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1、在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确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在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确爱因斯坦爱因斯坦（18791955） 美籍德国犹太人。他创立了代表美籍德国犹太人。他创立了代表现代科学的相对论，并为核能开发奠现代科学的相对论，并为核能开发奠定了理论基础，在现代科学技术和它定了理论基础，在现代科学技术和它的深刻影响及广泛应用方面开创了现的深刻影响及广泛应用方面开创了现代科学新纪元，
2、被公认为自伽利略、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。现代年诺贝尔物理学奖获得者。现代物理学的开创者和奠基人，相对论物理学的开创者和奠基人，相对论“质能关系质能关系”的提出者，的提出者，“决定论决定论量子力学诠释量子力学诠释”的捍卫者（振动的粒的捍卫者（振动的粒子）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时代周刊刊评选为评选为“世纪伟人世纪伟人”。 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提
3、出的问题也很明确 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？
4、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”在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确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
5、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)在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确佯谬问题佯谬问题 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，曾经有一个令人极感兴趣的疑难问题疑难问题双生子佯谬。一对双
6、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人了，亦即乙比甲年老了许多。老了许多。 在整
7、堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 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在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来
8、学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 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
9、的证明在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 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在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确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
10、般认为，狭义与广义相目前一般认为，狭义与广义相对论的区别在于所讨论的问题是对论的区别在于所讨论的问题是否涉及引力（弯曲时空），即狭否涉及引力（弯曲时空），即狭义相对论只涉及那些没有引力作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题，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力作而广义相对论则是讨论有引力作用时的物理学的。用相对论的语用时的物理学的。用相对论的语言来说，就是狭义相对论的背景言来说，就是狭义相对论的背景时空是平直的，即四维平凡流型时空是平直的，即四维平凡流型配以闵氏度规，其曲率张量为零，配以闵氏度规，其曲率张量为零，又称闵氏时空；而广义相对论的又称闵氏时空；
11、而广义相对论的背景时空则是弯曲的，其曲率张背景时空则是弯曲的，其曲率张量不为零。量不为零。 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确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
12、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。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确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
13、四维弯曲时空四维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在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 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
14、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。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 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
15、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
16、明广义相对论的证明在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 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。
17、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在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 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
18、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，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。”在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确
