爱因斯坦相对论课件.ppt

1、爱因斯坦和他的相对论爱因斯坦和他的相对论应用化学应用化学 吴孟强吴孟强2100481爱因斯坦爱因斯坦（18791955）美籍德国犹太人。他创立了代美籍德国犹太人。他创立了代表现代科学的相对论，并为核能开发表现代科学的相对论，并为核能开发奠定了理论基础，在现代科学技术和奠定了理论基础，在现代科学技术和它的深刻影响及广泛应用方面开创了它的深刻影响及广泛应用方面开创了现代科学新纪元，被公认为自伽利略、现代科学新纪元，被公认为自伽利略、牛顿以来最伟大的科学家、思想家。牛顿以来最伟大的科学家、思想家。1921年诺贝尔物理学奖获得者。现年诺贝尔物理学奖获得者。现代物理学的开创者和奠基人，相对代物理学的开创

2、者和奠基人，相对论论“质能关系质能关系”的提出者，的提出者，“决决定论量子力学诠释定论量子力学诠释”的捍卫者（振动的捍卫者（振动的粒子）的粒子）不掷骰子的上帝。不掷骰子的上帝。1999年年12月月26日，爱因斯坦被美国日，爱因斯坦被美国时代周刊时代周刊评选为评选为“世纪伟人世纪伟人”。在在1905年爱因斯坦发表了年爱因斯坦发表了6篇划篇划时代的论文，分别为：时代的论文，分别为：1.关于光关于光的产生和转化的一个试探性观点的产生和转化的一个试探性观点2.分子大小的新测定方法分子大小的新测定方法3.热的分子运动论所要求的静液体热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动中悬浮粒子的运动4.论动体的

3、电动力学论动体的电动力学：首次提出：首次提出了狭义相对论基本原理，论文中提了狭义相对论基本原理，论文中提出了两个基本公理：出了两个基本公理：“光速不变光速不变”，以及以及“相对性原理相对性原理”。5.物体的惯性同它所含的能量有关物体的惯性同它所含的能量有关吗？吗？6.布朗运动的一些检视布朗运动的一些检视 这一年成为经典物理学与现代这一年成为经典物理学与现代物理学分水岭。物理学分水岭。1921年的爱因斯坦年的爱因斯坦“爱因斯坦奇迹爱因斯坦奇迹年年”相对论相对论狭义相对论狭义相对论广义相对论广义相对论光速在所有惯性参考系光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动中不变，它是物体运动的最大速度。由于相

4、对的最大速度。由于相对论效应，运动物体的长论效应，运动物体的长度会变短，运动物体的度会变短，运动物体的时间膨胀。时间膨胀。以几何语言建立而成的以几何语言建立而成的引力理论，统合了狭义引力理论，统合了狭义相对论和牛顿的万有引相对论和牛顿的万有引力定律，将引力改描述力定律，将引力改描述成因时空中的物质与能成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种代传统对于引力是一种力的看法。力的看法。(1905年年)(1915年年)(1905年年)(1915年年)佯谬问题佯谬问题 时钟双生子佯谬时钟双生子佯谬:相对论诞生相对论诞生后，曾经有一个令人极感兴趣的后，曾经有一个令人

5、极感兴趣的疑难问题疑难问题双生子佯谬。一对双生子佯谬。一对双生子甲和乙，乙在地球上，甲双生子甲和乙，乙在地球上，甲乘火箭去做星际旅行，经过漫长乘火箭去做星际旅行，经过漫长岁月返回地球。爱因斯坦由相对岁月返回地球。爱因斯坦由相对论断言，二人经历的时间不同，论断言，二人经历的时间不同，重逢时甲将比乙年轻。比如在这重逢时甲将比乙年轻。比如在这一对孪生兄弟一对孪生兄弟20岁时，甲乘飞船岁时，甲乘飞船作太空飞行，甲认为飞行时间只作太空飞行，甲认为飞行时间只有一年，在其返回地面时，甲只有一年，在其返回地面时，甲只有有21岁，但他却发现乙却已成了岁，但他却发现乙却已成了90多岁的老人了，亦即乙比甲年多岁的老

6、人了，亦即乙比甲年老了许多。老了许多。爱因斯坦的相对论认爱因斯坦的相对论认为，光速在所有惯性参考为，光速在所有惯性参考系中不变，它是物体运动系中不变，它是物体运动的最大速度。由于相对论的最大速度。由于相对论效应，运动物体的长度会效应，运动物体的长度会变短，运动物体的时间膨变短，运动物体的时间膨胀。但由于日常生活中所胀。但由于日常生活中所遇到的问题，运动速度都遇到的问题，运动速度都是很低的（与光速相比），是很低的（与光速相比），看不出相对论效应。看不出相对论效应。狭义相对论狭义相对论 1966年，科学家年，科学家在实验中测得在实验中测得子绕子绕圆形轨道高速运动时，圆形轨道高速运动时，其平均寿命比

7、在地面其平均寿命比在地面上静止的上静止的子的平均子的平均寿命长。寿命长。1971年，科年，科学家们又观察到了放学家们又观察到了放在卫星上绕地球旋转在卫星上绕地球旋转的原子钟比地面上的的原子钟比地面上的原子钟走的慢得多的原子钟走的慢得多的现象。这些实验证明现象。这些实验证明了狭义相对论的正确了狭义相对论的正确性，同时也就间接解性，同时也就间接解释了释了“双生子佯谬双生子佯谬”这个问题。这个问题。狭义相对论的证明狭义相对论的证明 狭义相对论最著名的推论是狭义相对论最著名的推论是质能公式质能公式E=mc2，它说明了，它说明了质量随能量的增加而增加。它也质量随能量的增加而增加。它也可以用来解释核反应所

8、释放的巨可以用来解释核反应所释放的巨大能量，但它不是导致原子弹的大能量，但它不是导致原子弹的诞生的原因。诞生的原因。狭义相对论的副产品狭义相对论的副产品狭义与广义相对论的分野狭义与广义相对论的分野 目前一般认为，狭义与广义目前一般认为，狭义与广义相对论的区别在于所讨论的问题相对论的区别在于所讨论的问题是否涉及引力（弯曲时空），即是否涉及引力（弯曲时空），即狭义相对论只涉及那些没有引力狭义相对论只涉及那些没有引力作用或者引力作用可以忽略的问作用或者引力作用可以忽略的问题，而广义相对论则是讨论有引题，而广义相对论则是讨论有引力作用时的物理学的。用相对论力作用时的物理学的。用相对论的语言来说，就是狭

9、义相对论的的语言来说，就是狭义相对论的背景时空是平直的，即四维平凡背景时空是平直的，即四维平凡流型配以闵氏度规，其曲率张量流型配以闵氏度规，其曲率张量为零，又称闵氏时空；而广义相为零，又称闵氏时空；而广义相对论的背景时空则是弯曲的，其对论的背景时空则是弯曲的，其曲率张量不为零。曲率张量不为零。广义相对论的提出广义相对论的提出 1915年年11月月25日，日，爱因斯坦把题为爱因斯坦把题为“万有万有引力方程引力方程”的论文提交的论文提交给了柏林的普鲁士科学给了柏林的普鲁士科学院，完整地论述了广义院，完整地论述了广义相对论。在这篇文章中相对论。在这篇文章中他不仅解释了天文观测他不仅解释了天文观测中发

10、现的水星轨道近日中发现的水星轨道近日点移动之谜，而且还预点移动之谜，而且还预言：星光经过太阳会发言：星光经过太阳会发生偏折，偏折角度相当生偏折，偏折角度相当于牛顿理论所预言的数于牛顿理论所预言的数值的两倍。值的两倍。广义相对论广义相对论 由于牛顿定律给狭由于牛顿定律给狭义相对论提出了困难，义相对论提出了困难，即任何空间位置的任何即任何空间位置的任何物体都要受到力的作用。物体都要受到力的作用。因此，在整个宇宙中不因此，在整个宇宙中不存在惯性观测者。爱因存在惯性观测者。爱因斯坦为了解决这一问题斯坦为了解决这一问题又提出了广义相对论。又提出了广义相对论。广广义义相相对对论论黑洞黑洞 四维弯曲时空四维

11、弯曲时空有限无边宇宙有限无边宇宙引力波引力波引力透镜引力透镜大爆炸宇宙学说大爆炸宇宙学说 为了证明广义相对论的正确，爱因斯坦为了证明广义相对论的正确，爱因斯坦求助于天文学观测，提出了三个可以用天文求助于天文学观测，提出了三个可以用天文学观测来验证的广义相对论效应。学观测来验证的广义相对论效应。第一、爱因斯坦用广义相对论解决了第一、爱因斯坦用广义相对论解决了长期悬而未解的水星近日点附加进动问题，长期悬而未解的水星近日点附加进动问题，计算结果与观测符合得很好；计算结果与观测符合得很好；第二、预言了光线在太阳引力场中第二、预言了光线在太阳引力场中会弯曲；会弯曲；第三、预言恒星发出的光谱谱线由于强大第

12、三、预言恒星发出的光谱谱线由于强大引力的作用会使其波长变长，也就是发生引力引力的作用会使其波长变长，也就是发生引力红移。红移。1919年年5月英国天文学家、物理月英国天文学家、物理学家爱丁顿和戴森分别奔赴非洲西学家爱丁顿和戴森分别奔赴非洲西海岸的普林西比岛和巴西的索贝瑞海岸的普林西比岛和巴西的索贝瑞尔并在尔并在29日进行了日全食观测。日进行了日全食观测。11月月6日，戴森在英国皇家学会和皇家日，戴森在英国皇家学会和皇家天文学会联席会议上郑重宣布：得天文学会联席会议上郑重宣布：得到证实的是爱因斯坦而不是牛顿所到证实的是爱因斯坦而不是牛顿所预言的结果。他称赞道预言的结果。他称赞道“这是人类这是人类

13、思想史上最伟大的成就之一。爱因思想史上最伟大的成就之一。爱因斯坦发现的不是一个小岛，而是整斯坦发现的不是一个小岛，而是整整一个科学思想的新大陆。整一个科学思想的新大陆。”消息消息传遍全世界，爱因斯坦成了举世瞩传遍全世界，爱因斯坦成了举世瞩目的名人。广义相对论也被提高到目的名人。广义相对论也被提高到神话般受人敬仰的宝座。神话般受人敬仰的宝座。广义相对论的证明广义相对论的证明 由于地球公转引起太阳在由于地球公转引起太阳在天球上的视位置有一个周年运天球上的视位置有一个周年运动，即每天的同一时刻太阳在动，即每天的同一时刻太阳在星空背景上的视位置都不同，星空背景上的视位置都不同，要移动差不多一度，全年正

14、好要移动差不多一度，全年正好移动一周。所以，白天出现在移动一周。所以，白天出现在太阳背后的星空，几个月前或太阳背后的星空，几个月前或几个月后，将在夜间出现。因几个月后，将在夜间出现。因此在几个月后可以拍下日食时此在几个月后可以拍下日食时观测的天区。对比日食时拍下观测的天区。对比日食时拍下的太阳背后的星空和太阳不存的太阳背后的星空和太阳不存在时的同一星空照片，就可以在时的同一星空照片，就可以测量出恒星位置的偏离。测量出恒星位置的偏离。广义相对论的证明广义相对论的证明 对爱因斯坦引入的这些全新的概对爱因斯坦引入的这些全新的概念，大部分物理学家，其中包括相对念，大部分物理学家，其中包括相对论变换关系

15、的奠基人洛仑兹，都觉得论变换关系的奠基人洛仑兹，都觉得难以接受。旧的思想方法的障碍，使难以接受。旧的思想方法的障碍，使这一新的物理理论直到一代人之后才这一新的物理理论直到一代人之后才为广大物理学家所熟悉，就连瑞典皇为广大物理学家所熟悉，就连瑞典皇家科学院，家科学院，1922年把诺贝尔奖金授予年把诺贝尔奖金授予爱因斯坦时，也只是说爱因斯坦时，也只是说“由于他对理由于他对理论物理学的贡献，更由于他发现了光论物理学的贡献，更由于他发现了光电效应的定律。电效应的定律。”对于相对论只字未对于相对论只字未提。提。智商智商160“你和一个漂亮姑娘在公你和一个漂亮姑娘在公园长椅上坐一小时，觉得园长椅上坐一小时

16、，觉得只过了一分钟；你紧挨着只过了一分钟；你紧挨着一个火炉坐一分钟，却觉一个火炉坐一分钟，却觉得过了一小时。这就是相得过了一小时。这就是相对论。对论。”11醉翁亭记 1反复朗读并背诵课文，培养文言语感。2结合注释疏通文义，了解文本内容，掌握文本写作思路。3把握文章的艺术特色，理解虚词在文中的作用。4体会作者的思想感情，理解作者的政治理想。一、导入新课范仲淹因参与改革被贬，于庆历六年写下岳阳楼记，寄托自己“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的政治理想。实际上，这次改革，受到贬谪的除了范仲淹和滕子京之外，还有范仲淹改革的另一位支持者北宋大文学家、史学家欧阳修。他于庆历五年被贬谪到滁州，也就是今天的安

17、徽省滁州市。也是在此期间，欧阳修在滁州留下了不逊于岳阳楼记的千古名篇醉翁亭记。接下来就让我们一起来学习这篇课文吧！【教学提示】结合前文教学，有利于学生把握本文写作背景，进而加深学生对作品含义的理解。二、教学新课目标导学一：认识作者，了解作品背景作者简介：欧阳修(10071072)，字永叔，自号醉翁，晚年又号“六一居士”。吉州永丰(今属江西)人，因吉州原属庐陵郡，因此他又以“庐陵欧阳修”自居。谥号文忠，世称欧阳文忠公。北宋政治家、文学家、史学家，与韩愈、柳宗元、王安石、苏洵、苏轼、苏辙、曾巩合称“唐宋八大家”。后人又将其与韩愈、柳宗元和苏轼合称“千古文章四大家”。关于“醉翁”与“六一居士”：初谪

18、滁山，自号醉翁。既老而衰且病，将退休于颍水之上，则又更号六一居士。客有问曰：“六一何谓也？”居士曰：“吾家藏书一万卷，集录三代以来金石遗文一千卷，有琴一张，有棋一局，而常置酒一壶。”客曰：“是为五一尔，奈何？”居士曰：“以吾一翁，老于此五物之间，岂不为六一乎？”写作背景：宋仁宗庆历五年(1045年)，参知政事范仲淹等人遭谗离职，欧阳修上书替他们分辩，被贬到滁州做了两年知州。到任以后，他内心抑郁，但还能发挥“宽简而不扰”的作风，取得了某些政绩。醉翁亭记就是在这个时期写就的。目标导学二：朗读文章，通文顺字1初读文章，结合工具书梳理文章字词。2朗读文章，划分文章节奏，标出节奏划分有疑难的语句。节奏划

19、分示例环滁/皆山也。其/西南诸峰，林壑/尤美，望之/蔚然而深秀者，琅琊也。山行/六七里，渐闻/水声潺潺，而泻出于/两峰之间者，酿泉也。峰回/路转，有亭/翼然临于泉上者，醉翁亭也。作亭者/谁？山之僧/曰/智仙也。名之者/谁？太守/自谓也。太守与客来饮/于此，饮少/辄醉，而/年又最高，故/自号曰/醉翁也。醉翁之意/不在酒，在乎/山水之间也。山水之乐，得之心/而寓之酒也。节奏划分思考“山行/六七里”为什么不能划分为“山/行六七里”？明确：“山行”意指“沿着山路走”，“山行”是个状中短语，不能将其割裂。“望之/蔚然而深秀者”为什么不能划分为“望之蔚然/而深秀者”？明确：“蔚然而深秀”是两个并列的词，不

20、宜割裂，“望之”是总起词语，故应从其后断句。【教学提示】引导学生在反复朗读的过程中划分朗读节奏，在划分节奏的过程中感知文意。对于部分结构复杂的句子，教师可做适当的讲解引导。目标导学三：结合注释，翻译训练1学生结合课下注释和工具书自行疏通文义，并画出不解之处。【教学提示】节奏划分与明确文意相辅相成，若能以节奏划分引导学生明确文意最好；若学生理解有限，亦可在解读文意后把握节奏划分。2以四人小组为单位，组内互助解疑，并尝试用“直译”与“意译”两种方法译读文章。3教师选择疑难句或值得翻译的句子，请学生用两种翻译方法进行翻译。翻译示例：若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝，晦明变化者，山间之朝暮也。野芳发而幽

21、香，佳木秀而繁阴，风霜高洁，水落而石出者，山间之四时也。直译法：那太阳一出来，树林里的雾气散开，云雾聚拢，山谷就显得昏暗了，朝则自暗而明，暮则自明而暗，或暗或明，变化不一，这是山间早晚的景色。野花开放，有一股清幽的香味，好的树木枝叶繁茂，形成浓郁的绿荫。天高气爽，霜色洁白，泉水浅了，石底露出水面，这是山中四季的景色。意译法：太阳升起，山林里雾气开始消散，烟云聚拢，山谷又开始显得昏暗，清晨自暗而明，薄暮又自明而暗，如此暗明变化的，就是山中的朝暮。春天野花绽开并散发出阵阵幽香，夏日佳树繁茂并形成一片浓荫，秋天风高气爽，霜色洁白，冬日水枯而石底上露，如此，就是山中的四季。【教学提示】翻译有直译与意译

22、两种方式，直译锻炼学生用语的准确性，但可能会降低译文的美感；意译可加强译文的美感，培养学生的翻译兴趣，但可能会降低译文的准确性。因此，需两种翻译方式都做必要引导。全文直译内容见我的积累本。目标导学四：解读文段，把握文本内容1赏析第一段，说说本文是如何引出“醉翁亭”的位置的，作者在此运用了怎样的艺术手法。明确：首先以“环滁皆山也”五字领起，将滁州的地理环境一笔勾出，点出醉翁亭坐落在群山之中，并纵观滁州全貌，鸟瞰群山环抱之景。接着作者将“镜头”全景移向局部，先写“西南诸峰，林壑尤美”，醉翁亭坐落在有最美的林壑的西南诸峰之中，视野集中到最佳处。再写琅琊山“蔚然而深秀”，点山“秀”，照应上文的“美”。

23、又写酿泉，其名字透出了泉与酒的关系，好泉酿好酒，好酒叫人醉。“醉翁亭”的名字便暗中透出，然后引出“醉翁亭”来。作者利用空间变幻的手法，移步换景，由远及近，为我们描绘了一幅幅山水特写。2第二段主要写了什么？它和第一段有什么联系？明确：第二段利用时间推移，抓住朝暮及四季特点，描绘了对比鲜明的晦明变化图及四季风光图，写出了其中的“乐亦无穷”。第二段是第一段“山水之乐”的具体化。3第三段同样是写“乐”，但却是写的游人之乐，作者是如何写游人之乐的？明确：“滁人游”，前呼后应，扶老携幼，自由自在，热闹非凡；“太守宴”，溪深鱼肥，泉香酒洌，美味佳肴，应有尽有；“众宾欢”，投壶下棋，觥筹交错，说说笑笑，无拘无

24、束。如此勾画了游人之乐。4作者为什么要在第三段写游人之乐？明确：写滁人之游，描绘出一幅太平祥和的百姓游乐图。游乐场景映在太守的眼里，便多了一层政治清明的意味。太守在游人之乐中酒酣而醉，此醉是为山水之乐而醉，更是为能与百姓同乐而醉。体现太守与百姓关系融洽，“政通人和”才能有这样的乐。5第四段主要写了什么？明确：写宴会散、众人归的情景。目标导学五：深入解读，把握作者思想感情思考探究：作者以一个“乐”字贯穿全篇，却有两个句子别出深意，不单单是在写乐，而是另有所指，表达出另外一种情绪，请你找出这两个句子，说说这种情绪是什么。明确：醉翁之意不在酒，在乎山水之间也。醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。这种情

25、绪是作者遭贬谪后的抑郁，作者并未在文中袒露胸怀，只含蓄地说：“醉能同其乐，醒能述以文者，太守也。”此句与醉翁亭的名称、“醉翁之意不在酒，在乎山水之间也”前后呼应，并与“滁人游”“太守宴”“众宾欢”“太守醉”连成一条抒情的线索，曲折地表达了作者内心复杂的思想感情。目标导学六：赏析文本，感受文本艺术特色1在把握作者复杂感情的基础上朗读文本。2反复朗读，请同学说说本文读来有哪些特点，为什么会有这些特点。(1)句法上大量运用骈偶句，并夹有散句，既整齐又富有变化，使文章越发显得音调铿锵，形成一种骈散结合的独特风格。如“野芳发而幽香，佳木秀而繁阴”“朝而往，暮而归，四时之景不同，而乐亦无穷也”。(2)文章

26、多用判断句，层次极其分明，抒情淋漓尽致，“也”“而”的反复运用，形成回环往复的韵律，使读者在诵读中获得美的享受。(3)文章写景优美，又多韵律，使人读来不仅能感受到绘画美，也能感受到韵律美。目标导学七：探索文本虚词，把握文言现象虚词“而”的用法用法文本举例表并列1.蔚然而深秀者；2.溪深而鱼肥；3.泉香而酒洌；4.起坐而喧哗者表递进1.而年又最高；2.得之心而寓之酒也表承接1.渐闻水声潺潺，而泻出于两峰之间者；2.若夫日出而林霏开，云归而岩穴暝；3.野芳发而幽香，佳木秀而繁阴；4.水落而石出者；5.临溪而渔；6.太守归而宾客从也；7.人知从太守游而乐表修饰1.朝而往，暮而归；2.杂然而前陈者表转

27、折1.而不知人之乐；2.而不知太守之乐其乐也虚词“之”的用法用法文本举例表助词“的”1.泻出于两峰之间者；2.醉翁之意不在酒；3.山水之乐；4.山间之朝暮也；5.宴酣之乐位于主谓之间，取消句子独立性而不知太守之乐其乐也表代词1.望之蔚然而深秀者；2.名之者谁(指醉翁亭)；3.得之心而寓之酒也(指山水之乐)【教学提示】更多文言现象请参见我的积累本。三、板书设计路线：环滁琅琊山酿泉醉翁亭风景：朝暮之景四时之景山水之乐(醉景)风俗：滁人游太守宴众宾欢 太守醉宴游之乐(醉人)心情：禽鸟乐人之乐乐其乐与民同乐(醉情)可取之处重视朗读，有利于培养学生的文言语感，并通过节奏划分引导学生理解文意，突破了仅按注释疏通文义的桎梏，有利于引导学生自主思考；不单纯关注“直译”原则，同时培养学生的“意译”能力，引导学生关注文言文的美感，在一定程度上有助于培养学生的核心素养。不足之处文章难度相对较高，基础能力低的学生难以适应该教学。会员免费下载