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“现代科技基础知识”
第1章科学技术是生产力的历史进程
重点掌握
1、五次生产力高潮的形成
第一次生产力高潮地点:
中国时间:
3~13世纪特点:
以农业为中心的科学技术
第二次生产力高潮地点:
英国时间:
17世纪~1830年特点:
以纺织工业为主,迎来了工业化新时代。
第三次生产力高潮地点:
德国时间:
19世纪中叶~20世纪初特点:
以化工工业为主,迎来了化学合成时代。
第四次生产力高潮地点:
美国时间:
1879年~1930年特点:
以电气化生产为主,迎来了电气化时代。
第五次生产力高潮地点:
日本及全球化时间:
开始于20世纪中叶特点:
技术综合创新,产业结构现代化。
2、三次技术革命和三次产业革命的特点
①三次技术革命的特点
第一次技术革命,又称蒸汽动力技术革命。
以蒸汽动力技术为主要技术。
以蒸汽动力取代人力、畜力、风力和水力。
动力机、传动机、工作机组成了机器生产系统。
第二次技术革命,又称为电力技术革命。
以电气发明和应用为中心的技术革命。
完成于实验室,由科学家自己实现。
不仅解决了生产文明(钢铁、化工和电力"三大技术"),还发展了生活文明(汽车、飞机和无线电"三大文明")。
第三次技术革命,又称现代技术革命或信息技术革命。
六大高新技术(信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术、空间技术和海洋技术)成为现代技术革命的主战场。
其中信息技术是先导。
用电脑代替人的部分脑力劳动。
②三次产业革命的特点
重要名词
文艺复兴运动
培根
一般掌握
1、古希腊文明
2、古代中国在科学文化上的辉煌成就
第2章近代自然科学的发展
重点掌握
1、牛顿力学体系的建立
牛顿在前人研究的基础上提出了一整套力学的基本概念,建立了描述物体运动规律的牛顿力学三定律和万有引力定律。
牛顿力学三定律和万有引力定律将天体运动和地上物体运动统一起来,建立起牛顿力学(经典力学)理论大厦。
阐述经典力学体系的重要著作:
《自然哲学的数学原理》。
牛顿运动三定律和万有引力定律
2、经典电磁理论的建立
1820年奥斯特发现了电流的磁效应。
1831年法拉第发现了电磁感应定律。
法拉第是近代电磁学的创始人,提出了"力线"和"场"的重要概念。
麦克斯韦完成了经典电磁学的理论总结:
1873年《电磁学通论》的出版,标志着电磁学理论的建立;建立麦克斯韦方程组;关于电磁波的预言。
3、经典物理学理论的三次大综合
牛顿力学把天上和地上物体的运动统一起来,把万有引力与牛顿运动三定律视为宇宙间一切物体运动所遵
循的普遍规律,实现了物理学理论的第一次综合。
能量守恒与转化定律揭示了自然界各种运动的统一性,实现了物理学理论的第二次综合。
麦克斯韦总结的经典电磁理论,揭示了电、磁、光的统一性,实现了物理学理论的第三次综合。
4、化学科学的建立
5、细胞学说的建立
1665年胡克用显微镜观察到木栓细胞。
随着显微镜技术的改进,对细胞的观察取得了一系列的成果
1835年,施莱登提出细胞是一切植物的基本构造,是一切植物赖以发展的基本实体。
1839年,施旺将施莱登的观点推广到动物界,指出一切动物组织的构成基础也是细胞
6、达尔文的生物进化论
1809年,拉马克在《动物哲学》中首先提出生物进化论的观点,提出了生物进化的两条重要法则。
1859年,达尔文在《物种起源》中系统地描述了生物界由简单到复杂,由低级到高级的进化过程,提出了自然选择学说,确立了生物进化论。
自然选择是达尔文生物进化论的理论核心。
重要名词
《天体运行论》伽利略赖尔康德——拉普拉斯星云假说
一般掌握
19世纪自然科学的特点
第3章现代自然科学的重大成就及其特点
重点掌握
1、量子论
普朗克的能量子假说
爱因斯坦的光量子假说
玻尔的量子化原子结构模型
实物粒子的波粒二象性
2、狭义相对论
两条基本原理
五个结论
3、基因论的主要内容
染色体的主要化学成分是核酸和蛋白质。
核酸又有DNA(每个DNA分子含有很多基因)和RNA(主要在蛋白质合成中起作用)之分。
基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位。
基因对生物性状的决定性作用是通过DNA控制蛋白质的合成来实现的。
遗传信息从DNA传递给RNA(转录),再从RNA传递给蛋白质(翻译)。
DNA(脱氧核糖核酸)是生物大分子,是遗传信息的载体,具有自我复制功能,具有双螺旋结构。
4、物质结构
原子的组成
原子的组成:
原子核(带正电)和电子(带负电)。
原子核的组成:
质子(带正电)和中子(不带电)。
质子由两个上夸克和一个下夸克组成(三色);中子由一个上夸克和两个下夸克组成(三色)。
上夸克的电荷数为2/3;下夸克的电荷数为-1/3。
◆按照现代物理理论,组成物质的最小单元是夸克、轻子和传播子。
这些基本粒子分为两大类:
◇有质实体(费米子):
6种轻子;6种夸克(每种都有三色)。
◇在费米子间传递相互作用的传播子(玻色子):
传递强力的胶子(8种);传递电磁力的光子;传递弱力的中间玻色子(3种);传递引力的引力子(还未发现)。
◇费米子(夸克和轻子)分为三代,第一代是构成普通物质的组成部分,第二、第三代寿命极短,通常只能在粒子实验中找到。
重要名词
一般掌握
1、物质结构的标准模型
2、信息论
3、宇宙起源和演化的大爆炸模型
4、地壳运动的板块模型
5、核酸结构的双螺旋结构
第4章21世纪科学掌握
一般掌握
1、宇宙起源
2、生命起源
3、智力起源
第5章生物技术
重点掌握
1、生物克隆技术
2、人类基因组计划
基因组是携带细胞或生物体的一整套遗传指令的核酸量,也就是生物体的全部DNA序列及每个基因的结构和功能。
人类基因组就是人的46条染色体、30亿个碱基对的排列顺序。
人类基因组计划的目的是要找出人体所有基因碱基对在DNA链上的正确位置,弄清各个基因的功能,对它们进行编目,最终绘制出包括人体全部遗传密码的图谱。
实施人类基因组计划重大意义(四点)。
3、DNA芯片
重要名词
发酵工程细胞工程酶工程
基因工程
基因工程又称DNA重组技术,是现代生物技术的核心部分。
基因工程是将生物特定的基因按照人的意愿经过体外重组,再把重组后的DNA分子转入人们所操作的生命体内,使这个基因能在受体生物体内复制、转录、翻译、表达,从而产生出人们所期望的产物或达到某种目的。
基因工程使人们可以克服物种之间的遗传屏障,按照人们的意愿创造出自然界中没有的新的生命形态或稀有物种。
目前,基因工程已在转基因植物、转基因动物、基因工程药物和转基因食品等方面获得应用。
一般掌握
1、生物信息学
2、生物技术的伦理问题
第6章信息技术
重点掌握
1、卫星通信
2、光纤通信
光纤通信工作原理
全反射原理:
当光由光密媒质射向光疏媒质,且入射角大于临界角时,将发生全反射现象。
光纤通信是利用光波作为载波,利用全反射原理,使经调制的信号光束沿光纤传播。
光纤通信的优点
通信容量大;损耗低;抗干扰能力强;保密性好;成本低;重量轻,占空间少,容易敷设。
3、数字通信技术的特点
4、通信网的发展趋势
5、信息处理技术
电子计算机的发展过程电子计算机的组成和功能
重要名词
集成电路信息高速公路多媒体技术
一般掌握
1、信息传输的基础知识
2、信息获取技术
3、移动通信技术
4、蓝牙技术
5、我国信息技术现状与展望
第7章航天技术
重点掌握
1、航天技术主要涉及的科学领域和技术领域。
2、航天活动的空间
3、航天技术的意义
4、运载火箭技术
三个宇宙速度的含义。
火箭飞行原理:
火箭是一种利用燃料燃烧后喷出的气体产生的反冲推力的发动机。
它自带燃料与助燃剂,因而可以在空间任何地方发动。
火箭自带的燃料燃烧后会产生大量高温高压气体,急剧膨胀的气体从火箭尾部猛烈喷出,火箭便在气体喷发产生的反冲推力的作用下向前飞行。
设火箭最初的质量为M10,燃料烧完后的火箭质量为M1,喷射的燃料气体相对于火箭的速度为u,按照齐奥科夫斯基公式,火箭最后获得的速度V1为
。
单级火箭无法将航天器送入太空,因此,一般由2~4个单级火箭组成一个多级火箭系统。
5、载人航天
载人航天的技术特点
载人航天器
①载人飞船。
一次性使用,但有回收仓。
②航天飞机。
可重复使用,无需火箭发射。
航天飞机的结构组成。
航天飞机的特点。
③航天站。
大型载人航天器,长时间在轨道上运行,可建设为太空基地、空间实验室或空
间工厂。
重要名词
外层空间三个宇宙速度地球静止轨道
一般掌握
1、人造卫星及其应用
2、未来航天技术展望
3、我国航天技术新进展2003年10月15日,神舟5号,杨利伟,上天,绕地球14圈,21小时,顺利返回,是世界上第三个自主研发载人航天的国家。
2005年10月15日,神舟6号载人飞船升空,绕地球飞行115个小时,顺利返回地面,宇航员为费俊龙、聂海胜。
还有一些基本知识在网上可以得到。
第8章新能源技术
重点掌握
1、能源的分类
2、世界能源所面临的主要问题
3、太阳能
4、氢能是清洁的、可再生的二次能源
氢是一种理想的气体燃料,它具有许多优点:
热值高、易燃烧、燃烧速度快、来源广、少污染。
氢的制备方法主要有:
电解法、热化学法、太阳能制氢。
5、核能
核能的分类核能和平利用的关键核电站
重要名词
太阳能电池
潮汐能
潮汐能是由于海水潮汐现象而产生的能量,是一种可再生的洁净能源。
海水潮汐现象是由于月球以及太阳和其他天体对地球的引潮力的作用而造成的一种海水涨落现象。
开发利用潮汐能的主要方式是潮汐发电。
利用涨、落潮位差,把潮汐能转化为动能,再通过水轮机进行发电。
生物质能链式反应
一般掌握
1、风能
2、地热能
3、海洋能
第9章新材料技术
重点掌握
1、形状记忆合金
形状记忆合金的共同特点:
具有形状记忆效应;各自都有一个确定的“转变温度”。
形状记忆效应的微观解释:
在转变温度之上时,形状记忆合金的晶体结构是一种稳定结构,把它冷却到转变温度之下时,晶体结构处于不稳定状态,金属原子可以离开自己原来的位置而跑到别处去,一旦加温到转变温度,由于获得一定的能量,这些金属原子又会回到原来位置,恢复到原来稳定结构的状态。
主要应用(略)。
储氢合金
氢的特点:
一般情况是气体(-253℃低温下才能变为液体),易燃,比重小,渗漏性强。
由于氢的这些特性,它的储存和运输都非常困难。
氢能是清洁的、可再生的能源。
为解决氢的储存和运输难题,科学家研制成储氢合金。
储氢原理:
储氢合金具有特殊的晶体结构,能够吸收氢气形成金属氢化物(放出热量),将氢储存起来。
氢与金属的结合力很弱,在一定的温度、压力条件下,金属氢化物会吸收热量,分解出氢,以供使用。
非晶态合金
化学成分是金属,原子排列象玻璃,故又称“金属玻璃”。
非晶态合金微观结构的特点:
原子作不规则排列,整体呈现均匀性和各向同性。
非晶态合金具有比晶态合金更优异的性能,因而用途非常广泛。
主要应用(略)。
2、超导材料具有超导电性的材料。
3、纳米材料
1是指由尺寸范围在0.1~100纳米的超细颗粒所组成的材料的总称。
②纳米材料与相应的普通材料相比,其化学成分完全一样,之所以会出现完全不同的性能,就是源于超细颗粒的奇异特性。
重要名词
超导电性某些物质在温度极低的情况下电阻突然降为零的现象。
它是由荷兰著名低温物理学家昂纳斯于1911年发现的。
超导态电阻突然降为零的物质状态。
一般掌握
1、新型陶瓷材料
2、新型高分子材料
3、先进复合材料
4、电子与光电子材料
第10章环境问题及其解决途径
重点掌握
1、生态系统的结构和功能
生态系统的组成包括非生物与生物两类成分。
生物成分有生产者、消费者和分解者之分。
生态系统的主要功能包括能量流动与物质循环,两者同时进行,相互依存,不可分割。
生态系统中能量的根本来源是太阳,通过食物链这一渠道保持着能量流动,这种流动是单向性的,不构成循环,且能量在流动过程中逐级减少,必须不断从外界(太阳)获得能量。
生态系统内物质的流动形成闭合回路,构成物质循环。
2、生态平衡
3、当代人类面临的环境问题
4、解决环境问题的方法和途径
①正确认识人与自然的关系
②大力提倡绿色技术
③加强国际合作
④控制人口过度增长
⑤坚持可持续发展战略
重要名词
温室效应温室气体
酸雨
①酸雨是指pH值低于5.6的雨。
②来源于空气中的二氧化硫和氮氧化物与大气中水蒸汽的反应,生成的硫酸和硝酸随同雨雪降落形成酸雨。
③煤、石油、天然气和木柴等在燃烧过程中会排放大量二氧化硫和氮氧化物等污染物质到大气中。
④酸雨对环境、生态和生物体的危害严重。
臭氧
臭氧层
距地面15~35公里区域处集中了大气中90%的臭氧,平流层中这一区域称为臭氧层。
生物多样性P.146
生物多样性是指地球上所有生物有规律地结合在一起的总称,包括动物、植物和微生物的物种多样性和它们的遗传与变异多样性以及生态系统多样性。
三者之间互有影响,相互依存。
一般掌握
1、人类生存环境
2、人口激增对环境的影响
①粮食供给不足
②资源日趋匮乏
③环境污染
重点思考
注意,以下内容纯属一家之言,仅供作为答题要点参考
1、科学假说在科学发展过程中的作用
(记住:
要举一个科学假说来说明问题,例如地心说和日心说,板块构造学说,量子论等)
【背景材料】科学假说起源于古希腊的“思辩”的自然哲学,古希腊的自然哲学家们通过直觉和哲学的思辩,对自然现象作出了种种对后来科学发展有重要影响的猜测和解释。
自然哲学在古希腊时代空前繁荣,它即是古代的哲学又是自然科学的一种形态。
在古希腊的伊奥尼亚时期,出现了泰勒斯、毕达哥拉斯等一批自然哲学家。
他们以自然界的统一性为前提,推测世界是什么构成的和怎样构成的。
公元前530年,出现了苏格拉底、伯拉图、亚里士多德等著名哲学家。
哲学开始从解释物质世界转移到解释人的性质和他的社会责任上去。
古希腊自然哲学的显著特点是它从整体上对自然现象作直观的考察,提出了许多对后来的科学发展有重要意义的猜测,成为欧洲近代自然科学产生的重要思想渊源。
古希腊对自然哲学的猜测有元素论、原子论、宇宙论在内,也许这些并不完整,但是他们在当时能提出问题进行思考,其本身就具有重要意义。
科学发展的事实表明,古希腊的自然哲学所蕴含的科学思想对后来的科学家们产生了极其深远的影响。
而在古代的中国也如此。
在春秋战国时期,墨家、道家以及荀子和韩非为代表的朴素唯物主义哲学对科学的发展有较大的影响。
探讨世界万物的本原也是中国古代自然哲学重要内容。
在殷周时期就有了阴阳八卦学说和五行学说。
战国时期的阴阳家邹衍则用阴阳来统帅五行,试图用阴阳五行对自然界和社会作统一的解释。
同时出现了以比较抽象的东西来说明万物本原的学说。
道家的创始人老子在春秋末年提出了“道”是“万物之宗”的思想。
宋、尹文学派则提出了唯物主义的精气说,认为世界的本原,谷物、星辰都是由精气产生的,就是精神现象也是由气的流动而产生的。
战国末期的荀子则进一步发挥了物质的精气学说,认为世界万物都是有统一的物质性的气所构成。
另外还有关于宇宙结构的学说:
如先秦的天园地方说、西周的盖天说、地园说,以及战国末期的“日行医独”的观念和西汉末年对地球在空间中的位移的科学描述。
这些思想学说都对今后科学的发展起到了促进作用。
科学假说是根据一定的科学事实和科学理论,对所研究的问题所作的一种假定性推测与说明。
它具有以下一些特点:
1)是以一定的科学事实和理论为依据;
2)具有合理的逻辑结构;
3)有可预见的可检验性;
4)有相当程度的猜测性。
科学假说是科学性和猜测性的辨证统一体,反映了人类认识自然所特有的主观能动性,科学假说需要接受严格的逻辑论和科学实验检验,不断得到修正和完善,推动科学的进步与发展。
科学假说对科学的发展的作用体现在以下方面:
1)科学假说是科学认识发展的必经途径。
人们不可能等到事物的本质完全暴露无遗或构成定律才去认识事物,只能从有限的事实材料和科学原理出发,通过思维加工,透过现象去把握事物的本质,对事物的本质及其发展作出假定性的说明和解释,所以说科学假说是事实通向理论的桥梁;
2)科学假说是人们充分发挥思维能动性的有效方法。
由于科学研究是一种目的性很强的探索活动,同时又不可避免地具有很大的盲目性,科学假说的提出与应用是增强科学研究活动的自觉性,减少盲目性,从而科学研究探索效率的一种行之有效的方法;
3)科学假说的提出,可以通过科学争论促进学术繁荣,使科学在“战斗”中得到发展和进步。
人们对同一种客观事实和规律,可以从不同角度,运用不同的方法进行研究,可能就会得出不同的科学假说,这些科学假说可以通过争论,使事物的不同侧面得到更充分的挖掘和揭露,从而为更高层次的统一理论铺平道路,使科学工作者突破固有思维模式的障碍,开阔视野,活跃思路,促进科学向纵深发展。
2、开发新能源技术的重要意义
能源在人类社会发展中占据重要位置,自从人类对火的利用开始,人类就开始利用能源来为人类服务,例如用火烧制陶器、用水利进行运输、用煤炭来发电、用电力来照明等等都是人类开发能源、利用能源的具体体现。
能源开发利用的深度和广度已经成为衡量一个国家的科学技术和生产力水平的主要标志之一。
结合第一次技术革命的蒸汽机发明,第二次技术革命则使用电力,都是以解决人力、畜力等简单劳动力为目的,推动了社会的进步和生产力的发展。
(这些都是很能说明能源在生产力发展和社会进步中所起的作用)。
由于世界经济的迅速发展,人类对能源的需求也急剧上升,而可利用能源的日益减少(例如石油可开采只有40年,煤炭只有200年等)所引发的“能源危机”以及能源利用过程中产生的日趋严重的环境污染(例如温室气体的大量产生、使温室效应日趋严重等,这里可以举例说明传统的化石能源如石油、煤炭的开采使用造成了环境的严重污染,如酸雨、全球气候变暖等后果),正成为制约经济增长的一个急需解决的问题。
所以开发和利用可再生的、清洁的新能源就成为当务之急。
。
另外按照可持续发展战略思想,开发新能源也是给我们的后人创造生存的权利和条件。
前人种树,后人乘凉也就是这个道理。
(这里可以发挥以下可持续发展战略的思想含义)
3、新材料技术在高新技术领域所起的基础和先导作用
什么是材料?
材料就是人们用以制造有用物件的物质。
人类社会经过原始社会、奴隶社会、资本主义社会等阶段,而人类利用材料,制造工具、制造机械等无不是和材料有直接关系,材料的发展也经过了石器时代、金石并用时代、青铜器时代、铁器时代,材料的不断发展和进步也成为人类社会前进的主要标志之一。
什么是新材料技术,概念及有关内容请参见P.119的“新材料技术简介”,注意具体说明一定要举个事例,例如像储氢合金,说明当前能源技术领域中需要开发新能源,而氢能是一种重要的新能源(见P.121),要开发和利用氢能就必须解决氢的储存和运输问题,这就是储氢材料发挥其作用的时候了,只有首先有好的储氢材料,氢能的利用才有可能,才能帮助人类寻找新的能源,利用新的能源,这也就从一个侧面说明了高新技术领域的发展紧密依赖于新材料的发展,新材料的研制和开发应用水平直接关系到一个国家的技术水平,这也说明了新材料技术在高新技术领域中起到了基础和先导作用。
4、科学技术对于人类社会的影响(要从正反两个方面考虑)
1.科学技术与社会的联系
科学技术与社会密切联系的思想是理解科学技术和社会本质的最重要观点,也是现代科学观的主要观点之一。
科学技术与社会是相互作用和相互影响的。
科学技术在社会中产生,又在社会中发展。
在现代社会中,科学技术几乎渗透在人类社会生活的各个领域,而科学技术自身的发展也随着规模与研究对象的扩展,越来越呈现出社会化的趋势。
社会科学化,科学社会化正是当今科学技术与社会联系的最确切写照。
2.科学技术是第一生产力
(1)马克思主义关于科学技术是生产力的论述
19世纪的下半叶,马克思在考察了近代欧洲科学技术发展和产业革命的历史以后,提出了生产力包括科学技术的著名论断。
马克思认为,生产力应包括科学在内,因为,科学是历史上起推动作用的革命力量。
马克思关于生产力包括科学技术的论断,已经被以后的世界经济发展的事实所证明。
邓小平同志坚持马克思主义,进一步提出了:
科学技术是第一生产力。
邓小平同志的论断强调了在现阶段科学技术不仅是生产力,而且已成为“第一”生产力。
邓小平继承和发展了马克思主义的生产力理论和经济学学说,具有新的理论内容。
(2)科学技术进步改变社会生产和生活方式
18世纪中叶人类社会的第一次工业革命。
使人类社会经济发生了根本性的变化,对世界物质文明和精神文明的发展都产生了巨大的影响。
19世纪70年代产生的第二次工业革命。
电能的应用和远距离能量传输的实现,使工业发展摆脱地区条件限制,人对自然的支配力达到前所未有的高度。
特别是,石油登上世界能源舞台,创造空前灿烂的物质文明,世界经济突飞猛进。
目前,我们正处在以解放人的智力为目标的信息技术革命。
以微电子信息技术、生物工程和新材料为核心的第三次科技革命已经拉开帷幕。
科学技术对经济增长的贡献率也在不断地提高。
以20世纪为例,20世纪初,为5%—20%;20世纪70年代上升到50%;到20世纪80年代,进一步上升到60%—80%。
由于信息技术革命的迅速发展,它影响着整个人类生活方式。
现在的人们通过计算机网络,可以最快、最及时的查询最新的、遍及全世界的信息、资料,网络使世界变小了。
信息技术革命也影响人的思维方式,它将人们的形象思维和抽象思维紧密结合起来,促使当代人们思维方式的深刻变革。
科学技术对人类社会影响
(1)对整个社会的影响
新技术革命对社会影响是多方面的,如信息技术对改变整个人类社会的面貌起了重要的作用。
计算机网络和信息高速公路的建立,将整个世界变成了地球村。
又如,新材料技术的每一次重大突破,将加速社会发展的进程;生物技术的进展,使人类获得了主动创造新生物和新生命的创造力。
(2)对世界经济的影响
新技术革命对经济的影响主要表现在两方面。
一方面,新技术革命促进了社会生产力的发展。
新技术革命通过对社会生产力各要素的变革,充分体现了科学技术是第一生产力。
另一方面,新技术革命使产业结构发生了重大变化。
新技术革命推动了传统产业部门的改造,使知识技术密集型产业迅速崛起,并且推动了第三产业迅速发展。
(3)对人类生活的影响
新技术革命不仅带来了人类生活方式的现代化,还引发了人的观念和思维方式的更新。
新技术革命为人类生活提供了先进而高质量的物质条件。
新技术革命的成果还对人类的传统观念带来巨大的冲击,对人类的未来观和传统的伦理观提出了新的挑战。
与此同时,人们的思
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