20世紀的科學偉人愛因斯坦市公開課金獎市賽課一等獎課件

愛因斯坦天才頭腦至今仍影響著各行各業(yè)，而市場玩家們光是為他形象每年就肯簽無數(shù)張大數(shù)目支票。最近要求購置愛因斯坦肖像權(quán)客戶數(shù)量超出其它任何名人。愛因斯坦姓名使用權(quán)則歸耶路撒冷希伯萊大學全部，該大學最近從迪士尼旗下一條以“愛因斯坦寶寶”為名益智玩具和錄像產(chǎn)品線得到收益也數(shù)額可觀。收入：萬美元職業(yè)：科學家逝世時間：1955年4月18日終年：76歲死因：自然死亡第1頁

“愛因斯坦”無處不在

毫不夸大地說，依據(jù)愛因斯坦創(chuàng)建科學理論而衍生出創(chuàng)造創(chuàng)造，幾乎涵蓋了當代文明每一個角落。電腦游戲、公共汽車、數(shù)碼攝影機……我們衣食住行每個細節(jié)都閃現(xiàn)著愛因斯坦影子。

第2頁煙霧探測器

這里用一個假設“你”做比喻。早晨當你從下榻賓館起來，走出房間準備晨練時，請注意你頭上煙霧探測器。它利用放射性物質(zhì)镅-241釋放出能量，產(chǎn)生一小束帶電粒子。一旦發(fā)生意外，從火焰里冒出來煙霧與粒子束發(fā)生反應，觸動警報器自動拉響。

因為镅原子核不穩(wěn)定，一旦裂開，質(zhì)量似乎就消失了一些，因為碎片質(zhì)量比原來原子核小。其實，镅原子質(zhì)量根本沒有消失。這是愛因斯坦告訴我們。第3頁平坦公路

回到家后你要開車去上班，你車輪下平坦公路里也刻著愛因斯坦功勞。在愛因斯坦博士論文中探討了在不一樣溶液中測量分子新方法，這些方法以后成為膠體化學基本方法。建材工程師在建造公路時，就是利用他研究結(jié)果。

第4頁電腦顯示器

來到辦公室，你打開電腦開始工作。在短促瞬間，電子正從顯像管陰極發(fā)射出來，好像在飛馳過程中取得了能量，積聚在顯示器上———這恰好符合愛因斯坦狹義相對論。創(chuàng)造電腦顯示器工程師必須使顯示器符合“相對論效應”，不然控制電子飛馳磁鐵就會在顯示器上產(chǎn)生含糊圖像，使你無法工作，當然，精彩電腦游戲也玩不起來了。精準激光

下班后你到超市購物，你手里每一件商品條形碼也得益于愛因斯坦激光理論，只有激光才能準確讀出條形碼中編碼。第5頁太陽能電池

假如你想用太陽能光電池為自己居室提供能量。這些光電池能夠把太陽能轉(zhuǎn)成電能，愛因斯坦在90年前發(fā)表一篇論文里就首次正確地分析過這一轉(zhuǎn)換原理。

他發(fā)覺光子含有能量。一些光子攜帶能量足以克服將電子集中于某種金屬“粘性”，這就是著名光電效應。第6頁數(shù)碼相機

星期天，你會和家人輕松郊游。當你打開數(shù)碼相機，準備攝下家人溫馨笑容時，要先感激愛因斯坦。從鏡頭飛進來光子會把半導體里電子擠走，這一樣利用了寶貴光電效應。

第7頁藥品

倘若你身體有點小毛病，需要藥品調(diào)理。許多藥品制造得益于愛因斯坦那篇相關布朗運動論文。

英國植物學家羅伯特·布朗最先觀察到，懸浮液體中微粒永遠不停地做無規(guī)則運動。愛因斯坦則利用布朗運動創(chuàng)建了將微觀數(shù)量和宏觀數(shù)量聯(lián)絡在一起統(tǒng)計法。

直到今天，這些統(tǒng)計法仍是全世界藥劑師必須遵照配比法則。第8頁全球定位系統(tǒng)

萬一彩票中了大獎，得意忘形你不幸成為尋人啟事中主角，那也沒相關系，你身上攜帶GPS（全球定位系統(tǒng)）能幫助你與搜索人員取得聯(lián)絡。第9頁控制X射線能量

你長了一個腫瘤，幸虧是良性，但因長在胸腺上，手術(shù)后需要放射治療。醫(yī)生在為你實施放射治療前，需要預計X射線可能對你細胞造成傷害，依據(jù)就是愛因斯坦E=mc2。

據(jù)此理論造出原子彈、氫彈同時，也治好了你胸腺瘤。第10頁假如沒有愛因斯坦……第11頁第5課20世紀科學巨匠愛因斯坦基本要求

了解愛因斯坦成長歷程，簡述他主要科學成就：提出狹義相對論、廣義相對論、光量子假說等。感受愛因斯坦腳踏實地進行科學研究和勇于科學創(chuàng)新精神。發(fā)展要求認識愛因斯坦對科學和社會發(fā)展巨大推進作用，感悟其成長人生啟迪。第12頁一、科學偉人成長歷程：1、少年時代愛因斯坦：極少講話，善于思索。羅盤針故事“書讀得太多，而腦筋用得太少人，都會落入懶得思索習慣?！薄獝垡蛩固埂安皇俏衣斆鳎皇俏液蛦栴}周旋得比較久?！薄獝垡蛩固?、中課時代愛因斯坦“不守紀律、心不在焉、想入非非”中學老師給愛因斯坦評語：學校也斷言：愛因斯坦將“一事無成”并將他趕出學校。愛因斯坦在10歲時，進入了慕尼黑路提波德中學。他喜歡上了數(shù)學，并開始自學高等數(shù)學。沒過多久，數(shù)學老師已經(jīng)不是他對手了，經(jīng)常被小愛問得張口結(jié)舌。有一次，數(shù)學老師公開對他說：“假如班上沒有你這個學生，我會非常愉快?！毙勖曰蟮卣f：“我并沒有做對不起老師事呀！”“不過，你提問題經(jīng)常使我心神不定?！痹谀炒纬酝盹垥r候，愛因斯坦打破了緘默，他說“這湯太燙了?！边@下他父母才放心，然后問他為何之前不說話。愛因斯坦答道：“因為到現(xiàn)在為止一切都很正常。”第13頁“幸福人對現(xiàn)狀太滿足了，所以不大會去想到未來。其次，青年人則愛致力于構(gòu)想一些大膽計劃。我若有幸考取，我就會到蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學去讀書了。我會在那里呆上4年，學習數(shù)學和物理。我想象自己成了自然科學中這些部門教師，我選擇了自然科學理論部分。人們總是喜歡做自己有能力去做事情。何況科學職業(yè)還有某種獨立性，那正是我極喜愛?！钡?4頁3、大學愛因斯坦：在這里，愛因斯坦自由散漫發(fā)揮到極致。他能夠穿著拖鞋進出教室，能夠蓬頭垢面地整天窩在試驗室，能夠和同學們在一起自由討論?！谒敵蹩磥恚锢硎澜缡呛唵味鴥?yōu)美。愛因斯坦沒有經(jīng)過大學入學考試其中歷史不合格第15頁二、愛因斯坦科學貢獻1、狹義相對論提出愛因斯坦頭腦里塞滿了以太，量子，時間，空間這些東西，以至于給他孩子小漢斯拿著奶瓶喂奶時也時常走神。而邏輯上混亂讓愛因斯坦更是無所適從。

他疲憊地從辦公室回到家里，頭腦里天旋地轉(zhuǎn)，然而憑直覺愛因斯坦逐步認定有種極日常經(jīng)驗在作祟，終究是什么呢？他越想越困，眼睛慢慢快要闔上了，這時，廚房里傳來妻子米列娃呼喚，“阿爾伯特，吃飯時間到了，還不快收拾桌子？”

“時間！？”宛如流星劃過腦際，愛因斯坦幾乎從椅子上跳將下來。他急忙翻開牛頓《自然科學哲學原理》。在上面牛頓以確鑿口氣寫道：“絕對空間就其本性來說與外界任何事物毫無關系，它永遠是同一，不動?！薄敖^正確，真實數(shù)課時間本身按其本性來說是均勻流逝，與外界任何事物無關?！薄霸谶\動系和靜止系坐標變換時，顯然，時間是不變?！?/p>

在一個月內(nèi)，名不見經(jīng)傳愛因斯坦向德國最有聲望雜志《物理年鑒》發(fā)表了三篇論文。第16頁愛因斯坦四篇論文：①他挑出分量最輕一篇，內(nèi)容是經(jīng)過中性物質(zhì)稀溶液擴散和內(nèi)摩擦來測定原子大小，寄給了他母校蘇黎士聯(lián)邦工業(yè)學院，毫不費勁地取得了博士學位。②另一篇是關于研究懸浮微粒布朗運動，也開辟了一個新方向。③第三篇是著名光電效應，歷史上第一次提出光量子理論，在發(fā)展與相對論并稱二十世紀物理學兩大基石量子力學中意義重大，幾年后單憑此而不是相對論就取得諾貝爾物理獎。④第四篇論文名字很樸素，叫《論運動物體電動力學》。然而稍通物理學史人都知道這是一篇驚世駭俗文章，它宣告了狹義相對論誕生。（1）提出標志：第17頁（2）狹義相對論基本原理：相對性原理和光速不變原理（必修3）舉個例子吧，一束光向你而去,假如你乘一輛每秒20萬公里火車去追它，按照常理可知光速每秒30萬減掉你20萬，那么你在火車測到光速應該是10萬公里每秒，順理成章。不過，那是錯,實際情況是，不論你選取是什么參考系，光速都不受相對性影響，永遠為30萬公里每秒。（光相對于以速度v運動著慣性觀察者傳輸速度是c-v（當c和v同向時）或c+v（當c和v反向時））。這就是光速不變原理。所謂光速不變是指光在傳輸時其運動速度不適合用于任何參考系。事實比這個例子更復雜，僅供了解。相對性原理：光速不變原理：第18頁相對論誕生后，曾經(jīng)有一個令人極感興趣疑難問題---雙生子佯謬。一對雙生子A和B，A在地球上，B乘火箭去做星際旅行，經(jīng)過漫長歲月返回地球。愛因斯坦由相對論斷言，二人經(jīng)歷時間不一樣，重逢時B將比A年輕.科學趣聞：法國協(xié)和式飛機上鐘就比地球上鐘慢.（3）創(chuàng)建意義：改變了牛頓力學時空觀念，解釋了物質(zhì)和能量相當性，為原子能利用奠定了理論基礎，是近代物理學領域一次偉大革命。第19頁廣義相對論愛因斯坦指出物體使周圍空間、時間彎曲，在物體含有很大相對質(zhì)量（比如一顆恒星）時，這種彎曲可使從它旁邊經(jīng)過任何其它事物，即使是光線，改變路徑。2、廣義相對論：第20頁地球周圍引力場和時空結(jié)構(gòu)拖曳扭曲時情景?？茖W家經(jīng)過分析兩枚繞地球軌道人造衛(wèi)星運行軌跡，發(fā)覺因為地球旋轉(zhuǎn)所造成特異空間結(jié)構(gòu)，使這些衛(wèi)星大約每年出現(xiàn)大約2米軌道偏離現(xiàn)象。宇宙中黑洞旋轉(zhuǎn)引發(fā)時空扭曲效應，以及黑洞物質(zhì)猛烈噴發(fā)情景。第21頁19，愛因斯坦完成了長篇論文《廣義相對論基礎》愛因斯坦預言，遙遠星光假如擦過太陽表面將會發(fā)生一點七秒偏轉(zhuǎn)。（1）提出標志：（2）廣義相對論基本原理：等效原理；廣義相對性第22頁第一幕：195月29日清晨，巴西南部一個叫做索不拉爾偏僻村莊里。太陽剛才升起。上帝賜予了當?shù)厝擞谰脤庫o，在他們眼中，世界不過是藍天，麥田，草原，綿羊，僅此而已。甚至剛結(jié)束硝煙彌漫第一次世界大戰(zhàn)好像也是天邊傳說。

但他們還是一大早就被人吵醒了，門口來了一隊行裝古怪外國人。有操著蹩足葡萄牙語向他們問好，有打著手勢借水喝，更多人在忙著架設天文望遠鏡和攝影機。

中午時分，燦爛陽光慢慢開始變暗，本世紀一次著名日全食發(fā)生了。圍觀人群騷動了起來，紛紛在胸口畫著十字，有些人急忙去找牧師，而那些外國人則胸有成竹地開始進行觀察。

他們是一支天文觀察隊，來自遙遠英國，此行目標是驗證一個德國人奇怪理論。

很快數(shù)據(jù)得到了處理，而且底片也沖出來了。

領隊教授是一個標準英格蘭紳士，即使紳士們最推崇從容冷靜作風，不過教授目光顯著流露出期待和不安。當他將濕漉漉底片放在燈下時，很快教授先生手連同大胡子都激動地抖了起來，宇宙有界還是無界，我們所屬空間平直還是彎曲，牛頓思想勝利還是被顛覆，都取決這幾張小小底片了。他深吸一口氣，睜大了眼睛。

一個真實故事:第23頁

很快，即使離屋子五十米以外地方都能夠聽到一聲毫無風度嚎叫：“我上帝，莫非那個叫愛因斯坦德國人到底說中了？！“

在兩張重合底片上能夠清楚地看到一條筆直星光在穿過陰影中太陽時，竟然發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角是1.7秒。第二幕：

英國皇家學會大廳里，坐滿了英倫三島科學精英。他們有可能意識到這會是個不平凡日子，特地換上節(jié)日才穿西裝。

……

不過當著名天文學家愛丁頓勛爵——這次天文測量總領隊出席在會場時，下面頓時靜了下來。他滿臉風塵，聲音低啞而且講話簡短，但縱使會場離他最遠人也聽清了這么幾句，“……鐵普通事實……光線彎曲了……與愛因斯坦博士計算結(jié)果完全一致……”

不論是贊成派還是反對派，都清楚這確實是主要一天，不但二十世紀物理學一代巨人就此崛起，而且是他，愛因斯坦，親手掄起大槌，將牛頓苦心創(chuàng)建，業(yè)已完工百年經(jīng)典物理學大廈砸開第一道裂紋。

牛頓也錯了？物理學就此混亂？末日就此到來？呵，依撒克?牛頓，我們心中神祗，我們都是你忠實追隨者，你會怎樣指示我們呢？人們紛紛把目光投向大廳正中牛頓巨幅畫像上。

牛頓不說話，他只是高深莫測地笑著。第24頁愛因斯坦相對論創(chuàng)建是不是意味著牛頓力學消亡？牛頓力學研究是宏觀下物體低速運動狀態(tài)；愛因斯坦相對論研究是微觀世界下物體高速運動狀態(tài)。所以相對論是經(jīng)典力學修正和互補．愛因斯坦廣義相對論創(chuàng)建改變了人們對宇宙認識，在廣義相對論指導下,天體和宇宙觀察研究及理論探討前所未有地蓬勃開展起來。（3）提出意義：第25頁意義：

解釋了光電效應問題；

他研究推進了量子力學發(fā)展。3、19，提出光量子假說4、在宇宙學、統(tǒng)一場論等物理學其它領域第26頁為何愛因斯坦能有這么偉大成就？他是天才嗎？材料一：我沒有什么尤其才能，不過喜歡尋根刨底地追問問題罷了。智慧并不產(chǎn)生于學歷，而是來自對于知識終生不懈追求。材料二：A＝X＋Y＋Z，A是成功，X是努力工作，Y是知道休息，E是少說廢話成功＝艱辛勞動＋正確方法＋少談空話。――愛因斯坦從以上材料中我們感受到愛因斯坦哪些科學精神？對我們有何啟示“書讀得太多，而腦筋用得太少人，都會落入懶得思索習慣?！薄獝垡蛩固埂安皇俏衣斆鳎皇俏液蛦栴}周旋得比較久。”——愛因斯坦第27頁1、勤奮好學、善于思索2、熱愛科學、腳踏實地3、挑戰(zhàn)權(quán)威、勇于創(chuàng)新4、毫不動搖、追求真理科學精神:第28頁

愛因斯坦生活時代曾經(jīng)歷了人類歷史上最為空前兩次世界大戰(zhàn)，他沒有因為埋頭于科學研究而把自己置身于社會之外，而是一直關心著人類和平與進步，并為之頑強勇敢地戰(zhàn)斗。閱讀課文：列舉愛因斯坦為維護世界和平所作貢獻？“愛因斯坦不但是一個偉大科學家，還是一位含有正義感社會活動家?！眞hy？第29頁①一戰(zhàn)期間：愛因斯坦在一份僅有4人參加反戰(zhàn)宣言上簽字②一戰(zhàn)后，主動致力于恢復各國人民相互諒解③30年代，反對法西斯，呼吁各國人民為和平而斗爭④二戰(zhàn)期間，上書羅斯福，提議搶在德國之前研制原子彈⑤致力于預防核戰(zhàn)爭，領導組織“原子科學家非常委員會”，出刊《原子科學家公報》……三、為人類和平進步而斗爭第30頁有高度社會責任感愛因斯坦：1939年8月2日，愛因斯坦出于對人類命運極大關注，寫信給羅斯福總統(tǒng)，提議美國務必搶在法西斯德國之前制造出原子彈；以后，當原子彈真從潘多拉魔盒里跳出來后，愛因斯坦陷入了巨大后悔與痛苦之中，自認一生最大錯誤就是提議研制原子彈。他痛心地說，“早知如此，我寧可當個修表匠！”愛因斯坦針對核武器問題后悔，代表了人類良知高度，是人類良心發(fā)出最強音。聽愛因斯坦自責之聲，我們明白了人類良知之寶貴！愛因斯坦向電視觀眾介紹核武器對人類巨大危害。第31頁假如沒有愛因斯坦……可能是：？真是：！第32頁人只有獻身于社會，才能找出那短暫而有風險生命意義。--愛因斯坦生命意義在于付出,在于給予