高中历史选修四 爱因斯坦(精)PPT课件

.,1,1879年3月14日1955年4月18日,1999年12月26日，爱因斯坦被美国时代周刊评选为“世纪伟人”。被公认为是自伽利略、牛顿以来最伟大的科学家、物理学家。,.,2,2005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。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，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。,.,3,“爱因斯坦”无处不在毫不夸张地说，根据爱因斯坦创立的科学理论而衍生出的发明创造，几乎涵盖了现代文明的每一个角落。我们衣食住行的每个细节都闪现着爱因斯坦的影子。,.,4,现代宾馆的顶上都安装了烟雾探测器。它利用放射性物质镅-241释放出能量，产生一小束带电粒子。一旦发生意外，从火焰里冒出来的烟雾与粒子束发生反应，触动警报器自动拉响。由于镅的原子核不稳定，一旦裂开，质量似乎就消失了一些，因为碎片的质量比原来的原子核小。其实，镅原子的质量根本没有消失。这是爱因斯坦告诉我们的。,烟雾探测器,.,5,车轮下的平坦公路里也刻着爱因斯坦的功劳。在爱因斯坦的博士论文中探讨了在不同溶液中测量分子的新方法，这些方法后来成为胶体化学的基本方法。建材工程师在建造公路时，就是利用他的研究成果。,平坦的公路,.,6,打开电脑短促的瞬间，电子正从显像管的阴极发射出来，好像在飞驰过程中获得了能量，积聚在显示屏上这正好符合爱因斯坦的狭义相对论。发明电脑显示器的工程师必须使显示器符合“相对论效应”，否则控制电子飞驰的磁铁就会在显示屏上产生模糊图像，使你无法工作。,到超市购物，每一件商品条形码也得益于爱因斯坦的激光理论，只有激光才能准确读出条形码中的编码。,电脑显示器,精准的激光,.,7,假如你想用太阳能光电池为自己的居室提供能量。这些光电池能够把太阳能转成电能，爱因斯坦在90年前发表的一篇论文里就首次正确地分析过这一转换原理。他发现光子具有能量。某些光子携带的能量足以克服将电子集中于某种金属的“粘性”，这就是著名的光电效应。,太阳能电池,.,8,当你打开数码相机时，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。,数码相机,.,9,倘若你身体有点小毛病，需要药物调理。许多药物制造得益于爱因斯坦那篇有关布朗运动的论文。英国植物学家罗伯特布朗最先观察到，悬浮的液体中的微粒永远不停地做无规则运动。爱因斯坦则利用布朗运动创立了将微观数量和宏观数量联系在一起的统计法。直到今天，这些统计法仍是全世界药剂师必须遵循的配比法则。,药物,.,10,100年前爱因斯坦发现，如果想把发生在不同地点的多个事件联系在一起考虑，那么传统的时间概念就不够充分。虽然全球定位系统卫星上安装了精确的原子钟，但是，如果没有地面原子钟对卫星原子钟的时间调整，定位系统每天发给地面的信号就会出现1.6千米的偏差。,全球定位系统,.,11,当对良性肿瘤进行放射治疗时，医生在实施放射治疗前，需要估计X射线可能对你细胞造成的伤害，根据就是爱因斯坦的E=mc2。这同样是100年前爱因斯坦的重大发现：任何质量都可以被看作是被压缩的能量。要想知道某一质量能够产生多少能量，可以把消失的质量乘以光速的平方那绝对是一个天文数字！据此理论造出原子弹、氢弹的同时，也治好了你的胸腺瘤。,控制X射线的能量,.,12,“全世界科学家一致公认:他的天才思想带来了一系列令人炫目的技术革新，100年间的变化超过了过去2000年的总和。计算机、人造卫星、通讯技术、激光、电视和原子能，无一不与他所揭示的理论有关。”李政道,.,13,第5课20世纪科学巨匠爱因斯坦,.,14,阿尔伯特爱因斯坦（18791955）1879年出生于德国小镇乌尔姆的一个犹太人家庭。1895年到瑞士，1896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。19021909年在瑞士伯尔尼专利局任技术员，创立狭义相对论。加入瑞士国籍。1913年任柏林大学教授。1915年创立广义相对论。1933年10月迁居美国，1940年加入美国国籍，1955年逝世于美国普林斯顿。,.,15,一、科学伟人的成长历程：,1、少年时代的爱因斯坦：很少讲话，善于思考。,罗盘针的故事,书读得太多而脑筋用得太少的人，都会落入懒得思考的习惯。爱因斯坦,“不是我聪明，只是我和问题周旋得比较久。”爱因斯坦,2、中学时代的爱因斯坦,“不守纪律、心不在焉、想入非非”,中学老师给爱因斯坦的评语：,学校也断言：爱因斯坦将“一事无成”并将他赶出学校。,爱因斯坦在10岁时，进入了慕尼黑的路提波德中学。他喜欢上了数学，并开始自学高等数学。没过多久，数学老师已经不是他的对手了，常常被小爱问得张口结舌。有一次，数学老师公开对他说：“如果班上没有你这个学生，我会非常愉快。”小爱困惑地说：“我并没有做对不起老师的事呀！”“但是，你提的问题经常使我心神不定。”,在某次吃晚饭的时候，爱因斯坦打破了沉默，他说“这汤太烫了。”这下他的父母才放心，然后问他为什么之前不说话。爱因斯坦答道：“因为到现在为止一切都很正常。”,.,16,小的时候，很少说话。,.,17,爱因斯坦AlbertEinstein(18791955),.,18,有一次，爱因斯坦爬上一架梯子挂一幅画，由于他专心地思考自己的问题，一不小心，竟从梯子上摔了下来。他马上想到一个问题：“人为什么笔直摔下来呢？”经过认真思考后，他得到了答案，他认为物体是沿着阻力最小的路程运动的，这对他研究广义相对论给予了很大的启发。,.,19,爱因斯坦没有通过大学的入学考试,我若有幸考取，我就会到苏黎世联邦工业大学去读书了。我会在那里呆上4年，学习数学和物理。我想象自己成了自然科学中这些部门的教师，我选择了自然科学的理论部分。人们总是喜欢做自己有能力去做的事情。何况科学职业还有某种独立性，那正是我极喜爱的。”,其中历史不合格,.,20,3、大学的爱因斯坦：,在这里，爱因斯坦的自由散漫发挥到极致。他可以穿着拖鞋进出教室，可以蓬头垢面地整天窝在实验室，可以和同学们在一起自由讨论，可以不去上自己不喜欢的课。在他当时看来，物理世界是简单而优美的。,1896年，爱因斯坦成为一个无国籍的人，并考进了瑞士黎世联邦工业大学。大学期间，爱因斯坦迷上了物理学，一方面，他阅读了德国著名物理学家基尔霍夫、赫兹等人的著作，钻研了麦克斯韦的电磁理论和马赫的力学，并经常去理论物理学教授的家中请教。另一方面，他的大部分时间是去物理实验室去做实验，迷恋于直接观察和测量,.,21,“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。”,.,22,早期工作大学毕业后成为瑞士专利局技术员,.,23,爱因斯坦与第一个妻子（塞尔维亚数学家米列娃马利奇）,.,24,爱因斯坦的妻子和孩子,.,25,和他的第二个妻子爱尔莎,.,26,他是个行为古怪的人。有着那样一头发型，谁又说他不是呢？他的那幅吐出舌头的照片已成为一种社会文化符号。难怪卡通画家也喜欢他。,他非常热情，总是散发出独特的幽默感；他还是一位梦想家，同时对这个世界和人抱以极大的关注；他还是一位早期的嬉皮士，他从来不穿袜子。,.,27,一天爱因斯坦在街上遇见一位朋友，这位朋友说：“瞧瞧，你身上这件多旧呀!你似乎有必要添置一件新大衣。”“这有什么关系?反正在纽约谁也不认识我。”爱因斯坦回答说。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，但还穿着那件大衣。他的朋友又不厌烦其烦地劝他去换件大衣。“何必呢!”爱因斯坦说，“反正这儿每个人都认识我了。”,.,28,追求生命的和谐与修养,.,29,人们所努力追求的庸俗的理想财产、虚荣、奢侈生活我总觉得都是可鄙的。我从来不把安逸和快乐看做是生活目的本身这种伦理基础我叫它猪栏的理想。,1952年，以色列政府请爱因斯坦出任总统，但被他谢绝：“关于自然，我了解一点；关于人，我几乎一点也不了解。我这样的人，怎么能当总统呢？”,.,30,当爱因斯坦来到普林斯顿大学高等科学研究所工作时，校方给了他年薪16000美元的待遇，他却说：“这么多钱？是否可以给我少一点？给我3000美元就够了。”他曾把一张1500美元的支票夹在书里当书签用，结果把书弄丢了。有人请他在无线电台讲话，他拒绝了，说自己不爱出风头。还有人出了1000美元，请他讲一分钟话，他也拒绝了，说自己不需要钱。,.,31,17世纪，牛顿创立经典力学。,当德国著名的物理学家普朗克年轻时向他的老师求教，是选择音乐还是物理学作为自己终身的职业时，得到的答复是：“物理学基本是一门已经完成了的科学，因此，对于物理学的研究实际上是不会有多大成果的。”当时许多物理学家认为：物理学的大厦已经落成，人类对自然界的认识已经到了尽头。,.,32,二、爱因斯坦的科学贡献,1、狭义相对论的提出,爱因斯坦的头脑里塞满了以太，量子，时间，空间这些东西，以至于给他的孩子小汉斯拿着奶瓶喂奶时也时常走神。他疲倦地从办公室回到家里，头脑里天旋地转，他越想越困，眼睛慢慢快要阖上了，这时，厨房里传来妻子米列娃的呼唤，“吃饭的时间到了，还不快收拾桌子？”“时间！？”爱因斯坦几乎从椅子上跳将下来。他匆匆翻开牛顿的自然科学的哲学原理。在上面以确凿的口气写道：“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。”“绝对的，真实的数学时间本身按其本性来说是均匀流逝的，与外界的任何事物无关。”“在运动系和静止系坐标变换时，显然，时间是不变的。”,在一个月内，名不见经传的爱因斯坦向德国最有声望的杂志物理学年鉴，发表了三篇论文。,.,33,爱因斯坦的四篇论文：,1）、他挑出分量最轻的一篇，内容是通过中性物质的稀溶液的扩散和内摩擦来测定原子的大小，寄给了他的母校苏黎士联邦工业学院，毫不费力地取得了博士学位。,2）另一篇是关于研究悬浮微粒的布朗运动的，也开辟了一个新方向。,3）第三篇是著名的光电效应，历史上第一次提出光量子的理论，在发展与相对论并称二十世纪物理学两大基石的量子力学中意义重大，几年后单凭此而不是相对论就获得诺贝尔物理奖。,4）第四篇的论文名字很朴素，叫论运动物体的电动力学。然而稍通物理学史的人都知道这是一篇惊世骇俗的文章，它宣布了狭义相对论的诞生。,.,34,2、狭义相对论的内容：,相对性原理和光速不变原理（必修3）,举个例子吧，一束光向你而去,如果你乘一辆每秒20万公里的火车去追它，按照常理可知光速每秒30万减掉你的20万，那么你在火车测到的光速应该是10万公里每秒，顺理成章。但是，那是错的,实际情况是，无论你选取的是什么参照系，光速都不受相对性的影响，永远为30万公里每秒。（光相对于以速度v运动着的惯性观察者的传播速度是c-v（当c和v同向时）或c+v（当c和v反向时）。这就是光速不变原理。所谓光速不变是指光在传播时其运动速度不适用于任何参照系。,事实比这个例子更复杂，仅供理解。,相对性原理：,光速不变原理：,.,35,相对论诞生后，曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题-双生子佯谬（yang）。一对双生子A和B，A在地球上，B乘火箭去做星际旅行，经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言，二人经历的时间不同，重逢时B将比A年轻.,科学趣闻：,法国协和式飞机上的钟就比地球上的钟慢.,.,36,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。,3、广义相对论：,.,37,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。,.,38,一个真实的故事,1916年，爱因斯坦完成了长篇论文广义相对论的基础:,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。,.,39,1919年5月29日清晨，巴西南部一个叫做索不拉尔的偏僻村庄里。门口来了一队行装古怪的外国人。他们是一支天文观测队，来自遥远的英国，此行的目的是验证一个德国人的奇怪理论。中午时分，本世纪一次著名的日全食发生了。很快数据得到了处理，而且底片也冲出来了。领队的教授是一个标准的英格兰绅士，当他将湿漉漉的底片放在灯下时，很快，即使离屋子五十米以外的地方都可以听到一声嚎叫：“我的上帝，难道那个叫爱因斯坦的德国人到底说中了？！“在两张重叠的底片上可以清晰地看到一条笔直的星光在穿过阴影中的太阳时，竟然发生了偏转，偏转角是1.7秒。,.,40,爱因斯坦相对论的创立是不是意味着牛顿力学的消亡？,牛顿力学研究的是宏观下物体低速运动的状态；爱因斯坦相对论研究的是微观世界下物体高速运动的状态所以相对论对经典力学是修正和互补,爱因斯坦相对论的的提出又有怎样的意义呢?,爱因斯坦的狭义相对论的创立,改变了牛顿力学的时空观念,揭露了物质和能量的相对性,为原子能的利用奠定了理论基础,是近代物理学的一次伟大革命.,爱因斯坦广义相对论的创立改变了人们对宇宙的认识,在广义相对论的指引下,天体和宇宙的观测研究及理论探讨前所未有地蓬勃开展起来.,.,41,4、1905年提出光量子假说，解决了光电效应问题,第一、提出的时间第二、有什么意义？,爱因斯坦的科学成就,5、此外，在宇宙学、统一场论等物理学的其他领域也取得重大研究成果,.,42,三、为人类和平进步而斗争,一战期间：爱因斯坦在一份仅有4人参加的反战宣言上签字一战后，积极致力于恢复各国人民的相互谅解而奔走呼号30年代，反对法西斯，呼吁各国人民为和平而斗争二战期间，上书罗斯福，建议抢在德国之前研制原子弹二战后，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，指出核战争的危险性。,.,43,鉴于未来任何世界大战必将使用核武器，而这种武器威胁着人类的继续生存，我们敦促世界各国政府认识到并公开承认，它们的目的决不能通过世界大战来达到，因此，我们也敦促它们寻求和平办法来解决它们之间的一切争端。我们将结束人类的生存呢，还是人类将结束战争？罗素爱因斯坦宣言,.,44,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，当原子弹出现后，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！”,爱因斯坦向电视观众介绍核武器对人类的巨大危害。,.,45,1、成功艰苦的劳动正确的方法少谈空话。2、一个人的价值应该看他贡献什么，而不应当看他取得什么。3、我从来不把安逸和快乐看作是生活目的本身-这种伦理基础，我叫它猪栏的理想。4、对一切来说，只有热爱才是最好的老师，它远远胜过责任感。5、凡在小事上对真理持轻率态度的人，在大事上也是不可信任的。,爱因斯坦名言：,.,46,巨星陨落,“没什么。这里的事情，我已经做完了。”,“我死后，切切不可把梅塞街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。”,（18791955）,.,47,爱因斯坦的逝世与葬礼：1955年4月18日爱因斯坦病逝于美国普林斯顿。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。,1940年爱因斯坦宣誓加入美国国籍,.,