2019-2020学年高中历史 第五单元 杰出的科学家 第20课 20世纪科学巨匠爱因斯坦学案 岳麓

-1-第20课20世纪科学巨匠爱因斯坦课程标准学习目标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。了解爱因斯坦的成长历程和狭义相对论的创立。掌握爱因斯坦的相对论的提出及意义；认识爱因斯坦为人类和平做出的努力。分析爱因斯坦对人类科学发展的主要贡献，理解爱因斯坦为什么被视为20世纪最伟大的科学家。一、相对论1．出生：出生于德国一个犹太人家庭。2．求学：在大学学习数学和物理学。3．工作：在瑞士伯尔尼专利局当技术员。4．提出相对论(1)提出：1905年，提出狭义相对论，后又建立广义相对论。(2)意义①解决了经典物理学的难题，改变了人们对宇宙的看法。②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。③与量子理论一起构成了现代物理学的两大支柱，对其他学科产生了历史性的影响。[特别提醒]在平时学习过程中注意科学家的成就反映了当时科学技术的发展水平，总体上受时代背景、社会与生产需要的制约，同时也是科学家创造性探索实践的结果。要理解科技是由科学家创造的，每一代科学家都是在批判和继承前人的基础上进行创新的。二、和平捍卫者1．一战期间：多次表明坚定的反战立场，参与发起反战团体“新祖国同盟”。2．二战前：成为德国纳粹分子的迫害对象，移居美国。3．50年代：“冷战”加剧，与罗素联合发表《罗素—爱因斯坦宣言》，反对核战争，呼吁世界和平。[特别提醒]爱因斯坦的反战言行，说明了他反对侵略战争、热爱和平、关心全人类命运的高贵品质。三、科学巨匠的遗言-2-1．伟大而平凡：爱因斯坦生活俭朴；为人善良、纯朴、谦逊；音乐爱好者和优秀的小提琴手；反对崇拜偶像，不爱慕虚荣。2．逝世：1955年4月，爱因斯坦在普林斯顿逝世。[特别提醒]爱因斯坦崇高的人生品格，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，挚爱人类。(1)爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家，他创立了相对论，提出了光量子假说。爱因斯坦创立的狭义相对论和广义相对论，是人类认识自然过程中的一次质的飞跃，标志着物理学的重大突破，是科学发展史上的一座里程碑。相对论和量子论共同构成了现代物理学的重要支柱。(2)爱因斯坦反对战争，争取和平的努力，赢得了世人的敬重。,[爱因斯坦对科学发展的主要贡献史料一他所作的光线经过太阳引力场要弯曲的预言，于1919年由英国天文学家亚瑟·斯坦利·爱丁顿的日全食观测结果所证实。1916年他预言的①引力波在1978年也得到了证实。史料二20世纪最后一期的《时代》周刊评选出了一位“世纪人物”，《时代》周刊称他为“天才、政治难民、人道主义者、②原子和宇宙谜的开启者”“以其最伟大的思想和无与伦比的形象独占鳌头”。他说过这样的名言：“一个人对社会的价值首先③取决于他的感情、思想和行动对增进人类利益有多大作用。”①画线信息“引力波”在物理学中是指时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播，这种波以引力辐射的形式传输能量。在1916年爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果，因为它引入了相互作用的传播速度有限的概念。②③画线信息表明《时代》周刊是从爱因斯坦的科学贡献和人格魅力的角度评价爱因斯坦的。(1)据史料一和所学知识，分析爱因斯预言的证实有何意义。提示证实了爱因斯坦广义相对论的正确性。广义相对论改变了人们对宇宙的认识，以广义相对论为指导的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。(2)据史料二，列举他以“感情、思想和行动增进人类利益”的主要事迹。-3-提示提出相对论，奠定了现代物理学的理论基础；提出光量子假说，解释了光电效应，推动了量子力学的发展；呼吁防止核战争，关注人类的进步与和平。爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家(1)相继建立了狭义相对论和广义相对论。狭义相对论统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两大体系，使物理学在逻辑上成为完美的科学体系。广义相对论改变了人们对宇宙的认识，建立了完善的引力理论，使宇宙学得到进一步发展。他的相对论是人类科学史和人类思想史上最伟大的成就之一。(2)提出了光量子假说，解决了物理学长期未解决的光电效应问题，从而推动了量子力学的发展。(3)在宇宙、统一场论等物理学领域也取得了重大研究成果。(4)他具有先进的科学思想，对科学的目的、科学功能等有着正确的认识。(5)他具有正义感，时刻关心人类的进步与和平。在人类面临法西斯威胁的情况下，及时提出了研制原子弹的建议，为反法西斯战争的胜利做出了贡献。二战结束后，他又致力于防止核战争，积极参加世界反战运动，推动世界和平事业的发展。一、牛顿经典力学与爱因斯坦相对论的关系1．牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有一个适用的前提，即物体运动是在低速情况下发生的一个特例。2．爱因斯坦的相对论否定了牛顿的绝对时空观，指出时间和空间都不是绝对不变的，它们随着物质的运动而变化，物质质量随运动速度的增大而增加。爱因斯坦还提出质能转化原理，加深了人们对物质和运动的认识。3．但并不是说，牛顿在历史上的光辉被相对论抹掉了，而应该理解为相对论发展了牛顿力学，把牛顿力学概括在相对论力学之中，牛顿力学是相对论力学在低速运动状态下的一个特例。二、全面认识爱因斯坦1．科学贡献(1)爱因斯坦提出光束的能量在传播、吸收和产生过程中都具有粒子性，即量子性。他的这个理论圆满地解释了光电效应。(2)狭义相对论在本质上改变了牛顿力学的时空观，揭示了作为物质形式存在的空间和时间统-4-一成一个四维空间，揭示了力学运动和电磁运动在运动学上的统一性，最后形成了广义相对论，推断在引力场中传播的光线将会发生弯曲。1916年，他开始用广义相对论引力论来考察宇宙问题。2．倡导和平：他反对侵略战争，反对军国主义和法西斯主义，反对民族压迫和种族歧视，为人类的进步进行坚决的斗争。倡议各国认识核战争的极端危险性，倡导各国科学家用自己的言行来维护世界和平。3．淡泊名利：爱因斯坦一生不崇拜偶像，也不希望别人把他当做偶像来崇拜。他获得了许多奖励，但他从来没把这些荣誉看得很重。教材答疑·名师指津一、解析与探究(教材P99)在理解爱因斯坦立场与态度的基础上，进一步思考科学、战争与和平的关系。提示教师可先补充如下一段论述材料：“实际上，就科技本身而言，它只是一个中性的、工具性的事物，科技的发展表明的是一种进步和发展的客观状态，无所谓弊端和局限性。所谓科技进步的意义或局限，实际是对科技在特定制度环境中所衍生出来的社会效应或价值象征，对一定科技水平背后所代表的社会经济关系的评价……科技可以被用来造福人类，也可以用来自我毁灭。科技的双重作用实际上是资本主义和现代化双重性的外在体现。科技只是个‘刃’，‘刃’越锋利，‘剑’的杀伤力固然越大，但‘刃’毕竟是依附于‘剑’而存在的，没有‘剑’就无所谓‘刃’，而‘剑’则是独立存在的，无‘刃’之‘剑’也可以伤人。”然后引导学生结合教材材料分析总结。在特定条件下，先进的科技成果能够加快战争的结束，如二战时美国对日本使用原子弹，加快了日本的投降和二战的结束。但也应看到，战争刺激了科学的发展和应用，科学的发展和应用则为战争规模的扩大创造了条件，从而威胁了世界和平。二、自我测评(教材P99)简述爱因斯坦的主要科学成就及其在社会发展中的作用。提示成就：建立了狭义相对论和广义相对论。作用：奠定了系统、科学的物质观和时空观，为人们认识宏观宇宙创造了条件；相对论与量子理论一起构成了现代物理学的两大支柱，使物理学的发展产生了革命性的变化，并对其他学科的发展产生了历史性的影响；爱因斯坦的研究揭示出可以将物质的部分质量转换为巨大的能量，从而极大地扩展了物理学的应用领域。