1、第六单元杰出的科学家第23课时20世纪的科学伟人爱因斯坦1.简述爱因斯坦的主要科学成就;了解他的成长历程,感受他对科学的创新精神,理解爱因斯坦的科学成就对科学和人类社会发展的巨大贡献;认识爱因斯坦取得成功的原因,提高阅读材料和运用历史唯物主义基本观点分析问题的能力。2.通过对本课的学习,认识到科学创新精神是人类不断进步的源泉,了解科技的力量以及爱因斯坦的科学精神,认识伟大科学家的优秀品质,从而树立对社会历史的使命感和责任感。3.学习的重点是爱因斯坦的主要科学成就及其体现出的科学精神;学习的难点是相对论的提出及其产生的影响。联系必修3中的“相对论”的内容,组织“科学改变世界、科学家创造未来”的探
2、究活动。基于爱因斯坦的科学发现以及他的嘉言懿行,理解科学探究的范式及其优秀品质,体会爱因斯坦尊重事实,不迷信权威、勇于探索创新的科学精神。1.首先引导学生阅读教材引文内容,然后向学生提问:爱因斯坦是怎样从普通人变成为科学巨人的?在学生回答的基础上导入新课。2.教学的侧重点不在于对科技成就的理解与分析,而在于分析历史人物的特性,要结合时代背景,选择经典故事来介绍爱因斯坦的成长与科学发现;通过组织学生阅读科学家的人物传记、交流读后感、编写小报和课堂讨论等活动形式评说爱因斯坦在社会发展中的作用。一、提出狭义相对论1.出身:1879年,出生于德国南部乌尔姆的一个血统家庭中。2.童年:十分善于思考,探究
3、自然现象发生的原因。3.少年:被赶出校门仍坚持自学,后考入瑞士苏黎世联邦工业大学师范系,主修和物理。4.大学:迷上了物理学,为其奠定从事理论物理学研究的基础。5.相对论的提出:1905年6月,在物理学纪事上发表,标志着狭义相对论的提出。6.狭义相对论的内容:一是相对性,二是原理。7.狭义相对论提出的意义:(1)改变了的时空观念;(2)揭露了物质和能量的相当性;(3)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。二、推动量子力学的发展1.广义相对论:(1)标志:1916年发表。(2)内容:一是原理,二是广义相对性。(3)意义:改变了人们对的认识,在广义相对论的指引下,天体和宇宙演
4、化的观测研究及理论探讨蓬勃开展起来。2.光电效应研究:(1)1905年,提出了,解决经典物理学无法解释的光电效应问题。(2)1921年,因研究而获得诺贝尔物理学奖。(3)意义:推动了量子力学的发展。3.爱因斯坦在宇宙学、统一场论等物理学的其他领域也取得重大研究成果,是对传统物理学的一次伟大革命,也是人类自然科学史上的一次革命。三、为人类和平进步而斗争1.第一次世界大战爆发时,在仅有4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。3.20世纪30年代,开始呼吁各国人民为和平而斗争。4.二战中对原子弹轰炸日本城市这件事终生遗憾。5.二战后致力防止
5、核战争,亲自领导组织“”,倡议各国科学家来维护世界和平。1955年,爱因斯坦病逝于美国普林斯顿。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。今天,这个理论已成为原子能科学、宇宙航行等科学的理论基础。【答案】犹太数学论物体的电动力学光速不变牛顿力学广义相对论的基础等效宇宙光量子假说光电效应原子科学家非常委员会爱因斯坦的科学成就主要有哪些?他是如何为和平进步而斗争的?请你自拟一个知识体系图。如何认识爱因斯坦的相对论和牛顿力学之间的关系?【导思】结合所学知识,分别从继承与发展两方面分析说明两者之间的关系。【答案】牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律,这些定律有一个前提,即物体在低速运动
6、情况下,这些定律才能适用。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,它们随着物质的运动而变化,物质质量随运动的速度增大而增加。爱因斯坦还提出质能转化原理,加深了人们对物质和运动的认识。1.爱因斯坦的科学成就及对其评价互动探究据美国华尔街日报2013年4月26日报道,科学家们对爱因斯坦的引力理论进行了迄今为止真实世界中最严苛的检验结果证明,理论仍然成立。爱因斯坦的广义相对论称,拥有质量的物体会导致时空弯曲,即我们所理解的引力。根据爱因斯坦的相对论,时空是一个由时间和空间组成的四维结构。2013年4月28日中国文化传媒网爱因斯坦被誉为“现代物理学之父”,他对人类做出了哪
7、些重大贡献?我们应该如何对他进行评价?指点迷津第小问结合所学知识归纳和概括,第小问主要从科学的角度及人类和平与发展的角度分析总结。自我核对贡献:相继建立了狭义相对论和广义相对论。提出了光量子假说,解决了物理学长期未解决的光电效应问题,从而推动了量子力学的发展。在宇宙学、统一场论等物理学领域也取得了重大研究成果。他具有先进的科学思想,对科学的目的、科学功能等有着正确的认识。他具有正义感,时刻关心人类的进步与和平。在人类面临法西斯威胁的情况下,及时提出了研制原子弹的建议,为二战的结束做出了贡献。二战结束后,他又致力于防止核战争,积极参加世界反战活动,推动世界和平事业的发展。评价:爱因斯坦是20世纪
8、最伟大的科学家之一。他创立的相对论给科学的发展带来了革命性的变化;他提出的著名的质量能量公式E=mc2,为原子能的利用提供了理论依据;他热爱和平,厌恶战争,关心人类的命运,他伟大的人格更是留给后人的一笔宝贵遗产。知能拓展物理学发展的三个阶段发展阶段经典力学的奠基(17世纪初)经典力学的建立(17世纪晚期)经典力学的发展(19世纪末20世纪初)代表人物伽利略(意)牛顿(英)爱因斯坦、普朗克(德)主要成就落体定律,确定匀速运动、匀加速运动新概念,望远镜、关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话(天文方面)标志:自然哲学的数学原理。内容:物体运动三大定律和万有引力定律爱因斯坦:狭义相对论和广义相对论。普
9、朗克:量子假说(续表)意义证明哥白尼的“日心说”的正确性;为经典力学奠定基础;注重科学研究方法,标志着物理学的真正开端标志着牛顿力学体系的形成和近代科学的形成相对论和量子论的创立使人们的认识深入到新的层次和领域,为现代自然科学和现代技术提供了重要的理论基础2.爱因斯坦怎样看待战争与和平?互动探究材料一1945年12月10日,在诺贝尔纪念宴会上,爱因斯坦发表了题为赢得战争不等于赢得和平的演讲,表达了科学家的道义责任。他说:“今天,参加过研制这种历史上最可怕、最危险的武器的物理学家,不说是犯罪,也是被同样的责任感所烦恼我们之所以曾经帮助创造这种新武器,是为了预防人类的敌人比我们
10、先得到它但到目前为止,我们既没有和平的保证,也没有大西洋宪章所许诺的任何自由的保证。战争是赢得了,但和平却还没有。”材料二有鉴于在未来的世界大战核武器肯定会被运用,而这类武器肯定会对人类的生存产生威胁,我们号召世界各国政府体会并公开宣布他们的目的不能发展成世界大战,而我们号召他们,因此在解决他们之间的任何争执时应该用和平手段。我们将结束人类的生存呢,还是人类将结束战争?罗素爱因斯坦宣言(1)材料一中“新武器”是指什么武器?爱因斯坦为什么说“参加过研制这种历史上最可怕、最危险的武器的物理学家,不说是犯罪,也是被同样的责任感所烦恼”?(2)材料二的宣言是在什么背景下发表的?说明了什么?指点迷津第(
11、1)问的“新武器”即原子弹,爱因斯坦这样说的原因是为核武器给日本人民造成的巨大伤害而后悔,为核武器给人类生存、世界和平带来的威胁而担忧。第(2)问中的“背景”可以根据教材相关知识回答,宣言的发表说明爱因斯坦是和平的使者。自我核对(1)原子弹。原因:爱因斯坦对原子弹的研制起了推动作用,也是他一生中最后悔的一件事情;他认为“战争是赢得了,但和平却还没有”。(2)背景:20世纪50年代,冷战加剧,核战争成为笼罩在人们头上的阴云。针对这种情况,爱因斯坦与英国哲学家罗素联合发表罗素爱因斯坦宣言,反对核战争,呼吁世界和平。说明爱因斯坦不但是科学家,还是坚定的和平捍卫者。知识链接相对论提出的历史背景:19世
12、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。一、选择题1.爱因斯坦是历史上继牛顿之后最伟大的科学家之一,他在1905年发表
13、的五篇论文涉及分子动力论、相对论和量子理论,为日后的诸多技术奠定了基础。下列关于爱因斯坦孜孜不倦地探索科学的动机,正确的是()。财富名声好奇心科学的美研制原子弹创造神话A.B.C.D.【解析】科学家探索科学的动机,不为名,不为利,只是出于科学的好奇心和对科学的美的追求;至于只是特殊时期的产物,则与科学探索无关。【答案】B2.爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家,还是和平的捍卫者,他伟大的人格更是留给后人的一笔宝贵遗产。下面选项属于他伟大人格的是()。不爱钱财,非常简朴善良、谦逊务实、不慕虚荣关心人类的进步事业A.B.C.D.【解析】本题考查爱因斯坦作为一名伟大科学家的优秀品质。根据所学知识,四个选项
14、都是爱因斯坦的伟大人格魅力的表现。【答案】C二、非选择题3.阅读爱因斯坦的两句名言,回答问题。人只有献身于社会,才能找出那短暂而有风险的生命的意义。一个人对社会的价值首先取决于他的感情、思想和行动对增进人类利益有多大作用。对爱因斯坦来说,生命的意义是什么?【解析】理解为人类的文明和进步而努力,仅仅懂得应用科学本身是不够的,还应该关心人本身。【答案】生命的意义在于设身处地替别人着想,忧他人之忧,乐他人之乐;酷爱正义,并竭尽全力为改善人类境况而奋斗。1.阅读下列材料:(英国)皇家学会会长汤姆逊致辞说:“爱因斯坦的相对论是人类思想史上最伟大的成就之一,也许就是最伟大的成就,它不是发现一个孤岛,而是发
15、现了新的科学思想的新大陆。”1921年,爱因斯坦获得了诺贝尔奖。这奖来得十分不易。当时有不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说,如果给相对论授奖,他们就要退回已获的奖章,结果评选委员会找到了一个办法,让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖,相对论始终没有获诺贝尔奖。科学的历程请回答:(1)材料中说“相对论是人类思想史上最伟大的成就之一”,你同意这一说法吗?为什么?(2)你如何看待1921年爱因斯坦获得诺贝尔奖时发生的事情?【解析】第(1)问实际上要回答爱因斯坦相对论对物理学发展的重大意义;第(2)问要在充分读懂材料的基础上分析归纳材料所反映的问题,再对此问题进行评价。评价时要结合材料的提示语进行深入
16、分析,不能停留在表面。【答案】(1)同意。因为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观,深刻地揭示了时间和空间的本质属性。它也发展了牛顿力学,将其概括在相对论力学之中,推动物理学发展到一个新的高度。因此,相对论是人类思想史上最伟大的成就之一。(2)说明相对论的观点与人们的日常经验不太一致,甚至有着尖锐的冲突,但它在物理学上却非常合理且为实验所证实。这就提醒人们,不要被常识和日常经验所蒙蔽,常识不一定是正确的,要学会辩证地看问题。同时也说明人们对任何新生事物的认识都有一个极其艰难的过程。应弘扬“科学无国界”的精神;应尊重真理,而不应有任何歧视和偏见。2.阅读下列材料:
17、材料一20世纪初,爱因斯坦从相对论的思想出发,提出了著名的质量能量公式,为核开发提供了理论基础。二战爆发后,爱因斯坦向美国总统罗斯福提出建议,应抢在纳粹之前研制出原子弹。但当他得知美国向广岛和长崎投下原子弹,平民伤亡惨重时,感到非常痛心,他说:“致信罗斯福提议研制核武器,是自己一生中最大的错误和遗憾。”他后悔当初从事科研,“早知如此,我宁可当个修表匠”。材料二邓小平指出:“如果(20世纪)60年代以来中国没有原子弹、氢弹,没有发射卫星,中国就不能叫有重要影响的大国,就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力,也是一个民族、一个国家兴旺发达的标志。”请回答:(1)根据材料一,指出爱因斯
18、坦对制造和使用核武器的观点。(2)根据材料二,指出我国发展核武器的目的及意义。【解析】第(1)问依据材料信息“爱因斯坦向美国总统罗斯福提出建议,应抢在纳粹之前研制出原子弹”“致信罗斯福提议研制核武器,是自己一生中最大的错误和遗憾”分析得出。第(2)问,“目的”可结合我国政府的政策分析归纳,“意义”可以从当时的现实以及对世界的影响分析。【答案】(1)用核武器作为制止法西斯战争的手段;反对把核武器作为大规模的杀伤性武器。(2)目的:反对核战争,打破核垄断。意义:维护国家安全,提高国际地位。3.阅读下列材料:材料一1905年爱因斯坦发表论动体的电动力学,为物理学的发展带来了革命性的变化。为纪念这一成
19、果诞生100周年,2005年被定为“世界物理年”。材料二爱因斯坦坚信对希特勒只有用暴力才能遏制,于是他写信给当时的美国总统罗斯福,向他通报核裂变的能力美国1945年秋天用两颗原子弹轰炸了日本的广岛和长崎,从而结束了世界大战爱因斯坦并没有参与开发核武器,当他听到核弹轰炸广岛的消息时,他沮丧地说:“呜呼,哀哉。”他在晚年致力于反对原子武器。世界上下五千年材料三 1945年8月6日原子弹秦山核电站 在广岛上空爆炸请回答:(1)据材料一指出爱因斯坦创立了什么科学理论。为近代物理学做出了怎样的贡献?(2)材料二中爱因斯坦通报核裂变的用意何在?后来爱因斯坦对核武器的态度发生了什么变化?从中体现了他怎样的社
20、会责任感?(3)结合材料三,谈谈科技对人类社会的影响。【解析】本题通过两段材料和两幅图片,考查爱因斯坦的相对论及其在原子弹和原子能方面的应用。第(1)问属于对基础知识的考查,根据所学知识即可回答;第(2)(3)问应该在认真阅读理解材料中的相关信息的基础上,结合所学知识进行分析。【答案】(1)理论:狭义相对论。贡献:改变了牛顿力学的时空观念,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。(2)用意:迅速消灭德国法西斯。变化:反对使用核武器。社会责任感:珍爱和平,反对战争,用科学造福人类。(3)科学既能带来福祉,也会造成灾难;科学是一把“双刃剑”。4.探究题:材料一英国广播公司(B
21、BC)千年最伟大的思想家评选揭晓(1999.9)1.马克思(德国思想家)2.爱因斯坦(犹太籍科学家)3.牛顿(英国物理学家)4.达尔文(英国科学家)5.阿奎那(意大利经院哲学家)6.霍金(英国科学家)7.康德(德国哲学家)8.笛卡尔(法国数学家、哲学家)9.麦克斯韦(英国物理学家)10.尼采(德国哲学家)材料二牛顿在进行光学实验 瑞典皇家科学院颁发给爱因斯坦的诺贝尔获奖证书材料三一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
22、类思想基本要领的结构中”。请回答:(1)据材料一,爱因斯坦和牛顿紧随马克思之后排在第二、三名,他们分别对人类历史发展做出了怎样的贡献?(2)材料二中,在光学领域,牛顿、爱因斯坦分别取得了什么成就?(3)据材料三,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。【解析】第(1)问,“爱因斯坦和牛顿对人类历史发展做出的贡献”主要是他们物理学成就对人类历史发展的影响。第(2)问根据所学知识回答他们在光学方面的突出成就。第(3)问要辩证地看待两者之间继承与发展的关系。【答案】(1)牛顿创立经典力学体系,标志着近代自然科学体系形成;爱因斯坦提出相对论,奠定了现代物理学基础。(2)牛顿:揭开了物体的颜色之谜,光的本质是微粒。爱因斯坦:光电效应。(3)没有。牛顿在科学史上具有杰出贡献,他所创造的概念至今仍指导着物理学的思想;相对论是对经典力学的发展。(见“课程纲要”课程评价表格) 高考资源网 高考资源网
