1、高考资源网（） 您身边的高考专家第5课20世纪的科学伟人爱因斯坦课程标准学习目标了解爱因斯坦的成长历程及主要科学成就，认识他在社会发展中的作用。 了解爱因斯坦的成长历程和狭义相对论的创立。 掌握爱因斯坦的相对论、量子力学的提出及意义；爱因斯坦为人类和平作出的努力。 分析爱因斯坦对人类科学发展的主要贡献，理解爱因斯坦为什么被视为20世纪最伟大的科学家。一、提出狭义相对论1成长历程(1)出身：1879年，出生于德国南部小城乌尔姆的一个犹太血统家庭。(2)童年：善于思考，对自然界的现象总要寻根问底。(3)中学：被赶出校门，坚持自学。(4)大学：进入瑞士苏黎世联邦工业大学师范系，主修数学和物理。迷上了
2、物理学，为以后从事理论物理学研究打下了基础。2提出狭义相对论(1)提出：1905年6月，发表了论动体的电动力学，标志着狭义相对论的提出。(2)内容：相对性和光速不变原理。(3)意义：改变了牛顿力学的时空观念，揭示了物质和能量的相当性，为原子能的利用奠定了理论基础，是近代物理学领域的一次伟大革命。特别提醒爱因斯坦的相对论，改变了牛顿力学的时空观，这充分体现了爱因斯坦敢于打破传统束缚，向权威挑战，坚持真理的精神。二、推动量子力学的发展1广义相对论(1)标志：1916年发表论文广义相对论的基础。(2)内容等效原理：即在一个加速运动的系统里，物体会自动改变运动状态，而改变这种运动状态的力，就是惯性力。
3、广义相对性：即在加速运动系统里的惯性力，可以运用到时空中的各种物体运动上。(3)意义：改变了人们对宇宙的认识，在广义相对论的指引下，天体和宇宙演化的观测研究及理论探讨前所未有地蓬勃开展起来。2推动量子力学发展(1)1905年提出光量子假说，解决经典物理学无法解释的光电效应问题。(2)1921年因光电效应研究而获得诺贝尔物理学奖，他的研究推动了量子力学的发展。(3)其他成就：在宇宙学、统一场论等领域取得重大研究成果。思维启迪有一次，一个美国记者问爱因斯坦关于他成功的秘诀。他回答：“早在1901年，我还是二十二岁的青年时，我已经发现了成功的公式。我可以把这公式的秘密告诉你，那就是AXYZ！A就是成
4、功，X就是努力工作，Y是懂得休息，Z是少说废话！这个公式对我有用，我想对许多人也是一样有用。”“AXYZ”带领爱因斯坦走向成功，分析其取得了哪些伟大成就？提示 爱因斯坦提出了狭义相对论和广义相对论；他提出了光量子假说，成功解释了光电效应问题。三、为人类和平进步而斗争1捍卫和平(1)一战时：在仅有四人参加的反战宣言上签字。(2)一战后：致力于恢复各国人民的相互谅解，并为此到法、英、荷等国奔走呼号。(3)30年代：开始呼吁各国人民为和平而斗争。(4)二战中：为美国用原子弹轰炸日本城市留下终生遗憾。(5)二战后：致力于防止核战争，亲自领导组织“原子科学家非常委员会”，出刊原子科学家公报，要使全世界人
5、民认识到核战争的极端危险性，倡议各国科学家用自己的言行维护世界和平。2评价(1)爱因斯坦创立的相对论，是人类认识自然过程中一次质的飞跃。这个理论已经成为原子能科学、宇宙航行等科学的理论基础。(2)如果没有爱因斯坦，原子能发电站、宇宙飞船等现代科技或许还在探索之中。特别提醒20世纪50年代，“冷战”加剧，核讹诈成为笼罩在人们头上的阴云。针对这种情况，爱因斯坦和英国哲学家罗素联合发表了罗素爱因斯坦宣言，反对核战争，呼吁世界和平。爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家，他创立了相对论，提出了光量子假说，同时在宇宙学、统一场论等领域也取得重大研究成果；爱因斯坦创立的相对论是科学发展史上的一座里程碑，和量子论
6、共同构成了现代物理学的重要支柱，同时他反对战争，争取和平的努力，赢得了世人的敬重。经典力学与相对论史料一“我们被放在这有如戏院的世界上，每个事件的起源和缘由却完全隐瞒不让我们知道，我们既没有足够的智慧预见未来，也没有能力防止那些使我们不断受伤害的不幸事件发生。我们被悬挂在永恒的疑惧之中”英国哲学家休谟史料二一位法国物理学家曾经这样评价爱因斯坦：“在我们这一时代的物理学家中，爱因斯坦将位于最前列。他现在是、将来也还是人类宇宙中最有光辉的巨星之一。按照我的看法，他也许比牛顿更伟大，因为他对于科学的贡献，更加深入地进入了人类思想基本要领的结构中。”说明人类社会需要系统科学的理论体系。说明相对论的提出
7、，使牛顿经典力学研究的物理问题成为相对论研究物理问题的特例。(1)史料一是对哪位科学家诞生之前社会的描述？为什么？提示 牛顿。牛顿经典力学是人类历史上第一次对自然规律进行的理论性概括和总结。(2)据史料二，在爱因斯坦物理学理论出现后，牛顿是否失去了光辉？说说你的理由。提示 不是。牛顿在科学史上具有杰出贡献，他所创造的概念至今指导着物理学的思想；相对论是对经典力学的发展。正确认识爱因斯坦的相对论与牛顿力学(1)牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律的适用有一个前提，即物体在低速运动情况下。(2)爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观，指出时间和空间不是绝对不变的，而是随物质运动的变化
8、而变化，爱因斯坦还提出质能转换原理，加深了人们对物质和运动的认识。(3)相对论发展了牛顿力学，把牛顿力学概括在相对论力学中，牛顿力学是相对论力学在低速运动状态下的一个特例。牛顿所创的概念，至今仍是指导物理学的重要思想。 评价爱因斯坦史料一在一片“牛顿被推翻了”的叫喊声中，爱因斯坦说：“可是人们不要以为，牛顿的伟大工作能被这一理论或者任何别的理论代替。他伟大而明晰的观念，作为自然哲学领域里整个近代概念结构的基础，将永远保持它独特的意义。”摘自巨人百传丛书爱因斯坦史料二作为科学家，他的理论非常深奥，一般人无法领悟。作为思想家，他的见解相当深邃，普通人难以理解。可是，这样一位科学精英和思想精英，为什
9、么会走进大众的生活，成为家喻户晓的人物，并受到全世界男女老少的尊敬和爱戴呢爱因斯坦是一位有社会责任感和科学良心的世界公民。爱因斯坦与大众科学的诞生说明牛顿力学体系是整个力学的基础，将长期指导物理学思想。说明爱因斯坦既是一位伟大的科学家，也是一位社会活动家。(1)史料一中为什么人们认为“牛顿的伟大工作”会被相对论代替？爱因斯坦的回答展现了他怎样的人格魅力？提示 理由：以牛顿力学为代表的经典物理学陷入危机，相对论突破了经典力学体系，揭示了时间和空间的本质属性。魅力：谦逊、宽容、理性等。(2)1952年11月8日，以色列总理本古里安提名爱因斯坦为总统候选人。根据史料二和所学知识，说明爱因斯坦被提名为
10、以色列总统候选人的原因。提示 爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家，也是一个具有高度责任感的社会活动家。全面评价爱因斯坦爱因斯坦，世界十大杰出物理学家，现代物理学的开创者、集大成者和奠基人，同时也是一位著名的思想家、哲学家和具有正义感的社会活动家。(1)科学贡献爱因斯坦提出光量子假说，圆满地解释了光电效应问题。后来进行光辐射学的研究，并于1921年因光电效应研究获得诺贝尔物理学奖，他的研究推动了量子力学的发展。狭义相对论揭示了作为物质形式存在的空间和时间统一成一个四维空间，爱因斯坦的相对论是人类认识自然过程中的一次质的飞跃，推动了现代科学技术的发展。(2)倡导和平他反对侵略战争，反对军国主义和法西斯
11、主义，反对民族压迫和种族歧视，为人类的进步进行坚决的斗争。倡议各国认识核战争的极端危险性，各国科学家用自己的言行来维护世界和平。(3)爱因斯坦一生淡泊名利，他获得了许多荣誉，但他从来没把这些荣誉看得很重。 爱因斯坦相对论提出的背景、内容及意义1背景：19世纪末，物理学界连续发生了三个重大事件，这就是X射线、放射性和电子的发现。这三大发现以实验事实使得原子不可分、不变化的传统观念发生了动摇。物理学家们曾认为的似乎已经基本上完成了的经典物理学体系，从根本上出现了动摇，这就是所谓的“物理学危机”。经典物理学所研究的是人们日常生活中易于理解的宏观世界，三大发现所揭示的却是人们没有直接经验的微观现象，这
12、表明人们对物质世界的认识已经深入了一个层次。物理学的“危机”没有吓倒大多数物理学家，他们继续向前探索，于是产生了以量子论和相对论的建立为标志的物理学革命，物理学从此开辟了新的天地。2内容(1)爱因斯坦1905年发表论动体的电动力学，创立了狭义相对论。其要点是：否定了牛顿的绝对空间和绝对时间观念，指出时间、空间与物质运动不是各自孤立存在的，时间和空间是随着物质的运动而变化的，物质的质量也是随运动速度的变化而变化的。这样，该理论就揭示了空间、时间、物质、运动之间本质上的统一性，把牛顿的力学理论作为一种特殊情况(当运动速度远比光速低的时候)概括在内，从而建立了一个既适用于宏观、低速，又适用于微观、高
13、速的运动理论。根据狭义相对论的原理，认为质量和能量是可以相互转化的，并推导出著名的质能关系式Emc2，即物体的能量等于质量和光速(每秒钟30万公里)平方的乘积。这一质能转化原理揭示了原子内部所蕴藏的巨大能量的秘密，为原子能的利用奠定了理论基础。(2)1916年爱因斯坦又创立了广义相对论，进一步揭示了时空结构(四维空间)同物质分布的关系，指出了物质间所存在的万有引力，是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀(即时空弯曲)而引起的。3意义：相对论的提出是物理学领域的一次重大革命，它否定了经典力学的绝对时空论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，深刻地揭示了时间和空间的本质属性，即揭示了
14、时空的可变性、时空变化的联系性，树立了新的时空观、运动观、物质观。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。相对论的提出，使爱因斯坦成为继牛顿之后世界上最伟大的理论物理学家。教材答疑名师指津一、学思之窗1爱因斯坦的科学创新体现了哪种精神？(教材P134)提示 爱因斯坦的科学创新体现了向权威挑战、大胆质疑、追求真理的精神。2对这两种截然相反的态度，你怎样看？(教材P136)提示 爱因斯坦热爱科学，也热爱人类。他没有因为埋头于科学研究而把自己置于社会之外，一直关心着人类的文明和进步，并为之顽强、勇敢地战斗。他说过：“人只有献身于社会，才能找出那短暂而又有风险的生命的意义。”他自己正是
15、这样去做的。3这是爱因斯坦的两句名言，对爱因斯坦来说，生命的意义是什么？(教材P136)提示 对爱因斯坦来说，生命的意义在于设身处地地替别人着想，忧他人之忧，乐他人之乐，并竭尽全力为改善人类境况而奋斗。二、本课测评(教材P136P137)1爱因斯坦对人类科学发展的主要贡献是什么？提示 内容影响相对论狭义相对论两条基本原理：一是相对性原理；二是光速不变原理改变牛顿力学绝对的时空观，揭露物质和能量相对性，为原子能的利用奠定了理论基础，是近代物理学领域的一次伟大革命广义相对论两条基本原理：一是等效原理；二是广义相对性原理改变人们对宇宙的认识，在其指引下，天体和宇宙演化观测研究开展起来光电效应研究19
16、05年提出光量子假说，解决光电效应问题，1921年因光电效应研究而获诺贝尔物理学奖推动了量子力学的发展其他领域宇宙学、统一场论等对传统物理学是一次伟大的革命，也是人类自然科学史上的一次革命2爱因斯坦为人类和平事业做了哪些工作？提示 签署反战宣言；反对法西斯；反对核战争，倡议各国科学家用自己的言行维护世界和平。三、学习延伸(教材P137)1探究活动对比牛顿与爱因斯坦的主要科学成就，分析爱因斯坦在哪些方面发展了牛顿的理论。提示 牛顿的经典力学理论表明牛顿的时空观是“绝对时间”和“绝对空间”理论，在此基础上存在着“绝对运动”。爱因斯坦狭义相对论则认为时空与运动都是相对的。狭义相对论反映的是物体高速运
17、动时的客观规律，而牛顿力学反映的是物体低速运动时的客观规律，狭义相对论把牛顿力学作为低速运动理论的特殊情形包括在内，是对牛顿力学的继承和发展。2阅读与思考在材料一中，爱因斯坦是怎样看待科学和战争的关系的？根据材料二分析，爱因斯坦在材料一中的主张是不是发生了变化？你怎样评价爱因斯坦的行为？提示 (1)科技进步具有双重作用，可用来自我毁灭，也可造福人类。科技造成的灾难实际上是其应用者特定的制度体系造成的。科学的发展为战争杀伤力增强创造条件，威胁世界和平。因此，他积极致力于防止核战争。(2)没有变化。爱因斯坦建议造原子弹的目的是为了制止战争。(3)爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家，还是一位具有正义感的社会学家，他的言行反映了他的社会良知和对人类和平与进步的关心。- 6 - 版权所有高考资源网