现代科学技术概论课后习题.docx

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现代科学技术概论课后习题

思考题汇编

1.什么是科学?

结合自己对我国古代科学技术的了解,想一想中国有没有科学。

一般地讲,在传统中,对于究竟何为科学有以下几种看法:

（1）科学是一种系统化、理论化的知识体系。

（2）科学是生产知识的社会实践活动。

（3）科学是一种社会建制。

（4）科学是一种文化。

自然科学是一种特殊的意识形态,无阶级性。

科学是一般生产力。

科学的特点:

实证性、创造性、逻辑性

2谈一谈科学与技术的关系。

在古代,科学起源于哲学家,而技术起源于劳作的工匠。

二者基本上是分离的。

文艺复兴之后,由于商业发展,科学和技术才密切结合。

到了19世纪,技术才渐渐以科学作为自己的基础。

科学和技术的结合制度化。

（1）科学与技术的区别:

见表格

（2）科学与技术的联系:

科学是技术的基础,技术是科学的手段;科学指导技术的发展,技术对科学提出课题;科学提供了可能性,技术变可能为现实。

3近代科学的发展就方法论角度体现哪些特点,请举例说明。

中,被实验检验。

非常重视观察与实验在科学研究中的作用,重视分析和归纳分类。

近代自然科学的特点:

1.力学成为主导学科2.科学方法的确立。

科学中的具体应用:

（1）伽利略的数学+实验方法:

直观分解-数学演绎-实验证明。

⑵牛顿的“归纳-演绎方法”:

通过实验获得经验,通过数学演绎获得的结论必须回到实验

3.科学社团与学术研究机构的建立

4比较第一次技术革命与第二次技术革命的不同,并谈谈技术革命与社会发展之间的关系。

第一次工业革命导致的影响是:

A.极大地提高了生产力,巩固了资本主义各国的统治基础;

B.引起了社会结构的重大变革,使社会日益分裂为两大对立阶级即工业资产阶级和无产阶级,工业资产阶级壮大后,为争夺地位和巩固自己的地位而推动各国的资产阶级革命和改革,无产阶级为改善自己的处境同资产阶级进行斗争,工人运动逐渐兴起;

C.劳动力从农村走向城市,开始了城市化进程,人们的生活方式和价值观也在逐渐发生变化;

D.密切了世界各地之间的联系,改变着世界的面貌,最终确立了资产阶级对世界的统治;英国很快成为世界霸主;一方面导致先进生产技术和生产方式传播到世界各地,猛烈冲击着旧思想和旧制度,另一方面,资本主义国家在世界范围为了商品市场和原料而拓展殖民地,加剧了当地的贫困落后,使东方从属于西方。

第二次工业革命产生的影响是:

A.大大地促进了经济的发展,形成许多新工业部门如电子工业和电器制造业、石油开发业和石油化工工业,以及新兴的通讯产业;

B.生产关系进一步调整,随着生产发展,生产和资本日益集中而形成垄断资产阶级,资本主义进入帝国主义阶段;

C.由于各国工业革命中发展速度的差异、经济的不平衡而导致帝国主义国家瓜分、侵略以及争夺加剧,形成世界资本主义殖民体系;

D.资本主义各国工人人数猛增,无产阶级队伍壮大,工人运动逐步走向高潮。

同时,殖民地半殖民地资本主义经济形成,民族民主运动得到发展。

总之,近代时期的这两次工业革命是人类历史上的重大飞跃,使人类社会的面貌发生了巨大的本质性变化,这种变化遍及于人类的社会结果、道德观念、人际关系、生产方式、生活内容、……,无所不在,无所不及。

5相对论的时空观与牛顿的时空观有何不同?

相对论的时空观:

时间与空间存在内在联系,空间和时间依赖于物质的运动过程,空间和时间依赖于运动着的物质本身。

牛顿认为“绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着,而且由于其本性而均匀地、与任何其他外界事物无关地流逝着”;“绝对的空间,就其本性而言,是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的”。

这就是牛顿力学的“绝对时间”和“绝对空间”。

6卢瑟福的原子模型的主要问题是什么?

玻尔模型如何解决这一问题?

解释了原子的稳定性,而且成功解释了原子光谱和辐射的基本定律,他提出的定态假设、频率法则、和越迁新概念,突破了经典物理学的理论框架,是原子物理学发展的一个重要成就。

见书P32第二段

7简述量子力学发展中的爱因斯坦-玻尔之争。

见书P33第二段

8基本粒子有哪几大类?

它们有哪些基本性质?

分类:

1、按自旋是的整数倍和半整数倍进行分类。

如光子,自旋为1,介子等自旋为0,统称为玻色子;如电子、中微子、质子等自旋1/2或3/2,统称为费米子。

2、按质量区分为轻子、介子和重子

3、按相互作用性质分为光子、轻子和强子

强子:

重子、介子等,参与强力作用

轻子:

只参与弱力、电磁力、引力作用,只有电子、中微子等6种基本粒子

性质:

1质量:

除光子外,其他粒子都有静止质量

2寿命:

只有电子、质子、光子和中微子等少数几种粒子是比较稳定的,其余粒子都有一定寿命

3电荷:

除中性粒子外,其余粒子的电荷是量子化的,是质子电荷的整数倍

4自旋:

自旋的角动量是量子化的

5大小:

粒子的大小,用粒子的半径表示

6粒子与反粒子:

各种粒子都是正反粒子配对的

9基本粒子之间的相互作用有哪些?

万有引力:

长程力,粒子之间的万有引力可忽略

电磁力:

长程力,在原子构成分子过程中起重要作用

弱力:

短程力,只在中子及其他粒子的衰变过程中出现

强力:

短程力,在质子和中子之间及夸克与夸克之间出现

10什么是“夸克禁闭”?

它说明了什么?

由美国人盖尔曼于1964年提出的夸克模型设定一切强子都是由更基本的夸克组成。

本来这一假说就突破了曾经较长时间人们认为强子是物质的最基本单位,因而称为“基本粒子”的静止观点,但是,由于高能物理曾在较长时间里还没有像在原子中分出自由电子、中子、质子那样,把夸克从强子中分出来,也没有实验证明“自由夸克”的存在,多数物理学家据此断言“夸克”是被“幽禁”起来了。

更有人由此认为,所谓“夸克”只是抽象的数学点,而不是具有一定结构的实体,“基本粒子”不能再分。

于是在哲学上就提出了物质究竟是否无限可分这样一个尖锐的哲学问题。

如果承认物质不能无限可分,就等于否认物质运动变化发展的永恒性,导致物质静止的形而上学观点。

11简述宇宙大爆炸宇宙理论模型。

指出该理论模型建立的事实基础、理论依据、预言及存在的问题是什么?

事实基础:

河外星系的谱线红移:

河外星系中的恒星的光谱与银河系一样具有吸收的特征线族,但这些线族都向光谱的红端移动。

多普勒效应:

声源迎面而来,声音的频率变高,声源远离时,声音的频率变低。

用多普勒效应解释红移,表明河外星系退行。

哈勃定律:

V=DH星系退行的速度与距离成正比。

理论依据:

A.氦丰度:

宇宙中各星体的氦含量大约为30%

B.宇宙的年龄:

大爆炸宇宙论与哈勃定律推得宇宙年龄为100亿年——200亿年。

C.3K微波背景辐射:

1964年,彭齐亚斯,威尔逊在实验室中发现并测定宇宙背景辐射,温度大约为2.7k。

预言:

若宇宙的平均密度小于某个临界密度рc=4.7×10-30克/厘米3,宇宙就会膨胀下去。

若宇宙的平均密度大于рc,宇宙膨胀速度减慢,终将停止膨胀,并转化为收缩,收缩到一定时候,又会膨胀,不过这种振荡并不是无限的。

如果我们仅仅依据观察证据,则可预言:

宇宙会继续无限地膨胀下去。

再过50亿年左右,太阳将耗尽它的核燃料。

它会膨胀成一颗红巨星,直到它把地球和其它更邻近的行星都吞没。

它最后会稳定成一颗只有几千英里尺度的白矮星。

存在的问题:

A.出现谱线蓝移现象

B.有反物质、暗物质存在

1937年狄拉克提出大数假说,“自然界中出现的没有量纲的非常大的数是彼此相关的。

”

1961年迪克提出人择原理

12现代地学理论的发展经历了大陆飘移学说、海底扩张学说、板块构造理论三个阶段,分别简述这三个学说的主要内容。

大陆漂移学说:

由魏格纳提出的,现今的大陆是由古生代时全球惟一的“泛大陆”,于中生代时开始分裂,轻的硅铝质大陆在重的硅镁层上漂移,逐渐达到现今位置的一种大地构造假说。

大陆彼此之间以及大陆相对于大洋盆地间的大规模水平运动﹐称为大陆漂移。

大陆漂移说认为﹐地球上所有大陆在中生代以前曾经是统一的巨大陆块﹐称之为泛大陆或联合古陆﹐中生代开始﹐泛大陆分裂并漂移﹐逐渐达到现在的位置。

大陆漂移的动力机制与地球自转的两种分力有关﹕向西漂移的潮汐力和指向赤道的离极力。

较轻硅铝质的大陆块漂浮在较重的黏性的硅镁层之上﹐由于潮汐力和离极力的作用使泛大陆破裂并与硅镁层分离﹐而向西﹑向赤道作大规模水平漂移。

海底扩张学说:

海底扩张说是普林斯顿大学的哈里·赫斯于1960年首次提出来的。

该学说描述的是纵贯主要大洋海丘两侧的海底部分持续受到挤压的过程。

赫斯指出,逐渐降到海底的巨大海丘是地壳下地幔内熔融物质上涌的出口。

这种物质同样沿着海丘的两侧流淌、冷却、固化,最后变成地壳的一部分覆盖在原来的地壳之上。

当海丘两侧的地壳以这种方式积累增长时,这种物质（巨大的板块）就会横向离开海丘。

既然地球不可能增大,这个板块在增长过程中也不会简单地扩张,那么在远离诲丘之外,必定会有一处板块发生分裂。

换言之,板块离海丘最远处的边界被挤到另一个板块底下,并最终进入地幔中。

这时,板块边缘的水分全部被挤压出来,而板块进入地幔的部分又重新变成了熔融状。

这个过程同某种对流“传送带”联系在一起,即从海丘的地幔中带出物质,然后把它传送出去,这些物质最终在远处的海沟附近又再次回到地幔中。

板块构造理论:

地球表层的硬壳——岩石圈（或称构造圈）,相对于软流圈来说是刚性的,其下面是粘滞性很低的软流圈。

岩石圈并非是整体一块,它具有侧向的不均一性,被许多活动带如大洋中脊、海沟、转换断层、地缝合线、大陆裂谷等分割成大大小小的块体,这些块体就是所说的板块。

换言之,整个岩石圈可以理解为由若干刚性板块拼合起来的圈层,板块

内部是稳定的,而板块的边缘和接缝地带则是地球表面的活动带,有强烈的构造运动、沉积作用、深成作用、岩浆活动、火山活动、变质作用、地震活动,又是极有利的成矿地带。

其次,岩石圈板块是活动的,是围绕着一个旋转扩张轴在活动的,并且以水平运动占主导地位,可以发生几千千米的大规模的水平位移;在漂移过程中,板块或拉张裂开,或碰撞压缩焊结,或平移相错。

这些同的相互运动方式和相应产生的各种活动带,控制着全球岩石圈运动和演化的基本格局。

总之,板块构造说是海底扩张说的发展和延伸,而从海底扩张到板块构造,又促进了大陆漂移的复活。

因此,人们称大陆漂移、海底扩张和板块构造为不可分割的“三部曲”。

13分子生物学的建立有何意义?

书P42最后两段

14简述沃森和克里克对生物学的贡献?

1953年他们宣布研究发现:

DNA是由两条核苷酸链组成的双螺旋结构。

他们在实验室中搭建了一个DNA双螺旋模型,正确地反应出DNA的分子结构。

1958年,克里克提出了两个学说,奠定了分子遗传学的理论基础。

第一个学说是“序列假说”,认为一段核酸的特殊性完全由它的碱基序列决定。

第二个学说是“中心法则”,认为遗传信息只能从核酸传递给核酸,或从核酸传递给蛋白质,而不能从蛋白质传递给蛋白质,或从蛋白质传回核酸。

后来,沃森把“中心法则”更明确地表示为,遗传信息只能从DNA传到RNA,再由RNA传到蛋白质DNA—RNA—蛋白质。

15系统实现进化的条件和根据。

条件:

（1）开放系统,有负熵流入;

（2）远离平衡态;

（3）系统各要素之间存在非线性相互作用;

（4）涨落被正反馈放大;

（5）随机涨落。

16浅谈对系统科学（包括自组织理论）思想和方法的认识。

17几种主要的新能源技术是什么?

各具有哪些优点?

18核裂变和核聚变反应的原理各是什么?

核聚变:

核聚变是轻原子核相遇是聚合成为较重原子核,并放出巨大能量的过程。

实现核聚变必须有极高的温度,所以又叫热核反应。

聚变过程中释放出的能量比核裂变大几倍。

核裂变:

核裂变能,是重核的裂变,即一个重原子核（如铀）分裂两个或多个中等原子量的原子核,从而释放出巨大的能量

19什么是链式反应?

铀是一种重原子,被中子打击后,会分裂成差不多大小的两块,每一块各是一种别的原子,同时还分出两、三个中子,我们称其为核裂变。

裂变分出的两、三个中子再去打击别的铀原子,这样从一个铀原子裂变开始,可引起许许多多的铀原子连续裂变下去,这就是链式反应。

20.开发新能源技术具有哪些重大意义?

21超导体有哪两种特性?

各有什么主要用处?

完全导电性:

完全导电性是超导电性的基本特征。

用次感应方法在一个闭合的超导环中产生电流,它便可以长时间持续下去。

超导磁体超导体在超导状态下具有零电阻和完全抗磁性,只要消耗极小的电力,就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场。

医疗诊断上的超导核磁共振成像装置,高能环形加速器。

完全抗磁性:

科学家研究发现,不仅是外加磁场不能进入超导体的内部,而且原来处在外磁场中的正常态样品,当温度下降使它变成超导体时,也会把原来在体内的磁场完全排除出去。

这种特性称完全抗磁性,也称迈斯纳效应。

磁悬浮列车超导体随列车行进,超导磁体产生的磁场被地面线圈切割,在地面线圈中就会产生强大的感应电流,同时也产生很强的磁场。

这

个新产生的磁场和超导体的磁场形成排斥力,就造成磁悬浮,从而把行进的列车“托”起来。

22什么是纳米材料?

它具有哪些特性?

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（10-9~10-7m）或由它们作为基本单元构成的材料。

特性:

表面效应:

随着颗粒直径变小,比表面积（表面积/体积）将会显著增大,表面原子所占的百分数将会显著地增加。

表面原子极易迁移,使颗粒物理性能发生极大变化。

小尺寸效应:

随着颗粒尺寸的量变,在一定条件下会引起颗粒性质的质变。

颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。

特殊的热学性质:

固态物质在其形态为大尺寸时,其熔点是固定的,超细微化后却发现其熔点将显著降低,当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。

例如金的常规熔点为10640C,2纳米尺寸时的熔点仅为327oC左右。

特殊的光学性质:

超微颗粒对光的反射率很低,通常可低于l%,利用这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料,可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。

此外又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。

特殊的磁学性质:

人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒,使这类生物在地磁场导航下能辨别方向,具有回归的本领。

超微颗粒磁性与大块材料显著不同,大块的纯铁矫顽力约为80安/米,而当颗粒尺寸减小到2微米以下时,其矫顽力可增加1千倍。

据此已作成高贮存密度的磁记录磁粉。

特殊的力学性质:

陶瓷材料在通常情况下呈脆性,然而由纳米超微颗粒压制成的纳米陶瓷材料却具有良好的韧性。

因为纳米材料具有大的界面,界面的原子排列是相当混乱的,原子在外力变形的条件下很容易迁移,因此表现出甚佳的韧性与一定的延展性。

23你了解哪些新材料?

简述其主要性能。

24用卫星探测宇宙有何优点?

见书P87

25请简述飞艇、飞机、火箭、航天飞机的飞行原理,列举人造地球卫星、飞船、空间站的特点和主要用途。

26航天技术的主要内容是什么?

发展航天技术有何作用?

作用:

见书P90~91

27人类可利用的海洋资源有哪些?

生物资源

海洋矿产资源:

石油、天然气、锰结核、海底热液矿床

化学资源

空间资源:

围海工程、建设海上城市、海上机场。

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28海洋探测和海洋开发有哪些主要技术?

探测:

调查船、浮标网、声纳系统、潜水技术

开发:

海洋捕捞、石油天然气、锰结核开采、海水淡化技术、海洋能源开发、海洋运输、海洋空间开发

29开发海洋技术有何重要意义?

请简述。

30基因工程与细胞工程的主要区别是什么?

31生物技术包括哪些主要内容?

发展生物技术有什么重要意义?

生物技术包括基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质工程

重要意义:

1.生物技术对农业的影响

（1）提高农作物产量,降低其生产费用

（2）在发展畜牧业生产上蕴藏着巨大潜力

（3）开辟新的食品资源