<code id="xikox"></code>

    <acronym id="xikox"></acronym>

    高中物理網

    質能方程|愛因斯坦質能方程E=mc2

    王尚老師微信

    質能方程簡述

    愛因斯坦質能方程的表達式為:E=mc²公式中,E表示能量,m代表質量,而c則表示光速(光速為常量,其數值大小c=299792.458km/s)。

    質能方程由阿爾伯特·愛因斯坦提出。該方程主要用來解釋核變反應中的質量虧損和計算高能物理中粒子的能量。質能方程表述了質量和能量之間的關系,所以不違背質量守恒定律與能量守恒定律。

    質能方程公式說明,物質可以轉變為輻射能(能量),輻射能也可以轉變為物質。

    這一現象并不意味著物質會被消滅,而是物質的靜質量轉變成另外一種運動形式。愛因斯坦1905年發表的論文——《物體的慣性是否決定其內能》中首次提到了質能方程E=mc²。

    質能方程

    質能方程公式

    質能方程公式:E=mc²公式中,E表示能量,m代表質量,而c則表示光速。針對我們高中生,我更建議大家這樣記憶質能方程公式:△E=△mc²這是因為我們高中物理題中,總是研究質量虧損及其對應的能量釋放。什么是質量虧損呢?

    什么是質量虧損?

    這里王尚舉一個例子,便于同學們理解什么是質量虧損,以及質量虧損所釋放的能量。

    比如說有0.1kg的鈾,發生了核變后,鈾元素變為了其他元素,而其他所有元素的總質量,只有0.09kg,其他的質量呢?消失了。

    消失的質量為△m=0.01kg,同學們根據愛因斯坦質能方程公式△E=△mc²可以估算下大概釋放多少的能量,這個數字是不是超乎你的想象?

    當然啦,上面舉的例子,并不是原子彈爆破的真實數據,筆者這里僅僅是希望同學們搞懂質量虧損是什么意思。

    原子彈之父是愛因斯坦嗎?

    原子彈爆破-質能方程的質量虧損

    雖然有一種說法,說愛因斯坦是原子彈之父,其實是個誤解。原子彈之父,其實是奧本海默。核裂變在質能方程出來之前,已經被學者們發現了,但是確沒有合理的解釋。

    也正是因為愛因斯坦的質能方程,某種程度上推動了原子彈的研究進程。

    只有質能方程可以解釋,為什么原子彈有這么大的威力。原子彈和氫彈,都是利用了質量虧損的原理,利用虧損的質量轉化成為了能量。根據愛因斯坦質能方程(△E=△mc²),我們可知核彈的威力是要遠遠大于化學炸彈。

    質能方程的提出者是誰

    質能方程的提出者是著名的物理學家愛因斯坦。1905年,愛因斯坦在其著名著作狹義相對論(即論文《物體的慣性是否決定其內能》)中提出了著名的質能方程:E=mc²。

    王尚老師輔導書物理自診斷每道題都有視頻講解,哪道題不會掃題旁二維碼即可看視頻,學習更高效,考試分數更高,歡迎添加微信teacherws咨詢。該方程闡明了物質不滅定律和能量守恒定律的實質,指出了兩條定律之間的密切關系,使人類對大自然的認識又深了一步。

    質能方程

    質能方程適用范圍

    我們這里探討的質能方程使用范圍,僅僅是高中物理教學領域內的。質能方程的應用范圍是:原子核。

    只要題目中出現原子核的變化,比如核裂變wuli.in或核聚變過程,伴隨著質量的虧損(或能量的釋放),就是在考查愛因斯坦質能方程的。

    質能方程怎么用

    我們這里探討的質能方程怎么用,僅僅是高中物理領域內的。從質能方程可以看出,探究的是物體能量與質量之間的關系,最初是用來解釋核變反應中的質量虧損和計算高能物理中粒子的能量。

    簡單理解為:若一個核反應事件,質量減少m,則釋放的總能量為mc²;

    核裂變方程

    質能方程怎么用?在解物理題的時候須知,核裂變和核聚變,方程式書寫上質量數和電荷數都是守恒的(如上圖所示),然而真實的參與反應的質量是虧損的。

    王 尚老師輔導書物理自 診斷每道題都有視頻講解,哪道題不會掃題旁二維碼即可看視頻,學習更高效,考試分數更高,歡迎添加微信teacherws咨詢。虧損的能量計算出來,再通過質能方程求解核裂變或核聚變所釋放出來的能量。

    質能方程的單位

    質能方程的單位是焦耳(J),換算成國際單位制是kg·m²/s²;愛因斯坦質能方程(△E=△mc²)中的單位是統一的。

    愛因斯坦與質能方程

    質能方程與原子彈

    質能方程對于原子彈的理論發展是關鍵性的;可以說質能方程是制造原子彈的最基本的理論公式。實際上,原子彈就是依賴質量虧損而產生巨大的能量的。

    通過測量不同原子核的質量和那個數量的獨立質子和中子的質量和的差,可以得到原子核所包含的結合能的估計值。這不僅顯示可能通過輕核的核聚變和重核的核裂變釋放這個結合能,也可用于估算會釋放的結合能的量。注意質子和中子的質量還在那里,它們也代表了一個能量值。在狹義相對論里,質能方程公式表明能量和質量等同。

    雖然很多人并不確切地知道這個公式的真實含義,但它已經成為人類歷史上最有名的公式之一,并成為文化的一部分。

    質能方程學習問題與王尚老師答疑

    王尚老師物理答疑

    學生問題1:王老師您好,請問原子彈或氫彈,能夠把所有的質量都轉化為能量嗎?

    王尚老師:不能。原子彈利用的是核裂變,而氫彈利用的是核聚變。兩者都只能把自身質量的一部分轉化為能量。我們通過教材中核裂變與核聚變的反應式可以看出,要么是大核變小核,要么是小核變大核,方程的右側不可能沒有元素,否則電荷數也沒有辦法守恒啊。所以說,原子彈或氫彈質量不可能全部消失轉化為能量。請同學們利用物理自診斷專題43和專題44典型題和我的視頻講解,來更加深入理解這個問題和原子核的其他重要考點。

    學生問題2:王尚老師您好,什么是質量虧損?

    王尚老師:舉一個例子便于同學們理解什么是質量虧損,以及質量虧損所釋放的能量。比如說有0.1kg的鈾,發生了核變后,鈾元素變為了其他元素,而其他所有元素的總質量,只有0.09kg,其他的質量呢?都消失掉了。總的消失質量為△m=0.01kg,同學們可以根據愛因斯坦質能方程公式△E=△mc²估算下大概釋放多少的能量,這個數字是不是超乎你的想象?當然啦,上面筆者舉的例子,并不是原子彈爆破的真實數據,我僅希望借助此案例幫同學們搞懂質量虧損是什么意思。請同學們利用物理自診斷專題43和專題44典型題和我的視頻講解,來更加深入理解這個問題和原子核的其他重要考點。

    參考文獻

    愛因斯坦的光電效應http://www.q6113.com/zongjie/kaodian/437787.html

    核裂變http://www.q6113.com/zongjie/x35/481796.html

    核聚變http://www.q6113.com/zongjie/x35/481797.html

    什么是1U?U的概念詳解http://i.www.q6113.com/resource/14044.html

    放射性元素http://www.q6113.com/zongjie/x35/481798.html

    為什么1u等于931.5Mev?http://blog.www.q6113.com/26768

    愛因斯坦與原子彈http://blog.teacherws.com/study/5981.html

    德布羅意波http://www.q6113.com/zongjie/x35/481800.html

    盧瑟福的散射實驗http://blog.teacherws.com/wen/13432.html

    高中物理選修3-5核心考試要點http://www.q6113.com/zongjie/x35/481815.html

    作者:王尚,蘇陽。校正:齊思源。版權歸屬高中物理網(www.q6113.com),嚴禁轉載。

    王尚老師微信

    掃碼關注王尚老師微信公眾號teacherws,免費獲取物理教學視頻資料。

       
    收藏這篇文章到:

    高中物理知識體系圖

    ? 2001 www.q6113.com 高中物理網
    伦理片中文字幕