《20世纪的科学伟人爱因斯坦》教学课件

课件33张PPT。　　爱因斯坦的天才头脑至今仍影响着各行各业，而市场玩家们光是为他的形象每年就肯签无数张大数目支票。近来要求购买爱因斯坦肖像权的客户数量超过其他任何名人。爱因斯坦的姓名使用权则归耶路撒冷的希伯来大学所有，该大学近来从迪士尼旗下一条以“爱因斯坦宝宝”为名的益智玩具和录像产品线得到的收益也数额可观。职业：科学家
去世时间：1955年4月18日
终年：76岁 “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。电脑游戏、公共汽车、数码照相机……我们衣食住行的每个细节都闪现着爱因斯坦的影子。 烟雾探测器 这里用一个假设的“你”做比喻。早晨当你从下榻的宾馆起来，走出房间准备晨练时，请注意你头上的烟雾探测器。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。 平坦的公路 回到家后你要开车去上班，你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。 电脑显示器 来到办公室，你打开电脑开始工作。在短促的瞬间，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，当然，精彩的电脑游戏也玩不起来了。 精准的激光 下班后你到超市购物，你手里的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。 太阳能电池 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。 数码相机 星期天，你会和家人轻松郊游。当你打开数码相机，准备摄下家人温馨的笑容时，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。 药物 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。 全球定位系统 万一彩票中了大奖，得意忘形的你不幸成为寻人启事中主角，那也没有关系，你身上携带的GPS（全球定位系统）能帮助你与搜索人员取得联系。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。 控制X射线的能量 你长了一个肿瘤，幸亏是良性的，但因长在胸腺上，手术后需要放射治疗。医生在为你实施放射治疗前，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。 假如没有爱因斯坦…… 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。第5课
20世纪科学伟人爱因斯坦要求掌握:
了解爱因斯坦的成长历程及主要科学成就，认识他们在社会发展中的作用。
感受爱因斯坦脚踏实地地进行科学研究和勇于科学创新的精神 爱因斯坦为什么被视为20世纪最伟大的科学家？提出狭义相对论、广义相对论、光量子假说等。 1905年， 《论物体的电动力学》1916年，《广义相对论的基础》1905年，光电效应一、爱因斯坦的科学贡献1、狭义相对论 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。而逻辑上的混乱让爱因斯坦更是无所适从。 他疲倦地从办公室回到家里，头脑里天旋地转，然而凭直觉爱因斯坦逐步认定有种极平常的经验在作祟，究竟是什么呢？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，
“阿尔伯特，吃饭的时间到了，还不快收拾桌子？” “时间！？”宛如流星划过脑际，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》。在上面牛顿以确凿的口气写道： “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。 第一篇的论文名字很朴素，叫《论物体的电动力学》。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。 2、狭义相对论：内容：相对性原理和光速不变原理举个例子吧，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：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。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。科学趣闻：法国协和式飞机上的钟就比地球上的钟慢.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 .1916年，爱因斯坦完成了长篇论文
《广义相对论的基础》包含两条基本原理：一是等效原理 二是广义的相对性2、广义相对论：爱因斯坦指出物体使周围时空弯曲，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。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5月29日清晨，巴西南部一个叫做索不拉尔的偏僻村庄里。太阳刚刚升起。上帝赐予了当地人永久的宁静，在他们眼中，世界不过是蓝天，麦田，草原，绵羊，仅此而已。甚至刚结束的硝烟弥漫的第一次世界大战仿佛也是天边的传说。　　　　
????? 但他们还是一大早就被人吵醒了，门口来了一队行装古怪的外国人。有的操着蹩足的葡萄牙语向他们问好，有的打着手势借水喝，更多人在忙着架设天文望远镜和照相机。　　
????? 中午时分，灿烂的阳光慢慢开始变暗，本世纪一次著名的日全食发生了。围观的人群骚动了起来，纷纷在胸口画着十字，有人急忙去找牧师，而那些外国人则胸有成竹地开始进行观测。???? 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。　　　　
???? 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，虽然绅士们最推崇沉着冷静的作风，但是教授的目光明显流露出期待和不安。当他将湿漉漉的底片放在灯下时，很快教授先生的手连同大胡子都激动地抖了起来，宇宙有界还是无界，我们所属的空间平直还是弯曲，牛顿思想胜利还是被颠覆，都取决这几张小小的底片了。他深吸一口气，睁大了眼睛。　　　　
????? 很快，即使离屋子五十米以外的地方都可以听到一声毫无风度的嚎叫：“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。一个真实的故事:英国皇家学会的大厅里，坐满了英伦三岛的科学精英。他们有的可能意识到这会是个不平凡的日子，特地换上节日才穿的西装。 …… 但是当著名的天文学家爱丁顿勋爵，这次天文测量的总领队出席在会场时，下面顿时静了下来。他满脸风尘，声音低哑而且发言简短，但纵使会场离他最远的人也听清了这样几句，“……铁一般的事实……光线弯曲了……与爱因斯坦博士的计算结果完全一致……” 无论是赞成派还是反对派，都清楚这的确是重要的一天，不仅二十世纪物理学的一代巨人就此崛起，而且是他，爱因斯坦，亲手抡起大槌，将牛顿苦心创建，业已竣工百年的经典物理学的大厦砸开第一道裂纹。 牛顿也错了？物理学就此混乱？末日就此到来？呵，依撒克?牛顿，我们心中的神祗，我们都是你忠实的追随者，你会怎样指示我们呢？人们纷纷把目光投向大厅正中牛顿的巨幅画像上。 牛顿不说话，他只是高深莫测地笑着。 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.“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！” 3、光的量子论1905年,爱因斯坦提出光量子假说，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、宇宙学、统一场论等二、爱因斯坦的科学精神材料（一）我没有什么特别的才能，不过喜欢寻根刨底地追问问题罢了。 ――爱因斯坦
智慧并不产生于学历，而是来自对于知识的终身不懈的追求。 ――爱因斯坦
一个人只有以他全部的力量和精神致力于某一事业时，才能成为一个真正的大师，因此全力以赴才能精通――爱因斯坦
材料（二）有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，我可以把这公式秘密告诉你那就是：A＝X＋Y＋Z，A是成功，X是努力工作，Y是懂得休息，E是少说废话，这公式对我有用，我想对许多人也是一样有用。”
问：从以上材料中我们感受到了爱因斯坦哪些科学精神？对我们有何启示？勤奋好学的求知态度，热爱科学，脚踏实地科学研究，对科学的不懈追求及正确的科学研究方法等。 二、爱因斯坦的科学精神1、和平的坚定捍卫者
一战时:发表反战宣言
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三、爱因斯坦的其它贡献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。最伟大的科学家的风格 淡泊名利简朴无华的生活 不修边幅很节俭的人 很珍惜时间 不摆架子 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，不发讣造，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。“只有献身于社会，才能找到那实际上是短暂而有风险的生命意义。” ―－爱因斯坦
“我每天上百次提醒自己，我的精神生活和物质生活，却依靠着别人的劳动，我必须尽力以同样的分量来报偿我们领受了的和至今还在领受着的东西” ――爱因斯坦
“一个人价值，应该看他贡献什么，而不应当看他取得什么” ――爱因斯坦
“安逸和幸福，对我来说从来不是目的。我将这些伦理基础为猪倌的理想……” ――爱因斯坦
从以上材料中我们能感受到爱因斯坦有哪些崇高的人生品格？乐于奉献精神，对社会有崇高的责任感，忧他人之忧，乐他人之乐，淡泊名利，生活节俭，热爱生活，也挚爱人类等……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。 科学趣闻：