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1、第五课第五课20世纪的科学伟人爱因斯坦世纪的科学伟人爱因斯坦课标要求：了解爱因斯坦的成长历程及主要科学课标要求：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。成就，认识他在社会发展中的作用。联合国大会将联合国大会将20052005年确定为年确定为“国际物理年国际物理年”，这是联合国首次为一个学科确定的全球规模的纪念这是联合国首次为一个学科确定的全球规模的纪念活动。活动。作为作为全球性纪念活动之一，全球性纪念活动之一，“物理照耀世物理照耀世界界”光束传递活动光束传递活动于于4 4月月1919日晚举行日晚举行，一束光信号一束光信号从爱因斯坦工作过的普林斯顿大学准时发出，通过从爱因
2、斯坦工作过的普林斯顿大学准时发出，通过大洋光缆在大洋光缆在2424小时内周游地球，最后返回美国。中小时内周游地球，最后返回美国。中国国3131个省、自治区、市的个省、自治区、市的3333座城市参加了光束传递座城市参加了光束传递活动。活动。一、爱因斯坦的主要科学贡献一、爱因斯坦的主要科学贡献贡献贡献标志标志基本原理基本原理影响影响狭义相对论狭义相对论 广义相对论广义相对论光量子假说光量子假说相对性相对性光速不变原理光速不变原理等效原理等效原理广义相对性广义相对性改变了牛顿力学绝对的时空观，揭露改变了牛顿力学绝对的时空观，揭露物质和能量相当性，为物质和能量相当性，为原子能原子能的利用的利用奠定了理
3、论基础，是近代物理学领域奠定了理论基础，是近代物理学领域的一次伟大革命。的一次伟大革命。改变了人们对宇宙的认识，改变了人们对宇宙的认识，促进了人促进了人们对天体和们对天体和宇宙宇宙的观测研究和理论探的观测研究和理论探讨。讨。推动了推动了量子力学量子力学的发展。的发展。1916年年广义相对广义相对论的基础论的基础 1905年年论物体的论物体的电动力学电动力学宇宙学宇宙学统一场论等统一场论等解释了光电效应解释了光电效应对传统物理学是一次伟大的革命，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。也是人类自然科学史上的一次革命。1905年年狭义相对论认为：时间、空间和物体的质量会随着物
4、体狭义相对论认为：时间、空间和物体的质量会随着物体运动速度的变化而变化。运动速度的变化而变化。小组讨论：对话中的小组讨论：对话中的“我我”和妈妈时间为何不和妈妈时间为何不一致？如何用狭义相对论对材料进行解释一致？如何用狭义相对论对材料进行解释 某日，我乘坐在一辆以某日，我乘坐在一辆以光速行驶的列车光速行驶的列车里。闲里。闲来无事，我拨通了妈妈的电话。电话那头传来熟来无事，我拨通了妈妈的电话。电话那头传来熟悉的声音：悉的声音：“宝宝，都晚上宝宝，都晚上1111点多啦，你怎么还打电话给我点多啦，你怎么还打电话给我啊啊”“啊？不是才下午啊？不是才下午5 5点嘛？点嘛？”“你是猪吗？时间都不会看啦？你
5、是猪吗？时间都不会看啦？”“难道我的难道我的表慢表慢了这么多？不过总感觉自己了这么多？不过总感觉自己质量变大质量变大了了”“拿个尺子量量腰围哇，看看是不是处于发展成拿个尺子量量腰围哇，看看是不是处于发展成猪的节奏哈！猪的节奏哈！”“(v)(v)嗯？嗯？TinaTina！尺子咋变短尺子咋变短啦？我真长膘啦？我真长膘啦？啦？”小试牛刀问题：问题：1.1.狭义相对论的提出颠覆了谁的理论？狭义相对论的提出颠覆了谁的理论？2.2.牛顿认为时间和空间是牛顿认为时间和空间是 、。爱因斯、。爱因斯坦的狭义相对论修正了牛顿的时空观，认为时间和空坦的狭义相对论修正了牛顿的时空观，认为时间和空间是间是 、。、。3.
6、3.爱因斯坦的相对论与牛顿力学的关系爱因斯坦的相对论与牛顿力学的关系？静止的绝对的变化的相对的继承和发展，爱因斯坦将牛顿力学概括到了相对力学之中，作为物体低速运动状态下的规律。趣解相对论趣解相对论 一次，一群青年学生包围了从德国移居美国的爱因斯坦的住宅，要他用“最简单的话”解释清楚他的“相对论”。当时，据说全世界只有几个科学家看得懂他关于“相对论”的著作。爱因斯坦走出住宅，对这些青年说：“比方这么说你同一个美丽的姑娘坐在火炉边，一个钟头过去了，你觉得好像只过了5分钟！反过来，你一个人孤单地坐在热气逼人的火炉边，只过了5分钟，但你却像坐了一个小时。喏，这就是相对论！”合作探究合作探究：由于相对论
7、的观点与人们的日常经验不太一致，甚至有着尖锐的冲突，所以从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对。但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实。1921年爱因斯坦获得了诺贝尔奖，当时不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获得的奖章，结果评选委员会只好让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。上述现象说明了什么问题？给我们什么启发上述现象说明了什么问题？给我们什么启发?说明：说明：生活中习以为常、看起来无懈可击的规律也可能生活中习以为常、看起来无懈可击的规律也可能是不科学的，科学的发展道路也并非一帆风顺，往往会是不科学的，科学的发展道路也并
8、非一帆风顺，往往会遇到很多阻力。遇到很多阻力。启示：启示：要勇于创新，敢于怀疑常识要勇于创新，敢于怀疑常识。你知道哪些重大发明得益于你知道哪些重大发明得益于爱因斯坦的理爱因斯坦的理论吗论吗？电脑显示器电脑显示器 当你打开电脑工作，在短促的瞬间，电子正当你打开电脑工作，在短促的瞬间，电子正从显像管的阴极发射出来，好像在飞驰过程从显像管的阴极发射出来，好像在飞驰过程中获得了能量，积聚在显示屏上中获得了能量，积聚在显示屏上这正这正好符合爱因斯坦的狭义相对论。好符合爱因斯坦的狭义相对论。发明电脑显发明电脑显示器的工程师必须使显示器符合示器的工程师必须使显示器符合“相对论效相对论效应应”，否则控制电子飞
9、驰的磁铁就会在显示，否则控制电子飞驰的磁铁就会在显示屏上产生模糊图像。屏上产生模糊图像。精准的激光精准的激光 星期天你到超市购物，你手里的每一件星期天你到超市购物，你手里的每一件商品商品条形码条形码也得益于也得益于爱因斯坦的激光理爱因斯坦的激光理论论，只有激光才能准确读出条形码中的，只有激光才能准确读出条形码中的编码。编码。全球定位系统全球定位系统 全球定位系统之所以能将物体的位全球定位系统之所以能将物体的位置精确到米，正是根据置精确到米，正是根据爱因斯坦的爱因斯坦的相对论相对论对地球卫星发生的信号进行对地球卫星发生的信号进行了修正。了修正。数码相机数码相机 假期你和家人轻松郊游。当你打开数码
10、相机，准备摄下家人温馨的笑容时，要先感谢爱因斯坦。从镜头飞进来的光子会把半导体里的电子挤走，这同样利用了宝贵的光电效应。控制控制X X射线的能量射线的能量 有人长了一个肿瘤，幸亏是良性有人长了一个肿瘤，幸亏是良性的，但因长在胸腺上，手术后需的，但因长在胸腺上，手术后需要放射治疗。医生在为他实施放要放射治疗。医生在为他实施放射治疗前，需要估计射治疗前，需要估计X X射线射线可能可能对他细胞造成的伤害，根据是对他细胞造成的伤害，根据是爱爱因斯坦的因斯坦的 （即能量（即能量=质量乘光速平方）质量乘光速平方）科学技术本身是一把科学技术本身是一把双刃剑双刃剑。科技能造福于人类，推动。科技能造福于人类，推
11、动生产力水平的提高，生产力水平的提高，但但如果运用不当，也能危害人类。如果运用不当，也能危害人类。根据图片及材料，谈一谈你对科学技术的全面认识。根据图片及材料，谈一谈你对科学技术的全面认识。“科学，可能是所罗门的百宝箱，也可能是万恶的潘多拉盒子”。广岛被原子弹炸后的景象“全世界科学家一致公认全世界科学家一致公认全世界科学家一致公认全世界科学家一致公认:他的天才思想带他的天才思想带他的天才思想带他的天才思想带来了一系列令人炫目的技术革新，来了一系列令人炫目的技术革新，来了一系列令人炫目的技术革新，来了一系列令人炫目的技术革新，100100100100年间的年间的年间的年间的变化超过了过去变化超过
12、了过去变化超过了过去变化超过了过去2000200020002000年的总和。计算机、人年的总和。计算机、人年的总和。计算机、人年的总和。计算机、人造卫星、通讯技术、激光、电视和原子能，造卫星、通讯技术、激光、电视和原子能，造卫星、通讯技术、激光、电视和原子能，造卫星、通讯技术、激光、电视和原子能，无一不与无一不与无一不与无一不与他他他他所揭示的所揭示的所揭示的所揭示的理论理论理论理论有关。有关。有关。有关。”李政道李政道李政道李政道爱因斯坦是天才吗？成名前的爱因斯坦你了解多少？爱因斯坦是天才吗？成名前的爱因斯坦你了解多少？二、二、爱因斯坦的成长历程爱因斯坦的成长历程1.1.出生：出生：1879
13、1879年出生于德国一个犹太人家庭。年出生于德国一个犹太人家庭。4 4岁还不会说话，大家都叫他岁还不会说话，大家都叫他“小笨蛋小笨蛋”。2.2.童年时代：很少讲话，却十分善于思考。童年时代：很少讲话，却十分善于思考。对自然界的许多现象总要寻根究底的问一问。对自然界的许多现象总要寻根究底的问一问。3.3.中学时代：不受老师欢迎，被赶出学校。中学时代：不受老师欢迎，被赶出学校。但但坚持自学，得以进入苏黎世联邦工业大学。坚持自学，得以进入苏黎世联邦工业大学。4.4.大学时代：迷上物理学，利用一切时间攻读物理大师们大学时代：迷上物理学，利用一切时间攻读物理大师们的著作，的著作，打下了从事理论物理学研究
14、的基础。打下了从事理论物理学研究的基础。5.5.大学毕业：成为专利局的一名普通职员。但仍坚持不懈大学毕业：成为专利局的一名普通职员。但仍坚持不懈将全部业余时间投入物理学研究。将全部业余时间投入物理学研究。6.6.划时代事件：划时代事件：2626岁岁挑战牛顿的经典力学，提出了狭义相挑战牛顿的经典力学，提出了狭义相对论。对论。材料一材料一 我没有什么特别的才能，不过喜欢我没有什么特别的才能，不过喜欢寻根刨底寻根刨底地追问问题罢了。地追问问题罢了。智慧并不产生于学历，而是来自对于知识的终身不懈的追求。智慧并不产生于学历，而是来自对于知识的终身不懈的追求。材料二材料二 A AX XY YZ Z，A A
15、是成功，是成功，X X是努力工作，是努力工作，Y Y是懂得休息，是懂得休息，Z Z是少说废话是少说废话 成功艰苦的劳动正确的方法少说废话。成功艰苦的劳动正确的方法少说废话。材料三材料三 在在真理真理的认识方面，任何以的认识方面，任何以权威权威者自居的人，必将在上帝的戏笑中者自居的人，必将在上帝的戏笑中垮台！垮台！爱因斯坦爱因斯坦 1.1.勤奋好学、善于思考勤奋好学、善于思考2.2.热爱科学、脚踏实地热爱科学、脚踏实地3.3.挑战权威、勇于创新挑战权威、勇于创新4.4.坚持不懈、追求真理坚持不懈、追求真理结合其成长历程及以上材料，你从爱因斯坦身上感受到哪些科结合其成长历程及以上材料，你从爱因斯坦
16、身上感受到哪些科学精神？学精神？爱因斯坦告诉我们爱因斯坦告诉我们:一个人不聪明并不可怕，可怕的一个人不聪明并不可怕，可怕的是自己先泄气。只要你肯为你的目标付出艰辛的劳动，是自己先泄气。只要你肯为你的目标付出艰辛的劳动，并配合正确的方法，就一定会得到成功女神的酬劳。许并配合正确的方法，就一定会得到成功女神的酬劳。许多在事业上有成就的人，在童年时代、少年时代并不一多在事业上有成就的人，在童年时代、少年时代并不一定能毕露锋芒，相反，他们非常平凡，甚至显出迟钝、定能毕露锋芒，相反，他们非常平凡，甚至显出迟钝、愚笨的样子，常常被周围的人嘲笑、讥讽。如果因为自愚笨的样子，常常被周围的人嘲笑、讥讽。如果因为
17、自己笨就灰心丧气，不再努力，那不是将自己潜在的才华、己笨就灰心丧气，不再努力，那不是将自己潜在的才华、能力都扼杀在摇篮中了吗？能力都扼杀在摇篮中了吗？其实，每一个人都有不同的才能，每一个人在生命的其实，每一个人都有不同的才能，每一个人在生命的长河中都会找到属于自己的星座。如果你觉得自己笨，长河中都会找到属于自己的星座。如果你觉得自己笨，那是因为你还没有寻找到你自己的星座。正如爱因斯坦那是因为你还没有寻找到你自己的星座。正如爱因斯坦对别的事物迟钝，却对物理和数学特别喜爱一样，当你对别的事物迟钝，却对物理和数学特别喜爱一样，当你找到自己的星座时，你定会放射出与众不同的光彩找到自己的星座时，你定会放
18、射出与众不同的光彩!爱因斯坦的启示爱因斯坦的启示“人类的福祉必须高于对自己国家的忠诚人类的福祉必须高于对自己国家的忠诚。”-爱因斯坦爱因斯坦三、爱因斯坦为人类和平进步作出的贡献三、爱因斯坦为人类和平进步作出的贡献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3、20世纪30年代：开始呼吁各国人民为和平而斗争，为此遭到纳粹的迫害。4、二战时：建议罗斯福抢在纳粹之前研制原子弹；几年后，痛心原子弹爆炸引起的大量平民伤害。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，要使倡议.我们能够感受到爱因斯坦哪些崇高的品质？
19、我们能够感受到爱因斯坦哪些崇高的品质？高度的社会责任感和历史使命感 维护世界和平 反对战争 挚爱全人类 有正义感 有良知在接受邀请到普林斯顿大学高等研究所任职时，要求之一竟然在接受邀请到普林斯顿大学高等研究所任职时，要求之一竟然是年薪只要是年薪只要30003000美元，他甚至还表示：美元，他甚至还表示：“倘若在普林斯顿维持一倘若在普林斯顿维持一年生活不需年生活不需30003000美元，还可以再低一些。美元，还可以再低一些。”以至于校方要和他以至于校方要和他“讨价还价讨价还价”，请他别把年薪标准定得如此之低请他别把年薪标准定得如此之低。19521952年，以色列政府请爱因斯坦出任总统，但被他谢绝
20、：年，以色列政府请爱因斯坦出任总统，但被他谢绝：“关关于自然，我了解一点；关于人，我几乎一点也不了解。我这样的于自然，我了解一点；关于人，我几乎一点也不了解。我这样的人，人，怎么能当总统呢怎么能当总统呢？”“人只有人只有献身于社会献身于社会，才能找出那短暂而有风险的，才能找出那短暂而有风险的生命生命的意义。的意义。”“一个人价值，应该看他一个人价值，应该看他贡献贡献什么，而不应该看他取得什么。什么，而不应该看他取得什么。”爱因斯坦还有哪些高尚的品质？爱因斯坦还有哪些高尚的品质？淡泊名利乐于奉献珍爱生命一件大衣一件大衣一天，爱因斯坦在街上遇见一位朋友，一天，爱因斯坦在街上遇见一位朋友，“爱因斯爱
21、因斯坦先生坦先生”这位朋友说：这位朋友说：“瞧瞧，你身上这件大衣瞧瞧，你身上这件大衣多旧呀多旧呀!你似乎有必要添置一件新大衣。你似乎有必要添置一件新大衣。”“”“这这有什么关系有什么关系?反正在纽约谁也不认识我。反正在纽约谁也不认识我。”爱因爱因斯坦回答说。斯坦回答说。几年后，他们又偶然相遇。这时，几年后，他们又偶然相遇。这时，爱因斯坦已成为一个著名的物理学家，但还穿着爱因斯坦已成为一个著名的物理学家，但还穿着那件大衣。他的朋友又不厌烦其烦地劝他去换件那件大衣。他的朋友又不厌烦其烦地劝他去换件大衣。大衣。“何必呢何必呢!”爱因斯坦说，爱因斯坦说，“反正这儿每反正这儿每个人都认识我了。个人都认识
22、我了。”爱因斯坦以简朴为美德。可爱因斯坦以简朴为美德。可他朴实的外表并不影响人们对他的尊敬。他朴实的外表并不影响人们对他的尊敬。淡泊名利，乐于奉献、生活节俭；淡泊名利，乐于奉献、生活节俭；在困境中仍然自尊自强，在困境中仍然自尊自强，积极进取；积极进取；科学精神和贡献：科学精神和贡献：高尚的人格品质：高尚的人格品质：对社会有崇高的责任感和历史使命感；对社会有崇高的责任感和历史使命感；珍视生命、维护世界和平、挚爱全人类；珍视生命、维护世界和平、挚爱全人类；爱因斯坦为什么能够成为伟大的爱因斯坦？爱因斯坦为什么能够成为伟大的爱因斯坦？1.1.勤奋好学、善于思考勤奋好学、善于思考2.2.热爱科学、脚踏实
23、地热爱科学、脚踏实地3.3.挑战权威、勇于创新挑战权威、勇于创新4.4.坚持不懈、追求真理坚持不懈、追求真理巨星陨落巨星陨落 举世同悲：举世同悲：19551955年年4 4月月1818日爱因斯坦日爱因斯坦病逝于病逝于普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣普林斯顿。遵照他的遗嘱，不发讣告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗告，不举行公开葬礼，不建坟墓，不立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地嘱：免除所有花卉布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地方，为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者方，为的是不使任何地方成为圣地。遗
24、嘱执行者用歌德悼念席勒的诗用歌德悼念席勒的诗结结束了那朴素的葬礼。束了那朴素的葬礼。我们全都获益不浅，我们全都获益不浅，全世界都感谢他的教诲；全世界都感谢他的教诲；那专属他个人的东西，那专属他个人的东西，早已传遍广大人群。早已传遍广大人群。他像行将陨灭的彗星，他像行将陨灭的彗星，光华四射，光华四射，把无限光芒同他的光芒永相连结。把无限光芒同他的光芒永相连结。如何评价爱因斯坦？如何评价爱因斯坦？一个一个不受欢迎不受欢迎的学生的学生一个一个不可思议不可思议的科学家的科学家一个有正义感一个有正义感的社会活动家的社会活动家一个给你希望一个给你希望的思想家的思想家 当堂训练当堂训练当堂训练当堂训练请你自
25、主选择你感兴趣的请你自主选择你感兴趣的部分进行评说部分进行评说他的他的品格品格与与天地日月相天地日月相辉映，他的辉映，他的科学贡献科学贡献，人类将万世人类将万世景仰。景仰。1 1在相对论创立之初，法国著名物理学家朗之万曾说，全世界在相对论创立之初，法国著名物理学家朗之万曾说，全世界只有只有1212个人能懂相对论。爱因斯坦关于相对论的第一篇论文是个人能懂相对论。爱因斯坦关于相对论的第一篇论文是A A关于光和色的新理论关于光和色的新理论B B自然哲学中的数学原理自然哲学中的数学原理C C论物体的电动力学论物体的电动力学D D广义相对论的基础广义相对论的基础2 2有一次，爱因斯坦与卓别林共同出席一个
26、宴会，他们都受到有一次，爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会，他们都受到了热烈的欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说：了热烈的欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说：“大家欢迎我是因大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。”此语此语意指意指A A绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦B B相对论有悖于人们的日常经验相对论有悖于人们的日常经验C C爱因斯坦的理论与人们日常生活无关爱因斯坦的理论与人们日常生活无关D D伟大的科学家不如著名艺术家伟大的科学家不如著名艺术家课堂练习课堂练习3.3.爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，爱因斯坦相对论的提出是物理学领域的一场重大革命，主要是因为：主要是因为：否定了经典力学的绝对时空观否定了经典力学的绝对时空观 揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性揭示了时间、空间并非绝对不变的本质属性 打破了经典力学体系的局限性打破了经典力学体系的局限性 使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观使人类对客观世界的认识开始从宏观世界深入到微观世界世界 A B A B C D C D 4.4.现代物理学的基础是：现代物理学的基础是：A A、牛顿力学、牛顿力学 B B、相对论、相对论 C C、量子假说、量子假说 D D、量子理论、相对论、量子理论、相对论课堂练习课堂练习