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第5课 20世纪的科学伟人爱因斯坦


现代物理学是相对于什么而言的? 现代物理学是相对于什么而言的? 现代物理学的两大支柱是什么? 现代物理学的两大支柱是什么?分 别是由谁提出的? 别是由谁提出的?

相对于牛顿的经典物理学(力学)而言的; 相对于牛顿的经典物理学(力学)而言的; 量子论和相对论是现代物理学的两大支柱; 量子论和相对论是现代物理学的两大支柱; 两大理论的提出者分别是德国理论物理学家普 朗克和美籍德国科学家爱因斯坦

美籍德国科学家爱 因斯坦

现代物理学的 两大代表人物

德国理论物理 学家普朗克

沉思这个世界的問題, 沉思这个世界的問題,才能指 这个世界的問題 得解放。 望获得解放。

第五课 20世纪的 世纪的 科学伟人

爱因斯坦
一、 生平个性 二、杰出贡献 三、和平斗争

一、生平个性
(一)生平简历
1、阿尔伯特·爱因斯坦(1879——1955) 1879年出生 、阿尔伯特 爱因斯坦 爱因斯坦( ) 年出生 于德国小镇乌尔姆的一个犹太人家庭。 于德国小镇乌尔姆的一个犹太人家庭。 2、1895年到瑞士,1896年考人瑞士苏黎世联邦工业大 年到瑞士, 、 年到瑞士 年考人瑞士苏黎世联邦工业大 学师范系理论物理专业学习,1900年毕业。 学师范系理论物理专业学习, 年毕业。 年毕业 3、1902——1909年在瑞士伯尔尼专利局任技术员,创 年在瑞士伯尔尼专利局任技术员, 、 年在瑞士伯尔尼专利局任技术员 立狭义相对论。加入瑞士国籍。 立狭义相对论。加入瑞士国籍。 4、1913年任柏林大学教授。1915年创立广义相对论。 年任柏林大学教授。 年创立广义相对论。 、 年任柏林大学教授 年创立广义相对论 5、1933年10月迁居美国,1940年加入美国国籍, 月迁居美国, 年加入美国国籍, 、 年 月迁居美国 年加入美国国籍 1955年逝世于美国普林斯顿。 年逝世于美国普林斯顿。 年逝世于美国普林斯顿

(二)成长历程
1、1879年出生于德国的一个犹太 1879年出生于德国的一个犹太 人家庭,从小对几何学兴趣浓厚. 人家庭,从小对几何学兴趣浓厚. 2、中学时代:表现平平. 中学时代:表现平平. 3、大学时代:广泛阅读,培养了 大学时代:广泛阅读, 自学和独立思考的能力, 自学和独立思考的能力,对物理学 兴趣与日俱增 大学毕业: 4、大学毕业:成为瑞士伯尔尼专 利局的一名技术员 划时代事件: 5、划时代事件:利用业余时间研 究物理学, 究物理学,获得革命性突破

(三)个性特征
1、和牛顿一样,爱因斯坦年幼时也 、和牛顿一样, 未显出智力超群,相反, 未显出智力超群,相反,到了四 岁多还不会说话, 岁多还不会说话,家里人甚至担 心他是个低能儿。 心他是个低能儿。爱因斯坦小时 候头很大 形狀也奇怪, 岁还不 很大, 候头很大,形狀也奇怪,4岁还不 会说话;行为迟钝, 会说话;行为迟钝,他說話所用 時間比起別的孩子要多得多。 的 時間比起別的孩子要多得多。 2、孤独:他不愿和其他孩子在一 、孤独: 起玩耍,总喜欢一个人玩, 起玩耍,总喜欢一个人玩,并且 老是陷在沉思之中,如痴如呆。 沉思之中 老是陷在沉思之中,如痴如呆。 3、成绩平平、自学能力强。在整个 、成绩平平、自学能力强。 中小学时代常常被斥为“生性孤 中小学时代常常被斥为“ 智力迟钝” 不守纪律、 僻、智力迟钝”,“不守纪律、 心不在焉、想入非非” 心不在焉、想入非非”。

二、爱因斯坦的科学成就
1、提出相对论
(1)狭义相对论
1905年 物体的电力学》发表, 1905年《物体的电力学》发表,提出匀速运动体 系的狭义相对论, 系的狭义相对论,标志着狭义相对论的提出 内容:两个基本原理是相对性原理和光速不变原理 相对性原理和光速不变原理。 内容:两个基本原理是相对性原理和光速不变原理。 在相对性原理中,质量不是绝对的,而是相对的。 在相对性原理中,质量不是绝对的,而是相对的。较典型的现象是 运动的物体长度变短(尺缩效应)、运动的钟比静止的钟走得慢( )、运动的钟比静止的钟走得慢 运动的物体长度变短(尺缩效应)、运动的钟比静止的钟走得慢(钟慢 效应)、运动的物体重量变大。 )、运动的物体重量变大 效应)、运动的物体重量变大。光速不变原理则认为光的传播速度在任 何条件下都是不变的。 何条件下都是不变的。 意义:改变牛顿力学时空观,揭露物质和能量的相当性, 意义:改变牛顿力学时空观,揭露物质和能量的相当性,扩展了物理 学的研究空间和应用领域(从日常范围到宏观宇宙空间); );开阔了人们 学的研究空间和应用领域(从日常范围到宏观宇宙空间);开阔了人们 的思维。是近代物理学的一次伟大革命。 的思维。是近代物理学的一次伟大革命。

(2)广义相对论 ) 1916年 发表《广义相对论的基础》 1916年,发表《广义相对论的基础》 内容:包含两条基本原理:一是等效原理:即在加速运动的系统里, 内容:包含两条基本原理:一是等效原理:即在加速运动的系统里, 物体会自动改变运动状态,而改变这种状态的力就是惯性力。 物体会自动改变运动状态,而改变这种状态的力就是惯性力。二是广 义的相对性, 义的相对性,即在加速运动系统的惯性力可以运用到时空中各种物体 上。 意义:改变了- 意义:改变了-

爱因斯坦1905年提出的相对论, 爱因斯坦1905年提出的相对论,后来称作狭义相对 1905年提出的相对论 以光速永不改变、相对性原则来推论,得到“时间” 论,以光速永不改变、相对性原则来推论,得到“时间” 会因速度快慢而改变的结论。 会因速度快慢而改变的结论。
相对论的例子: 相对论的例子:一卷录音 带,如果在地面上播放需要一 个小时; 个小时;在快速飞行的宇宙飞 船里播放, 船里播放,宇宙飞船里的人测 定也是一个小时。 定也是一个小时。但是由地面 上的人员, 上的人员,来测定在宇宙飞船 中播放的时间呢? 中播放的时间呢?根据牛顿的 理论,因为时间是绝对的, 理论,因为时间是绝对的,所 以也是一小时; 以也是一小时;但是爱因斯坦 的理论则认为应该是一个多小 因为时间是相对的, 时,因为时间是相对的,在不 同速度下测量时间, 同速度下测量时间,长度是不 一样的。 一样的。

什么是狭义相对论? 什么是狭义相对论?

爱因斯坦的“时空弯曲” 爱因斯坦的“时空弯曲”概念

2、光的量子论(获得诺贝尔奖) 、光的量子论(获得诺贝尔奖) 普朗克提出量子假说。 1)、普朗克提出量子假说。 )、普朗克提出量子假说
2)、爱因斯坦提出光的量子理论-解释光电效应 )、爱因斯坦提出光的量子理论- 爱因斯坦提出光的量子理论 1921年因光电效应研究获诺贝尔物理学奖。 年因光电效应研究获诺贝尔物理学奖 1921年因光电效应研究获诺贝尔物理学奖。 量子力学标志着人类对客观规律的认识,开始从 量子力学标志着人类对客观规律的认识, 宏观世界深入到微观世界。 深入到微观世界 宏观世界深入到微观世界。 今天,我们的现代文明,从电脑,电视,手机到核能, 今天,我们的现代文明,从电脑,电视,手机到核能, 航天,生物技术,几乎没有哪个领域不依赖于量子论。 航天,生物技术,几乎没有哪个领域不依赖于量子论。

3、提出了著名的质能关系式:E=mc2,质能关系式 、 出了著名的质能关系式: , 对后来发展的原子能事业起到了指导作用 4 。 1916年在辐射量子方面提出引力波理论。 年在辐射量子方面提出引力波理论。 年在辐射量子方面提出引力波理论 5 。1917年又开创了现代宇宙学。 年又开创了现代宇宙学。 年又开创了现代宇宙学

物理学演变和发展
源于古希腊亚里士多德的著作《物理学》 源于古希腊亚里士多德的著作《物理学》 哥白尼-太阳中心说, 哥白尼-太阳中心说,打破地心学说

开普勒-行星按一定轨道运行 开普勒-
伽利略-宣传“日心说” 伽利略-宣传“日心说”、望远镜 、温度 落体定律:自由落体,匀速运动, 计、落体定律:自由落体,匀速运动,匀加 速运动。经典力学基础奠基者, 速运动。经典力学基础奠基者,是近代物理 的开端
伽利略的发现及他所应用的科学的推理方法 人类思想史上最伟大的成就之一。 是“人类思想史上最伟大的成就之一。它标志着物 理学的真正开端” 理学的真正开端” ——爱因斯坦 爱因斯坦

物理学的演变和发展
牛顿是经典力学的建立者, 牛顿是经典力学的建立者,他的物体机械运动 是经典力学的建立者 三大定律和万有引力定律, 三大定律和万有引力定律,标志着近代物理学 的形成。 的形成。

1900德国物理学家普朗克提出量子概念,标 德国物理学家普朗克提出量子概念, 德国物理学家普朗克提出量子概念 志着量子理论的诞生。 志着量子理论的诞生。量子理论成为现代物理 学两大支柱之一。 学两大支柱之一。 爱因斯坦提出相对论, 爱因斯坦提出相对论,否定了经典力学的绝对时 空观,深刻地揭示时间和空间的本质属性, 空观,深刻地揭示时间和空间的本质属性,树立 起新的时空观、运动观和物质观。 起新的时空观、运动观和物质观。1905年把普朗 年把普朗 克的量子理论推广到光学中,成功解释光电效应。 克的量子理论推广到光学中,成功解释光电效应。 人类对客观物质世界的认识, 使人类对客观物质世界的认识,由宏观世界深入 到微观世界。 到微观世界。

探究思考
爱因斯坦说“在人类历史上,能够结合物理实验、数学理论、 爱因斯坦说“在人类历史上,能够结合物理实验、数学理论、机械发明 成为科学艺术的人,只有一位,那就是牛顿。在牛顿时代, 成为科学艺术的人,只有一位,那就是牛顿。在牛顿时代,牛顿的道路是一 位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路;牛顿所创造的概念, 位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路;牛顿所创造的概念, 至今仍然指导我们物理学的思想。 至今仍然指导我们物理学的思想。”

(1)请从物理学、数学、机械发明等方面概述牛顿重大贡献。 )请从物理学、数学、机械发明等方面概述牛顿重大贡献。 (2)牛顿时代是什么时代?爱因斯坦处于什么时代?他为科学做出 )牛顿时代是什么时代?爱因斯坦处于什么时代? 了怎样的贡献? 了怎样的贡献?

经典力学或传统物理学时代。现代物理学时代。 经典力学或传统物理学时代。现代物理学时代。贡献略
(2)牛顿力学与爱因斯坦相对论反映的事物有何不同?两者之间有 )牛顿力学与爱因斯坦相对论反映的事物有何不同? 什么关系? 什么关系?

相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观,但并非全盘否定 相对论打破了牛顿以来传统的绝对时空观, 牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律, 牛顿力学。牛顿力学反映的是宏观物体低速运动的客观规律,而 狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律, 狭义相对论反映的是物体高速运动的客观规律,是对牛顿力学的 继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例( 继承和发展。牛顿力学是相对论的一种特例(物体低速运动状 ),包括在相对论体系中 包括在相对论体系中。 态),包括在相对论体系中。

爱因斯坦根据相对论的观点提出 质能转换理论后, 质能转换理论后,曾致信美国总 统罗斯福, 统罗斯福,建议美国研制原子弹 ,以便在二战中尽快战胜法西斯 国家。45年 国家。45年8月 美国 先后在日本 的广岛、长畸投下两颗原子弹, 的广岛、长畸投下两颗原子弹, 加速了日本法西斯的投降, 加速了日本法西斯的投降,但对 无辜平民的伤害也同样令全世界 震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。 震惊。爱因斯坦为此非常懊悔。 从这件事中, 从这件事中,我们能得到什么启 发?我们应如何对待科学的发展 ? 爱因斯坦作为一个杰出的科学 家为人类的和平作了哪些努力? 家为人类的和平作了哪些努力?

科学技术本身是一把双刃剑 科技能造福人类, 。科技能造福人类,推动生 产力水平的提高, 产力水平的提高,但如果运 用不当,也能危害人类。 用不当,也能危害人类。

三、爱因斯坦为人类和平作出的贡献
1、一战时:发起成立反战团体“新祖国同盟” 一战时:发起成立反战团体“新祖国同盟” 一战后: 2、一战后:致力于恢复各国人民的相互谅解 20世纪30年代 呼吁各国人民为和平而斗争, 世纪30年代: 3、20世纪30年代:呼吁各国人民为和平而斗争,为此遭 到纳粹的迫害。 到纳粹的迫害。 二战时: 4、二战时:建议罗斯福抢在纳粹之前研制原子弹 痛心原子弹爆炸引起的大量平民伤害 二战后:致力于防止核战争,领导组织“ 5、二战后:致力于防止核战争,领导组织“原子科学家 非常委员会” 出刊《原子科学家公报》 非常委员会”,出刊《原子科学家公报》
人只有献身社会,才能找出那短暂而有风险的生命的意义。 人只有献身社会,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、思想和行为对增进人类利益有多大的作用。 的价值首先取决于他的感情、思想和行为对增进人类利益有多大的作用。 对爱因斯坦来说:生命的意义是什么? -爱因斯坦 对爱因斯坦来说:生命的意义是什么?

为人类的文明和进步不懈努力。仅懂得科学的本身是不够的, 为人类的文明和进步不懈努力。仅懂得科学的本身是不够的, 关心他人,应成为一切技术奋斗的主要目标。 关心他人,应成为一切技术奋斗的主要目标。生命的意义在于设 身处地为他人着想,酷爱正义并为改善人类境况而奋斗。 身处地为他人着想,酷爱正义并为改善人类境况而奋斗。

巨星陨落: 巨星陨落:
1955年 1955年4月18日爱因斯坦病逝于普林斯顿。遵照他 18日爱因斯坦病逝于普林斯顿。 日爱因斯坦病逝于普林斯顿 20世纪思想家的画廊中 世纪思想家的画廊中, 在20世纪思想家的画廊中不建坟墓, 的遗嘱,不发讣造,不举行公开葬礼,不建坟墓,不 的遗嘱,不发讣造,不举行公开葬礼,,爱因斯坦 立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱: 立纪念碑。火化时按照他的书面遗嘱:免除所有花卉 就是公正、善良、真理的化身。 就是公正、善良、真理的化身。他的品 布置以及所有音乐典礼。 布置以及所有音乐典礼。骨灰撒在永远对人保密的地 格与天地日月相辉映,他的科学贡献, 格与天地日月相辉映,他的科学贡献, 为的是不使任何地方成为圣地。 方,为的是不使任何地方成为圣地。遗嘱执行者用歌 人类将万世景仰。 人类将万世景仰。 德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼: 德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼: 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。
爱因斯坦宣誓加入 美国国籍

课堂练习: 课堂练习
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 ①否定了经典力学的绝对时空观 ②揭示了时间、 揭示了时间、 空间并非绝对不变的本质属性 ③打破了经典力学体系的 局限性 ④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 A ①②③ B ②③④ C ①③④ D ①②④ 现代物理学的基础是 A、牛顿力学 B、相对论 量子理论、 C、量子假说 D、量子理论、相对论

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界的基本认识有了革命性 的进步 海王星的发现是根据 A、哥白尼日心说的推算 B、牛顿理论的推测 C、法拉第演示计算 爱因斯坦对时间、 D、爱因斯坦对时间、空间属性的揭示

现代物理的两大支柱是: 现代物理的两大支柱是:①光子论 ②相对论 ③量 子论 ④原子论 A、①② B、②③ C、③④ D、①④ 下列有关经典力学的陈述中不正确的是 产生于17 17世纪 A、产生于17世纪 B、创立者是牛顿 C、核心内容是量子论 D、建立在日常生活常见低速物质之上 相对论两个基本原理是: 相对论两个基本原理是 : ① 相对性原理 ② 质量守 恒定律 ③光速不变理论 ④万有引力定律 A、①③ B、②④ C、②③ D、①④

4、称为物理学领域最伟大革命成就的是 A、牛顿力学体系的创立 B、爱因斯坦相对论的提出 海王星、 C、海王星、冥王星的发现 D、普朗克提出量子假说 6、下列有关爱因斯坦的相对论力学与牛顿力学关系 的表述, 的表述,比较准确的是 A、前者否定后者 B、前者概括后者 C、前者解释后者 D、前者融化后者

相对论的主要内容不包括 A、时间和空间是绝对不变的 B、时间和空间随着物质的运动而变化 C、物质的质量随着运动速度的变化而变化 D、质量和能量是可以互相转化的 爱因斯坦提出相对论的时间是 19世纪末 20世纪初 A、19世纪末 B、20世纪初 一战” 二战” C、“一战”后 D、“二战”后 下列哪一理论的提出, 下列哪一理论的提出 , 使人类对微观世界的基本认识有 了革命性的进步 A、自由落体运动规律的提出 B、相对论的提出 C、万有引力定律的提出 D、量子论的提出

科学家们的共同品质 启迪现实

怎样才能培养出中华民族伟大复 兴所需要的科学家呢? 兴所需要的科学家呢?

努力创造尊重科学、 一、努力创造尊重科学、崇高科学的社会 风尚。 风尚。 1、认识 科学技术是第一生产力,真正落 科学技术是第一生产力, 、 科教兴国”战略。 实“科教兴国”战略。 2、提高科学家,知识分子待遇。 、提高科学家,知识分子待遇。 3、关心青少年成长,提高全民族科学意识, 、关心青少年成长,提高全民族科学意识, 科学素养。 科学素养。 4、解放思想,营造自由开放的思想文化环 、解放思想, 境。

二、分析引导
1、挑战权威的创新精神,如李四光两次否 、挑战权威的创新精神, 洋神话” 定“洋神话”,而牛顿之前许多科学家如 胡克、哈雷、 胡克、哈雷、惠更斯等人的科学研究已经 很接近万有引力规律,但是,他们由于囿 很接近万有引力规律,但是, 于传统观念, 于传统观念,离真正的科学发现仍隔着一 层关键的“窗户纸” 牛顿则在“ 层关键的“窗户纸”,牛顿则在“巨人的 肩上”大胆创新,做出了辉煌的科学发现, 肩上”大胆创新,做出了辉煌的科学发现, 爱因斯坦则大胆否定了牛顿的绝对时空观 念,创立了相对论。 创立了相对论。

2、正确的科研方法: ①独立思考是科学创见的首要条件, 是科学思维的必备品质。 ②重视实践调查,考察(李四光), 归纳总结(牛顿),理论分析(爱 因斯坦),科学实验以及实践调查, 科学实践与理论研究相结合,是科 学家基本的方法。 ③坚持不懈勤奋探索。

陶行知写过一首打油诗: 糊涂先生” 陶行知写过一首打油诗:“糊涂先生”, 说的是,当你的学生成了瓦特了, 说的是,当你的学生成了瓦特了,爱因斯坦 来看老师,老师说,原来你就是瓦特, 来看老师,老师说,原来你就是瓦特,你就 是爱因斯坦。 是爱因斯坦。 陶行知认为,这样的教师就是糊涂先生。 陶行知认为,这样的教师就是糊涂先生。 陶行知认为聪明的老师是, 陶行知认为聪明的老师是,当你教学生的 时候,就发现他们中有瓦特、有爱因斯坦。 时候,就发现他们中有瓦特、有爱因斯坦。



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