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1、第六單元 杰出的科學家 第5課 20世紀的科學偉人愛因斯坦 目標導航 1.了解愛因斯坦早年的成長歷程，分析其在科學方面能夠取得科技成就的原因。 2.了解愛因斯坦相對論的基本內容，分析相對論與牛頓經(jīng)典力學之間的關系。 3.概括愛因斯坦為爭取和平而進行的重要活動，認識其在維護世界和平方面做出的重要貢獻。 內容索引 基礎認知 學習思考 深化探究 核心突破 鞏固練習 隨堂反饋 基礎認知 學習思考 一一、提出狹義相對論提出狹義相對論 1.成長歷程成長歷程 (1)出身：1879年，出生于德國南部小城烏爾姆的一個猶太血統(tǒng)家庭。 (2)童年：善于思考，對自然界的現(xiàn)象總愛尋根問底。 (3)中學：被趕出校門，堅持

2、自學。 (4)大學：進入瑞士蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學師范系，主修數(shù)學和物理。迷上了物理學，為以后從事理論物理學研究打下了基礎。 2.提出狹義相對論提出狹義相對論 (1)提出：1905年6月，發(fā)表了論物體的電動力學，標志著 相對論的提出。 (2)內容：相對性原理和光速不變原理。 (3)意義：改變了 的時空觀念，揭露了物質和能量的相當性，為原子能的利用奠定了理論基礎，是近代物理學領域的一次偉大革命。 狹義 牛頓力學 二二、推動量子力學的發(fā)展推動量子力學的發(fā)展 1.廣義相對論廣義相對論 (1)標志：1916年發(fā)表論文 。 (2)內容 等效原理，即在一個加速運動的系統(tǒng)里，物體會自動改變運動狀態(tài)，而改變這種運

3、動狀態(tài)的力，就是 。 廣義相對性，即在加速運動系統(tǒng)里的慣性力，可以運用到時空中的各種物體運動上。 廣義相對論的基礎 慣性力 (3)意義：改變了人們對 的認識，在廣義相對論的指引下，天體和宇宙演化的觀測研究及理論探討前所未有地蓬勃開展起來。 2.推動量子力學發(fā)展推動量子力學發(fā)展 (1)1905年提出 假說，解決經(jīng)典物理學無法解釋的光電效應問題。 (2)1921年因 研究而獲得諾貝爾物理學獎，他的研究推動了量子力學的發(fā)展。 宇宙 光量子 光電效應 思維點撥 圖解圖示 3.其他成就其他成就 在 、統(tǒng)一場論等領域取得重大研究成果。 宇宙學 易混提醒 三三、為人類和平進步而斗爭為人類和平進步而斗爭 1.

4、捍衛(wèi)和平捍衛(wèi)和平 (1)第一次世界大戰(zhàn)時：在僅有四人參加的 上簽字。 (2)第一次世界大戰(zhàn)后：致力于恢復各國人民的相互諒解，并為此到法、英、荷等國奔走。 (3)20世紀30年代：開始呼吁各國人民為 而斗爭。 (4)第二次世界大戰(zhàn)中：因美國用原子彈轟炸日本城市終生遺憾。 (5)第二次世界大戰(zhàn)后：致力于防止核戰(zhàn)爭，親自領導組織了“_ _”。 反戰(zhàn)宣言 和平 原子科 學家非常委員會 2.評價評價 (1)愛因斯坦創(chuàng)立的相對論是人類認識自然過程中一次質的飛躍，這個理論已經(jīng)成為原子能科學、宇宙航行等科學的理論基礎。 (2)如果沒有愛因斯坦，原子能發(fā)電站、 等現(xiàn)代科技或許還在探索之中。 思維點撥 宇宙飛船

5、知識圖示 深化探究 核心突破 主題一 經(jīng)典力學理論與相對論的關系 史料一史料一 在牛頓時代，牛頓的道路是一位具有最高思維能力和創(chuàng)造力的人所能發(fā)現(xiàn)的惟一道路；牛頓所創(chuàng)造的概念，至今仍然指導著我們的物理學思想。愛因斯坦 史料二史料二 絕對空間，就其本性而言，是與外界任何事物無關而且永遠是相同的和不動的。 牛頓自然哲學的數(shù)學原理 史料三史料三 空間和時間不可能離開物質而獨立存在，空間的結構和性質取決于物質的分布。 愛因斯坦相對論 史料解讀史料解讀 (1)由史料一中的可知，愛因斯坦并沒有否定牛頓力學，而是肯定了牛頓力學對現(xiàn)代物理學的指導意義。 (2)史料二中的反映的是牛頓的絕對時空觀。 (3)史料三中

6、的是說空間、時間是與外部事物相聯(lián)系的，受其影響。說明空間取決于物質的分布，因此會有變化。 問題思考問題思考 答案 答案答案 愛因斯坦認為，牛頓力學至今仍然在指導著我們的物理學思想。因此，愛因斯坦并沒有否定牛頓力學，而是認為牛頓力學是相對論的基礎，相對論是牛頓力學的發(fā)展。 (1)愛因斯坦認為相對論與牛頓力學是什么關系？ 答案 答案答案 牛頓認為空間是絕對的，而愛因斯坦認為時間、空間是相對的，愛因斯坦否定了牛頓的絕對時空觀，彌補了經(jīng)典力學在認識宏觀世界上的不足。 (2)相對論對經(jīng)典力學有什么新發(fā)展？ 經(jīng)典力學理論與相對論的關系經(jīng)典力學理論與相對論的關系 (1)批判和修正 牛頓力學體系概括了物體機械

7、運動的基本定律，這些定律有一個不容忽視的前提，即物體運動是在低速情況下，這些定律才適用。 而愛因斯坦提出相對論，否定了牛頓的絕對時空觀，指出了時間和空間的辯證關系，即時間和空間不是絕對不變的，而是隨著物質的運動而變化，物質質量隨著運動速度的變化而變化，并提出質能轉化原理。 史論總結 (2)繼承與發(fā)展 牛頓力學是整個力學的基礎，他所關注的是宏觀的世界和低速運動的物體。 相對論發(fā)展了牛頓力學，把人類的目光引向了微觀世界和高速運動的物體，又使得牛頓力學成為相對論力學在低速狀態(tài)下的一個特例。這既是對傳統(tǒng)物理學的一次偉大革命，同時又促進了物理學研究的進一步發(fā)展。 主題二 全面評價愛因斯坦 史料一史料一

8、在一片“牛頓被推翻了”的叫喊聲中，愛因斯坦說：“可是人們不要以為，牛頓的偉大工作能被這一理論或者任何別的理論代替。他偉大而明晰的觀念，作為自然哲學領域里整個近代概念結構的基礎，將永遠保持它獨特的意義?！?巨人百傳叢書愛因斯坦 史料二史料二 1933年，愛因斯坦倡議通過軍事手段對抗希特勒的納粹德國1947年他寫了一封致聯(lián)合國大會的公開信，建議建立包括蘇聯(lián)在內的“世界政府”，管理核武器。 安德魯 羅賓遜愛因斯坦相對論一百年 史料解讀史料解讀 (1)由史料一中的可知，愛因斯坦認為牛頓的經(jīng)典力學具有不可替代性。中的“這一理論”指相對論。愛因斯坦肯定了牛頓經(jīng)典力學對近代自然科學的基礎作用。 (2)史料二

9、中的說明愛因斯坦反對德國法西斯，說明愛因斯坦反對核戰(zhàn)爭，總之，史料二反映了愛因斯坦追求世界和平的政治理想。 問題思考問題思考 答案 答案答案 看待：經(jīng)典力學是近代自然科學的基礎。人格魅力：謙遜、包容、理性。 (1)史料一中愛因斯坦如何看待經(jīng)典力學？這體現(xiàn)了愛因斯坦怎樣的人格魅力？ 答案 答案答案 政治理想：追求世界和平。 認識：合理利用科技，趨利避害。科學可以制造戰(zhàn)爭，也可以制止戰(zhàn)爭，關鍵取決于人類本身；堅決反對利用科技進行戰(zhàn)爭的企圖。 (2)史料二中，身為科學家的愛因斯坦有著怎樣的政治理想？試從愛因斯坦的科學態(tài)度談談你的認識。 全面評價愛因斯坦全面評價愛因斯坦 愛因斯坦，世界十大杰出物理學家

10、，現(xiàn)代物理學的開創(chuàng)者、集大成者和奠基人，同時也是一位著名的思想家、哲學家和具有正義感的社會活動家。 (1)科學貢獻 愛因斯坦提出光量子假說，圓滿地解釋了光電效應問題。后來進行光輻射學的研究，并于1921年因光電效應研究獲得諾貝爾物理學獎，他的研究推動了量子力學的發(fā)展。 史論總結 狹義相對論揭示了作為物質形式存在的空間和時間統(tǒng)一成一個四維空間，愛因斯坦的相對論是人類認識自然過程中的一次質的飛躍，推動了現(xiàn)代科學技術的發(fā)展。 (2)倡導和平 他反對侵略戰(zhàn)爭，反對軍國主義和法西斯主義，反對民族壓迫和種族歧視，為人類的進步進行堅決的斗爭。 倡議各國認識核戰(zhàn)爭的極端危險性，各國科學家用自己的言行來維護世界

11、和平。 (3)愛因斯坦一生淡泊名利，他獲得了許多榮譽，但他從來沒把這些榮譽看得很重。 鞏固練習 隨堂反饋 1.“他打破絕對靜止的時空觀，改變著人們看世界的角度和方式；他愛好和平反對戰(zhàn)爭?！蔽闹械摹八笔侵?A.牛頓 B.達爾文 C.愛因斯坦 D.普朗克 答案 1 2 3 4 解析 解析解析 愛因斯坦提出相對論，揭示了空間和時間的可變性，打破了絕對靜止的時空觀，是人類思想發(fā)展史上的一次根本性變革。 1 2 3 4 2.1919年英國泰晤士報曾刊登文章，標題為“科學革命”，副標題為“宇宙新理論”和“牛頓觀念的破產”。這一具有“科學革命”意義的成果是 A.日心說 B.量子論 C.經(jīng)典力學 D.相對論

12、 答案 解析 解析解析 根據(jù)題干中“宇宙新理論”和“牛頓觀念的破產”等信息可知其指的是愛因斯坦相對論，故D項正確。 1 2 3 4 3.普朗克曾這樣評論愛因斯坦的科學成就：“這個原理在物理世界上所引起的革命，只有哥白尼世界體系的引入才能與之相提并論?！蔽闹械摹斑@個原理”是 A.相對論 B.日心說 C.量子假說 D.萬有引力定律 答案 解析 解析解析 相對論樹立了全新的時空觀、運動觀和物質觀，打破了經(jīng)典物理學絕對化的思維模式，為人們提供了辯證地看待世界的途徑，故A項符合題意； B項是哥白尼的科學成就，C項是普朗克的科學成就，D項是牛頓的科學成就。 4.閱讀材料，回答問題。 材料材料 1919年1

13、1月7日，倫敦報紙對這一重大科學事件作了大量報道。泰晤士報上以“科學中的革命 新的宇宙理論 牛頓的概念被推翻”的標題報道了這次會議。報道中說：“觀測結果決定性地證實了著名物理學家愛因斯坦的預言，而且皇家學會的主席宣稱這是發(fā)現(xiàn)了被預言存在海王星以來的最驚人的事件?！?1 2 3 4 1 2 3 4 答案 (1)泰晤士報當時報道的應當是愛因斯坦的哪一重要成果，該成果誕生的標志是什么？ 答案答案 標志：廣義相對論。1916年廣義相對論的基礎發(fā)表。 (2)報道中為什么說是“最驚人的事件”？ 答案答案 愛因斯坦的廣義相對論改變了人們對宇宙的認識，他的研究無疑對傳統(tǒng)物理學是一次偉大的革命，也是人類自然科學史上的一次革命。 (3)報道標題中說“牛頓的概念被推翻”，請結合所學知識分析相對論與牛頓經(jīng)典力學之間的關系。 答案 答案答案 相對論否定了經(jīng)典力學的絕對時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質屬性。它也發(fā)展了牛頓力學，將其概括在相對論力學之中，牛頓力學是相對論力學在低速狀態(tài)下的一個特例，推動物理學發(fā)展到一個新的高度。 1 2 3 4