一、电磁场理论引发的怪异问题

[导学探究]

1．举例说明电磁场理论与经典物理学存在着尖锐的矛盾．

答案　一辆车对地做匀速直线运动速度为v，若自车厢后壁发出一个闪光，按照经典物理速度合成公式，这个闪光对地的速度为V＝c＋v.但电磁场理论中光在真空中的传播速度为c，并不涉及参考系问题．

2．迈克耳孙-莫雷实验说明了什么？

答案　说明光速c是不变的．

[知识深化]

1．按经典物理速度合成公式，一个人在相对地面以速度v运动的车或船上，向前进方向掷出一个相对于自己以速度u运动的球，则球相对地面的速度应为V＝u＋v.

2．对光的传播应用了经典的物理速度合成公式后，得出的结果与电磁场理论中"光在真空中的传播速度为c"产生了矛盾．即经典的速度合成公式对电磁学不适用．

3．迈克耳孙-莫雷实验说明：光在任何方向上传播时，相对地球的速度都是相同的．也就是说，地球相对于"以太"的速度v实际上为零，或者说"以太"根本不存在．光速c是不变的．

4．伽利略相对性原理：对于力学规律来说，一切惯性系都是等价的．

例1　如图1所示，在列车车厢的光滑水平底面上有一个质量为m＝5kg的小球，正随车厢一起以20m/s的速度匀速前进．现在给小球一个水平向前的F＝5N的拉力作用，求经10s时，车厢里的观察者和地面上的观察者看到小球的速度分别是多少？

图1

答案　10 m/s　30 m/s

解析　对车厢里的观察者

物体的初速度为0，加速度a＝＝1m/s2

经10s时，速度v1＝at＝10m/s.

对地面上的观察者

解法一

物体初速度v0＝20m/s