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1、20世纪的科学伟人爱因斯坦教学设计一、教学内容分析教材分析本节内容选自人教版普通高中历史课程标准选修4课程专题六杰出 的科学家中的第五课20世纪的科学伟人爱因斯坦。本课教材以爱因斯坦生平为线索，介绍了他的主要科学成就即：提出狭义 相对论、广义相对论、光量子假说等及爱因斯坦脚踏实地进行科学研究和勇于创 新精神和他为世界和平而斗争为世界和平事业做出了贡献。教学指导意见基本要求了解爱因斯坦的成长历程，简述他的主要科学成就：提出狭义相对论、广 义相对论、光量子假说等。感受爱因斯坦脚踏实地进行科学研究和勇于科学创 新的精神。发展要求认识爱因斯坦对科学和社会发展的巨大推动作用，感悟其成长的人生启 迪。说明
2、教学时可联系必修III专题七”近代物理学的奠基人和革命者”一课的有关 内容。二、教学（核心素养）目标（一）知识与能力：简述爱因斯坦的主要科学成就；了解他的成长历程，感受他 科学的挑战精神，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。（二）过程与方法：1、通过时空定位，以时间轴的形式了解爱因斯坦的成长经历和时代背景，从历 史唯物主义的角度感悟爱因斯坦能够取得成就的原因。2、通过史料分析、提供情境材料来感知和理解爱因斯坦一次次的“挑战”所取 得的成绩，认识爱因斯坦的科学精神。3、通过解读狭义相对论、广义相对论等相关理论，形成一定的历史认识和历史 解释。而深刻，是值得探讨的一个话题。4、运
3、用探究性学习方法，采用合作教学的手段通过对爱因斯坦生平事迹的了解, 认识他的主要科学成就及其对社会的责任感。（三）情感态度价值观1、通过对爱因斯坦不断挑战的学习，感悟他的科学怀疑精神，从而认识到他是 一个追求真理的科学伟人，树立追求知识的好学精神。2、通过对爱因斯坦挑战社会政治权威，追求和平的学习，感受伟大科学家的优 秀品质，从而树立对社会历史使命感和责任感，形成家国情怀。三、教学重难点重点：爱因斯坦及其主要科学成就和科学挑战精神。难点：相对论的提出及其影响四、教学方法合作探究、史料研读五、教学过程导入新课Albert EiMti* IS79 196K师U图中这个人同学们认识吗？K生爱因斯坦K
4、师我国有一位爱因斯坦研究专家这样去形容他一一K呈现了“作为一个人的爱因斯坦”而非作为一个科学家的爱因斯坦他是一个虔诚的 世界主义者更重要的是，他是一个怀疑一切权威的人，是一个始终独立思考 的人”。中国科学院自然科学史研究所原研究员许良英K师II在这些形容中，让你感兴趣的是哪些词语？.K生U怀疑一切权威、世界主义者、独立思考K师H我们再来看这样一个描述一一K呈现不他是一个深切关怀人类的孤独者，一个充满敬畏的反叛者。【美】沃尔特艾萨克森爱因斯坦传K师我们发现在两段话中有一些相似的措辞，是哪些词语？K生U挑战一切权威一一反叛，世界主义者一一关怀人类K师D从科学的角度来看，这些词语似乎都指向了他一种品
5、质一一K生H挑战权威K师U今天我们就来认识这样一个挑战权威的科学家，一个充满敬畏的反叛者。（板书：挑战权威）推进新课K呈现力 快速阅读课木P129-132,卜列时间发生了什么事?1879188818961902190519141916192119331955上中学大学毕业，进入瑞I:伯尔尼利局受邀迂居柏林K师请同学们快速阅读课本129-132,下列时间发生了什么事？K生D 1879年出生德国Wl1888年,上中学K生D 1896年一一读大学，学物理学和数学K师I 1902年，大学毕业，进入瑞士伯尔尼专利局工作，成为一名普通的职员。（生1905年提出狭义相对论和光量子理论K师D 1914年，由于
6、他的成果突出，因此受邀到柏林继续研究K生U 1916年提出广义相对论.K生D 1921年一一因光电效应研究获得诺贝尔物理学奖K生I 1933年一一来到美国，在普伦斯顿高等研究院就职K生D 1955年因病去世K师爱因斯坦具有挑战权威的精神，怀疑一切，可以说既怀疑别人，也怀疑自 己，请同学们哪些事是他在挑战权威，哪些是在挑战自我？K呈现I请说说哪些事是在挑战权威，哪些是在挑战自我？1879188818961902190519141916192119331955出生德国上中学迁居瑞士， 读大学大学毕业，进入瑞 士伯尔尼专利局提出狭义相对论 提出光量子假说受邀迁居柏林提出广义相对论因光电效应获得 诺贝
7、尔物理学奖,来到美国，在普伦斯 顿高等研究院就职.氏病夫出K生H出生德国，却善于思考，他是挑战家人的权威；上中学，在挑战老师的权 威；提出狭义相对论和光量子假说，是在挑战前人的权威；提出广义相对论，是 在挑战自己的权威。K师D这位同学看书很仔细，回答得也很全面。书上是怎么形容儿时的爱因斯坦？K生D很少讲话，却善于思考，寻根究底K师H可以说非常具有探究精神。初中的爱因斯坦又是怎样的呢？K生U探究精神，却被赶出校门K师D可以说，爱因斯坦带着他的探究精神到了学校，他挑战了老师的权威。但 是书本上说他被赶出学校，可以说他的挑战遇到了挫折。他会不会放弃挑战呢？K生不会K师H确实如此，接下来我们继续学习他
8、是如何挑战权威的。突破重难点K呈现?材料一：绝对空间就其本性来说与外界任何事物毫无关系，它永远是同 一的，不动的。在运动系和静止系坐标变换时，显然，时间是不变的。【英】牛顿自然哲学中的数学原理K师牛顿我们在必修三学过，他的这部作品奠定了近代物理学基础，他的理论 统治后世二三百年。同学们结合材料一和教材P130,思考指出爱因斯坦“挑战” 了什么？K生D挑战了牛顿绝对的时空观念，提出了相对的时空观。K师I关于相对的时空观，书本上有个很好的例子，叫做尺缩钟慢原理。假设老 师这里有两块一摸一样的手表，一只戴在手上，一只跟着宇航员去了天空，等一 个小时之后，会发生什么变化呢？K生D两只手表的时间不一样了
9、，一只快一只慢K师U哪只会比较快？K生I手上的手表K师对，因为外太空的物体运动速度比较快，时间就过得比较慢，这就是爱因 斯坦的尺缩钟慢原理，说明了物体的运动速度和时间有关。K呈现材料二：1905年，爱因斯坦提出了相对论，他把作为光波载体的以太， 从物理学世界中清除出去了。首先的建设工作是引进一个定律，即用c表示 恒定的真空光速，把它纳入各种常数之列，运用到物理学的基本规律中去。【德】赫尔内克爱因斯坦传K师结合材料二和教材P130,指出爱因斯坦又“挑战” 了什么？K生H挑战了 “以太学说”，提出了 “光速不变”原理。.K师D根据这个原理，爱因斯坦提出了一条公式E=mc2, E就是能量，M就是质量
10、， C就是光速，揭示了物质的能量与质量的相当性，为原子能的应用奠定了基础， 所以有人把爱因斯坦称为原子能之父。K师U关于狭义相对论，在书本的历史纵横部分还提到了物质的质量与速度的关 系，总结这些原理可以说他把物质的能量、质量、时间、空间、运动等都统一 起来了，可以说这个跟牛顿的理论是不一样的，牛顿的运动学说中排除了时间和 空间。那么，有没有同学能够总结一下狭义相对论的意义？K生H为原子能的利用奠定理论基础，近代物理学领域的一次伟大革命。K过渡狭义相对论使爱因斯坦获得了一定的成就，但是他还在继续挑战一一K呈现材料三：牛顿在他的著作中提出，光是由一粒粒像小弹丸一样的机械微 粒所组成的粒子流。而惠更
11、斯认为光是一种机械波动，由发光物体振动引起。19 世界60年代，麦克斯韦又认为光是一种波长较短的电磁波。到了 20世纪，爱因 斯坦提出光量子论，赋予光以波粒二象性。选修4 P130【历史纵横】K师D爱因斯坦还“挑战” 了什么？K生D他挑战了牛顿、惠更斯、麦克斯韦等人关于光的学说，提出了光量子假说, 提出光具有波粒二象性。K师H结合材料二和教材P13L他对光的研究得出了什么新的理论？带来什么 影响？K生解释了光电效应，推动了量子力学的发展。.K师H因为爱因斯坦的光电效应，他获得了诺贝尔物理学奖。不过他的狭义相对 论可以说贡献更为突出，只是当时很多科学家不是很理解和认可他。K师H当爱因斯坦提出了这
12、些伟大的理论后，他仍感到不足。K呈现不在1905提出狭义相对论之后，爱因斯坦认识到它至少在两个意义上是 不完备的。在接下来的十年里，爱因斯坦既希望提出一种新的引力场理论，又试 图把相对论推广到加速运动。【美】沃尔特艾萨克森爱因斯坦传K师D他认为他的狭义相对论是不完备的，他希望提出一个新的引力场理论，把 相对论推广到加速运动领域。这也说明爱因斯坦在挑战自我。由此，他又提出了 广义相对论。请同学们说说广义相对论的内容K生H等效原理；广义相对性K师D当时他的理论又产生了一些质疑，但是几年后质疑的声音渐渐消失了，因 为他的理论得到了实践的认可。K呈现】相对位置 .K师在他的预言中质量大的天体会使时空发
13、生弯曲，几年后英国派出了两支远 征队观察日全食，发现光纤在引力场中发生了偏转，偏转的角度跟他所预言的也 是一致的，1.7秒。由此，我们说广义相对论带来了说明影响？K生工改变了宇宙观K师当全世界都在为爱因斯坦欢呼的时候，他又悄悄地进行了新的探索，把触 角伸向了新的领域一一统一场论、宇宙学。可以说爱因斯坦的研究从狭义相对论 到广义相对论到统一场论，一直在不断挑战自我。K师爱因斯坦的这些挑战，主要是在什么方面的挑战呢？K生U自然科学K呈现爱因斯坦认为，其科学成就的取得并不是由于其具有“特殊的天才”、 “非凡的思考能力”和“过分发达的大脑”，而是由于其好奇、执著K师D爱因斯坦取得这些成就，是因为什么原
14、因呢？请同学们试着完成这个填空。K生H挑战权威18791888189619021905191419161921K师D可以说是一种挑战权威的精神，我们也可以理解为一种科学的怀疑精神, 既要挑战权威又要挑战自我，用爱因斯坦的话说就是“寻根刨底的究问”。-出生德国上中学 迁居瑞士，读大学大学毕业，进入瑞 士伯尔尼专利局 提出狭义相对论提出光量子假说 受邀迁居柏林 提出广义相对论-因光电效应获得 诺贝儿物理学奖一来到美国，在普 伦斯顿高等研究 院就职K师H前面我们说爱因斯坦是一位德国人，晚年却加入美国国籍，原因何在？K生U 1933年，因遭受纳粹政权迫害前往美国。K师H为什么会受到迫害？K生H因为他反
15、对战争，遭到了纳粹政府的追杀K师可以说当时的纳粹政府实行了反动统治，对内独裁，对外扩张，让爱因斯 坦感到了不满，他想要寻找一片自由、民主的乐土，由此，他来到了美国。其实 这也是他的科学怀疑精神在什么方面的一种体现。K生U社会政治K师I请大家阅读教材P131-132,归纳爱因斯坦是如何挑战社会政治权威的？K生）一战时,K生U 一战后,K生U二战时,K生X二战后,支持反战宣言。致力于恢复各国人民的相互谅解，呼吁人民为和平而斗争。 建议罗斯福研制原子弹；痛心原子弹爆炸引起的伤害。致力于防止核战争的发生，发表反核战的公报。K师I爱因斯坦被称为原子弹之父，当他得知原子弹给人类带来巨大的灾难时， 他也感到
16、十分伤心，感慨早知道自己应该当个“钟表匠”。因此，前面评价他“是 一个深切关怀人类的孤独者，一个充满敬畏的反叛者。”K过渡爱因斯坦取得了这么多的成就，他不断的挑战权威，而他自己也渐渐地 变成了人们心目中的权威。K呈现1 1955年4月18日爱因斯坦病逝于普林斯顿。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。“我死后，切切不可把梅塞街112 号变成人们朝圣的纪念馆。我在高等研究院里的办公室，要让给别人使用。除我的科学理想和社会理想，我的一切都将随我一起死去。”K师U为什么爱因斯坦不希望别人“朝圣”纪念他？K生ID因为他不希望成为权威，希望后人继续进行挑战，延续他的科学怀疑精
17、神。K生助他希望他的办公室继续留给别人使用，继续研究，继续将他的科学事业 发展下去。K师H可以说爱因斯坦不仅仅挑战权威、挑战自我，也“不为权威”。（板书： 不为权威）因此，我们说他不仅仅是一位科学家，书本上更是将他定义为一位科 学伟人。K过渡最后让我们一起通过他的悼念词来怀念这位科学伟人K呈现I怀念伟人我们全部都获益不浅，及全世界都感谢他的教诲。那专属于他个人的东西，早已传遍广大人群。他像行将陨灭的彗星，光华四射，把无限的光芒同他的光芒永相连结。课堂小结K师今天我们学习了爱因斯坦的科学成就，感受了爱因斯坦的光芒，希望同学 们将这份光芒和他的科学精神继续延续下去课堂练习1. 20世纪初，爱因斯坦
18、相对论的提出是物理学的一场变革。因为它A.否定了经典力学体系B.打破了绝对时空观C.彻底解决了 19世纪以来物理学面临的危机D.标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界2、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 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 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 世界AB CD3、爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系是A完全继承B完全否定C有否定、有发展D没有任何关系六、板书设计科学伟人一一爱因斯坦L狭义相对论挑战权威J自然科学n光量子假说科学怀疑精神L 社会政治 L广义相对论
19、V挑战自我不少权威七、课后延伸（一）阅读爱因斯坦的人物传记，可上网查找资料，以书面形式分小组讨论读后感。（二）练习训练1. 20世纪初，爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。因为它A.否定了经典力学体系B.打破了绝对时空观C.彻底解决了 19世纪以来物理学面临的危机D.标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子世界2、1921年，爱因斯坦获得了诺贝尔物理学奖，是基于他的A、狭义相对论B、广义相对论C、量子理论D、光子理论3、下列表述不正确的是A、牛顿创立的经典力学是经典物理学的基础B、经典物理学所适用的主要是日常生活中的物理现象C、相对论的提出证明经典物理学是完全错误的D、量子理论使人类对微观世
20、界的基本认识有了革命性的进步4、 （2018. 4浙江选考真题）科学巨人爱因斯坦被称为20世纪的哥白尼。阅读材料, 回答问题。（10分）材料一 19世纪30年代，法拉第的发现激起了一系列发明的浪潮并最终引发了电气技 术革命，爱因斯坦的父亲和叔叔也投身其中。1882年，他们在国际电气技术展览会上 推出了自己的发电机和新式电话。在家里，爱因斯斯坦每天都能听到父亲工厂里“汽笛 鸣叫”奏响的劳动序曲，电枢和线圈成了这个正在成长的孩子手中的宠物。同时，他通 过疯狂阅读掌握了物理学和哲学的概貌，并在父辈工厂和中学、大学实脸室获得了实际 认识。凡此，在他那个时代，有哪位物理学家曾在攀登顶峰之前将如此众多的必
21、备前提 集于一身？整理自（德）于尔根奈佛爱因斯坦传 材料二 1905年被称为爱因斯坦的“奇迹年”。他在物理学纪事连续发表文章。 此后，物理学再也不是原来的物理学。大多数情况下，前任的著作中冒出来的新问 题总是要由下一代的年轻学者来解决。哥白尼之后是开普勒，伽利略之后是牛顿，法拉 第之后是麦克斯韦。（而）爱因斯坦既是自己的前任又是自己的后继者。他就像一 个马拉松运动员，到达目的地之后决定再跑一次。摘自（德）于尔根奈佛爱因斯坦传（1）阅读材料一，概述传记作者所认为的爱因斯坦成才的“必备前提”。（4分）（2）根据材料二及所学知识，指出1905年爱因斯坦创造的物理学理论“奇迹”，综合 概括爱因斯坦的科学精神。（6分）K参考答案1、B2、D 3、C4、（1）前提：人类社会进入电气时代；广泛阅读科学著作，打开研究视野；家庭影响；父 辈工厂与学校实验室的实际体验。（2） “奇迹”：创立相对论；成功解释光电效应。精神：实事求是：勇于创新。七、亮点和反思本课从爱因斯坦的科学挑战精神的角度去认识其人，从挑战权威、挑战自 我、不为权威三个维度、挑战自然科学权威和社会政治权威两个方面，让学生多 层次、有条理、系统地了解其科学成就和科学精神，有一定的创造性和完整性。但是物理学知识内容比较深奥，学生学起来比较困难，课堂活动也设计得 不够，因此学生的积极性没有得到有效的发挥。如何将一节历史人物课上得有趣