高中历史20世纪的科学伟人爱因斯坦课件新人教版选修4.ppt

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 分别是由谁提出的 提示 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 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 爱因斯坦和量子理论的创始人普朗克 现代物理学的两大代表人物 2005年是爱因斯坦逝世50周年 同时也是他提出狭义相对论100周年 100年前 年仅26岁的毛头小伙爱因斯坦 以他卓越的思考力 非凡的洞察力 提出了狭义相对论 传统经典物理学由此彻底改变 这一种颠覆是多么激动人心 为纪念相对论诞生100周年暨爱因斯坦逝世50周年 联合国大会将2005年确定为 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活动 爱因斯坦 这位在许多国度千年人物 1001 2000年 评选中都居榜首的俊杰 绝不仅仅是因为在物理学上的成就 他既是伟大的科学家 现代物理学的开创者和奠基人 更是杰出的思想家 他是一幅视野开阔的思想宽银幕 20世纪科学伟人爱因斯坦 课标要求 了解爱因斯坦的成长历程及主要科学成就 认识他在社会发展中的作用 一 爱因斯坦的青少年时代 1 1879年出生于德国的一个犹太人家庭 善于思考 喜欢寻根究底 2 中学时代 表现平平3 大学时代 广泛阅读 培养了自学和独立思考的能力 对物理学兴趣与日俱增 4 大学毕业 成为瑞士伯尔尼专利局的一名技术员 5 划时代事件 利用业余时间研究物理学 获得革命性突破 青年时期的爱因斯坦 1879年3月14日出生在德国小城乌尔姆 他的父母都是犹太人 爱因斯坦有一个幸福的童年 他的父亲是位平静 温顺的好心人 爱好文学和数学 他的母亲个性较强 喜爱音乐 并影响了爱因斯坦 爱因斯坦从六岁起学小提琴 从此小提琴成为他的终生伴侣 爱因斯坦的父母对他有着良好的影响和家庭教育 家中弥漫着自由的精神和祥和的气氛 和牛顿一样 爱因斯坦年幼时也未显出智力超群 相反 到了四岁多还不会说话 家里人甚至担心他是个低能儿 六岁时他进入了国民学校 是一个十分沉静的孩子 喜欢玩一些需要耐心和坚韧的游戏 例如用纸片搭房子 1888年进入了中学后 学业也不突出 除了数学很好以外 其他功课都不怎么样 尤其是拉丁文和希腊文 他对古典语言毫无兴趣 就是这样一位光彩夺目的人物 在整个中小学时代却常常被斥为 生性孤僻 智力迟钝 不守纪律 心不在焉 想入非非 中学毕业前夕 校方甚至断言他未来将 一事无成 勒令他退了学 16岁那年 他以同等学历报考大学 尽管物理数学成绩很好 但由于其他的科目考砸了锅 只得名落孙山 第二年进入大学后 他仍然不愿意强迫自己去适应那种被动的 刻板的 纯粹按部就班的学习生活 他擅自 刷掉了 很多课程 只以 极大的兴趣 去听某些课和在家里自学 在四年大学生活中 他仍然不是 好学生 曾被数学教授称为 懒狗 曾因做实验出事故受到处分 还曾被物理教授认为不适宜学物理而应当改行 大学毕业时几位同窗好友都留校当了助教 他却因得不到教授们的赏识而遭到了 毕业即失业 的命运 这种种亲身经历 使爱因斯坦对教育的总体印象一直不佳 正因为如此 成名后的爱因斯坦通过自身的体验和长期的观察 形成了一种与众不同的教育观点 知识是死的 而学校却要为活人服务 这是爱因斯坦对于学校教育的基本看法 他反对把学校仅仅看做是传授知识的工具 更反对把学生 当作死的工具来对待 他认为 学校的目的始终应当是 青年人在离开学校时 是作为一个和谐的人 而不是作为一个专家 而所谓 和谐的人 按照他的思路 就是既富有个性又有益于社会的人 爱因斯坦的上述基本教育思想 与我们所主张的尊重学生主体性 促进学生健康成长的素质教育思想是完全一致的 1905年 爱因斯坦尚未知名 小人物写出了大文章 年仅26岁的爱因斯坦 而且是一个瑞士专利局的职员 在大学里老师都不大看得起他 不愿意把他留下来做助教 他几次去请求 人家也不要他 他甚至于有几次几乎要失业了 几次在中学里面求职 最后在专利局里面找到一个职位 他每个星期要在专利局工作大概40多个小时 但尽管如此 这一年是他最辉煌的时期 因为他做出了二十世纪物理学史上最辉煌的几项贡献 民国日报 1922年11月15日 载爱因斯坦到沪讯息 一 爱因斯坦的青少年时代二 爱因斯坦的科学成就 1 提出相对论1905年提出匀速运动体系的狭义相对论 两个基本原理 相对性原理和光速不变原理1916年提出加速运动体系的广义相对论 两个原理 等效原理 广义相对性 2 光的量子论 光电效应推动了量子力学的发展 获得诺贝尔奖 3 提出了著名的质能关系式 e mc2 质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学 指出质量随着速度的增加而增加 当速度接近光速时 质量趋于无穷大 爱因斯坦与相对论 关于光的性质 还有很多谜 直到现在也无法用科学解释 光是怎样产生的 在空间如何传播 光是什么 是物质 振动 还是纯能 颜色是否为光必不可少 对于这许许多多的问题 科学已经作出了部分解释 但归根结底 这些问题尚未解答 不过 20世纪初 在人们了解光 研究光的过程中 带来了物理学的两场革命 这就是相对论和量子论 为建立这两个理论体系 许多科学家都作出了重要贡献 他们都是一些杰出的物理学大师 其中最为突出的是年轻的爱因斯坦 他对空间和时间这样一些基本概念作了本质上的变革 提出了相对论学说 这一理论上的根本性突破 开辟了物理学的新纪元 相对论1 相对论内容 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 爱因斯坦认为时间 运动 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 钟慢效应 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 2 意义 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 开阔了人们的思维 1916年 爱因斯坦完成了长篇论文 广义相对论的基础 在这篇文章中 爱因斯坦首先将以前适用于惯性系的相对论称为狭义相对论 并进一步表述了广义相对性原理 物理学的定律必须对于无论哪种方式运动着的参照系都成立 爱因斯坦预言 遥远的星光如果掠过太阳表面将会发生一点七秒的偏转 1919年 英国派出了两支远征队分赴两地观察日全食 经过认真的研究得出最后的结论是 星光在太阳附近的确发生了一点七秒的偏转 英国皇家学会确认广义相对论的结论是正确的 会上 著名物理学家 皇家学会会长汤姆孙说 这是自从牛顿时代以来所取得的关于万有引力理论的最重大的成果 爱因斯坦的相对论是人类思想最伟大的成果之一 广义相对论 爱因斯坦指出物体使周围空间 时间弯曲 在物体具有很大的相对质量 例如一颗恒星 时 这种弯曲可使从它旁边经过的任何其它事物 即使是光线 改变路径 地球周围引力场和时空结构拖曳扭曲时的情景 科学家通过分析两枚绕地球轨道的人造卫星11年的运行轨迹 发现由于地球旋转所造成的特异的空间结构 使这些卫星大概每年出现大约2米的轨道偏离的现象 宇宙中黑洞旋转引起的时空扭曲效应 以及黑洞物质猛烈喷发的情景 量子论及其意义量子论最先由德国物理学家普郎克于1900年提出 他认为 物质的辐射能不是连续的 而是以最小的 不可再分的能量单位即能量量子的整数倍跳跃式地变化的 随后英国物理学家卢瑟福和丹麦物理学家玻尔把量子论用于原子结构的研究 证实原子是由带正电的原子核和带负电的电子组成 电子在不同轨道上围绕着原子核运动 当电子从外层轨道跳到内层轨道时就放出相应波长的电磁波 玻尔在此基础上创立了原子结构的理论 爱因斯坦利用原子论成功地解释了光电效应出现的现象及光的本质 进一步推动了量子论的发展 相对论贡献长期不被人所重视 以至于没有给他诺贝尔奖金 而光电效应是他第一次明确地指出光既是波动又是粒子的性质 这个得到了诺贝尔奖金委员会的认可 所以爱因斯坦得到诺贝尔奖金是光电效应 其中没有相对论 由于相对论的观点与人们的日常经验不太一致 甚至有着尖锐的冲突 相对论从一开始就受到包括一些科学家在内的很多人的反对 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 但相对论在物理学上却非常合理且为实验所证实 想一想 上述现象说明了什么问题 给我们什么启发 说明 象许多事物一样 科学的发展道路也并非一帆风顺 往往会遇到很多阻力 启示 要敢于怀疑常识 勇于创新 因为即使生活中习以为常 看起来无懈可击的规律也可能是不科学的 相对论 妙解 有一次 群众包围了从德国移居美国的科学家爱因斯坦的住宅 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高明的科学家看得懂他关于 相对论 的著作 爱因斯坦走出住宅 对大家说 比方这么说 你同你最亲的人坐在火炉边 一个钟头过去了 你觉得好像只过了5分钟 反过来 你一个人孤孤单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 唔 这就是相对论 时间与永恒 有一次 一个美国女记者走访爱因斯坦 问道 依您看 时间和永恒有什么区别呢 爱因斯坦答道 亲爱的女士 如果我有时间给您解释它们之间的区别的话 那么 当你明白的时候 永恒就消失了 一 爱因斯坦的青少年时代二 爱因斯坦的科学成就三 爱因斯坦的其它贡献 1 和平的坚定捍卫者一战时 发起成立反战团体 新祖国同盟 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冷战时 发表了反核战的 罗素 爱因斯坦宣言 2 伟大的人格力量平凡简朴的生活作风谦逊善良纯朴的伟大人格不崇拜偶像 漠视奖励的做人准则 有高度社会责任感的爱因斯坦 1939年8月2日 爱因斯坦出于对人类命运的极大关注 写信给罗斯福总统 建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹 后来 当原子弹真的从潘多拉魔盒里跳出来后 爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中 自认一生最大错误就是建议研制原子弹 他痛心地说 早知如此 我宁可当个修表匠 爱因斯坦针对核武器问题的懊悔 代表了人类良知的高度 是人类良心发出的最强音 听爱因斯坦的自责之声 我们明白了人类良知之宝贵 爱因斯坦向电视观众介绍核武器对人类的巨大危害 拉小提琴的爱因斯坦 1941年 在20世纪思想家的画廊中 爱因斯坦就是公正 善良 真理的化身 他的品格与天地日月相辉映 他的科学贡献 人类将万世景仰 爱因斯坦在普林斯顿的住所 爱因斯坦和夫人 爱因斯坦的逝世与葬礼 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 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方 为的是不使任何地方成为圣地 遗嘱执行者用歌德悼念席勒的诗结束了那朴素的葬礼 我们全都获益不浅 全世界都感谢他的教诲 那专属他个人的东西 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 爱因斯坦宣誓加入美国国籍 爱因斯坦的大脑有何不同 爱因斯坦的主治医生托马斯 哈维博士认为如此伟大的大脑 应该进行研究 所以他便把爱因斯坦的大脑保留了下来 最新结论是 哈维曾首次接受美国 国家地理频道 专访 彻底曝光整个事件的绝对内幕 如今91岁高龄的哈维称 为了方便研究 他竟将爱因斯坦大脑切成了240块 首先是爱因斯坦大脑左右半球的顶下叶区域异常发达 比普通人的平均厚度多出一厘米 这造成爱因斯坦大脑宽度超过普通人15 左右 爱因斯坦大脑的另一显著特征是其缺少常人大脑中的一种皱沟 这使神经元彼此间更容易建立起联系 因而使思维更为活跃 成功的秘诀一个爱说废话而不爱用功的青年 整天缠着大科学家爱因斯坦 要他公开成功的秘诀 爱因斯坦厌烦了 便写了一个公式给他 a x y z爱因斯坦解释道 a代表成功 x代表艰苦的劳动 y代表正确的方法 z代表什么 青年迫不及待地问 代表少说废话 爱因斯坦说 1 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a b c d 2 现代物理学的基础是a 牛顿力学b 相对论c 量子假说d 量子理论 相对论 课堂练习 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界的基本认识有了革命性的进步4 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d 爱因斯坦对时间 空间属性的揭示 一 单项选择题 13题 每小题2分 共26分 1 现代物理的两大支柱是 光子论 相对论 量子论 原子论a b c d 2 下列有关经典力学的陈述中不正确的是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3 相对论两个基本原理是 相对性原理 质量守恒定律 光速不变理论 万有引力定律a b c d 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c 海王星 冥王星的发现d 普朗克提出量子假说5 相对论和量子理论对人们思维的影响是a 改变了人们看世界的角度b 大大开阔了人们的视野c 思维方式不能绝对化d 使人们有了微观世界的认识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 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 7 20世纪初 物理学思想上的一场革命是a 电磁感应现象的发现b 牛顿力学体系的建立c 质量守恒定律的提出d 物理学相对论的提出8 打破了经典物理学的绝对