第一章 科技史

一、 三次科技革命

二、重要成就

1.哥白尼—1543 年，发表《天体运行论》,提出太阳中心说，成为近代天文学的起点，是第一个公开向神学挑战并宣告自然科学的独立的科学家。

2.伽利略一推翻了 亚里士多德“物体愈重，落得愈快"错误理论:首次用望远镜观测天象，并发现了木星的四颗卫星及太阳黑子，被誉为“近代科学之父”。

3.牛顿一提出运动三定律; 能量守恒定律；发现万有引力定律;建立经典力学体系。

4.瓦特- -18世纪中叶，瓦特改良蒸汽机，蒸汽机的改良和使用标志着第一 次工业革命的兴起。

5.门捷列夫一--发现了 元素周期律。

6.法拉第一1831 年英国法拉第发现电磁感应，于1834年又提出电解定律。

7.达尔文一1859 年，英国达尔文发表《物种起源》,奠定了进化论的基础。

8.莱特兄弟一- 1903 年，美国人菜特兄弟制造出了飞机。

9.贝尔一发明有线电话。

10.麦克斯韦一1864 年他预言了电磁波的存在，在1888年，赫兹发现了电磁波。

11.诺贝尔一制成了 安全炸药，并且创立了诺贝尔奖。

12.普朗克一量 子物理学的开创者和奠基人。

13.巴甫洛夫一高级神经活动生 理学的奠基人，条件反射理论的建构者。

14.魏格纳一写成 《海陆的起源》一书，提出了大陆漂移说。

15.伦琴一1895 年，伦琴发现了x射线，并拍摄了世界上第一张x射线照片。

16.第一颗原子弹—1945 年，美国在新墨西哥州爆炸了世界上第一颗原子弹。

17.第一颗人造地球卫星一1957 年，苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星。

18.第一次载人航天飞行一 1961 年，苏联宇航员加加林驾驶的“东方一号”发射成功，环绕地球-周后安全返回，这是人类首次载人航天飞行。

19.第一次登月一1969 年，美国用“土星5”运载火箭发射“阿波罗11号”成功，宇航员阿姆斯特朗第一一个踏 上月球。

三、中国现当代科技史

1.1964年，我国第一颗原子弹爆炸成功， 成为继美国、苏联、英国、法国之后世界第五个拥有核武装的国家。

2.1965 年，人工合成结晶牛胰岛素研制成功，我国成为世界上第一个蛋白质全合成成功的国家。

3.1967年，我国第一-颗氢弹爆炸成功。

4.1970年，我国首颗人造卫星一“东方红 1号”飞出地球，进入了太空。(两弹一星:原子弹、氢弹、导弹和人造地球卫星)

5.2003年，我国首次载人航天飞船“神舟五号"发射成功，杨利伟成为我国进入太空的第一人。

6.2008年，翟志刚驾驶“神舟”七号进入太空，并成功进行了出仓活动，成为我国太空行走第一人。

7.2012年，我国第一-艘航空母舰辽宁号交付予中国人民解放军海军。

第二章基础科学

一、物理知识

1.牛顿运动定律

(1)牛顿第-运动定律的内容:任何物体在不受任何外力的作用下，总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止:

(2)牛顿第二运动定律的内容:物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同

;(3)牛顿第三运动定律的内容:两个物体之间的作用力和反作用力，总是同时在同一条直线上，大小相等，方向相反。

2.光学现象

3.热力学三定律

热、电磁、光等现象和机械运动都是能量的不同形式，可以相互转化，并且遵循能量守恒定律。

(1)热力学第一定律:热力学系统如不吸收外部热量却对外做功，须消耗内能;不可能造出既不需外界能量又不消耗系统内能的永动机。( 能量守恒定律属于热力学第- -定律)

(2)热力学第二定律:热机不可能把从高温热源中吸收的热量全部转化为有用功，总要把一-部分传给低温热源。根据这个定律，任何热机的效率都不可能达到100%。

(3)热力学第三定律:在科学家研究固体、液体、分子和原子的自由能的基础上，能斯特提出，在温度达到绝对零度(-273 摄氏度)时，物质系统(分子或原子)无规则的热运动将停止。绝对零度不可能达到，但是可以无限趋近。

4.现代物理学

(1)人们已认识到构成物质的最小组成为三种粒子:轻子、夸克、媒介子。通常被认为自然界最小的结构单元，已知物质最小的结构单元是夸克和轻子。作用在物质.上的所有的力可归结为三种:引力、强力、统- -的电弱力。(传统 上将力分为四种:引力、电磁力、强力和弱力。上世纪60年代，物理学家发现弱力和电磁力是可以统- -起来的，它们是一-种事物的不同侧面，统称电弱力。)

(2)相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦创立，依据研究的对象不同分为狭义相对论和广义相对论。

(3)量子力学是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。量子力学的产生和发展标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞跃。

二、化学知识

1.同素异形体，是指由同样的单一化学元素组成，但性质却不相同的单质。生活中最常见的，有碳的同素异形体:金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯和石墨炔;磷的同素异形体:白磷和红磷:氧的同素异形体:氧气、臭氧、四聚氧、红氧。

2.氧及其化合物氧气:无色无味的气体，比空气重，微溶于水。氧气分子为双原子分子。

臭氧;常温常压下，03是有特殊臭味的、有毒的、淡蓝色气体。液态O3呈深蓝色，固体03呈紫黑色。在空气中高压放电可产生03

少量的03可以净化空气,大量的03对人体和动植物有害。臭氧层吸收太阳发出的9%的紫外线，阻止紫外线大量进入地球表面,从而保护地球上的生命体。氟利昂对臭氧层破坏较大。

3.碳及其化合物碳的同素异形体:金刚石、石墨、无定形碳、C60

金刚石:无色透明晶体，有金属光泽，不导电。钻石的原身，克拉是钻石的质量单位。一克拉等于 200毫克。

石墨:灰黑色不透明固体，有金属光泽，质软，黑灰色;有滑腻感，是良好导体。石墨:可以在高温、高压下形成人造金刚石。石墨比金刚石稳定。

一氧化碳:无色、无味、剧毒气体。

二氧化碳:无色无味气体，固体CO2俗称"干冰”，是分子晶体，能升华，汽化时吸热，常作制冷剂。

4.铁铁是一种金属元素，纯铁是白色或者银白色的，有金属光泽。

钢是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.04%之间的铁合金的统称。

四氧化三铁，俗称氧化铁黑、磁铁、吸铁石、黑铁，为具有磁性的黑色晶体，故又称为磁性氧化铁。

氧化铁，别名三氧化二二铁、烧褐铁矿、烧赭土、铁丹、铁红、红粉、威尼斯红(主要成分为氧化铁)等，溶于盐酸，为红棕色。

5.甲烷甲烷，化学式CH4，是最简单的有机物，是天然气，沼气，坑气等的主要成分，俗称瓦斯。也是含碳量最小(含氢量最大)的烃，也是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分。它可用来作为燃料及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。

6.自燃是指可燃物在空气中没有外来火源的作用，靠自热或外热而发生燃烧的现象。如鬼火、干草堆受潮发热自燃。

7.熔点最小的金属是汞，也叫水银，传统的玻璃式体温计就是利用了水银的热胀冷缩来测量体温的。

8.空气中含量最多的物质是氮气。

9.地壳中含量最多的元素是氧，含量最多的金属元素是铝。

三、生物知识

1.光合作用光合作用

即光能合成作用，是植物、藻类和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和暗反应，利用光合色素,将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物，并释放出氧气(或氢气)的生化过程。光合作用是一-系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳氧循环的重要媒介。

2.蛋白质

是一种复杂的有机化合物，由氨基酸分子呈线性排列所形成，相邻氨基酸残基的羧基和氨基通过肽键连接在一起。酶是最常见的-类蛋白质，它们催化生物化学反应，尤其对于生物体的代谢至关重要。

3.基因

生物体内的每种蛋白质、酶、多肽激素和细胞因子等都有它自身特定的遗传信息，它们被储存于染色体链中，携带某种特定蛋白质完整遗传密码的那个片段称为基因。

4.核酸

核酸的基本单位是核苷酸，每个核苷酸分子由戊糖、磷酸和含氮碱基组成。组成核苷酸的戊糖有两种:核糖和脱氧核糖。由核糖和A、G、C、U四种碱基及磷酸组成的核酸称为核糖核酸(RNA) ;由脱氧核糖与A、G、C、T四种碱基和磷酸组成的核酸称为脱氧核糖核酸(DNA)。(遗传过程实质 上是遗传物质传递的过程。遗传信息的传递是依靠DNA的复制过程进行的。DNA存在于生物体的每一个细胞中。)

5.血型

血型可分为A、B、AB和O型等4种血型。血型系统对输血具有重要意义，以不相容的血型输血可能导致溶血反应的发生，造成溶血性贫血、肾衰竭、休克以至死。AB型可以接受任何血型的血液输入，因此被称作万能受血者，0型可以输出给任何血型的人体内，因此被称作万能输血者、异能血者，实际上，不同血型之间的输送，-般只能小量的输送，不能大量。要大量输血的话，最好还是相同血型之间为好。

6.维生素

第三章高新技术

一、高新科学技术主要领域

一般认为，高技术包括6大技术领域，12 项标志技术和9个高技术产业。六大高技术领域是信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和海洋技术，它们将在本世纪获得迅速发展，并通过广泛的实用化和商品化，成为日益强大的高技术产业。

1.生物技术(21 世纪技术的核心)，以基因工程、蛋白质工程为标志;

2.信息技术(21世纪技术的前导)，以光电子技术、人工智能为标志;

3.新材料技术(21 世纪技术的支柱)，以超导材料、人工定向设计的新材料为标志:

4.新能源技术，以核能技术与太阳能技术为标志:

5.空间技术，以航天飞机、永久太空站为标志;

6.海洋技术，以深海采掘、海水利用为标志。二、生物领域(一)生物工程技术主要包括基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程。

(二)实际应用

1.杂交水稻

杂交水稻指选用两个在遗传上有一-定差异， 同时它们的优良性状又能互补的水稻品种，进行杂交:生产具有杂种优势的第一代杂交种。

2.转基因食品转基因食品是利用现代分子生物技术，将某些生物(包括动物和植物)的基因转移到其他物种中去，改造生物的遗传物质，使其在形状、营养品质、消费品质等方面能够满足人们的某种需要。

3.克隆技术克隆技术含义是无性繁殖,是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组的后代的过程。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆。

4.干细胞技术又称为再生医疗技术，是指通过对干细胞进行分离、体外培养、定向诱导、甚至基因修饰等过程，在体外繁育出全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官，并最终通过细胞组织或器官的移植实现对临床疾病的治疗。

三、新材料.

1.石墨烯

石墨烯是由碳原子按六边形晶格整齐排布而成的碳单质，结构非常稳定。是已被证实是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质。导电性能极佳，电子移动速度远远超过了电子在金属导体或半导体中的移动速度。导热性超过现有一-切已知物质。

2.纳米材料

纳米是一一个物理学上的度量单位，I纳米是1米的十亿分之-。当物质到纳米尺度以后，大约是在1~ 100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。

3.超导材料

超导材料是具有在- -定 的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。现已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体。超导材料的基本物理参量为临界温度(Tc)，临界磁场(Hc) 和临界电流(Ic) 。1911年，荷兰物理学家卡曼琳昂纳斯在实验中发现超导现象一某些金属、 合金和化合物，在温度降到绝对零度附近某-特定温度时， 它们的电阻率突然减小到无法测量。

四、新能源

1.太阳能

指太阳光辐射的能源，是太阳核聚变反应过程产生的能量。主要利用形式有三种，即光热转换、光电转换和光化学转换。太阳能既是一-次能源，又是可再生能源。

2.风能

风能利用形式主要有风力提水、风力助航和风力发电三种,其中风力发电是当今社会风能利用的主要形式。目前，上海东海大桥海上风电项目是亚洲第一个大型海 上风电项目，全部机组于2010年6月底并网发电，为世博会提供清洁能源。

3.生物质能

生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。利用形式包括直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。我国目前可利用的生物质能资源主要是传统生物质，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾、工业有机废渣与废水等。

4.地热能

是地球内部的放射性元素不断进行热核反应，产生的巨大热能通过大地的热传导、火山喷发、地震等途径向地表散发，产生了地热能。地热能是可再生资源。地热能集中分布在构造板块边缘-带，该区域也是火山和地震多发区。

5.核能

又称原子能，包括裂变能和聚变能两种主要形式。

(1)核裂变:主要应用于核能发电，技术应用比较成熟。核电(核电站利用核能进行发电，其所使用的核燃料是铀)已与水电、火电- -起构成世界能源的三大支柱。核能发电不会造成空气污染，也不会产生加重地球温室效应的二氧化碳，运输和储存都很方便。

(2)核聚变:核能中聚变能是一种无限、清洁、安全的理想能源，具有安全、无污染、高效的优点。目前人类已经可以实现不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸,但尚未可以将能量控制和有效利用。

五、信息领域

(一)信息技术信息技术(简称IT)，是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术的总称。它主要是应用计算机科学和通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。它也常被称为信息和通信技术。主要包括传感技术、计算机技术和通信技术。

(二)具体应用

1.5G

5G网络所指的就是在移动通信网络发展中的第五代网络，与之前的四代移动网络相比较而言，5G网络在实际应用过程中表现出更加强化的功能，并且理论上其传输速度每秒钟能够达到数十GB，这种速度是4G移动网络的几百倍。对于5G网络而言，其在实际应用过程中表现出更加明显的优势及更加强大的功能。5G 技术的特点:高速度、泛在网、低功耗、低时延。

2.物联网

物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。它是指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

简言之，物联网就是“物物相连的互联网”。有两层意思:第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

3.光纤通信

光纤通信就是利用光波在光导纤维中传递各种信息。具有通信容量大、传输损耗低、经济、轻便、抗干扰能力强、保密性能好的优点。

4.卫星通信

指利用人造卫星作为中继站转发或反射无线电信号,在两个或两个以上地面站之间进行的通信。当卫星在距赤道上空35800千米的轨道上时，它与地球自转同步运行，卫星相对地面静止不动，故被称为定点同步卫星。只要在定点同步轨道上等距离分布3颗卫星，即可实现除南北极地区以外全球范围内的通信。2011 年我国用“长征三号甲”运载火箭，成功将第八颗北斗导航卫星送入预定轨道。北斗卫星导航系统是我国独立发展、自主运行，并与世界其他卫星导航系统(如美国GPS、欧盟GALILEO、俄罗斯的GLONASS等)兼容互用的全球卫星导航系统。目前，我国有四大卫星发射中心，分别是四川西昌、甘肃酒泉、海南文昌、山西太原。

5.三网融合

是指电信网、计算机网和有线电视网三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务。“三网融合”后，民众可用电视逼控器打电话,在手机上看电视剧，随需选择网络和终端，只要拉一条线、或无线接入即完成通信、电视、上网等。

六、宇宙空间领域

1.宇宙速度宇宙速度指从地球表面发射的航天器环绕地球、脱离地球引力或飞出太阳系所需的最小速度。能环绕地球在最低的圆形轨道上运行的速度称为第- - 字宙速度;脱离地球引力的最小速度称为第二字宙速度:飞出太阳系的最小速度称为第三字宙速度。

2.火箭

现代火箭是指自身既带有燃料，又带有助燃用的氧化剂，用发动机作动力装置，可在大气层内飞行，也可在没有空气的大气层外的太空飞行的飞行器。长征三号甲是享誉全球的金牌火箭，长征三号乙是国内高轨道运载能力最大的火箭，长征三号丙执行世人瞩目的探月工程。

3.人造地球卫星

人造地球卫星指环绕地球飞行并在空间轨道运行一圈以上的无人航天器，简称人造卫星。人造卫星是发射数量最多，用途最广，发展最快的航天器。

4.空间站

“礼炮"号是世界.上第一个空间站，1971 年4月由前苏联发射上天，宇航员在它上面连续停留的时间最长为63天.国际空间站:迄今世界上最大的航天工程，被誉为“太空中的城市"。始建于1998年，由美、俄等16个国家联合参与。2000年11月2日，1名美国宇航员.和2名俄罗斯宇航员乘坐的飞船与其顺利对接，他们成为国际空间站首批长住居民。