2024-2025學年高中歷史第六單元杰出的科學家第5課20世紀的科學偉人愛因斯坦講義新人教版選修4

PAGEPAGE1第5課20世紀的科學偉人愛因斯坦[目標導航]1.了解愛因斯坦早年的成長歷程，分析其在科學方面能夠取得科技成就的緣由。2.了解愛因斯坦相對論的基本內(nèi)容，分析相對論與牛頓經(jīng)典力學之間的關系。3.概括愛因斯坦為爭取和平而進行的重要活動，相識其在維護世界和平方面做出的重要貢獻。一、提出狹義相對論1．成長歷程(1)出身：1879年，誕生于德國南部小城烏爾姆的一個猶太血統(tǒng)家庭。(2)童年：擅長思索，對自然界的現(xiàn)象總愛尋根問底。(3)中學：被趕出校門，堅持自學。(4)高校：進入瑞士蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)高校師范系，主修數(shù)學和物理。迷上了物理學，為以后從事理論物理學探討打下了基礎。2．提出狹義相對論(1)提出：1905年6月，發(fā)表了《論動體的電動力學》，標記著狹義相對論的提出。(2)內(nèi)容：相對性原理和光速不變原理。(3)意義：變更了牛頓力學的時空觀念，揭示了物質(zhì)和能量的相當性，為原子能的利用奠定了理論基礎，是近代物理學領域的一次宏大革命。思維點撥愛因斯坦創(chuàng)立的狹義相對論和廣義相對論是人類相識自然過程中的一次質(zhì)的飛躍，標記著物理學的重大突破，是在科學發(fā)展的道路上聳立起的一座新的里程碑，成為現(xiàn)今原子能科學、宇宙航行等科學的理論基礎。二、推動量子力學的發(fā)展1．廣義相對論(1)標記：1916年發(fā)表論文《廣義相對論的基礎》。(2)內(nèi)容①等效原理，即在一個加速運動的系統(tǒng)里，物體會自動變更運動狀態(tài)，而變更這種運動狀態(tài)的力，就是慣性力。②廣義相對性，即在加速運動系統(tǒng)里的慣性力，可以運用到時空中的各種物體運動上。(3)意義：變更了人們對宇宙的相識，在廣義相對論的指引下，天體和宇宙演化的觀測探討及理論探討前所未有地蓬勃開展起來。圖解圖示愛因斯坦的相對論事實上是對牛頓經(jīng)典力學的繼承與發(fā)展，其關系用圖示表示如下：2．推動量子力學發(fā)展(1)1905年提出光量子假說，解決經(jīng)典物理學無法說明的光電效應問題。(2)1921年因光電效應探討而獲得諾貝爾物理學獎，他的探討推動了量子力學的發(fā)展。3．其他成就在宇宙學、統(tǒng)一場論等領域取得重大探討成果。易混提示愛因斯坦的相對論是現(xiàn)代物理學的標記，而吹響現(xiàn)代物理學第一聲號角的是量子論。相對論廣博，量子論好用并且最早用于技術探討，假如說相對論作為時空的物理理論從根本上變更了人們以往的時空觀念，那么量子論則在很大程度上變更了人們的實踐。三、為人類和平進步而斗爭1．捍衛(wèi)和平(1)第一次世界大戰(zhàn)時：在僅有四人參與的反戰(zhàn)宣言上簽字。(2)第一次世界大戰(zhàn)后：致力于復原各國人民的相互諒解，并為此到法、英、荷等國奔跑。(3)20世紀30年頭：起先呼吁各國人民為和平而斗爭。(4)其次次世界大戰(zhàn)中：因美國用原子彈轟炸日本城市終生缺憾。(5)其次次世界大戰(zhàn)后：致力于防止核斗爭，親自領導組織了“原子科學家特別委員會”。2．評價(1)愛因斯坦創(chuàng)立的相對論是人類相識自然過程中一次質(zhì)的飛躍，這個理論已經(jīng)成為原子能科學、宇宙航行等科學的理論基礎。(2)假如沒有愛因斯坦，原子能發(fā)電站、宇宙飛船等現(xiàn)代科技或許還在探究之中。思維點撥愛因斯坦的宏大之處，不僅僅在于他取得的一系列科學成就，還在于他是一個愛好和平的反戰(zhàn)斗士。愛因斯坦是核武器理論的提出者，但又是極力反對核斗爭的提倡者。

學問圖示主題一經(jīng)典力學理論與相對論的關系史料一在牛忽然代，牛頓的道路是一位具有最高思維實力和創(chuàng)建力的人所能發(fā)覺的惟一道路；①牛頓所創(chuàng)建的概念，至今仍舊指導著我們的物理學思想。——愛因斯坦史料二①確定空間，就其本性而言，是與外界任何事物無關而且恒久是相同的和不動的?！ｎD《自然哲學的數(shù)學原理》史料三①空間和時間不行能離開物質(zhì)而獨立存在，②空間的結構和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布?！獝垡蛩固埂断鄬φ摗穂史料解讀](1)由史料一中的①可知，愛因斯坦并沒有否定牛頓力學，而是確定了牛頓力學對現(xiàn)代物理學的指導意義。(2)史料二中的①反映的是牛頓的確定時空觀。(3)史料三中的①是說空間、時間是與外部事物相聯(lián)系的，受其影響。②說明空間取決于物質(zhì)的分布，因此會有變更。[問題思索](1)愛因斯坦認為相對論與牛頓力學是什么關系？(2)相對論對經(jīng)典力學有什么新發(fā)展？答案(1)愛因斯坦認為，牛頓力學至今仍舊在指導著我們的物理學思想。因此，愛因斯坦并沒有否定牛頓力學，而是認為牛頓力學是相對論的基礎，相對論是牛頓力學的發(fā)展。(2)牛頓認為空間是確定的，而愛因斯坦認為時間、空間是相對的，愛因斯坦否定了牛頓的確定時空觀，彌補了經(jīng)典力學在相識宏觀世界上的不足。經(jīng)典力學理論與相對論的關系(1)批判和修正①牛頓力學體系概括了物體機械運動的基本定律，這些定律有一個不容忽視的前提，即物體運動是在低速狀況下，這些定律才適用。②而愛因斯坦提出相對論，否定了牛頓的確定時空觀，指出了時間和空間的辯證關系，即時間和空間不是確定不變的，而是隨著物質(zhì)的運動而變更，物質(zhì)質(zhì)量隨著運動速度的變更而變更，并提出質(zhì)能轉(zhuǎn)化原理。(2)繼承與發(fā)展①牛頓力學是整個力學的基礎，他所關注的是宏觀的世界和低速運動的物體。②相對論發(fā)展了牛頓力學，把人類的目光引向了微觀世界和高速運動的物體，又使得牛頓力學成為相對論力學在低速狀態(tài)下的一個特例。這既是對傳統(tǒng)物理學的一次宏大革命，同時又促進了物理學探討的進一步發(fā)展。主題二全面評價愛因斯坦史料一在一片“牛頓被推翻了”的叫喊聲中，愛因斯坦說：“①可是人們不要以為，牛頓的宏大工作能被這一理論或者任何別的理論代替。②他宏大而明晰的觀念，作為自然哲學領域里整個近代概念結構的基礎，將恒久保持它獨特的意義。”——《巨人百傳叢書——愛因斯坦》史料二1933年，①愛因斯坦倡議通過軍事手段對抗希特勒的納粹德國……1947年他寫了一封致聯(lián)合國大會的公開信，②建議建立包括蘇聯(lián)在內(nèi)的“世界政府”，管理核武器?！驳卖敗ち_賓遜《愛因斯坦相對論一百年》[史料解讀](1)由史料一中的①可知，愛因斯坦認為牛頓的經(jīng)典力學具有不行替代性。①中的“這一理論”指相對論。②愛因斯坦確定了牛頓經(jīng)典力學對近代自然科學的基礎作用。(2)史料二中的①說明愛因斯坦反對德國法西斯，②說明愛因斯坦反對核斗爭，總之，史料二反映了愛因斯坦追求世界和平的政治志向。[問題思索](1)史料一中愛因斯坦如何看待經(jīng)典力學？這體現(xiàn)了愛因斯坦怎樣的人格魅力？(2)史料二中，身為科學家的愛因斯坦有著怎樣的政治志向？試從愛因斯坦的科學看法談談你的相識。答案(1)看待：經(jīng)典力學是近代自然科學的基礎。人格魅力：謙遜、包涵、理性。(2)政治志向：追求世界和平。相識：合理利用科技，趨利避害?？茖W可以制造斗爭，也可以制止斗爭，關鍵取決于人類本身；堅決反對利用科技進行斗爭的企圖。全面評價愛因斯坦愛因斯坦，世界十大杰出物理學家，現(xiàn)代物理學的開創(chuàng)者、集大成者和奠基人，同時也是一位聞名的思想家、哲學家和具有正義感的社會活動家。(1)科學貢獻①愛因斯坦提出光量子假說，圓滿地說明了光電效應問題。后來進行光輻射學的探討，并于1921年因光電效應探討獲得諾貝爾物理學獎，他的探討推動了量子力學的發(fā)展。②狹義相對論揭示了作為物質(zhì)形式存在的空間和時間統(tǒng)一成一個四維空間，愛因斯坦的相對論是人類相識自然過程中的一次質(zhì)的飛躍，推動了現(xiàn)代科學技術的發(fā)展。(2)提倡和平①他反對侵略斗爭，反對軍國主義和法西斯主義，反對民族壓迫和種族卑視，為人類的進步進行堅決的斗爭。②倡議各國相識核斗爭的極端危急性，各國科學家用自己的言行來維護世界和平。(3)愛因斯坦一生淡泊名利，他獲得了很多榮譽，但他從來沒把這些榮譽看得很重。1．“他打破確定靜止的時空觀，變更著人們看世界的角度和方式；他愛好和平反對斗爭。”文中的“他”是指()A．牛頓 B．達爾文C．愛因斯坦 D．普朗克答案C解析愛因斯坦提出相對論，揭示了空間和時間的可變性，打破了確定靜止的時空觀，是人類思想發(fā)展史上的一次根本性變革。2．1919年英國《泰晤士報》曾刊登文章，標題為“科學革命”，副標題為“宇宙新理論”和“牛頓觀念的破產(chǎn)”。這一具有“科學革命”意義的成果是()A．日心說 B．量子論C．經(jīng)典力學 D．相對論答案D解析依據(jù)題干中“宇宙新理論”和“牛頓觀念的破產(chǎn)”等信息可知其指的是愛因斯坦相對論，故D項正確。3．20世紀初，愛因斯坦相對論的提出是物理學的一場變革。它()A．否定了經(jīng)典力學體系B．打破了確定時空觀C．徹底解決了19世紀以來物理學面臨的危機D．標記著對物質(zhì)世界的相識起先進入微觀粒子世界答案B解析相對論的提出是物理學思想的一次重大革命，他否定了經(jīng)典力學的確定時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。同時，它也發(fā)展了牛頓力學，將其概括在相對論之中。C說法過于確定；D是量子論，不符合題意。所以應選B。4．閱讀材料，回答問題。材料1919年11月7日，倫敦報紙對這一重大科學事務作了大量報道?！短┪钍繄蟆飞弦浴翱茖W中的革命·新的宇宙理論·牛頓的概念被推翻”的標題報道了這次會議。報道中說：“觀測結果確定性地證明了聞名物理學家愛因斯坦的預言，而且皇家學會的主席宣稱這是發(fā)覺了被預言存在海王星以來的最驚人的事務?！?1)《泰晤士報》當時報道的應當是愛因斯坦的哪一重要成果，該成果誕生的標記是什么？(2)報道中為什么說是“……最驚人的事務”？(3)報道標題中說“牛頓的概念被推翻”，請結合所學學問分析相對論與牛頓經(jīng)典力學之間的關系。答案(1)標記：廣義相對論。1916年《廣義相對論的基礎》發(fā)表。(2)愛因斯坦的廣義相對論變更了人們對宇宙的相識，他的探討無疑對傳統(tǒng)物理學是一次宏大的革命，也是人類自然科學史上的一次革命。(3)相對論否定了經(jīng)典力學的確定時空觀，深刻地揭示了時間和空間的本質(zhì)屬性。它也發(fā)展了牛頓力學，將其概括在相對論力學之中，牛頓力學是相對論力學在低速狀態(tài)下的一個特例，推動了物理學發(fā)展到一個新的高度。[基礎達標]1．“愛因斯坦是一個造物者！”這是聞名華裔物理學家諾貝爾獎得主楊振寧對愛因斯坦的評價。楊振寧在這里高度評價愛因斯坦，主要依據(jù)是愛因斯坦()A．否定牛頓力學體系B．創(chuàng)立現(xiàn)代物理學C．變更了人們的思維模式D．創(chuàng)立了相對論答案D解析相對論并沒有否定牛頓力學體系，而是發(fā)展了牛頓力學，將其概括在相對論力學之中，解除A項；現(xiàn)代物理學有兩大支柱，一是相對論，二是普朗克提出的量子論，解除B項；人們的思維模式的變更不只是因為相對論，解除C項；愛因斯坦的貢獻在于創(chuàng)立了相對論，D項正確。2．在人類歷史發(fā)展的浩瀚長河中，誕生了很多科學成就，才使人類的物質(zhì)生活更加豐富多彩。從經(jīng)典力學到相對論的發(fā)展表明()①任何科學成就都是“站在巨人的肩膀上”的發(fā)覺②人類對自然界的相識隨著時代的前進而不斷地發(fā)展③人類起先從宏觀世界深化微觀世界相識客觀規(guī)律④科學發(fā)展是無止境的A．①②③④ B．①②④C．②③④ D．①②③答案B3．1905年是愛因斯坦的“奇跡”之年，這一年他勝利說明了光電效應，他的理論重新確定了微粒說和波動說對于描述光的行為的意義。該理論()A．深刻揭示了時空的本質(zhì)屬性B．推動量子理論進一步發(fā)展C．推動了近代自然科學的誕生D．標記著量子理論的誕生答案B解析材料中“勝利說明了光電效應，他的理論重新確定了微粒說”有利于探討微觀的事物現(xiàn)象，推動了量子理論進一步發(fā)展，故B正確。4．下列對愛因斯坦的貢獻表述有誤的是()A．愛因斯坦因光電效應探討而獲得諾貝爾物理學獎B．愛因斯坦創(chuàng)立的相對論是人類相識自然過程中又一次質(zhì)的飛躍C．在20世紀50年頭成為了一名堅決的反戰(zhàn)戰(zhàn)士D．創(chuàng)立了“歸納—演繹”的科學探討方法答案D5．愛因斯坦說：“我不知道第三次世界大戰(zhàn)用什么武器，但是第四次世界大戰(zhàn)人們將只會用木棒和石頭打仗了。”這個言論表明愛因斯坦是一位()A．反對斗爭的科學家B．極端的民族主義者C．狂熱的愛國主義者D．鼓吹斗爭的社會活動家答案A解析其次次世界大戰(zhàn)結束后，愛因斯坦曾致力于防止核斗爭，成為一個聞名的反戰(zhàn)運動活動家，故A項符合題意；B、C、D三項均與題干信息不符。6．愛因斯坦被美國《時代》周刊評比為“世紀人物”。下列這些稱呼與愛因斯坦形象符合的有()①天才②政治難民③人道主義者④原子核宇宙謎的開啟者A．①②③④ B．①②③C．①③④ D．②④答案A解析依據(jù)材料和所學學問可知，愛因斯坦提出光量子假說，勝利說明了光電效應問題，創(chuàng)立狹義相對論和廣義相對論，是天才般的物理學家，故①正確。1933年德國納粹政府查抄他在柏林的寓所，焚毀其書籍，沒收其財產(chǎn)，并懸賞十萬馬克索取他的人頭，故愛因斯坦是政治難民，②正確。愛因斯坦致力于追求和平和正義，是人道主義者，故③正確。愛因斯坦提出相對論，是原子核宇宙謎的開啟者，故④正確。綜上所述，①②③④正確，解除B、C、D，所以選A。[實力提升]7．閱讀下列材料：材料一在牛忽然代，牛頓的道路是一位具有最高思維實力和創(chuàng)建力的人所能發(fā)覺的惟一道路；牛頓所創(chuàng)建的概念，至今仍舊指導著我們的物理學思想。——愛因斯坦材料二作為科學家，他的理論特別深邃，一般人無法領悟。作為思想家，他的見解相當深邃，一般人難以理解。可是，這樣一位科學精英和思想精英，為什么會走進大眾的生活，成為家喻戶曉的人物，并受到全世界男女老少的敬重和愛戴呢？……愛因斯坦是一位有社會責任感和科學良心的世界公民?！稅垡蛩固古c大科學的誕生》請回答：(1)材料一中“牛頓所創(chuàng)建的概念”、材料二中愛因斯坦的“理論特別深邃”分別指的是什么？它們之間的關系如何？(2)1952年11月8日，以色列總理本·古里安提名愛因斯坦為總統(tǒng)候選人。依據(jù)材料二和所學學問，說明愛因斯坦被提名為以色列總統(tǒng)候選人的緣由。答案(1)牛頓：經(jīng)典力學；愛因斯坦：相對論。關系：愛因斯坦的相對論是對牛頓經(jīng)典力學的繼承與發(fā)展。(2)愛因斯坦在科學上做出了杰出貢獻；具有劇烈的正義感和社會責任感；是猶太人中的杰出人物。解析第(1)題從牛頓和愛因斯坦的主