高中历史第六单元杰出的科学家第5课20世纪的科学伟人爱因斯坦学案选修4.docx
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高中历史第六单元杰出的科学家第5课20世纪的科学伟人爱因斯坦学案选修4
第5课 20世纪的科学伟人爱因斯坦
预习导引
课程标准
重点难点
1．了解爱因斯坦的成长历程及主要科学成就。
2．认识爱因斯坦在社会发展中的作用。
1．重点：
爱因斯坦及其主要科学成就和科学精神。
2．难点：
相对论的提出及影响。
一、提出狭义相对论
1．成长历程
（1）出身：
1879年，出生于德国南部小城乌尔姆的一个犹太血统家庭。
（2）童年：
善于思考，对自然界的现象总爱寻根问底。
（3）中学：
被赶出校门，坚持自学。
（4）大学：
进入瑞士苏黎世联邦工业大学师范系，主修数学和物理。
迷上了物理学，为以后从事理论物理学研究打下了基础。
2．提出狭义相对论
（1）提出：
1905年6月，发表了《论物体的电动力学》，标志着狭义相对论的提出。
（2）内容：
相对性原理和光速不变原理。
（3）意义：
改变了牛顿力学的时空观念，揭露了物质和能量的相当性，为原子能的利用奠定了理论基础，是近代物理学领域的一次伟大革命。
[知识点拨] 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、推动量子力学的发展
1．广义相对论
（1）标志：
1916年发表论文《广义相对论的基础》。
（2）内容
①等效原理，即在一个加速运动的系统里，物质会自动改变运动状态，而改变这种运动状态的力，就是惯性力。
②广义相对性，即在加速运动系统里的惯性力，可以运用到时空中的各种物体运动上。
（3）意义：
改变了人们对宇宙的认识，在广义相对论的指引下，天体和宇宙演化的观测研究及理论探讨前所未有地蓬勃开展起来。
2．推动量子力学发展
（1）1905年提出光量子假说，解释经典物理学无法解释的光电效应问题。
（2）1921年因光电效应研究而获得诺贝尔物理学奖，他的研究推动了量子力学的发展。
3．其他成就：
在宇宙学、统一场论等领域取得重大研究成果。
[误区警示] 爱因斯坦的相对论是现代物理学的标志，而吹响现代物理学第一声号角的是量子论。
相对论广博，量子论实用并且最早用于技术研究，如果说相对论作为时空的物理理论从根本上改变了人们以往的时空观念，那么量子论则在很大程度上改变了人们的实践。
三、为人类和平进步而斗争
1．捍卫和平
（1）一战时：
在仅有四人参加的反战宣言上签字。
（2）一战后：
致力于恢复各国人民的相互谅解，并为此到法、英、荷等国奔走。
（3）30年代：
开始呼吁各国人民为和平而斗争。
（4）二战中：
为美国用原子弹轰炸日本城市终生遗憾。
（5）二战后：
致力于防止核战争，亲自领导组织了“科学家非常委员会”。
2．评价
（1）爱因斯坦创立的相对论是人类认识自然过程中一次质的飞跃，这个理论已经成为原子能科学、宇宙航行等的科学理论基础。
（2）如果没有爱因斯坦，原子能科学、宇宙飞船等现代科技或许还在探索之中。
[拓展延伸] 为了人类获得永久的和平，爱因斯坦一度建议联合建立一个“世界政府”，或者把联合国改组为世界政府。
这种美好的愿望虽然是不现实的，但他作为一个具有强烈正义感和社会责任感的“世界公民”却是真实的。
主题一 经典力学与相对论的关系
【史料探究】
史料一 在牛顿时代，牛顿的道路是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一道路；牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。
——爱因斯坦
史料二 作为科学家，他的理论非常深奥，一般人无法领悟。
作为思想家，他的见解相当深邃，普通人难以理解。
可是，这样一位科学精英和思想精英，为什么会走进大众的生活，成为家喻户晓的人物，并受到全世界男女老少的尊敬和爱戴呢……爱因斯坦是一位有社会责任感和科学良心的世界公民。
——《爱因斯坦与大众科学的诞生》
思考
（1）史料一中“牛顿所创造的概念”、史料二中爱因斯坦的“理论非常深奥”分别指的是什么？
它们之间的关系如何？
（2）1952年11月8日，以色列总理本·古里安提名爱因斯坦为总统候选人。
根据史料二和所学知识，说明爱因斯坦被提名为以色列总统候选人的原因。
答案
（1）牛顿：
经典力学。
爱因斯坦：
相对论、光子理论。
爱因斯坦的相对论是对牛顿经典力学的继承与发展。
（2）爱因斯坦在科学上作出了杰出贡献；具有强烈的正义感、社会责任感和科学良心；是犹太人中的杰出人物。
【史论总结】 经典力学与相对论的关系
1．批判和修正
（1）牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律，这些定律有一个不容忽视的前提，即物体运动是在低速情况下，这些定律才适用。
（2）而爱因斯坦提出相对论，否定了牛顿的绝对时空观，指出了时间和空间的辩证关系，即时间和空间不是绝对不变的，而是随着物质的运动而变化，物质质量随运动速度的变化而变化，并提出质能转化原理。
2．继承与发展
（1）牛顿力学是整个力学的基础，他所关注的是宏观的世界和低速运动的物体。
（2）相对论发展了牛顿力学，把人类的目光引向了微观世界和高速运动的物体，又使得牛顿力学成为相对论力学在低速状态下的一个特例。
这既是对传统物理学的一次伟大革命，同时又促进了物理学研究的进一步发展。
主题二 全面评价爱因斯坦
【史料探究】
史料一 爱因斯坦在1905年发表了六篇划时代的论文，分别为《关于光的产生和转化的一个试探性观点》《分子大小的新测定方法》……《论物体的电动力学》《物体的惯性同它所含的能量有关吗？
》……因此这一年被称为“爱因斯坦奇迹年”。
100年后的2005年因此被定为“世界物理年”。
史料二 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年他预言的引力波在1978年也得到了证实。
史料三 爱因斯坦因在光电效应方面的研究，被授予1921年诺贝尔物理学奖。
不过在瑞典科学院的公告中并未提及相对论，原因是认为相对论存在争议。
思考
（1）结合史料一和所学知识分析，为什么1905年被称为“爱因斯坦奇迹年”？
（2）结合史料二和所学知识分析，爱因斯坦预言的证实有何意义？
（3）结合史料三和所学知识指出爱因斯坦获得诺贝尔物理学奖的具体成就，并分析相对论不能获奖的原因。
答案
（1）因为这一年爱因斯坦发表了六篇划时代的论文，其中《论物体的电动力学》是有关相对论的第一篇论文，它的发表标志着狭义相对论的提出，使近代物理学领域的发展进入一个新的阶段。
（2）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。
（3）成就：
光电效应研究。
原因：
瑞典科学院认为相对论存在争议。
【史论总结】 全面评价爱因斯坦
爱因斯坦，世界十大杰出物理学家，现代物理学的开创者、集大成者和奠基人，同时也是一位著名的思想家、哲学家和具有正义感的社会活动家。
（1）科学贡献
①爱因斯坦提出光量子假说，圆满地解释了光电效应问题。
后来进行光辐射学的研究，并于1921年因光电效应研究获得诺贝尔物理学奖，他的研究推动了量子力学的发展。
②狭义相对论揭示了作为物质形式存在的空间和时间统一成一个四维空间，爱因斯坦的相对论是人类认识自然过程中的一次质的飞跃，推动了现代科学技术的发展。
（2）倡导和平
①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。
②倡议各国认识核战争的极端危险性，各国科学家用自己的言行来维护世界和平。
（3）爱因斯坦一生淡泊名利，他获得了许多荣誉，但他从来没把这些荣誉看得很重。
1．1919年11月7日，历来谨慎的英国《泰晤士报》出现醒目的标题文章：
《科学中的革命》，两个副标题是“宇宙新理论”、“牛顿观念的破产”，爱因斯坦迅速成为万人敬仰的科学英雄。
促成这一现象的原因最可能是（ ）
A．狭义相对论的提出，改变了牛顿力学的时空观念
B．广义相对论第一次提出了思维时空和物质分布相联系的思想
C．光量子假说的提出，解决了经典力学无法解决的光电效应
D．英国天文学家通过天文观测证实爱因斯坦的光线弯曲预言
答案 D
解析 狭义相对论的提出是1905年，广义相对论是1915年，故A、B两项错误，1905年，提出了光量子假说，解决了经典物理学无法解释的光电效应，故C项错误；1919年11月6日召开的英国皇家天文学会和皇家学会联合举行的大会上天文学家罗伊尔的一项宣布：
“星光确实按照爱因斯坦引力理论的预言发生偏折”，故D项正确。
2．黄易先生是“穿越小说”的鼻祖。
他的代表作品《寻秦记》，描述了20世纪的一个特种兵，因时空机器出故障，被送到战国末期的赵国，参与了战国末期到秦初波澜壮阔的列国争战的故事。
现代科学的发展有可能为此种“穿越”提供理论上的支持。
你认为，该理论应该是（ ）
A．量子理论B．相对论
C．基因学说D．经典物理学
答案 B
解析 相对论提出了相对性原理，认为时间、空间、运动、质量是相对的，是可以互相转化的。
3．20世纪初，爱因斯坦相对论的提出是物理学的一场变革。
它（ ）
A．否定了经典力学体系
B．打破了绝对时空观
C．彻底解决了19世纪以来物理学面临的危机
D．标志着对物质世界的认识开始进入微观粒子时代
答案 B
解析 爱因斯坦的相对论提出时间和空间都是物质存在的形式，随着物质运动的速度变化而变化，时间、空间、运动、质量不是绝对不变的，而是相对的。
A、C项表述错误；D项指量子论。
4．爱因斯坦1931年2月16日在美国加利福尼亚理工学院的演讲中指出：
“你们只懂得应用科学本身是不够的，关心人的本身，应当始终成为一切技术在奋斗的主要目标……用以保证我们科学思想的成果会造福于人类，而不致成为祸害。
”你认为，下列对此言论理解最准确的是（ ）
A．科学工作者必须懂得“科学是一柄双刃剑”
B．从事科学工作的人必须关注人类本身的身心发展
C．学校的科学教育必须坚持以关心人的福祸为出发点
D．科学工作者必须坚持用科学造福于人类
答案 D
解析 “用以保证我们科学思想的成果会造福于人类，而不致成为祸害”可见爱因斯坦认为科学工作者必须坚持用科学造福于人类，故D项正确；因为“科学是一柄双刃剑”，所以爱因斯坦认为有良知的科学工作者必须使科学造福人类而不是带来灾难，故A项错误；B项不是材料的核心意思，故B项错误；爱因斯坦的此言论并没有直接涉及教育问题，故D项错误。
5．爱因斯坦对待原子弹的态度前后貌似矛盾，实则相同。
爱因斯坦主张制造和销毁原子弹都是为了（ ）
A．人类和平B．拯救犹太人
C．摧毁法西斯D．证明其理论的科学性
答案 A
解析 爱因斯坦因忧虑纳粹德国研制核武器，提议率先研制成原子弹，以制止战争；销毁原子弹则是为了消除核威胁。
都是为了人类和平，故选择A项。
6．阅读下列材料，回答问题。
材料一 现在拥有的破坏性武器使地球上不存在任何一块可以免于突然性的总毁灭的地方。
逃脱这一命运的唯一希望在于通过超国家的方式来确保和平。
必须创建一个能够通过司法仲裁解决国家间冲突的世界政府。
这个政府必须建立在所有政府与国家都一致同意的含义明确的宪章基础上，并由该宪章赋予其对进攻性武器的唯一处置权。
——《迈向一个世界政府》节选自
爱因斯坦致希伯莱大学的信
材料二 参加第二届联合国大会的五十五国政府的代表无疑会意识到这样一个事实：
最近两年之中——从取得对轴心国势力的胜利开始——在阻止战争方面，或是在就控制原子能以及在为重建遭受毁坏地区进行经济合作达成协议的方面，都没有取得明显的进展。
联合国不应因这些而受到谴责。
任何一个国际组织所具有的力量都不会比宪章赋予它的势力更强大，也不会比它的成员国对它所希望的更强大。
事实上，只要世界各国人民和政府意识到联合国仅仅是达到最终目标——确立为保持和平而被赋予充分的立法权和行政权的超国家的权威的过渡组织，联合国就是一个极其重要和有用的机构了。
——爱因斯坦《致联合国大会的公开信》（1947）
（1）依据材料，概括爱因斯坦对当时世界形势的认识及解决办法。
（2）结合材料谈谈你对爱因斯坦的认识。
答案
（1）认识：
世界面临（破坏性）核武器的威胁，当时的联合国不具备实现国际安全的军事力量与法律基础。
办法：
在联合国框架基础上，建立一个世界政府。
（或由联合国过渡到世界政府）
（2）是一位反战和平的倡导者，是一位敏锐的、持批评态度的观察者，关注时事并提出积极构想者。
解析 爱因斯坦是一位杰出的物理学家，同时是一位具有正义感的社会活动家。
第
（1）问考查概括能力，内容涉及爱因斯坦对世界形势的认识和解决办法。
从材料信息中可知，世界面临核武器威胁，而联合国当时并不能为国际安全提供军事的或法律的基础。
爱因斯坦的办法是成立“世界政府”。
第
（2）问谈认识，从倡导和平、反对战争、关注时局并提出积极构想等方面回答。
基础巩固
1．右图是某部门为配合联合国“世界物理年”而制作的宣传画。
图中人物曾被选为1945年年度人物和1001～2000年的千年人物。
图中人物受到如此推崇，主要原因之一是他（ ）
A．制成了世界上第一架天文望远镜
B．提出了物体运动三定律
C．发明了互联网技术
D．提出了相对论
答案 D
解析 爱因斯坦一生中最重要的贡献是创立了相对论。
2．电影《神话》是国内首部“穿越”题材影视作品，让历史人物蒙毅大将军和公主穿越古今。
目前，人类实现“穿越时空”梦想的科学依据主要是（ ）
A．相对论B．量子论
C．牛顿力学D．太阳中心论
答案 A
解析 相对论认为时间和空间是随着物质的运动而变化，这符合“穿越时空”的依据。
3．20世纪初，爱因斯坦从相对论出发，提出了著名的质量能量公式，为核开发提供了理论依据。
后来，美国首先研制了原子弹，并于1945年在日本广岛、长崎投放，平民伤亡惨重，爱因斯坦非常痛心。
以上史实说明（ ）
A．科学技术应用于战争，促进了人类和平
B．科学技术推动了军事的发展，以暴制暴换取了和平
C．科学研究的初衷有时与实际应用效果有较大的偏差
D．科学本身是客观的，不受任何利益集团左右
答案 C
解析 解答的关键是准确提取题干材料中的信息。
爱因斯坦主张研究原子弹的目的是制止法西斯侵略、维护世界和平，但原子弹在广岛、长崎的投放导致了平民大量伤亡，故C项符合题意；A、B、D三项均与题干材料中的有效信息不符。
4．“这一发现成为20世纪物理学研究的基础，从那个时候起几乎完全决定了物理学的发展。
要是没有这一发现，那就不可能建立起分子、原子以及支配它们变化的能量过程的有用理论。
”下列有关“这一发现”的表述，错误的是（ ）
A．有助于解释光电效应B．推动了现代物理学的重大发展
C．揭示了时空的本质属性D．促进了人们深入认识微观世界
答案 C
解析 从材料信息中分子、原子等，可以看出这一理论注重对微观世界的研究，属于普朗克量子理论的内容，C项是爱因斯坦相对论的内容，属于宏观世界的研究。
5．下图是1921年爱因斯坦获得诺贝尔物理学奖，瑞典皇家科学院颁发的纪念奖章。
爱因斯坦获此殊荣的主要原因是（ ）
A．爱因斯坦提出了狭义相对论B．爱因斯坦提出了广义相对论
C．爱因斯坦对光电效应的研究D．爱因斯坦对统一场论的研究
答案 C
解析 量子理论是德国科学家普朗克提出的，爱因斯坦将它推广到光学中，成功地解释了光电效应。
6．爱因斯坦说：
“我不知道第三次世界大战用什么武器，但是第四次世界大战人们将只会用木棒和石头打仗了。
”这个言论表明爱因斯坦是一位（ ）
A．反对战争的科学家B．极端的民族主义者
C．狂热的爱国主义者D．鼓吹战争的社会活动家
答案 A
解析 第二次世界大战结束后，爱因斯坦曾致力于防止核战争，成为一个著名的反战运动活动家，故A项符合题意；B、C、D三项均与题干信息不符。
能力提升
7．爱因斯坦说：
“人只有献身社会，才能找出那短暂而有风险的生命的意义。
”这句名言表明（ ）
①人生价值的实现必须有良好的社会环境
②人生价值的实现需要发挥主观能动性
③要实现社会价值必须先实现自我价值
④人的自我价值和社会价值是统一的
A．②④B．③④
C．①③D．①②
答案 A
解析 材料表明爱因斯坦的观点，人生价值的实现一定要与社会的需要结合起来，才能实现自我价值。
8．1931年“九一八事变”后，爱因斯坦向各国呼吁采取联合的经济制裁制止日本对华侵略；20世纪30年代，当战争阴影在德国呈现时，爱因斯坦呼吁各国人民为和平而斗争。
这些行动表明爱因斯坦是一位（ ）
A．极端的民族主义者B．极具正义感的社会活动家
C．狂热的爱国主义者D．创造能力极强的科学家
答案 B
解析 爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家，还是一位具有正义感的社会活动家，时刻关心人类的和平与进步。
9．阅读下列材料：
材料一 （英国）皇家学会会长汤姆逊曾说过：
“爱因斯坦的相对论是人类思想史最伟大的成就之一，也许就是最伟大的成就。
它不是发现了一个孤岛，而是发现了新的科学思想的新大陆。
”爱因斯坦获得诺贝尔奖来之不易。
当时，有不少德国的诺贝尔奖获得者威胁说，如果给相对论授奖，他们就要退回已获的奖章，结果评选委员会找到了一个办法，让爱因斯坦作为光电效应理论的建立者而得奖，相对论始终没有获得诺贝尔奖。
——吴国盛《科学的历程》
材料二 一般公众，甚至许多当权的人都没有意识到使用核弹的战争究竟会引起怎样的后果。
一般公众仍然用城市的毁灭来想象，据了解，新的核弹比旧的核弹有更大的威力，一颗原子弹能毁灭广岛，而一颗氢弹能毁灭像伦敦、纽约和莫斯科那样的特大城市。
我们向自己提出的问题应当是：
能采取怎样的措施来制止一场其结局对一切方面都必然是灾难的军事竞赛。
——《罗素－爱因斯坦宣言》
请回答：
（1）结合材料一分析，应如何看待爱因斯坦获得诺贝尔奖时所发生的事情？
（2）材料二反映了爱因斯坦哪些主张？
（3）结合材料一、二，简评爱因斯坦。
答案
（1）说明人们对任何一种新生事物的认识都是一个极其艰难的过程，即使在以尊重真理为最高准则的科学界也不例外；映衬了爱因斯坦敢于打破权威、勇于探索和坚持真理的科学精神。
（2）反对使用原子武器和核军备竞赛；主张维护世界的和平与发展。
（3）爱因斯坦不仅是一个伟大的科学家，也是一个具有高度责任感的社会活动家。
解析 第
（1）问，首先从材料中提取有效信息，即相对论不为人们所理解，然后谈看法。
第
（2）问，从材料中直接提取信息，然后对这些信息进行整合归纳。
第（3）问，从爱因斯坦具有高度的社会责任感角度进行回答。
【学思之窗】
1．你认为爱因斯坦的科学创新体现了哪种精神？
（教材第134页）
提示 爱因斯坦的科学创新体现了向权威挑战、大胆质疑、追求真理的精神。
2．对这两种截然相反的态度，你怎样看？
（教材第136页）
提示 爱因斯坦热爱科学，也热爱人类。
他没有因为埋头于科学研究而把自己置于社会之外，一直关心着人类的文明和进步，并为之顽强、勇敢地战斗。
他说过：
“人只有献身于社会，才能找出那短暂而又有风险的生命的意义。
”他自己正是这样去做的。
3．这是爱因斯坦的两句名言，对爱因斯坦来说，生命的意义是什么？
（教材第136页）
提示 对爱因斯坦来说，生命的意义在于设身处地地替别人着想，忧他人之忧，乐他人之乐，并竭尽全力为改善人类境况而奋斗。
【探究学习总结】（教材第8页）
一、本课测评
1．爱因斯坦对人类科学发展的主要贡献是什么？
提示 爱因斯坦对人类科学发展的主要贡献
科学成就
内容
影响
相
对
论
狭义相
对论
两条基本原理，一是相对性；二是光速不变原理
改变了牛顿力学绝对的时空观，揭示物质和能量相当性，为原子能的利用奠定了理论基础，是近代物理学领域的一次伟大革命
广义相
对论
两条基本原理，一是等效原理；二是广义相对性
改变了人们对宇宙的认识，在其指引下，天体和宇宙演化观测研究开展起来
光电效
应研究
1905年提出光量子假说，解释光电效应问题；1921年因光电效应研究而获诺贝尔物理学奖
推动了量子
力学的发展
其他
领域
宇宙学、统一场论等
对传统物理学是一次伟大的革命，也是人类自然科学史上的一次革命
2．爱因斯坦为人类和平事业做了哪些工作？
提示
（1）签署反战宣言。
（2）反对法西斯。
（3）反对核战争，倡议各国科学家用自己的言行维护世界和平。
二、学习延伸
1．对比牛顿与爱因斯坦的主要科学成就，分析爱因斯坦在哪些方面发展了牛顿的理论。
提示 牛顿的经典力学理论表明牛顿的时空观是“绝对时间”和“绝对空间”理论，在此基础上存在着“绝对运动”。
爱因斯坦狭义相对论则认为时空与运动都是相对的。
狭义相对论反映的是物体高速运动时的客观规律，而牛顿力学反映的是物体低速运动时的客观规律，狭义相对论把牛顿力学作为低速运动理论的特殊情形包括在内，是对牛顿力学的继承和发展。
2．在材料
（1）中，爱因斯坦是怎样看待科学和战争的关系的？
根据材料
（2）分析，爱因斯坦在材料
（1）中的主张是不是发生了变化？
你怎样评价爱因斯坦的行为？
提示
（1）科技进步具有双重作用，可用来自我毁灭，也可造福人类。
科技造成的灾难实际上是其应用者——特定的制度体系造成的。
科学的发展为战争杀伤力增强创造条件，威胁世界和平。
因此，他积极致力于防止核战争。
（2）没有变化。
爱因斯坦建议造原子弹的目的是为了制止战争。
（3）爱因斯坦不仅是一位伟大的科学家，还是一位具有正义感的社会活动家，他的言行反映了他的社会良知和对人类和平与进步的关心。
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