现代科学技术概论复习重点要点Word格式.docx
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技术的任务是利用自然、控制自然，创造人工自然物。
C、科学与技术所要解决的问题不同
科学主要解决"
是什么"
和"
的问题；
技术主要解决"
做什么"
D、科学与技术的研究过程不同
科学研究的目标有较大不确定性，往往难以预见在未来会作出什么发现，也难以计算出作出某种新发现需要多少时间，付出多大代价；
技术开发虽然也有一定不确定性，但新产品的研制、新工艺的开发还是有既定的目标的，有较明确的步骤和经费预算，技术开发工作的计划性比较强。
E、科学与技术的劳动特点不同
科学研究的自由度要大些，个体性较强；
技术开发活动虽然必须发挥个人的独创性，但是，其活动的集体性较强。
F、科学与技术的成果的表现形式不同
科学研究的成果主要表现为学术论文、学术专著，它的价值主要在于深化人类认识，增加人类知识宝库；
技术开发的成果主要表现为工艺流程、设计方案、技术装置，它的价值主要在于实用性、经济性和可行性以及对社会实践的推动作用。
考点二、科学研究及其类型
科学研究是创新和整理、修改知识，以及开拓知识新用途的探索过程。
科学研究工作可按其性质、目的和过程进行分类，一般按过程分为
基础研究——基本目标是推动科学认识的发展，是比较纯粹的科学研究，是国家科学潜力和水平的重要标志。
应用研究——是运用基础研究的成果和有关知识为创新新产品、新方法、新技术和新材料的技术基础所进行的研究。
是一个国家科技综合实力的主要标志。
开发研究——具有明确的目标、计划性和保密性，成功率高，是产品设计的基础，标志一个国家或企业创新和开发新产品的能力。
考点三、自然科学的研究对象
自然科学是研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学。
研究对象是指自然界中的物质形态，结构、性质和运动规律
一、物质对象
二、1、实物对象与非实物对象
2、天然对象与人造对象：
3、现实对象与潜在对象：
二、物质运动
物理运动-----------物理学
化学运动-----------化学
生命运动-----------生命科学
地球运动-地学
宇宙天体运动----------天文学
考点四、自然科学的特征与属性
一、科学知识的客观真理性
自然科学的研究对象是自然界的各种物质客体的结构和运动形式。
科学的任务就是揭示物质运动的客观规律，达到真理性的认识。
科学必须从事实出发，按世界的本来面貌反映世界，不允许毫无根据的臆造和假设。
二、科学认识形式的抽象性
科学虽然以自然界为研究对象，但它并不停留在对自然现象的直观描述阶段。
它要透过纷繁复杂的表面现象揭示其内在的本质，进而发现规律。
为此，就要经过“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”的抽象过程，并以概念、范畴、原理等形式确定下来。
三、科学内容的无阶级性
自然科学是生产斗争和科学实验的产物，它的内容与社会经济基础的要求没有什么关系。
四、科学劳动的探索性
既然科学是对自然界运动规律的反映，而自然界又处于永不休止的变化之中，所以，科学活动总是处于积极探索的过程之中。
科学大厦的建设，是一项永远不会完结的工程，人类总得有所发现、有所发明、有所创造、有所前进，而不会穷尽“终极真理”。
五、科学理论的解释性
科学来源于实践，再回到实践中去接受检验，科学要对人们在生产实践和科学实验中所提出的各种问题作出解释。
科学理论的目标就是提供系统的、严密的、有根据的解释。
六、科学理论的预见性
人们一旦掌握了客观规律，就能够预见它的发展进程和结局。
科学预见是人们能动性的体现，是人类利用自然的实践活动获得成功的前提。
考点四、三大发现
X射线的发现（1895伦琴）：
原子有着复杂的结构
天然放射性的发现（1896年贝克勒尔）：
原子也存在内部结构，原子可变
电子的发现（1897年汤姆孙）：
明确地揭示了原子是可分割的
考点五、原子结构模型
1661年英玻意耳提出元素概念
1803年道尔顿原子学说实心球模型
1811年意阿伏伽德罗提出分子概念
1860年意化学家康尼确立原子分子论
1869年门捷列夫发现元素周期律
1903年汤姆逊模型葡萄干蛋糕模型
1911卢瑟福模型轨道模型
1913玻尔分层排布模型行星模型
1916年索末菲电子云模型
（1）电子的发现
J.J.汤姆孙（1856-1940）：
英国剑桥大学实验物理学家，1906年诺贝尔物理学奖
1897年4月30日，汤姆孙在英国皇家学会演讲时宣布发现了电子。
1899年汤姆生正式把这种微粒叫做“电子”。
电子的发现被科学界称为十九和二十世纪之交的三大发现之一，汤姆生被誉为“电子之父”。
发现电子的意义是：
1.肯定了阴极射线是带负电的粒子；
2.揭示出原子内部含有带正电的部分和带负电的部分；
（2）原子结构探索
A葡萄干蛋糕模型
“电子浸浮于均匀连续正电球体中”模型（1904）
原子是一个小球体，内部充满均匀分布的带正电的流体，球内液体中掺杂有若干电子，这些电子等间隔地排列在与正电球同心的圆周上，并以一定的角速度作圆周运动而发出电磁辐射。
原子光谱反映的即是这些电子的辐射频率。
电子的总电量与液体的总电量等值反号，原子对外显电中性。
模型成功之处在于:
解释了原子电中性；
解释了原子为什么会发光；
据此模型可以估计原子的大小为10-8cm
得出原子中电子的数目等于周期表中原子序数的结论
讨论了电子在原子内的分布
模型缺陷所在:
关于正电荷在原子内的分布情况的猜测
B原子有核模型
此模型建立在卢瑟福a粒子散射实验基础上
原子内部并非是充满的，它的大部分空间是空虚的，它的中间有一个体积很小质量较大的带正电的核，原子的全部正电荷以及它99%以上的质量都集中在这个核上，带负电的电子则以某种方式分布于核外的空间中。
解释了a粒子散射实验，揭示了带正电的原子核的存在。
无法解释原子的稳定性；
无法解释原子的线状光谱；
对电子位置、核外电子云之谜所引起的佯谬束手无策。
C玻尔模型
N-玻尔（NielsBohr1885～1962）丹麦物理学家，因发展量子理论并用于原子结构、原子辐射研究的成果获1922年获诺贝尔物理学奖。
1913年玻尔建立在原子有核模型基础上
核外电子只能在原子内一些特定的稳定轨道上运行，并且在这些轨道上运行时，电子不辐射能量，一个轨道对应一个能量值
模型成功之处在于:
解释了原子的稳定性；
说明了原子的线性光谱。
模型缺陷所在:
不能说明多电子原子的光谱和氢光谱的精细结构；
对能级的描述很能粗略，只有一个量子数；
不能解释原子核形成分子化学键的本质。
玻尔理论虽引入了量子概念，但没有摆脱经典物理学的束缚，是经典理论加上量子条件的混合物。
D电子云（ElectronCloud）索末菲（1916年）
1.电子轨道是椭圆形而不是圆形的，核位于这个椭圆的一个焦点上；
2.电子运动的轨道不应当在同一平面上，应推广到三维空间；
3.提出空间量子化的概念。
波粒二象性与电子云
1.玻尔理论提出十年后，人们认识到原子里面的电子就其运动的基本特征来讲，完全不同于绕着太阳旋转的行星——电子同其他微观粒子一样具有波粒二象性。
2.微观粒子的运动轨道我们不可能确切地知道，只能知道它们在核外某区域出现的可能性（即概率），电子像“云”一样地存在于核外的空间中形成“电子云”，根本没有“轨道”的概念。
考点六等离子态和超导态
1、等离子态---物质的第四态。
1）组成:
电离的气体，由大量自由电子和离子以及中性离子组成的物质状态.
特性：
超气体，能流动，无确定形状、导电率高、电磁场耦合作用强。
分布：
自然界中的等离子体:
高空的电离层、闪电、极光等等。
人造的等离子体:
日光灯、水银灯里的电离气体
应用：
导体；
制造光源显示器；
高分子材料；
军事规避、探测系统，武器飞机隐形
2、超导态
超导态是在低温条件下表现出电阻等于零的物态。
（荷兰物理学家卡麦林·
昂纳斯）
在一定的临界温度（低温）下失去电阻；
完全抗磁性；
约瑟夫效应----在两块超导体中夹入薄绝缘体而形成低电阻，绝缘体会变成超导体。
输电；
受控热核聚变；
超导磁悬浮列车；
超导电子计算机
考点七、核反应
1、重核聚变------把重核分裂成两个较轻的核时，释放出核能的反应叫做核裂变．
（1）发现
1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。
（2）、自持式链式反应---由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．
（3）应用：
原子弹、核反应堆和核电站、核动力
2、轻核裂变-------某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反应叫做聚变。
受控热核反应---把原子核加热到很高的温度使其发生聚变反应
应用----氢弹
考点八、生命的基本特征
（1）生命表现为化学成分的同一性和复杂有序的物质结构
构成的基本物质都是自然界中普遍存在的碳、氢、氧、氮、磷、硫、钙等元素，以游离态或化合态的形式构成了具有生命的生物体，而这些成分单独存在时并不具有生命，只有建立了有序的结构，形成细胞，才能表现出生命的特征。
（2）生命能自我繁殖
生物能通过繁殖产生出新的一代，繁殖使不能长存的生物得以延续。
每个生物物种都能把种的特征代代相传，生物具有遗传性。
（3）生命繁殖存在遗传和变异
在繁殖过程中，生物体把自己的特性传递给后代，叫“遗传”；
同时也会产生与自己不同的后代，叫“变异”。
通过遗传把生物体适应环境的特性保留下去，同时通过变异产生新的特性以应付环境的变化或适应新的环境。
（4）生命会生长发育
生物依靠从外界向体内吸收食物而生长。
发育是一个主要由遗传决定的相对稳定的过程，在环境相对保持稳定的条件下，生物的发育总是按一定的尺寸、一定的模式和一定的程序进行的。
（5）生物需新陈代谢
新陈代谢是生命现象最基本的特征之一。
生物体要生长发育必须是远不断与周围环境进行物质和能量的交换，通过增加环境的无序来维持自身的有序，这一过程就是新陈代谢。
（6）生命有应激反应
生物体能接受外界刺激，并有能力对他周围的环境变化做出主动的、合乎自己目的的反应，使自己趋利避害、趋吉避凶。
考点九、生物的多样性
1、生态系统的多样性
2、生物物种的多样性
3、遗传的多样性
考点十、生态系统
1.生态系统的层次：
个体-----种群------群落
2.生态系统的因素：
非生物（阳光、温度、水）；
生物（生产者、消费者、分解者）
3.生态系统的功能：
能量流动、物质循环、信息传递
4.生态平衡：
概念
表现
5.生态三大观念和两大定律
考点十一高技术
概念：
高技术是建立在现代科学技术全面发展基础上，处于当代科学技术前沿，对提高生产力、促进社会文明、增强国防实力起先导作用、并能形成产业的先进技术群。
对一个国家或一个地区的政治、经济和军事等各方面的进步产生深远影响。
领域：
生物技术、信息技术、新能源技术、新材料技术、空间技术、海洋技术
高技术的特征
1、高智力。
高技术是知识密集型技术，它的发展必须依靠创造性的智力劳动，依靠富有创新意识、创新能力的高素质人才，体现了高智力的特性。
2、高投资。
高技术的研究开发需要昂贵的设备和较长的研制周期，因而研制过程需要耗费巨额资金
3、高竞争。
高技术的时效性决定了谁先掌握技术、谁先开发出产品并抢先投放市场或用于战场，谁就能获得优势，占据主动。
为此，世界军事强国和大国都制定了高技术发展计划，试图在世界高技术发展的竞争中占有一席之地。
4、高风险。
高技术竞争的失败，对企业而言，就意味着投资的失败；
对国家而言，意味着国家利益将要受到损害。
此外，高技术研究本身也蕴含着巨大的风险，甚至要以生命作为代价。
5、高效益。
高技术产品是高附加值产品，其形态是知识的物化形式，所以其价值远远超过所消耗的原材料和能源的价值。
实践证明，高技术成果一旦转化为市场化的产品，就能获得巨大的经济收益，一旦得到实际应用，就能产生广泛的社会影响。
6、高渗透。
高技术本身具有极强的综合性和技术辐射性或渗透性，隐含着巨大的技术潜力，不仅可以用于新兴产业的创立，而且可以用于传统产业的改造，成为经济、国防、科学、技术、政治、外交和社会生活等各个领域发展变化的驱动力。
7、高速度。
高技术产业是目前发达国家经济中最活跃也是增长最快的经济部门。
高技术产业的成功不仅表现在产值、产量的发展高速度上，而且还突出表现在产品性能更新的高速度。
十二、基因工程二、
1．生命的核心——基因
基因是DNA分子上具有遗传功能的片段，它能控制生物的发育和代谢，并把遗传信息传递给下一代。
一种生物的所有基因称为它的基因组。
自摩尔根以来，遗传学家一直在探寻基因的概念。
随着遗传学的发展，答案在不断地丰富和发生变化。
基因的染色体学说将基因看作染色体上线性排列的单位：
基因是最小的结构单位，不能由交换分开，即染色体交换只能发生在基因之间，而不能发生在同一个基因之内；
基因是最小的突变单位，基因可以由一种等位形式突变为另一种等位形式，但基因内部没有可以再突变的更小的单位；
基因是最小的作用单位，能够产生特定的表现型效应，基因的一部分不能产生表现型效应；
染色体是基因的载体，正由于染色体的存在，等位基因才会表现出有规律的分离，非等位基因表现出重组。
2．基因工程的基本原理与方法
基因工程（geneengineering）是指按照人类的需要，用现代遗传学及分子生物学的理论与方法，特别是用DNA重组技术，将生物基因组的结构或组成在体内或者体外进行人为修饰、改造或重新组合，然后通过载体把新的DNA分子输入另一种生物的细胞中，从而改变生物的结构和功能，改造这种生物的遗传性。
基因工程是把一个生物体中有用的目的DNA遗传信息转入另一个生物体中，使后者获得新的需要的遗传性状或表达所需要的产物。
这种以重组DNA操作为核心技术的过程，其目的、原理和步骤等类似于现代工程学科中的设计与施工过程，因此被称为基因工程。
过程有以下五步：
第一步：
提取供体生物的目的基因或称外源基因；
第二步：
在限制性内切酶和连接酶作用下将目的基因与克隆载体相连接，形成新的重组DNA分子。
这一步往往需要对重组DNA分子进行克隆和筛选。
第三步：
将这一重组的DNA分子导入受体细胞中，用重组DNA分子转化受体细胞，在受体细胞中复制和遗传
第四步：
对那些吸收了重组DNA的受体细胞即获得了外源基因的受体细胞（即转化子）进行筛选和鉴定；
第五步：
对含有重组DNA的细胞或生物体进行大量培养，检测外源基因是否表达，并通过发酵、细胞培养、养殖或栽培等，最终获得所需要的遗传性状或表达出所需要的产物。
3．基因工程的应用
基因工程是按照人们的意愿，有意识地把一个生物体中有用的目的基因转入另一个生物体中，从而创造新物种。
这种分子水平的操作不受物种生隔离的限制，能按人类的需要对有利经济的性状的基因进行组合，因此具有潜在的巨大生产力和经济价值。
自1973年美国专家在实验室的试管里成功地进行了第一例细菌不同DNA的体外重组，一举打开了基因工程学大门，基因工程便一直受到人们的高度关注，技术在不断的完善，也日益显示出了其不同寻常的应用价值。
十三、克隆技术
1997年2月23日，英国罗斯林研究所科学家维尔穆特（Wilmut）领导的研究小组宣布，已出生7个月的小羊多利是克隆羊。
2、克隆技术的意义
1.理论意义
2.经济意义
3.对人体健康
4.生态平衡的保持
3、克隆技术背景下对人的思考
第一，人的生命有一种个体独特性，只属于唯一的自己，有了这个前提才有人的身份、荣誉、尊严和价值。
第二，人兼有双重属性。
一方面，作为自然界长期演化的产物，人是自然界的有机组成部分，人的生存依赖于自然界，这是人的自然属性。
另一方面，人从自然界提升出来，组成了人类社会，形成了社会的伦理关系和社会秩序，作为社会成员，人生活在这种关系和秩序之中，人因而获得了社会属性。
第三，人身兼双重角色。
科学技术是人类认识和改造自然的活动，在这个活动中，人是活动的主体，自然界是客体，是人认识和改造的对象。
而人的生命在一定的情况下也是科学研究的对象，是生物学家和医学家认识的客体，可是人不能“任人宰割”。
技术的功能是改造世界，现在的生命科学和生物技术改造世界改造到人自己身上来了，矛盾从此产生。
十五、激光技术
1、激光器
激光——“受激辐射放大”是通过强光照射激光发生介质，使介质内部原子的电子获得能量，受激而使电子运动轨道发生迁移，由低能态变为高能态。
受激辐射-光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到低能阶，并释放光子。
入射光子与释放的光子有相同的波长和相，此波长对应于两个能阶的能量差。
一个光子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子。
激光器的结构
1、激光工作介质---发光物质
激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。
在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。
显然亚稳态能级的存在，对实现粒子数反转世非常有利的。
现有工作介质近千种，可产生的激光波长包括从真空紫外道远红外，非常广泛。
2、激励源
为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处于上能级的粒子数增加。
一般可以用气体放电的办法来利用具有动能的电子去激发介质原子，称为电激励；
也可用脉冲光源来照射工作介质，称为光激励；
还有热激励、化学激励等。
各种激励方式被形象化地称为泵浦或抽运。
为了不断得到激光输出，必须不断地“泵浦”以维持处于上能级的粒子数比下能级多。
3、谐振腔（放大，选频，选择方向）
有了合适的工作物质和激励源后，可实现粒子数反转，但这样产生的受激辐射强度很弱，无法实际应用。
于是人们就想到了用光学谐振腔进行放大。
所谓光学谐振腔，实际是在激光器两端，面对面装上两块反射率很高的镜。
一块几乎全反射，一块光大部分反射、少量透射出去，以使激光可透过这块镜子而射出。
被反射回到工作介质的光，继续诱发新的受激辐射，光被放大。
因此，光在谐振腔中来回振荡，造成连锁反应，雪崩似的获得放大，产生强烈的激光，从部分反射镜子一端输出。
激光的的特性
1、单色性——是最纯的单色光（波长、频率）
2、方向性——激光传播时基本不向外扩散，定向发光。
3、相干性——激光的位相（波峰和波谷）很有规律，相干性好。
4、亮度高——能量在时空上高度集中
激光的应用
激光指示
激光指示器，又称为激光笔、指星笔等，是把可见激光设计成便携、手易握、激光模组（二极管）加工成的笔型发射器。
常见的激光指示器有红光（650-660nm）、绿光（532nm）和蓝紫光（405nm）等。
加工技术
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。
激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为：
加工系统包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。
加工工艺
激光加工装置
包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。
激光焊接：
汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。
目前使用的激光器有金运YAG激光器，金运CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光切割：
汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。
使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。
激光打标：
在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。
激光打孔：
激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。
激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。
国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。
目前使用的激光器多以YAG激光器、金运CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。
激光热处理：
在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。
我国的激光热处理应用远比国外广泛得多。
目前使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器为主。
激光快速成型：
将激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合而形成。
多用于模具和模型行业。
目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主。
激光涂敷：
在航空航天、模具及机电行业应用广泛。
目前使用的激光器多以大功率金运YAG激光器、金运CO2激光器为主。
十六、信息技术
1.信息------是事物的运动状态和过程以及关于这种状态和过程的知识。
特征：
（1）可识别性
（2）传播性
（3）不灭性不灭性是信息最特殊的一点，即信息并不会因为被使用而消失。
（4）共享性（5）时效性
（6）能动性信息的产生、存在和流通，依赖于物质和
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