【北师大】选修4：6.5《科学巨匠爱因斯坦》学案(含答案)

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当你的经济还撑不起你的梦想时，那你就应该踏实的去做！ 学案5 科学巨匠爱因斯坦

[课标要求] 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。

一、26岁的世界级大科学家

1．1896年爱因斯坦考进了苏黎世的联邦工业大学。

2．1901年，他的第一篇论文《由毛细管现象得到的推论》就被当时最权威的德国《物理学年鉴》刊登了。1905年，他在《物理学年鉴》上共发表了4篇论文：一篇研究布朗运动，解决了长期得不到正确解释的分子无规则运动问题；一篇提出了光量子假说，解决了一直无法解释的光电效应问题；另两篇论文构成了赫赫有名的“相对论”，使他的名字与牛顿并列在一起。

3．从1909年起，爱因斯坦才被瑞士的一些大学聘任为副教授、教授。毫无疑问。即使不是“相对论”的创始人，他也堪称科学史上伟大的物理学家。

二、狭义相对论与广义相对论的创立

1．狭义相对论

(1)建立：1905年建立的狭义相对论；

(2)基本内容：狭义相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论。它的基本原理包括相对性原理和光速不变原理以及由此导出的许多重要结论；

(3)意义：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了完美的科学体系。

2．广义相对论

(1)建立：1916年，爱因斯坦建立广义相对论；

(2)意义：广义相对论建立了完善的引力理论，使宇宙学得到了进一步的发展。

[重点精讲]

狭义相对论的基本要点是什么？其意义是什么？

(1)要点：指出时间、空间与物质运动不是各自孤立存在的，时间和空间是随着物质的运动而变化的，物质的质量也是随运动速度的变化而变化的。

(2)意义：该理论揭示了空间、时间、物质、运动之间的本质上的统一性，把牛顿的力学理论作为一种特殊情况(当运动速度远比光速低的时候)概括在内，从而建立了一个既适用于宏观、低速，又适用于微观、高速的运动理论。

[疑难辨析]

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当你的经济还撑不起你的梦想时，那你就应该踏实的去做！ 爱因斯坦的相对论实际上是对牛顿经典力学的继承与发展，其关系用图示表示如下：

[易混易错]

爱因斯坦的相对论是现代物理学的标志，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。

[教材互补]

在随后的研究中，爱因斯坦发现狭义相对论只解释了匀速直线运动，不能解释加速运动和万有引力的问题，于是又花了整整10年的时间进行研究思考，于1916年3月完成了总结性论文《广义相对论基础》。(人民版) 深化探究

材料 在20世纪，我们极其幸运地目睹了我们世界的物理图像的两次重大革命。第一次革命推翻了我们的空间和时间观，把两者结合为我们现在称之为时空的东西，人们发现这种时空以一种微妙的方式弯曲着，从而引起人们早就熟悉的、无处不在而又神秘的引力现象。第二次革命完全改变了我们理解物质和辐射本性的方式，给了我们一种实在的图像……——《爱因斯坦创造了什么样的人类奇迹》

思考 结合爱因斯坦的科学成就及影响，阅读上述材料回答：

(1)材料中被推翻的“我们的空间和时间观”是指什么？

(2)“我们现在称之为时空的东西”是指什么？

(3)爱因斯坦的科学成就对现代科技的影响。

答案 (1)以牛顿经典力学为基础建立起来的静止的、绝对的时空观。

(2)以相对论为基础建立起来的时空观。

(3)狭义相对论为原子能的利用奠定了理论基础；广义相对论推动了天体和宇宙演化的观测研究，奠定了宇宙航行等科学的理论基础。

三、科学思想与音乐爱好

1．科学思想

(1)爱因斯坦相信，人的理性思维能力能够获得对宇宙与自然的统一性及规律性的理解。

(2)爱因斯坦认为，科学的目的在于“造福人类”，生命的意义在于“献身于社会”。

(3)他对于科学的社会功能，他阐述：一为“直接地并更大程度上间接地生产出完全改变人类生活的工具”，一为“作用于人的心灵”的“教育的性质”。

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当你的经济还撑不起你的梦想时，那你就应该踏实的去做！ (4)科学是推动民主的革命性力量。

2．音乐爱好

毕生痴迷于音乐，不仅小提琴演奏水平很高，还能弹一手好钢琴。

四、为人类和平事业而奋斗

1．第一次世界大战爆发，爱因斯坦与另外两名学者发表了《告欧洲人书》，反对战争，呼吁和平。

2．爱因斯坦最初是站在“绝对的和平主义”的立场上反对一切战争的。1932年12月，他在美国发表了“战斗的和平主义”的演讲，正式放弃了“绝对的和平主义”的立场。

3．第二次世界大战时，原子弹的悲剧，使爱因斯坦万分痛苦。他在战后不遗余力地反对核战争，反对美国制造氢弹，反对美国的扩军备战政策。

4．他还一度建议联合国建立一个“世界政府”，或者把联合国改组为世界政府。 深化探究

材料 1945年夏天，美国先后在日本的广岛和长崎投下了两颗原子弹。“广岛已成焦土！长崎将成死城！”——耸人听闻的大标题，出现在报纸上。有人开始把爱因斯坦叫做“原子弹之父”，因为他写给罗斯福总统的那封信，开启了原子弹的研究和制造。

当E ＝mc 2

第一次活生生地呈现在全世界面前时，是沾着鲜血、蒙受着耻辱的。轰隆一声巨响，天空中出现一个大火球，它比1 000个太阳还要热、还要亮。这1 000个太阳，没有给人世间带来温暖和光明，却在世界上投下了1 000个阴影。

爱因斯坦为之感到痛苦，他觉得，这是他平生最大的错误，他开始为防止核战争而努力。 思考

(1)说一说自己对上述材料信息的认识。

(2)爱因斯坦为防止核战争，维护人类和平做了哪些努力？

答案 (1)认识：科学是一把双刃剑。可以造福人类，推动社会进步，但如果运用不当也会带来负面效应。所以科学能否发挥其积极作用，关键在于运用它的人。

(2)努力：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来维护世界和平。 课堂小结

爱因斯坦是20世纪最伟大的科学家。他创立的相对论为科学的发展带来了革命性的变化；他提出的著名的质能关系式为原子弹的研制提供了理论依据；他热爱和平，厌恶战争，关心人类的命运；而他伟大的人格更是留给后人的一笔最宝贵遗产。

1．有一次，爱因斯坦与卓别林共同出席一个宴会，他们都受到了热烈的欢迎。卓别林对爱

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因斯坦开玩笑说：“大家欢迎我是因为他们都能理解我，大家欢迎你是因为他们都不理解你。”此语意指( )

A．绝大多数人盲目欢迎爱因斯坦

B．相对论有悖于人们的日常经验

C．爱因斯坦的理论与人们日常生活无关

D．伟大的科学家不如著名艺术家

答案 B

解析相对论的理论很多人不理解，与人们日常经验不一致，往往人们不能接受。

2．爱因斯坦在1933年3月28日主动向普鲁士科学院递交了辞呈。辞呈上写道：“鉴于德国目前的状况，我不得不放弃在普鲁士科学院的职务。”“德国目前的状况”主要指( ) A．德国纳粹分子迫害犹太人

B．德国科学研究的气氛不浓

C．德国四分五裂的政治状况

D．德国发生经济危机的现实

答案 A

解析注意题干中的时间，纳粹分子上台后大肆迫害犹太人，爱因斯坦不得不远赴美国。3．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

解析根据爱因斯坦的相对论，时间和空间是随着物质的运动而变化的。

4．爱因斯坦在为英国一刊物撰稿时写道：“科学是一种强有力的工具，如何使用它，它是给人赐福还是给人降祸，则取决于人本身，而不是取决于工具。……我们的唯一希望在于，拒绝任何有助于战争准备或战争意图的行为。”上述材料说明( )

A．爱因斯坦对自己的科学研究促成了原子弹的发明深感不安

B．爱因斯坦反对把科学技术用到战争中

C．爱因斯坦认识到资本主义国家的侵略性

D．爱因斯坦认识到科学技术的威力

答案 B

5．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

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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，成为一位著名的反战运动活动家，故A项符合题意；B、C、D三项均与题干材料中的有效信息不符。

6．阅读下列材料：

材料一20世纪初，爱因斯坦从相对论出发提出著名的质能关系式E＝mc2，这为核开发提供了理论基础。

材料二德国十分重视这一理论的军事价值，在相关研究中处于领先地位。第二次世界大战爆发之后，爱因斯坦向美国总统罗斯福建议，应抢在德国之前研制出原子弹。

材料三政府于1945年8月投放原子弹到日本广岛、长崎，造成平民伤亡严重，爱因斯坦得知后，非常痛心，他说，致信罗斯福提议研制核武器，是自己一生中最大的错误和遗憾。他甚至懊悔当初从事科研。

请回答：

结合上述材料，分析爱因斯坦的做法究竟是对还是错？从中我们得到什么启发？我们应怎样对待科学的发展？

答案(1)爱因斯坦基于他对维护人类和平的热忱而做出上述举动，也是正确的。

(2)启发：科学研究应用于促进社会发展、保持人类和平等方面；科学对军事技术进步的推动作用巨大，有时能起到以暴制暴，从而换取和平的作用；科学研究的初衷，与其后的实际应用效果之间可能会出现较大偏差等。

(3)态度：科学的发展本身是客观而不受任何利益集团左右的。我们应以理性的态度来看待科学的发展，既要努力学习，进一步推动科学发展，同时也要控制科研成果的实际应用，使其向着保护人类的方向发展。

解析本题属于开放性问题，应鼓励学生畅所欲言，答案不求唯一。对爱因斯坦的做法和认识可从其主观目的即维护世界和平方面考虑；科技的发展具有双重作用，我们应尽量趋利避害，使其为人类和平进步事业的发展做出贡献。

7．阅读下列材料：

材料一在牛顿时代，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

材料二作为科学家，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。——(英)彼得·科尔斯《爱因斯坦与大科学的诞生》

请回答：

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当你的经济还撑不起你的梦想时，那你就应该踏实的去做！ (1)材料一中“牛顿所创造的概念”主要是指什么？这一创造对人们的认识论有何影响？

(2)材料二中爱因斯坦的“深奥”理论指的是什么？它与材料一中“牛顿所创造的概念”之间的关系如何？

答案 (1)经典力学体系。影响：完成了人类对自然界认识史上的第一次理论大飞跃。

(2)相对论。关系：爱因斯坦的相对论是对牛顿经典力学的继承与发展。

[探究与思考]

1．爱迪生所言“天才不过是百分之一的灵感，再加上百分之九十九的汗水。”说明了灵感和勤奋是一个人有所成就的重要因素，尤其是勤奋。如爱因斯坦，在家待业“赋闲”间，做实验、看书、思考、写论文，忙得不亦乐乎。长期的努力终于取得了伟大成就。

2．爱因斯坦的成就与牛顿等前辈的贡献具有密切联系。其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了完美的科学体系。

3．爱因斯坦毕生热爱科学、艺术与和平，艺术与科学二者均以丰富的想象力为心理背景，共同追求和谐之美。想象力是艺术创作的源泉，音乐充满想象力的优美旋律，往往激发出科学所必需的想象力。他一生为人类和平事业奋斗一生。二战中原子弹的悲剧，使爱因斯坦不遗余力地反对核战争。

[基础达标]

1．爱因斯坦是历史上继牛顿之后最伟大的科学家之一，他在1905年发表的五篇论文涉及分子动力论、相对论和量子理论，为日后的诸多技术奠定了基础。关于爱因斯坦孜孜不倦地探索科学的动机，正确的是( )

①财富 ②名声 ③好奇心 ④科学的美 ⑤研制原子弹 ⑥创造神话

A ．①② B．③④ C．①⑥ D．②⑤

答案 B

解析 科学家探索科学的动机，不为名，不为利，只是出于科学的好奇心和对科学的美的追求；至于⑥只是特殊时期的产物，⑤则与科学探索无关。

2．爱因斯坦创立的相对论与牛顿力学的关系，比较准确的说法是( )

A ．前者否定了后者

B ．前者概括了后者

C ．前者继承了后者

D ．前者推翻了后者

答案 B

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解析相对论否定了经典力学的绝对时空观，而非经典力学；它发展了经典力学，并将其概括在相对论力学之中。

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世界

答案 B

解析相对论认为，时间、空间、运动、质量不是绝对不变的，而是相对的，可以互相转化，弥补了经典物理学的不足，但没否定它；很大程度上解决了经典物理学的危机，描绘了一个崭新的宏观宇宙世界。D项是量子理论的提出带来的影响。

4．20世纪初，物理学本身发生了一场革命性的变化。下列选项中推动这一变化的是( ) A．电的发明和利用B．量子论的提出和发展

C．经典力学的发展D．原子能在军事上的应用

答案 B

解析注意时间限制。电的发明和利用是在19世纪中期；经典力学的发展是在17世纪末；原子能在军事上的应用是在20世纪四十年代。只有量子理论的提出是在20世纪初，与题意相符，故B项正确。

5．20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。

[能力提升]

6．阅读下列材料：

1939年8月2日，爱因斯坦出于对人类命运的极大关注，写信给罗斯福总统建议美国务必抢在法西斯德国之前制造出原子弹；后来，当原子弹真的从“潘多拉魔盒”里跳出来后，爱因斯坦陷入了巨大的后悔与痛苦之中，自认一生最大的错误就是建议研制原子弹。

当你的经济还撑不起你的梦想时，那你就应该踏实的去做！

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当你的经济还撑不起你的梦想时，那你就应该踏实的去做！ 请问他的思想前后矛盾吗？为什么？

答案 不矛盾。说明爱因斯坦热爱和平，厌恶战争，关心人类的命运，制造原子弹是为了制止二战，捍卫和平；反对利用原子弹制造国际和地区形势的紧张，主张和平利用原子能。

7．阅读下列材料，回答问题。

材料一 日食期间光线弯曲情况的记录 日期

地点 结果及误差(角秒) 1919年5月29日 Sobral

1.98±0.16 Principe 1.61±0.40

在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，天文学家罗伊尔宣布：“星光确实按照爱因斯坦引力理论的预言发生偏折。”——摘编自钮卫星《从光线弯曲的验证历史看广义相对论的正确性问题》

材料二 在一片“牛顿被推翻了”的叫喊声中，爱因斯坦说：“可是人们不要以为，牛顿的伟大工作能被这一理论或者任何别的理论代替。他伟大而明晰的观念，作为自然哲学领域里整个近代概念结构的基础，将永远保持它独特的意义。”——摘自《巨人百传丛书——爱因斯坦》

请回答：

(1)材料一中罗伊尔的结论是通过哪些方法得出的？他的结论证实了什么？

(2)为什么人们认为“牛顿的伟大工作”会被相对论代替？材料二中爱因斯坦的回答展现了他怎样的人格魅力？

答案 (1)方法：观测、计算、验证。证实：广义相对论是成立的(或正确的)。

(2)理由：以牛顿力学为代表的经典物理学陷入危机，相对论突破了经典力学，揭示了时间和空间是相对的本质属性(或形成系统而科学的时空观、物质观)。魅力：谦逊、宽容、理性等。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1ote.html