1、第第5课课20世纪的科学伟人爱因斯坦世纪的科学伟人爱因斯坦第1页/共36页教材研读学案教材研读学案课堂探究讲义课堂探究讲义课程标准课程标准速效提能演练速效提能演练第第5课课第2页/共36页课程标准课程标准了解爱因斯坦的成长历程及主要科学成就，认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。识他在社会发展中的作用。第3页/共36页教材研读学案教材研读学案一、提出狭义相对论一、提出狭义相对论1成长历程成长历程(1)出身：出身：1879年，出生于德国南部一个小城年，出生于德国南部一个小城_的犹太血统家庭。的犹太血统家庭。(2)童年：善于思考，对自然界的现象总爱寻根问童年：善于思考，
2、对自然界的现象总爱寻根问底。底。(3)中学：被赶出校门，坚持自学。中学：被赶出校门，坚持自学。(4)大学：进入瑞士大学：进入瑞士_联邦工业大学师范系，联邦工业大学师范系，主修数学和物理。迷上了物理学，为以后从事理论主修数学和物理。迷上了物理学，为以后从事理论物理学研究打下了基础。物理学研究打下了基础。乌尔姆乌尔姆苏黎士苏黎士第4页/共36页2提出狭义相对论提出狭义相对论(1)提出：提出：1905年年6月，发表了月，发表了论物体的电动力论物体的电动力学学，标志着，标志着_相对论的提出。相对论的提出。(2)内容：相对性原理和光速不变原理。内容：相对性原理和光速不变原理。(3)意义：改变了意义：改变
3、了_的时空观念，揭露的时空观念，揭露了物质和能量的相当性，为了物质和能量的相当性，为_的利用奠定了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。理论基础，是近代物理学领域的一次伟大革命。狭义狭义牛顿力学牛顿力学原子能原子能第5页/共36页【特别提醒特别提醒】爱因斯坦相对论，改变了牛顿力学爱因斯坦相对论，改变了牛顿力学的时空观，这充分体现了爱因斯坦敢于打破传统束的时空观，这充分体现了爱因斯坦敢于打破传统束缚，向权威挑战，坚持真理的精神。缚，向权威挑战，坚持真理的精神。第6页/共36页二、推动量子力学的发展二、推动量子力学的发展1广义相对论广义相对论(1)标志：标志：1916年发表论文年发
4、表论文_。(2)内容内容等效原理：即在一个加速运动的系统里，物质会等效原理：即在一个加速运动的系统里，物质会自动改变运动状态，而改变这种运动状态的力，就自动改变运动状态，而改变这种运动状态的力，就是是_。广义相对性：即在加速运动系统里的惯性力，可广义相对性：即在加速运动系统里的惯性力，可以运用到时空中的各种物体运动上。以运用到时空中的各种物体运动上。广义相对论的基础广义相对论的基础惯性力惯性力第7页/共36页(3)意 义：改 变 了 人 们 对 宇 宙 的 认 识，在意 义：改 变 了 人 们 对 宇 宙 的 认 识，在_的指引下，天体和宇宙演化的观测研的指引下，天体和宇宙演化的观测研究及理论
5、探讨前所未有地蓬勃开展起来。究及理论探讨前所未有地蓬勃开展起来。2推动量子力学发展推动量子力学发展(1)1905年提出光量子假说，解决经典物理学无法年提出光量子假说，解决经典物理学无法解释的解释的_问题。问题。(2)1921年因光电效应研究而获得诺贝尔物理学奖，年因光电效应研究而获得诺贝尔物理学奖，他的研究推动了量子力学的发展。他的研究推动了量子力学的发展。(3)其他成就：在其他成就：在_、统一场论等领域取、统一场论等领域取得重大研究成果。得重大研究成果。广义相对论广义相对论光电效应光电效应宇宙学宇宙学第8页/共36页【特别提醒特别提醒】广义相对论进一步揭示了时空结构广义相对论进一步揭示了时空
6、结构同物质分布的关系，指出了物质间所存在的万有引同物质分布的关系，指出了物质间所存在的万有引力，是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质力，是由于物质的存在和分布使时间和空间的性质不均匀而引起的。不均匀而引起的。第9页/共36页三、为人类和平进步而斗争三、为人类和平进步而斗争1捍卫和平捍卫和平(1)一战时：在仅有四人参加的一战时：在仅有四人参加的_上上签字。签字。(2)一战后：致力于恢复各国人民的相互谅解，并一战后：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。为此到法、英、荷等国奔走。(3)30年代：开始呼吁各国人民为年代：开始呼吁各国人民为_而斗争。而斗争。(4)二战中：为美国
7、用原子弹轰炸日本城市终生遗二战中：为美国用原子弹轰炸日本城市终生遗憾。憾。反战宣言反战宣言和平和平第10页/共36页(5)二战后：致力于防止核战争，亲自领导组织了二战后：致力于防止核战争，亲自领导组织了“_”，出刊，出刊原子科学家原子科学家公报公报，要使全世界人民认识到核战争的极端危险，要使全世界人民认识到核战争的极端危险性，倡议各国科学家用自己的言行维护世界和平。性，倡议各国科学家用自己的言行维护世界和平。2评价评价(1)爱因斯坦创立的相对论是人类认识自然过程中一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，这个理论已经成为原子能科学、宇宙次质的飞跃，这个理论已经成为原子能科学、宇宙
8、航行等科学的理论基础。航行等科学的理论基础。(2)如果没有爱因斯坦，原子能发电站、如果没有爱因斯坦，原子能发电站、_等现代科技或许还在探索之中。等现代科技或许还在探索之中。原子科学家非常委员会原子科学家非常委员会宇宙飞船宇宙飞船第11页/共36页【特别提醒特别提醒】20世纪世纪50年代，年代，“冷战冷战”加剧，加剧，核讹诈成为笼罩在人们头上的阴云。针对这种情核讹诈成为笼罩在人们头上的阴云。针对这种情况，爱因斯坦和英国哲学家罗素联合发表了况，爱因斯坦和英国哲学家罗素联合发表了罗罗素素爱因斯坦宣言爱因斯坦宣言，反对核战争，呼吁世界，反对核战争，呼吁世界和平。和平。第12页/共36页归纳综合归纳综合
9、第13页/共36页爱因斯坦是爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家，他创立了相世纪最伟大的科学家，他创立了相对论，提出了光量子假说，同时在宇宙学、统一对论，提出了光量子假说，同时在宇宙学、统一场论等领域也取得重大研究成果。场论等领域也取得重大研究成果。爱因斯坦创立的相对论是科学发展史上的一座里爱因斯坦创立的相对论是科学发展史上的一座里程碑，和量子论构成了现代物理学的重要支柱，程碑，和量子论构成了现代物理学的重要支柱，同时他反对战争，争取和平的努力，赢得了世人同时他反对战争，争取和平的努力，赢得了世人的敬重。的敬重。第14页/共36页课堂探究讲义课堂探究讲义【探究核心问题】【探究核心问题】一、爱因斯坦
10、相对论与牛顿力学体系的关系一、爱因斯坦相对论与牛顿力学体系的关系1牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有一个适用的前提，即物体运动律，这些定律有一个适用的前提，即物体运动是在低速情况下发生的。是在低速情况下发生的。2爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观，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，物质质量随运动速度的增大质的运动而变化，物质质量随运动速度的增大而增加。爱因斯坦还提出质能转化原理，加深而增加。爱因斯坦还提出质能转化原理，加深了人们对物质
11、和运动的认识。了人们对物质和运动的认识。第15页/共36页3但并不是说，牛顿在历史上的光辉被相对但并不是说，牛顿在历史上的光辉被相对论抹掉了，而应该理解为相对论发展了牛顿力论抹掉了，而应该理解为相对论发展了牛顿力学，把牛顿力学概括在相对论力学之中，牛顿学，把牛顿力学概括在相对论力学之中，牛顿力学是相对论力学在低速运动状态下的一个特力学是相对论力学在低速运动状态下的一个特例。牛顿所创造的概念，至今仍然是指导物理例。牛顿所创造的概念，至今仍然是指导物理学的重要思想。学的重要思想。第16页/共36页二、爱因斯坦为人类和平进步而斗争二、爱因斯坦为人类和平进步而斗争一战时一战时 支持反战宣言支持反战宣言
12、一战后一战后致力于恢复各国人民的相互谅解，呼吁人致力于恢复各国人民的相互谅解，呼吁人民为和平而斗争民为和平而斗争二战时二战时建议罗斯福抢在纳粹之前研制原子弹，痛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心原子弹爆炸引起的大量平民伤害二战后二战后致力于防止核战争，亲自领导组织致力于防止核战争，亲自领导组织“原子原子科学家非常委员会科学家非常委员会”，倡议各国科学家用，倡议各国科学家用自己的言行维护世界和平自己的言行维护世界和平第17页/共36页【探究热点考向探究热点考向】以全新的角度考查爱因斯坦的主要科以全新的角度考查爱因斯坦的主要科学成就学成就 普朗克曾这样评论爱因斯坦
13、的科学成就：普朗克曾这样评论爱因斯坦的科学成就：“这个原理在物理世界观上所引起的革命，只这个原理在物理世界观上所引起的革命，只有哥白尼世界体系的引入才能与之相提并论。有哥白尼世界体系的引入才能与之相提并论。”文中的文中的“这个原理这个原理”是是()A日心说日心说 B相对论相对论C量子假说量子假说 D万有引力定律万有引力定律第18页/共36页【解析解析】本题考查再认再现历史知识的能力。普本题考查再认再现历史知识的能力。普朗克的观点主要是高度评价爱因斯坦的科学成就，朗克的观点主要是高度评价爱因斯坦的科学成就，日心说是哥白尼的学说，量子假说是普朗克首先提日心说是哥白尼的学说，量子假说是普朗克首先提出
14、的，万有引力定律是牛顿经典力学的组成部分。出的，万有引力定律是牛顿经典力学的组成部分。爱因斯坦的主要学说是相对论，相对论的提出是物爱因斯坦的主要学说是相对论，相对论的提出是物理学思想的一次革命，它否定了经典力学的绝对时理学思想的一次革命，它否定了经典力学的绝对时空观，把物理学发展到一个新高度，普朗克高度评空观，把物理学发展到一个新高度，普朗克高度评价爱因斯坦主要是基于此。价爱因斯坦主要是基于此。【答案答案】B第19页/共36页针对训练针对训练在日本动画片在日本动画片忍者神龟忍者神龟中，四名神中，四名神龟的名字都取自世界著名人物。其中一名取自一位龟的名字都取自世界著名人物。其中一名取自一位犹太人
15、科学家之名，这位科学家还提出了犹太人科学家之名，这位科学家还提出了Emc2公式。他就是公式。他就是()A马克思马克思 B牛顿牛顿C达达芬奇芬奇 D爱因斯坦爱因斯坦解析：解析：选选D。本题考查爱因斯坦的科学成就这一知。本题考查爱因斯坦的科学成就这一知识点。解题时要区分被选项几位世界名人的成就。识点。解题时要区分被选项几位世界名人的成就。紧扣紧扣“犹太人科学家犹太人科学家”和和“Emc2”公式可以找公式可以找到答案。到答案。第20页/共36页 阅读下列材料：阅读下列材料：材料材料1：19世纪末，正当物理学家在庆贺世纪末，正当物理学家在庆贺“物理学物理学大厦大厦”落成之际，科学实验却发现了许多经典物
16、理落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大学无法解释的事实。首先是世纪之交物理学的三大发现：电子、发现：电子、X射线和放射性现象的发现。其次是射线和放射性现象的发现。其次是经典物理学的万里晴空中出现了两朵经典物理学的万里晴空中出现了两朵“乌云乌云”：“以太漂移以太漂移”的的“零结果零结果”和黑体辐射的和黑体辐射的“紫外灾紫外灾难难”。综合考查综合考查19世纪末世纪末20世纪初经典物理世纪初经典物理学的发展学的发展第21页/共36页材料材料2：20世纪初，爱因斯坦发表了具有划时代意世纪初，爱因斯坦发表了具有划时代意义的论文，为物理学的发展做出了重要贡献。
17、为纪义的论文，为物理学的发展做出了重要贡献。为纪念这一奇迹念这一奇迹100周年，周年，2004年年6月月10日，联合国大会日，联合国大会召开第召开第58次会议鼓掌通过了次会议鼓掌通过了2005年为年为“国际物理年国际物理年”的决议。的决议。请回答：请回答：(1)材料材料1中的中的“物理学大厦落成物理学大厦落成”指的是什么？它指的是什么？它是在怎样的背景下落成的？是在怎样的背景下落成的？(2)20世纪初，物理学理论有什么新发展？其发展世纪初，物理学理论有什么新发展？其发展的原因是什么？的原因是什么？(3)物理学理论的新发展在当时有什么意义？物理学理论的新发展在当时有什么意义？第22页/共36页【
18、解析解析】由题干可知，本题主要考查由题干可知，本题主要考查19世纪末世纪末20世纪初经典物理学向现代物理学过渡的背景、内容世纪初经典物理学向现代物理学过渡的背景、内容及意义。设问简单，可结合材料与教材相关知识解及意义。设问简单，可结合材料与教材相关知识解答。第答。第(1)问考查经典物理学形成及原因，即牛顿问考查经典物理学形成及原因，即牛顿力学体系建立及原因。第力学体系建立及原因。第(2)问根据材料内容可判问根据材料内容可判断为相对论的提出，原因应结合材料与教材知识解断为相对论的提出，原因应结合材料与教材知识解答。第答。第(3)问考查相对论的意义，可结合所学知识问考查相对论的意义，可结合所学知识
19、解答。解答。第23页/共36页【答案答案】(1)经典物理学。背景：资本主义经经典物理学。背景：资本主义经济的发展；人文主义的兴起和发展极大地解放了济的发展；人文主义的兴起和发展极大地解放了人们的思想；自然科学从神学的束缚中解脱出来。人们的思想；自然科学从神学的束缚中解脱出来。(2)由经典物理学发展到相对论。原因：科技革由经典物理学发展到相对论。原因：科技革命的推动；经典物理学出现危机；科学理论有了命的推动；经典物理学出现危机；科学理论有了重大突破。重大突破。(3)相对论的提出是物理学领域最伟大的革命，相对论的提出是物理学领域最伟大的革命，在很大程度上解决了在很大程度上解决了19世纪末出现的经典
20、物理学世纪末出现的经典物理学的危机，极大地扩展了物理学应用的领域。同时，的危机，极大地扩展了物理学应用的领域。同时，相对论也打破了经典物理学绝对化的思维，为人相对论也打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。们提供了辩证地看待世界的途径。第24页/共36页【探究史料研习探究史料研习】爱因斯坦的相对论爱因斯坦的相对论阅读下列材料，回答问题。阅读下列材料，回答问题。材料材料1：日食期间光线弯曲情况的记录：日食期间光线弯曲情况的记录日期日期地点地点结果及误差结果及误差(角秒角秒)1919年年5月月29日日Sobral1.980.16Principe1.610.40第25页/共3
21、6页在在1919年年11月月6日召开的英国皇家天文学会和皇家日召开的英国皇家天文学会和皇家学会联合举行的大会上，天文学家罗伊尔宣布：学会联合举行的大会上，天文学家罗伊尔宣布：“星光确实按照爱因斯坦引力理论的预言发生偏星光确实按照爱因斯坦引力理论的预言发生偏折。折。”摘编自钮卫星摘编自钮卫星从光线弯曲的验证历史看从光线弯曲的验证历史看广义相对论的正确性问题广义相对论的正确性问题材料材料2：在一片：在一片“牛顿被推翻了牛顿被推翻了”的叫喊声中，爱的叫喊声中，爱因斯坦说：因斯坦说：“可是人们不要以为，牛顿的伟大工作可是人们不要以为，牛顿的伟大工作能被这一理论或者任何别的理论代替。他伟大而明能被这一理
22、论或者任何别的理论代替。他伟大而明晰的观念，作为自然哲学领域里整个近代概念结构晰的观念，作为自然哲学领域里整个近代概念结构的基础，将永远保持它独特的意义。的基础，将永远保持它独特的意义。”摘自摘自巨人百传丛书巨人百传丛书爱因斯坦爱因斯坦第26页/共36页【思考探究思考探究】(1)材料材料1中罗伊尔的结论是通过哪些方法得出的？中罗伊尔的结论是通过哪些方法得出的？他的结论证实了什么？他的结论证实了什么？(2)为什么人们认为为什么人们认为“牛顿的伟大工作牛顿的伟大工作”会被相对会被相对论代替？材料论代替？材料2中爱因斯坦的回答展现了他怎样的中爱因斯坦的回答展现了他怎样的人格魅力？人格魅力？第27页/
23、共36页【探究思路探究思路】本题以爱因斯坦相对论被证实、认本题以爱因斯坦相对论被证实、认可为切入点，考查学生从材料中获取有效信息的能可为切入点，考查学生从材料中获取有效信息的能力以及对相对论与牛顿力学体系关系的认识。学生力以及对相对论与牛顿力学体系关系的认识。学生在平时学习中要注意掌握爱因斯坦相对论的内容、在平时学习中要注意掌握爱因斯坦相对论的内容、影响，理解其与牛顿力学的关系，并学习爱因斯坦影响，理解其与牛顿力学的关系，并学习爱因斯坦的科学研究精神与意志品质。第的科学研究精神与意志品质。第(1)问要依据表格中问要依据表格中的记录内容进行分析；第的记录内容进行分析；第(2)问应从经典力学的缺陷
24、问应从经典力学的缺陷及相对论的提出与发展方面说明理由，根据爱因斯及相对论的提出与发展方面说明理由，根据爱因斯坦的回答概括其人格魅力，言之成理即可。坦的回答概括其人格魅力，言之成理即可。第28页/共36页【答案提示答案提示】(1)方法：观测、计算、验证。证方法：观测、计算、验证。证实：广义相对论是成立的实：广义相对论是成立的(或正确的或正确的)。(2)理由：以牛顿力学为代表的经典物理学陷入危理由：以牛顿力学为代表的经典物理学陷入危机，相对论突破了经典力学，揭示了时间和空间机，相对论突破了经典力学，揭示了时间和空间是相对的本质属性是相对的本质属性(或形成系统而科学的时空观、或形成系统而科学的时空观
25、、物质观物质观)。魅力：谦逊、宽容、理性等。魅力：谦逊、宽容、理性等。第29页/共36页二、推动量子力学的发展二、推动量子力学的发展1广义相对论广义相对论(1)标志：标志：1916年发表论文年发表论文_。(2)内容内容等效原理：即在一个加速运动的系统里，物质会等效原理：即在一个加速运动的系统里，物质会自动改变运动状态，而改变这种运动状态的力，就自动改变运动状态，而改变这种运动状态的力，就是是_。广义相对性：即在加速运动系统里的惯性力，可广义相对性：即在加速运动系统里的惯性力，可以运用到时空中的各种物体运动上。以运用到时空中的各种物体运动上。广义相对论的基础广义相对论的基础惯性力惯性力第30页/
26、共36页(5)二战后：致力于防止核战争，亲自领导组织了二战后：致力于防止核战争，亲自领导组织了“_”，出刊，出刊原子科学家原子科学家公报公报，要使全世界人民认识到核战争的极端危险，要使全世界人民认识到核战争的极端危险性，倡议各国科学家用自己的言行维护世界和平。性，倡议各国科学家用自己的言行维护世界和平。2评价评价(1)爱因斯坦创立的相对论是人类认识自然过程中一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，这个理论已经成为原子能科学、宇宙次质的飞跃，这个理论已经成为原子能科学、宇宙航行等科学的理论基础。航行等科学的理论基础。(2)如果没有爱因斯坦，原子能发电站、如果没有爱因斯坦，原子能发
27、电站、_等现代科技或许还在探索之中。等现代科技或许还在探索之中。原子科学家非常委员会原子科学家非常委员会宇宙飞船宇宙飞船第31页/共36页3但并不是说，牛顿在历史上的光辉被相对但并不是说，牛顿在历史上的光辉被相对论抹掉了，而应该理解为相对论发展了牛顿力论抹掉了，而应该理解为相对论发展了牛顿力学，把牛顿力学概括在相对论力学之中，牛顿学，把牛顿力学概括在相对论力学之中，牛顿力学是相对论力学在低速运动状态下的一个特力学是相对论力学在低速运动状态下的一个特例。牛顿所创造的概念，至今仍然是指导物理例。牛顿所创造的概念，至今仍然是指导物理学的重要思想。学的重要思想。第32页/共36页【解析解析】本题考查再
28、认再现历史知识的能力。普本题考查再认再现历史知识的能力。普朗克的观点主要是高度评价爱因斯坦的科学成就，朗克的观点主要是高度评价爱因斯坦的科学成就，日心说是哥白尼的学说，量子假说是普朗克首先提日心说是哥白尼的学说，量子假说是普朗克首先提出的，万有引力定律是牛顿经典力学的组成部分。出的，万有引力定律是牛顿经典力学的组成部分。爱因斯坦的主要学说是相对论，相对论的提出是物爱因斯坦的主要学说是相对论，相对论的提出是物理学思想的一次革命，它否定了经典力学的绝对时理学思想的一次革命，它否定了经典力学的绝对时空观，把物理学发展到一个新高度，普朗克高度评空观，把物理学发展到一个新高度，普朗克高度评价爱因斯坦主要
29、是基于此。价爱因斯坦主要是基于此。【答案答案】B第33页/共36页【答案答案】(1)经典物理学。背景：资本主义经经典物理学。背景：资本主义经济的发展；人文主义的兴起和发展极大地解放了济的发展；人文主义的兴起和发展极大地解放了人们的思想；自然科学从神学的束缚中解脱出来。人们的思想；自然科学从神学的束缚中解脱出来。(2)由经典物理学发展到相对论。原因：科技革由经典物理学发展到相对论。原因：科技革命的推动；经典物理学出现危机；科学理论有了命的推动；经典物理学出现危机；科学理论有了重大突破。重大突破。(3)相对论的提出是物理学领域最伟大的革命，相对论的提出是物理学领域最伟大的革命，在很大程度上解决了在
30、很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学世纪末出现的经典物理学的危机，极大地扩展了物理学应用的领域。同时，的危机，极大地扩展了物理学应用的领域。同时，相对论也打破了经典物理学绝对化的思维，为人相对论也打破了经典物理学绝对化的思维，为人们提供了辩证地看待世界的途径。们提供了辩证地看待世界的途径。第34页/共36页【答案提示答案提示】(1)方法：观测、计算、验证。证方法：观测、计算、验证。证实：广义相对论是成立的实：广义相对论是成立的(或正确的或正确的)。(2)理由：以牛顿力学为代表的经典物理学陷入危理由：以牛顿力学为代表的经典物理学陷入危机，相对论突破了经典力学，揭示了时间和空间机，相对论突破了经典力学，揭示了时间和空间是相对的本质属性是相对的本质属性(或形成系统而科学的时空观、或形成系统而科学的时空观、物质观物质观)。魅力：谦逊、宽容、理性等。魅力：谦逊、宽容、理性等。第35页/共36页感谢您的观赏！感谢您的观赏！第36页/共36页
