第5课 20世纪的科学伟人爱因斯坦 学案 (4)

第5课　20世纪的科学伟人爱因斯坦 学案
[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、学生时代和杰出的科学贡献
1．学生时代
(1)儿时的爱因斯坦就善于思考，上学后，其探究精神使他成为不受老师欢迎的学生，再加上他不习惯于学校的军营气氛，总喜欢独自在家自学。
(2)由于提出的问题常让老师难以回答，爱因斯坦中学未毕业就被赶出校门。由于数学、物理成绩优秀，他得以进入瑞士______________________________学习。
(3)在大学里，爱因斯坦迷上物理学，如饥似渴地攻读物理大师们的著作，为他打下了从事__________研究的基础。
2．创立相对论
(1)狭义相对论
①创立：1905年，爱因斯坦发表了《____________________》，标志着狭义相对论的提出。
②基本原理：一是相对性，在自然界，不仅物体的运动和力的作用是相对的，而且比普通物体运动速度更快的__________的运动也是相对的；二是光速不变原理，光在真空中的传播速度，是一个不变的________，它和光源的运动速度以及观察者本人的运动速度都无关。
③影响：狭义相对论的创立，改变了牛顿力学的________观念，揭露了物质和能量的相当性，为原子能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。
(2)广义相对论
①提出：1916年，爱因斯坦发表《____________________》，将狭义相对论扩大为广义相对论。
②基本原理：一是等效原理，即在一个________运动的系统里，物体会自动改变运动状态，而改变这种运动状态的力，就是惯性力；二是广义相对性，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中去。
③影响：广义相对论，改变了人们对________的认识，使天体和宇宙演化的观测研究及理论探讨前所未有地蓬勃开展起来。
3．光电效应理论
1905年，爱因斯坦提出____________假说，解决经典物理学无法解释的光电效应问题；后来，他继续进行光辐射学的研究，其研究推动了________________的发展。
4．爱因斯坦在__________、统一场论等物理学的其他领域也取得了重大科研成果。
二、为争取实现和平而不懈斗争
1．一战爆发时，爱因斯坦在一份仅有4人参加的________宣言上签字。战后，他积极致力于恢复各国人民的相互谅解。
2．20世纪30年代，当战争的阴影再次在德国呈现时，爱因斯坦开始呼吁各国人民为和平而斗争。由于遭到________________的追捕和迫害，他不得不离开德国，到美国普林斯顿高等研究院就职。
3．第二次世界大战后，爱因斯坦致力于防止__________，亲自领导组织“____________________________”，出刊《原子科学家公报》，倡议科学家用自己的言行来维护世界和平。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
知识点一　提出狭义相对论
1．在相对论创立之初，法国著名物理学家朗之万曾说，全世界只有12个人能懂相对论。爱因斯坦关于相对论的第一篇论文是(　　)
A．《关于光和色的新理论》
B．《自然哲学中的数学原理》
C．《论物体的电动力学》
D．《广义相对论的基础》
2．有一次，爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会，他们都受到了热烈的欢迎。卓别林对爱因斯坦开玩笑说：“大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。”此语意指(　　)
A．绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦
B．相对论有悖于人们的日常经验
C．爱因斯坦的理论与人们日常生活无关
D．伟大的科学家不如著名艺术家
3．爱因斯坦创立的相对论与牛顿力学的关系，比较准确的说法是(　　)
A．前者否定了后者 B．前者概括了后者
C．前者发展了后者 D．前者推翻了后者
知识点二　推动量子力学的发展
4．爱因斯坦是20世纪科学革命的发动者和主将，他的研究成果十分丰富。以下研究成果属于爱因斯坦的有(　　)
①狭义相对论　②广义相对论　③光量子假说　④光的本质学说
A．①②③④ B．①②③
C．①② D．②③
5．1921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
知识点三　为人类和平进步而斗争
6．普朗克是诺贝尔物理学奖的得主，于1913年曾亲赴瑞士，礼聘尚是一介书生的爱因斯坦，并称其为“当代哥白尼”。爱因斯坦因此对普朗克执弟子礼。纳粹横行期间，普朗克与大多数德国知识分子一样，对纳粹暴行保持沉默。对此，爱因斯坦表示永不原谅，从此再未与普朗克进行联系。这是因为爱因斯坦(　　)
A．成就已远远超过普朗克
B．坚持“吾爱吾师，但更爱真理”
C．已移居美国，联系不便
D．科学研究繁忙，无暇顾及
7．爱因斯坦在为英国一刊物撰稿时写道：“科学是一种强有力的工具，如何使用它，它是给人赐福还是给人降祸，则取决于人本身，而不是取决于工具。……我们的唯一希望在于，拒绝任何有助于战争准备或战争意图的行为。”上述材料说明(　　)
A．爱因斯坦对自己的科学研究促成了原子弹的发明深感不安
B．爱因斯坦反对把科学技术用到战争中
C．爱因斯坦认识到资本主义国家的侵略性
D．爱因斯坦认识到科学技术的威力
8．爱因斯坦在去世之前，留下遗言：“不许把这房子变成博物馆”。这说明爱因斯坦(　　)
A．崇拜偶像
B．不希望后人把他当作偶像来崇拜
C．要把房子留给他的秘书
D．死后不要哀荣
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
9.阅读下列材料：
为纪念划时代物理学大师爱因斯坦逝世50周年，作为“国际物理年”重要的全球性纪念活动之一，“物理照耀世界”光束传递活动于4月19日晚举行。美国新泽西州当地时间20∶30，一束光信号从爱因斯坦工作过的普林斯顿大学准时发出，通过大洋光缆在24小时内周游地球，最后返回美国。
据介绍，活动的主信号为带有爱因斯坦头像和“国际物理年”的宣传画，同时附一页与物理学相关、适合中学生的研究性课题题目，以电子邮件的方式向下传递。与此同时，各地科协青少年部与各地物理学会根据当地条件组织部分学生，并行开展可见光信号传递活动。中国31个省、自治区、市的33座城市参加了光束传递活动。 ——《北京青年报》
请回答：
(1)从爱因斯坦的科学贡献分析全球为什么要隆重纪念爱因斯坦逝世50周年？
(2)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，自认一生最大的错误就是建议研制原子弹。请问他的思想前后矛盾吗？为什么？
10．阅读下列材料：
材料一　“我不知道在别人看来，我是什么样的人；但在我自己看来，我不过就像是一个在海滨玩耍的小孩，为不时发现比寻常更为光滑的一块卵石或比寻常更为美丽的一片贝壳而沾沾自喜，而对于展现在我面前的浩瀚的真理的海洋，我还没有发现呢。”
——牛顿临终遗言
材料二　有一次，一个美国记者问爱因斯坦关于他成功的秘诀。他回答：“早在1901年，我还是二十二岁的青年时，我已经发现了成功的公式。我可以把这公式的秘密告诉你，那就是A＝X＋Y＋Z！A就是成功，X就是努力工作，Y是懂得休息，Z是少说废话！这个公式对我有用，我想对许多人也是一样有用。”
材料三　德国著名的物理学家普朗克年轻时曾向他的老师表示要献身于理论物理学，老师劝他说：“年轻人，物理学是一门已经完成了的科学，不会再有多大的发展了，将一生献给这门科学，太可惜了。”19世纪理论物理学达到了巅峰状态，但其中也隐含着巨大的危机。海王星的发现显示出牛顿力学无比强大的理论威力，电磁学与力学的统一使物理学显示出一种形式上的完整，并被誉为“一座庄严雄伟的建筑体系和动人心弦的美丽的庙堂。”在人们的心目中，古典物理学已经达到了近乎完美的程度。
请回答：
(1)根据材料二，我们知道“A＝X＋Y＋Z”带领爱因斯坦走向成功，结合所学知识说明其伟大成就。
(2)你怎样理解材料三中普朗克的老师对他的告诫，近乎完美的经典物理学存在什么局限性？
(3)通过对以上材料的分析，结合所学知识，谈谈三位科学家能给你什么启示和动力？
【答案解析】
知识清单
一、1.(2)苏黎世联邦工业大学　(3)物理学
2．(1)①论物体的电动力学　②电磁波　常数　③时空　(2)①广义相对论的基础　②加速　③宇宙
3．光量子　量子力学
4．宇宙学
二、1.反战
2．纳粹分子
3．核战争　原子科学家非常委员会
对点训练
1．C　[A和B都是牛顿的作品，D把狭义相对论扩大为广义相对论；《论物体的电动力学》标志着狭义相对论的提出。]
2．B　[相对论的理论很多人不理解，与人们日常经验不一致，往往人们不能接受。]
3．C　[从相对论的内容可知，A、B、D都是错误的。]
4．B
5．D　[量子理论是德国科学家普朗克提出的，爱因斯坦将它推广到光学中，成功地解释了光电效应。]
6．B　[爱因斯坦从此再未与普朗克进行联系，从所给材料来看，是因为普朗克对纳粹暴行保持沉默，而爱因斯坦则是二战时期反对纳粹暴行的著名人士，二人的政治观点不同，与A、C、D三项没有关系。]
7．B
8．B　[从题干材料来看，爱因斯坦反对后人把他当作偶像来崇拜，C、D表述错误。]
综合运用
9．(1)他创立的相对论为科学发展带来了革命性的变化；他提出的质量能量公式为原子弹的研制提供了理论依据；他提出的光量子假说推动了量子力学的发展；他在宇宙学、统一场论等领域的成果是人类自然科学史上的一次革命；他热爱和平，厌恶战争，关心人类的命运；而他伟大的人格更是留给后人的一笔宝贵遗产。
(2)不矛盾。说明爱因斯坦热爱和平，厌恶战争，关心人类的命运，制造原子弹是为了制止二战爆发，捍卫和平；反对利用原子弹制造国际和地区形势的紧张，主张和平利用原子能。
解析　本题考查对爱因斯坦的评价，包括他的贡献，他对人类命运的关注。评价时要结合当时的历史背景具体分析。
10．(1)①爱因斯坦经过多年的研究，打破了牛顿以来传统的绝对时空观，于1905年提出了狭义相对论。1916年爱因斯坦的广义相对论最终形成。相对论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。②爱因斯坦提出光量子假说，成功地解释了光电效应问题，进一步推动了量子力学的发展。
(2)①经典力学体系的建立标志着近代科学的形成，19世纪理论物理学达到了巅峰状态，物理学似乎是一门已经完成了的科学。②局限性：经典物理学所研究的是人们日常生活中易于理解的宏观世界，没有涉及人们没有直接经验的微观世界。经典力学的绝对时空论认为时间和空间是绝对的。
(3)①认识科学真理需要勇于探索、执着追求的精神。②人类对客观规律的认识在不断深入，科学理论在不断完善和创新，只有勇于探索、不懈追求，才能有所成就。
解析　第(1)问结合爱因斯坦的成功历程回答；第(2)问结合相对论、牛顿经典力学的关系回答；第(3)问可以结合三位科学家的成功意义作答。
教材问题解答
[学思之窗]
1．你认为爱因斯坦的科学创新体现了哪种精神？
提示　爱因斯坦的科学创新体现了向权威挑战、大胆质疑、追求真理的精神。
2．对这两种截然相反的态度，你怎样看？
提示　爱因斯坦热爱科学，也热爱人类。他没有因为埋头于科学研究而把自己置于社会之外，一直关心着人类的文明和进步，并为之顽强、勇敢地战斗。他说过：“人只有献身于社会，才能找出那短暂而又有风险的生命的意义。”他自己正是这样去做的。
3．这是爱因斯坦的两句名言，对爱因斯坦来说，生命的意义是什么？
提示　对爱因斯坦来说，生命的意义在于设身处地地替别人着想，忧他人之忧，乐他人之乐，并竭尽全力为改善人类境况而奋斗。
[探究学习总结]
一、本课测评
1．爱因斯坦对人类科学发展的主要贡献是什么？
提示　爱因斯坦对人类科学发展的主要贡献
科学
成就
内容
影响
相
对
论
狭义相
对论
两条基本原理，一是相对性；二是光速不变原理
改变了牛顿力学绝对的时空观，揭露物质和能量相对性，为原子能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
广义相
对论
两条基本原理，一是等效原理；二是广义相对性
改变了人们对宇宙的认识，在其指引下，天体和宇宙演化观测研究开展起来
光电
效应
研究
1905年提出光量子假说，解释光电效应问题；1921年因光电效应研究而获诺贝尔物理学奖
推动了量子
力学的发展
其他
领域
宇宙学、统一场论等
对传统物理学是一次伟大的革命，也是人类自然科学史上的一次革命
2.爱因斯坦为人类和平事业做了哪些工作？
提示　(1)签署反战宣言。(2)反对法西斯。(3)反对核战争，倡议各国科学家用自己的言行维护世界和平。
二、学习延伸
1．对比牛顿与爱因斯坦的主要科学成就，分析爱因斯坦在哪些方面发展了牛顿的理论。
提示　牛顿的经典力学理论表明牛顿的时空观是“绝对时间”和“绝对空间”理论，在此基础上存在着“绝对运动”。爱因斯坦狭义相对论则认为时空与运动都是相对
的。狭义相对论反映的是物体高速运动时的客观规律，而牛顿力学反映的是物体低速运动时的客观规律，狭义相对论把牛顿力学作为低速运动理论的特殊情形包括在内，是对牛顿力学的继承和发展。
2．在材料(1)中，爱因斯坦是怎样看待科学和战争的关系的？根据材料(2)分析，爱因斯坦在材料(1)中的主张是不是发生了变化？你怎样评价爱因斯坦的行为？
提示　(1)科技进步具有双重作用，可用来自我毁灭，也可造福人类。科技造成的灾难实际上是其应用者——特定的制度体系造成的。科学的发展为战争杀伤力增强创造条件，威胁世界和平。因此，他积极致力于防止核战争。
(2)没有变化。爱因斯坦建议造原子弹的目的是为了制止战争。
(3)爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家，还是一位具有正义感的社会学家，他的言行反映了他的社会良知和对人类和平与进步的关心。