[推荐学习]2017_2018学年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新

2017-2018学年高中历史 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 新人教版选修4

清单一 在科学领域的贡献 提出狭义相对论与推动量子力学的发展 1.提出狭义相对论 (1)成长历程：

①出身：1879年，出生于德国南部一个小城乌尔姆的犹太血统家庭。 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。

[深化认知]

相对论的产生，顺应科学发展的时代要求，爱因斯坦对科学的浓厚兴趣、勤奋严谨、不倦探索、敢于创新等，这是他成功的诸多因素。

2．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：等效原理与广义相对性。

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：

①1905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。

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②1921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。

清单二 在人类和平事业方面的贡献 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“原子科学家非常委员会”。 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、宇宙航行等科学理论基础。

(2)如果没有爱因斯坦，原子能发电站、宇宙飞船等现代科技或许还在探索之中。 [深化认知]

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。

探究点一 爱因斯坦相对论与牛顿力学体系的关系

[史料探究]

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

(1)材料一中“牛顿所创造的概念”指的是什么？爱因斯坦的相对论与它的关系如何？ [答案] 牛顿：经典力学。爱因斯坦的相对论是对牛顿经典力学的继承与发展。

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》

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

[答案] 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体系，揭

示了时间和空间的本质属性。魅力：谦逊、宽容、理性等。

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[结论形成]

爱因斯坦的相对论与牛顿力学体系的关系

(1)牛顿力学体系概括了物体机械运动的基本定律。但物体只有在低速运动情况下，这一定律才适用。

(2)爱因斯坦的相对论指出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。它奠定了人类利用原子能的理论基础，加深了人们对物质和运动的认识，在哲学和科学上都具有重大意义。

(3)爱因斯坦的相对论，从本质上修正了由狭隘经验建立起来的时空观，更深刻地揭示了时间和空间的本质属性，进一步发展了牛顿力学，使牛顿力学成为相对论力学在低速状态下的一个特例。但牛顿力学并没有失去光辉，牛顿提出的关于物体运动的三个定律，仍是整个力学的基础，牛顿所创造的概念，至今仍然指导着我们的物理学思想。

探究点二 全面评价爱因斯坦

[史料探究]

材料一 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”。

(1)结合材料一和所学知识分析，为什么1905年被称为“爱因斯坦奇迹年”？

[答案] 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。

材料二 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。

(2)结合材料二和所学知识分析，爱因斯坦预言的证实有何意义？

[答案] 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。

材料三 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。

(3)结合材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] 成就：光电效应研究。原因：瑞典科学院认为相对论存在争议。

[结论形成]

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K12的学习需要努力专业专心坚持

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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地斗争。

②倡议各国认识核战争的极端危险性，呼吁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。

一、选择题(每小题4分，共24分)

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

解析：选D 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．菲利普·费尔南德兹·阿迈斯托在评价某科学家时指出：在他的宇宙里，“每一种现象都是带有欺骗性。物质和能量可以相互转换。双胞胎以不同的速度衰老。平行线可以交叉。光线弯曲的径迹其实缠绕宇宙”。这位科学家是( )

A．伽利略 C．牛顿

B．达尔文 D．爱因斯坦

解析：选D 根据题干中“物质和能量可以相互转换”“光线弯曲的径迹其实缠绕宇宙”分析，这一表述属于爱因斯坦相对论的内容，故选D项。

3．“爱因斯坦是一个造物者！”这是著名华裔物理学家诺贝尔奖得主杨振宁对爱因斯坦的评价。杨振宁在这里高度评价爱因斯坦，主要依据是爱因斯坦 ( )

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A．否定牛顿力学体系 B．创立现代物理学 C．改变了人们的思维模式 D．创立了相对论

解析：选D 相对论并没有否定牛顿力学体系，而是发展了牛顿力学，将其概括在相对论力学之中，排除A项；现代物理学有两大支柱，一是相对论，二是普朗克提出的量子论，排除B项；人们的思维模式改变不只是因为相对论，排除C项。爱因斯坦的贡献在于创立了相对论，D项正确。

4．1931年，法国物理学家保罗·朗之万曾说：“大家都知道，在我们这一时代的物理学史中，(他)的地位将在最前列。他现在是并且将来也还是人类宇宙中有头等光辉的一颗巨星……因为他对于科学的贡献更深入到人类思想基本概念的结构中。”他评论的这位科学家是( )

A．伽利略 C．普朗克

B．牛顿 D．爱因斯坦

解析：选D 分析材料，伽利略和牛顿依据生活的年代可直接排除，普朗克主要的成就在量子理论上，本题选创立了相对论的爱因斯坦。

5．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

解析：选D “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。

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

解析：选A 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。 K12的学习需要努力专业专心坚持

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二、非选择题(第7题12分，第8题14分，共26分) 7．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？(4分) (2)材料二反映了爱因斯坦哪些主张？(4分) (3)结合材料一、二，简评爱因斯坦。 (4分)

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。

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。 8．阅读下列材料，回答问题。

材料一 “我并不认为自己是‘原子弹之父’。我是以一种很间接的方式参与其中的。事实上，我没有预见到原子能会在我这个时代释放出来。我只是在理论上认为它是可能的。通过链式反应的偶然发现，它成为了现实，而这不是我能预料到的。它是哈恩在柏林发现的，但他曲解了自己的发现。正确的解释是丽塞·梅特勒提供的，他从德国逃出来，将消息告诉了尼尔斯·玻尔。”“由于我不能预知原子能在今后的益处，我只好说目前它是个威胁。但也许这样也好，它可迫使人类在国际事务中遵守秩序，倘若没有这种恐惧的压力，这种秩序不会出现。”

——爱因斯坦

材料二 爱因斯坦等人建议造原子弹是出于止战救世之社会责任心，战后反对核军备竞赛也K12的学习需要努力专业专心坚持

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是出于保卫和平的社会责任心。这里的问题出在科学成果一旦付诸应用，就不再是科学家所能控制的了。爱因斯坦一心想抢在希特勒之前造出原子弹，使世界免于浩劫，未曾料到战后核军备竞赛竟将世界推向毁灭的边缘。

材料三 罗素与爱因斯坦几乎是同一时代的人，政治观点比较接近。当爱因斯坦为核时代的人类安全呼吁时，他对原子能的利用前景进行了预测：“人类最重要的发现之一就是利用原子能的方法。迄今为止，人们主要注意的是它在战争中的重要作用，而忽视它可能产生的和平作用，应当说是一个重大错误。原子能在不久的将来可以为我们提供新的能源，尤其是在陆地、海上和空中运输的能源。它在医疗方面的广泛作用已经得到了证明，并且，它今后治愈的病人数目将很快赶上它能杀死的人的数目。”“人们可以肯定的是：原子能将在很多方面取代煤和石油作为一种能源，因此而使劳动生产率提高。”

(1)材料一中爱因斯坦承认自己是“原子弹之父”吗？为什么？如何认识爱因斯坦与原子弹的关系？(6分)

(2)材料二中爱因斯坦建议造原子弹和战后反对核军备竞赛的共同目的是什么？试结合所学知识举例说明。(4分)

(3)结合材料一、三以及所学知识，分析原子能对人类的影响。(4分)

解析：本题考查爱因斯坦与原子弹的关系，以及爱因斯坦为和平事业利用核能所做的贡献。第(1)、(2)问，注意从材料中提取有效信息并结合所学知识回答。第(3)问，可以从积极和消极两个方面回答。

答案：(1)不承认。原因：因为没有预见到原子弹在他那个时代释放出来成为现实，原子弹是经历了其他科学家的努力和美国政府的支持而最终产生的。关系：爱因斯坦只不过为原子弹的研制提供了理论基础，建议造原子弹是出于止战救世之社会责任心，他本人并未参与其中。

(2)目的：保卫和平、止战救世之社会责任心。举例：致力于防止核战争，领导组织“原子科学家非常委员会”，出版《原子科学家公报》等。

(3)积极方面：迫使人类在国际事务中采用秩序，不敢发动世界大战；原子能的多种和平应用，提供新的能源，在医疗方面的广泛应用等。消极方面：原子弹给人类生存造成威胁，战后核军备竞赛竟将世界推向毁灭的边缘，威胁了世界的和平与安全。

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