之间引力大小的量度,物体具有产生引力作用和感受引力作用的属性,牛顿17世纪的发现,和 就是物体产生并感受引力的量度；,牛顿没有引力场的思想,超距观点,。,4、惯性质量与引力质量之间的关系,惯性质量,设地球表面某处一物体，如果忽略地球的,自转效应，它们之间的万有引力作用为,引力质量,设此物体，在 的作用下产生,的加速度为：，则,式中 即为该物体的引力质量,。,式中 即为该物体的惯性质量,。,引力质量与惯性质量的关系,设同样条件下有另一物体，类似可得,11/17/2024,3,3、质量表示物体之间引力大小的量度物体具有产生引力作用和感受,实验事实：在地球表面同一地点的重力加速度都是相等的，,因此有：,5、等效原理,爱因斯坦的理想实验：,运动电梯,；,加速场效应可以抵消引力场效应；,广义相对论的实验基础,惯性质量加速度（加速场强度）引力质量引力场强度,即：,11/17/2024,4,实验事实：在地球表面同一地点的重力加速度都是相等的，因此有：,6、物体质量随其速度的变化,等效原理的,动力学机制,目前仍然,不清楚,，定性的解释为：,惯性质量和引力质量可能是物质同一属性在不同场合下的表现,。,实验测量 的精度，目前为 量级,。,牛顿的绝对时空观,牛顿的超距观点,质量与物体的运动状态无关 低速下与实验相符,。,相对论时空观,7、质能守恒是近代物理学的基石之一,相对论力学之前,人们一直认为：,质量守恒与能量守恒是,两条彼此独立 的定律,相对论力学中,11/17/2024,5,6、物体质量随其速度的变化等效原理的动力学机制目前仍然不清,整理得，,相对论力学新的概念：,物体的静能,相对论力学揭示的普适关系：,质能守恒,物体能量的变化必然伴随其质量的变化，,反之亦然,。,核反应：,质量亏损的理论解释；核能利用的理论依据,。,应当注意,不是由 决定能量 ，而是由 决定 ，,是基本的,。,光子质量的定义,。,光子的能量 是人为规定的；,即：,质量与粒子的波动性相联系：,11/17/2024,6,整理得，相对论力学新的概念：物体的静能相对论力学揭示的普适关,方法一,：,物理天平,仪器,原理,方法二,：,牛顿第二定律,仪器验证牛顿定律的整套仪器,原理,方法三,：,利用物体的碰撞 动量守恒定律,仪器气垫导轨整套仪器,原理：由,三、质量测量十种方法,11/17/2024,7,方法一：物理天平仪器原理方法二：牛顿第二定律仪器验,得,方法四,：,利用弹簧秤和单摆,仪器弹簧秤和单摆,原理：,利用,弹簧秤测物体的重量,利用,单摆测当地的重力加速度,得,11/17/2024,8,得方法四：利用弹簧秤和单摆仪器弹簧秤和单摆原理：利用,方法五,：,运用万有引力定律测算天体的质量,仪器弹簧秤和单摆,原理：,利用,弹簧秤测物体的重量,利用,单摆测当地的重力加速度,得,11/17/2024,9,方法五：运用万有引力定律测算天体的质量仪器弹簧秤和单摆,方法六,：,运用“电流天平,安培秤,”测物体的质量,仪器电流天平、安培表、学生电源,原理：电流天平,安培秤,测物体的重量,得,两个固定线圈,C,1,和,C,2,，一个活动,线圈,C,M,，通以相同的恒定电流,安培秤,11/17/2024,10,方法六：运用“电流天平安培秤”测物体的质量仪器电流,方法七,：,利用匀强电场测定带电粒子的质量,仪器密立根油滴实验仪,原理：,（1）,带电的固体微粒所受电场力,得,（2）将,带电固体微粒改为,喷入的油滴即为密立,根油滴实验,密立根油滴实验原理,11/17/2024,11,方法七：利用匀强电场测定带电粒子的质量仪器密立根油滴实,方法八,：,利用电场和磁场（质谱仪）,测定带电粒子的质量,仪器密立根油滴实验仪、,质谱仪,原理：,电场对带电粒子所做的,功与其动能的关系为,得,代入,得,质谱仪原理,11/17/2024,12,方法八：利用电场和磁场（质谱仪）仪器密立根油滴实验仪、,方法九,：,利用克拉柏龙方程测定气体的质量,仪器 气体定律实验仪,原理,：（1）,由,克拉柏龙方程,得,即,（2）,如果知道带测气体分子的个数,N,，,则可测气体分子的质量,11/17/2024,13,方法九：利用克拉柏龙方程测定气体的质量仪器 气体定律实,方法十,：,利用油膜法测定气体分子的质量,仪器,原理,：用,油膜法估测分子的大小,浅盘（边长40cm左右、深度约3m,）；,玻璃板（比浅盘略大）；,油酸酒精溶液（浓度的体积分数,为1/200或1/500）；,带针头的 注射器；,量杯；水彩笔；,痱子粉；滴管；石膏粉；等,由气体的密度公式,得气体分子的质量,油膜层,浮在水面上的,痱子粉,11/17/2024,14,方法十：利用油膜法测定气体分子的质量仪器 原理：用,守恒律中的质量与能量的概念演变及其地位互换,END-5,参考书目,1,、倪光炯 李洪芳,近代物理,上海科技出版社,2、漆安慎 杜婵英 力学,高等教育出版社,3、普通物理教学手册,北京师范大学出版社,问题与讨论,11/17/2024,15,守恒律中的质量与能量的概念演变及其地位互换END-5参考书目,
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