27爱因斯坦

他创建了狭义相对论，改变了时间和窨的观念；他提出了光量子假说，发展了能量化思想。他有着传奇的人生，他的大脑被科学界称为另一个谜－－他就是爱因斯坦，20世纪最伟大的科学家和思想家之一，1905年因他而被命名为“爱因斯坦年”、“奇迹年”。在百年之后的今天，让我们重沐这位科学巨匠依然璀璨的光芒，献上我们最崇高的敬意。课标要求：了解爱因斯坦的成长历程及主要成就，认识其对社会发展所作的贡献。一、20世纪最伟大的科学家→相对论1、家庭出身：音乐和物理伴随爱因斯坦的一生1879年3月14日，阿伯特·爱因斯坦(AlbertEinstein)出生在德国西南部古城乌耳姆的一个犹太人家庭。父亲是个电工设备店店主。母亲受过中等教育、爱好音乐的家庭妇女。2、成长经历1）从小就对几何产生了浓厚的兴趣；2）大学时代：学习数学和物理学的时候，广泛阅读物理学大师的著作，培养自学和独立思考的能力，对物理学的兴趣与日俱增3）大学毕业：在瑞士伯尔尼专利局当技术员4）划时代事件：利用业余时间研究物理学，获得革命性突破3、在物理学上的重大成就思考：现代物理学的两大支柱？1）狭义相对论：1905年1916年匀速运动体系加速运动体系2）广义相对论：相对论与量子论相对论的基本原理：相对性原理和光速不变原理《论动体的电动力学》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。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。如何理解相对论？光的量子论（获得诺贝尔奖）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（P97）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。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。4、相对论的深远影响（1）相对论提出是物理学领域最伟大的革命。（2）相对论在很大程度上解决了19世纪末出现的经典物理学的危机，创立了一个全新的物理学世界，极大地扩展了物理学应用的领域。（3）揭示了时空、物质、运动和引力之间的统一性，奠定了系统、科学的物质观和时空观，为人们认识宏观世界打开了一个新的窗口。（4）与量子理论一起构成了现代物理学的两大支柱，为物理学的发展带来了革命性的变化，并对其他学科产生了历史性的影响。（5）揭示出人类可以将物质的部分质量直接转换为巨大的能量。17世纪下半叶，是“牛顿的时代”；20世纪上半叶，是“爱因斯坦的时代”电脑显示器在短促的瞬间，电子显像在显示屏上———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。5、爱因斯坦科学成就的应用精准的激光当你到超市购物，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。5、爱因斯坦科学成就的应用数码相机假期你和家人轻松郊游。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。5、爱因斯坦科学成就的应用控制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（即能量=质量乘光速平方）据此理论人们造出原子弹、氢弹的同时，也治好了你的胸腺瘤。5、爱因斯坦科学成就的应用为什么爱因斯坦能有这么伟大的成就？他是天才吗？A＝X＋Y＋Z，A是成功，X是努力工作，Y是懂得休息，Z是少说废话成功＝艰苦的劳动＋正确的方法＋少说废话。勤奋好学、善于思考；热爱科学、脚踏实地；挑战权威、勇于创新；毫不动摇、追求真理。“当法律和人类尊严必需保卫时，我们一定要战斗。”“人类的福祉必须高于对自己国家的忠诚”。“每一个国家的利益都必须服从更广泛的共同体的利益。”――爱因斯坦二、坚定的和平捍卫者“人只有献身于社会，才能找出那实际上是短暂而又有风险的生命的意义。”“一个人的真正价值，首先取决于他在什么程度和在什么意义上从自我解放出来。”爱因斯坦一心希望科学造福于人类，但他却目睹了科学技术在两次世界大战中所造成的巨大破坏。因此，他认为战争与和平的问题是当代的首要问题，除科研成果之外，他一生中发表得最多的也是这方面的言论。1、一战时：多次表明自己的坚定的反战立场，参与发起成立反战团体“新祖国同盟”2、一战后：致力于恢复各国人民的相互谅解，呼吁人民为和平而斗争3、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4、二战后：与英国哲学家罗素联合发表《罗素—爱因斯坦宣言》，反对核战争，呼吁世界和平在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，他不愧是一位热心于社会正义和人类和平事业的“世界公民”。45年8月，美国先后在日本的广岛、长畸投下两颗原子弹，加速了日本法西斯的投降，但对无辜平民的伤害也同样令全世界震惊。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！”。从这件事中，我们能得到什么启发？我们应如何对待科学的发展？科学技术本身是一把双刃剑。科技能造福人类，推动生产力水平的提高，但如果运用不当，也能危害人类。三、伟大而平凡的人1、爱因斯坦是不爱钱财的人。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。”据说，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。2、爱因斯坦是很节俭的人。3、爱因斯坦有才但不冷漠，他为人善良，纯朴，对任何人都十分谦逊。4、爱因斯坦是个幽默和富有情趣的人。5、爱因斯坦是很珍惜时间的人，他不喜欢参加社交活动与宴会，曾讽刺地说：“这是把时间喂给动物园”。6、爱因斯坦是质朴的、务实的、不谋虚荣的人。生前不要虚荣，死后更不要哀荣。爱因斯坦曾经说过：“我自己不过是自然的一个极微小的部分。”他把一切献给了人类从自然界获得自由的征程，最后连自己的骨灰也回到了大自然的怀抱。（把自己的大脑捐出供医学研究）但是正如英费尔德第一次与他接触时所感受到的那样，“真正的伟大和真正的高尚总是并肩而行的”，爱因斯坦的伟大业绩和精神永远让后人铭记。问题探究：在爱因斯坦一生的活动中，事业上的巨大成就、政治上的正义感与人格上的伟大三方面之间有何内在的联系？不是彼此孤立的，而是有着内在的联系。爱因斯坦在科研方面的辉煌成就得益于他为人类进步事业做贡献的愿望；得益于他对人生和世界的深刻体察；得益于他谦逊朴实的伟大人格。同时，他在科学研究方面的巨大成就，使他在推动人类文明和进步事业方面、在呼吁世界和平等方面具有更大的影响力和号召力，从而使他的人格更加丰满、更加伟大！