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第13課從蒸汽機到互聯(lián)網 教學目標：1、知識與能力：（1）識記：三次工業(yè)革命過程中代表性的發(fā)明；（2）理解“蒸汽時代”、“電氣時代”和“信息時代”到來的必然性，科學技術的進步對推動社會發(fā)展的巨大作用；（3）以蒸汽機、電動機和網絡技術的發(fā)明和發(fā)展說明科學技術進步對人類的意義；（4）探究科學思想與科學發(fā)展之間的關系。2、過程與方法：（1）通過必修2已學知識的回顧引導學生理解本課的相關知識，探究科技革命對社會發(fā)展與進步的巨大作用。（2）通過表格比較三次工業(yè)革命在內容和意義上的異同，認識他們之間的關系。3、情感態(tài)度與價值觀：（1）認識電力的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展是幾代科學家努力的結果，樹立繼承發(fā)揚人類優(yōu)秀文化成果的觀念。（2）社會的發(fā)展需要技術革命，科技是第一生產力，是推動人類社會發(fā)展的終極動力。教學重點和難點：重點：蒸汽機的發(fā)明和電氣技術的應用對社會發(fā)展的作用。難點：第二次工業(yè)革命開辟的時代被稱為“電氣時代”的原因。教材分析：本課教材主要從三個方面介紹了世界科學歷程中的“蒸汽時代”“電氣時代”和“信息時代”，從科學技術發(fā)展史的角度闡述了近代以來人類科學技術發(fā)展的三個重要階段。蒸汽機是工業(yè)革命時期最偉大的發(fā)明，第二次工業(yè)革命以電力的廣泛應用為顯著特點，第三次科技革命則是帶來了以電子計算機為代表的信息時代。蒸汽機的發(fā)明、電氣技術的廣泛應用和互聯(lián)網的出現(xiàn)，推動社會各個方面發(fā)生了巨大變革。由于這些科技成就的文字和資料比較豐富，建議在教學時適當補充，增加學生對近代以來這三個時期科技成就的感性了解，為深入認識科學技術進步的意義奠定基礎。教學過程及要點：導入新課：2008年9月下旬，我國自主研制的神舟七號飛船帶著三名宇航員順利升空，我國宇航員首次走出機艙，漫游太空，開創(chuàng)了我國航天史上的新紀元。1965年3月18日前蘇聯(lián)發(fā)射的“上升2”號飛船進入軌道后，在飛船繞地球飛行第二圈后不久，宇航員列昂諾夫打開通向氣閘室的內艙蓋，讓氣閘室充氣，然后進入氣閘室，穿好艙外活動航天服，并對它的密封性能進行了檢查，隨后逐漸讓氣閘室降低氣壓，最后，列昂諾夫打開氣閘室外蓋，走出氣閘室，進入茫茫太空，以28000千米/小時的速度繞地球運行。人類第一次太空行走成功了！1984年2月7日，兩名美國宇航員，當他們從航天飛機 “挑戰(zhàn)者”號中自由飛出后，首次成為兩顆人體衛(wèi)星。這一由宇航員布魯斯-麥坎德利斯和羅伯特-L-斯圖爾特創(chuàng)造的奇跡，是對一種可保證人類在太空中隨意工作的裝置的試驗。麥坎德利斯首次解開系繩在太空行走了170米。人類開發(fā)太空是哪次科技革命的產物？由此導入新課。一、“蒸汽時代”的到來：1、背景：（1）17世紀末，英國取得了資產階級革命的勝利，為經濟發(fā)展掃清了障礙；（2）18世紀，隨著工場手工業(yè)的發(fā)展，應用機器進行生產成為可能；（3）科學技術為生產的發(fā)展提供了許多發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。第一臺成功運作的蒸汽機1705年，紐科門制造了第一臺成功運作的蒸汽機。紐科門機的缺陷：熱量浪費太大，效率不高；只有簡單的往復式線性運動。很早以前，就有人設想把蒸汽作為動力使用，但真正把蒸汽動力用于生產，卻是17世紀末以后的事情。1698年，托馬斯薩夫里發(fā)明了蒸汽唧筒，用于抽干礦井里的水。18世紀初，鐵匠T紐科門在改進薩里夫蒸汽機的基礎上，制造了一種大氣壓力蒸汽機，主要用于礦井抽水，但它們都存在明顯缺陷，不能作為動力機普遍安裝。隨著工業(yè)革命的開展，大規(guī)模的工廠一個接一個建造起來，但這時的動力主要是利用河流里的水力，在這方面，有很多缺點，因為工廠都必須建在河流湍急的偏僻的山谷等處。這些地區(qū)交通不便，而且遠離原料產地和銷售市場，動力問題成為擺在人們面前的急迫問題。人們都希望找到便捷可用的動力，驅動不同機器。2、瓦特改良蒸汽機：（1）改良經過：單動式蒸汽機：18世紀60年代，瓦特制成裝有冷凝器的單動式蒸汽機，大大提高了蒸汽機的功率；聯(lián)動式蒸汽機：18世紀80年代，又制造了聯(lián)動式蒸汽機，采用曲柄機構，使往復的直線運動轉變?yōu)樾D運動。蒸汽機的改進：增加可自動調節(jié)蒸汽機速率的裝置。（2）主要用途：除用作提水外，還可以帶動車床、織布機等，適應不同工廠的需要。此后，紡織業(yè)、采礦業(yè)、冶金業(yè)、造紙業(yè)等工業(yè)部門，都先后采用蒸汽機作為動力。1769年，瓦特在前人基礎上改良了蒸汽機，并取得了專利。經過十多年的改進探索，1782年，他又制成了功效更高的復動式蒸汽機。瓦特的蒸汽機是科學史上劃時代的成就，蒸汽機大大促進了機器的運用和工廠的生產，使工業(yè)技術的變革出現(xiàn)了新的飛躍。瓦特出生于蘇格蘭，在格拉斯哥大學實驗室當實驗員時，負責修理紐科門蒸汽機，他勤奮好學，善于鉆研。他生活在工業(yè)革命剛剛開始的時代，每一項新的技術革新，都受到他的密切注視。從1766年開始，在三年多的時間內，瓦特解決了材料和工藝等方面的種種困難，終于在1769年生產了改進型的蒸汽機。這一年，瓦特以發(fā)明分離冷凝器，獲得他在革新紐科門蒸汽機的過程中的第一個專利。但這種蒸汽機仍不夠理想，主要問題是無法克服紐科門蒸汽機只能做往返運動的缺點，這就不能使蒸汽機變成能帶動各種工作機的原動機。1781年，瓦特研制出了一套齒輪聯(lián)動裝置，憑借這套裝置他終于把活塞的往返直線運動轉變?yōu)檩嗇S的旋轉運動，將蒸汽機的動力臂由原來的直線運動改為連續(xù)均勻的圓周運動，這樣就可以驅動其他的機器工作。他也因此獲得了第二個專利。接著，為了進一步提高蒸汽機的效率，增大蒸汽機的動力，瓦特對汽缸本身進行了分析和研究。1782年，瓦特試制出了一種帶有雙向裝置的新汽缸，把原來的單向汽缸組裝成雙向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低壓蒸汽改為高壓蒸汽，他也因此取得第三個專利。真正意義上的瓦特蒸汽機終于制成，并在1785年運用于工廠生產，在后來應用到運輸業(yè)中。3、瓦特蒸汽機問世的意義：（1）解決了工業(yè)發(fā)展中的動力問題，社會化大生產逐漸形成。自此以后，只要有煤作燃料開動蒸汽機，就可根據需要建立工廠，不再受河流的限制。在工業(yè)化進程中，形成了許多工業(yè)城市，英、法、美等國成為工業(yè)國家。（2）促使工業(yè)革命轟轟烈烈地展開，出現(xiàn)了發(fā)明和使用機器的熱潮。如美國人富爾頓于1807年發(fā)明“薩凡納”號輪船、1814年英國人史蒂芬孫發(fā)明蒸汽機車等。瓦特蒸汽機應用于運輸業(yè)中，導致蒸汽輪船和機車出現(xiàn)，交通運輸業(yè)發(fā)生了徹底變化，人們的交往更加方便，經濟和文化聯(lián)系也日益密切。（3）推動人類社會由此進入“蒸汽時代”。蒸汽機是工業(yè)革命時期最偉大的發(fā)明。蒸汽機的廣泛利用，使英國到處建立起大工廠。19世紀三四十年代，蒸汽機在歐洲和北美被廣泛采用。那些高聳入云的煙囪，噴出縷縷煙霧，龐大的廠房，發(fā)出隆隆的轟鳴，打破了原來中世紀田園生活的恬靜歷史已跨進了一個新的時代。（4）加強了世界各地的聯(lián)系，使世界日益成為一個整體。二、電氣革命的出現(xiàn)：1、科學家對電的不懈研究：（1）18世紀美國科學家富蘭克林造出避雷針【備課資料】富蘭克林與避雷針本杰明富蘭克林（17061790）是美國獨立戰(zhàn)爭時期著名的思想家，同時也是一名杰出的科學家。18世紀以前，人們普遍相信雷電是上帝發(fā)怒的說法。富蘭克林經過反復思考，認為雷電可能是一種放電現(xiàn)象，它和在實驗室產生的電在本質上是一樣的。于是，他寫了一篇名叫論天空閃電和我們的電氣相同的論文，但沒被認同。他決心用事實來證明一切。1752年6月的一天，陰云密布，電閃雷鳴，一場暴風雨就要來臨了。富蘭克林和他的兒子一道，帶著上面裝有一個金屬桿的風箏來到一個空曠地帶。富蘭克林高舉起風箏，他的兒子則拉著風箏線飛跑。由于風大，風箏很快就被放上高空。剎那間，雷電交加，大雨傾盆。富蘭克林和他的兒子一道拉著風箏線，父子倆焦急的期待著，此時，剛好一道閃電從風箏上掠過，富蘭克林用手靠近風箏上的鐵絲，立即掠過一種恐怖的麻木感。他抑制不住內心的激動，大聲呼喊：“我被電擊了！”后來，富蘭克林用雷電進行了各種電學實驗，證明了天上的雷電與人工摩擦產生的電具有完全相同的性質。為了防止雷電的危害，他制成了一根實用的避雷針。他把幾米長的鐵桿，用絕緣材料固定在屋頂，桿上緊拴著一根粗導線，一直通到地里。當雷電襲擊房子的時候，它就沿著金屬桿通過導線直達大地，房屋建筑完好無損。1754年，避雷針開始應用。（2）19世紀初意大利科學家伏特發(fā)明電池【備課資料】伏特發(fā)明電池：汽車上的蓄電池又叫做“伏特電堆”，是一個叫亞歷山德歷伏特的意大利人發(fā)明的。為了紀念他的貢獻，人們把電壓的計量單位叫做伏特。比如我們手電筒里的電池的電壓是1.5伏特，我們家里的電燈的電壓是220伏特。伏特是意大利帕維亞大學的研究電學的物理學家。有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學家的一篇論文，說動物肌肉里貯存著電，可以用金屬接觸肌肉把電引出來。看了這篇論文，伏特非常興奮，便決定親自來做這個實驗。他用許多只活青蛙反復實驗，終于發(fā)現(xiàn)，實際情況并不像加伐尼所說的那樣，而是兩種不同的金屬接觸產生的電流，才使蛙腿的肌肉充電而收縮。為了證明自己的發(fā)現(xiàn)是正確的，伏特決定更深入地了解電的來源。一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩種金屬放在自己的舌頭上，然后叫助手將金屬導線把它們連接起來，剎時，他感到滿嘴的酸味兒。接著，他將銀幣和錫片交換了位置，當助手將金屬導線接通的一瞬間，伏特感到滿嘴的咸味。這些實驗證明，兩種金屬在一定的條件下就能產生電流。伏特想，只要能把這種電流引出來，就能大有作用。伏特經過反復實驗，終于發(fā)明了被后人稱做“伏特電堆”的電池，這就是在銅板和鋅板中間夾上卡紙和用鹽水浸過的布片，一層一層堆起來的蓄電池。這種電池，今天仍然在使用著。伏特的發(fā)明激勵著后人不斷努力：1836年英國的丹尼爾對伏特電池作了改良，制造出丹尼爾電池，以后陸續(xù)又有本森電池和格羅布電池等問世。但是，那時電池的電壓總是隨著使用時間的延長而逐漸下降，人們還沒有找到解決的辦法。1860年，法國的布朗特埃發(fā)明了用鉛制造的電池。這種電池的特性是：當電壓下降時，可以給它通以反向的電流，使電池的電壓再回升上來（即所謂的充電），因為這種電池能充電，所以又被稱為蓄電池。不過，不論是蓄電池還是一般的電池，在陽板金屬棒和陰極金屬棒之間都必須灌充液體，因此搬運很不方便，特別是蓄電池使用的液體大多是硫酸，在挪動時很危險。為了克服這個缺點，1891年日本的屋井先藏發(fā)明了一種干電池，這種屋井式干電池與1878年法國的拉古蘭久發(fā)明的拉古蘭欠電池的原理是一樣的。但是屋井先藏把拉古蘭欠電池的氯化扶液體換成了糊狀的氯化接，并嚴加密封。干電池的發(fā)明是很有影響的，逐漸為世界各國所采用。屋井先藏對于干電池進行了堅持不懈的研究，1926年他改用碳棒作干電池的陽極，進而完善了干電池的發(fā)明。（3）1831年英國科學家法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象（理論基礎）英國物理學家、化學家，也是著名的自學成才的科學家。1791年9月22日出生在英國一個鐵匠的貧困家庭，只上過兩年小學，十二三歲曾以送報獲得微薄收入貼補家庭，14歲在一家書店當裝訂書籍的學徒。他求知欲望十分強烈，在7年的學徒期間，利用訂書的空閑時間，如饑似渴、廢寢忘食地閱讀了許多自然科學的書籍。后來，他毛遂自薦，在22歲時當了大化學家戴維的實驗助手。從此直到退休，法拉第終生都在英國皇家研究院工作。他勤奮好學，工作努力，在科學上取得了巨大成就。1831年，法拉第經過7年反復試驗，發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象，為制造電機提供了基本原理，他又制造了一臺利用磁力產生電流的機器，將機械能轉化為電能，從此，打開電能寶庫的大門。1833-1862任皇家研究所化學教授。1846年榮獲倫福德獎章和皇家勛章。1867年8月25日逝世。2、電力成為工業(yè)發(fā)展的主要動力：（1）發(fā)電機和電動機的完善和改進；發(fā)電機的發(fā)明和改進：英國科學家法拉第于1831 年發(fā)現(xiàn)了電磁感應原理。這一在人類社會發(fā)展過程中起到重要作用的原理是說：“當磁場的磁力線發(fā)生變化時，在其周圍的導線中就會感應產生電流。”法拉第曾煞費苦心，通過研究和反復實驗，終于發(fā)現(xiàn)了這一影響巨大的科學原理，而且他確信，利用此原理肯定能制造出可以實際發(fā)電的發(fā)電機。就在法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應原理的第二年，受法拉第發(fā)現(xiàn)的啟示，法國人皮克希應用電磁感應原理制成了最初的發(fā)電機。皮克希的發(fā)電機是在靠近可以旋轉的U 形磁鐵（通過手輪和齒輪使其旋轉）的地方，用兩根鐵芯繞上導線線圈，使其分別對準磁鐵的N 極和S 極，并將線圈導線引出。這樣，搖動手輪使磁鐵旋轉時，由于磁力線發(fā)生了變化，結果在線圈導線中就產生了電流。為了使電流方向保持不變，皮克希想出了一個巧妙的辦法：在磁鐵的旋轉軸上加裝兩片相互隔開成圓筒狀的金屬片，由線圈引出的兩條線頭，經彈簧片分別與兩個金屬片相接觸。另外，再用兩根導線與兩個金屬片接觸，以引出電流。這個裝置，就叫做整流子，在后來的發(fā)電機上仍得到應用。皮克希發(fā)明的這種發(fā)電機在世界上是首創(chuàng)，當然也有其不足之處。需要對它進行改進的地方，一是轉動磁鐵不如轉動線圈更為方便靈活；二是通過整流子可以得到定向的電流，但是電流強弱還是不斷變化的。為改變這種情況，人們采用增加一些磁鐵和線圈數量，并稍微錯開地將變化的電流一起引出的辦法，使輸出電流的強度變化控制在一定的范圍內。 從皮克希發(fā)明發(fā)電機后的30 多年間，雖然有所改進，并出現(xiàn)了一些新發(fā)明，但成果不大，始終未能研制出能輸出像電池那樣大的電流，而且可供實用的發(fā)電機。1867 年，德國發(fā)明家韋納馮西門子對發(fā)電機提出了重大改進。他認為，在發(fā)電機上不用磁鐵（即永久磁鐵），而用電磁鐵，這樣可使磁力增強，產生強大的電流。西門子用電磁鐵代替永久磁鐵發(fā)電的原理是，電磁鐵的鐵芯在不通電流時，也還殘存有微弱的磁性。當轉動線圈時，利用這一微弱的剩磁發(fā)出電流，再反回給電磁鐵，促使其磁力增強，于是電磁鐵也能產生出強磁性。西門子的新型發(fā)電機問世后不久，意大利物理學家帕其努悌于1865 年發(fā)明了環(huán)狀發(fā)電機電樞。這種電樞是以在鐵環(huán)上繞線圈代替在鐵芯棒上繞制的線圈，從而提高了發(fā)電機的效率。到了1869 年，比利時學者古拉姆在法國巴黎研究電學時，根據帕其努悌的設計方案，兼采納了西門子的電磁鐵式發(fā)電機原理進行研制，于1870 年制成了性能優(yōu)良的發(fā)電機。古拉姆發(fā)電機的性能好，所以銷路很廣，他不僅發(fā)了財，而且被人們譽為“發(fā)電機之父”。 有些人看到古拉姆發(fā)明發(fā)電機獲得成功，也想對發(fā)電機進行改進從而制造出更先進的發(fā)電機。在這些人中，就有德國的西門子公司研究發(fā)電機的工程師阿特涅。他發(fā)明了古拉姆發(fā)電機不同的線圈繞線方式，制成了性能良好的發(fā)電機。西門子公司由于阿特涅的這項發(fā)明而益發(fā)馳名。于是，德國以西門子公司為核心，大力研制各種發(fā)電機，從而使電力工業(yè)得到了迅速的發(fā)展。電動機的發(fā)明和改進：1821年英國科學家法拉第首先證明可以把電力轉變?yōu)樾D運動。最先制成電動機的人，據說是德國的雅可比。他于1834年前后成了一種簡單的裝置：在兩個U型電磁鐵中間，裝一六臂輪，每臂帶兩根棒型磁鐵。通電后，棒型磁鐵與U型磁鐵之間產生相互吸引和排斥作用 ，帶動輪軸轉動。后來，雅可比做了一具大型的裝置。安在小艇上，用320個丹尼爾電池供電，1838年小艇在易北河上首次航行，時速只有2.2公里，與此同時，美國的達文波特也成功地制出了驅動印刷機的電動機，印刷過美國電學期刑電磁和機械情報。但這兩種電動機都沒有多大商業(yè)價值，用電池作電源，成本太大、不實用。直到第一臺實用直流發(fā)動機問世 ，電動機才行了廣泛應用。1870年比利時工程師格拉姆發(fā)明了直流發(fā)電機，在設計上，直流發(fā)電機和電動機很相似。后來，格拉姆證明向直流發(fā)動機輸入電流，其轉子會象電動機一樣旋轉。于是，這種格拉姆型電動機大量制造出來。效率也不斷提高。與此同時，德國的西門子接制造更好的發(fā)電機，并著手研究由電動機驅動的車輛，于是西門子公司制成了世界電車。1879年，在柏林工業(yè)展覽會上，西門子公司不冒煙的電車贏得觀眾的一片喝彩。西門子電機車當時只有3馬力，后來美國發(fā)明大王愛迪生試驗的電機車已達1215馬力。但當時的電動機全是直流電機，只限于驅動電車。1888年南斯拉夫出生的美國發(fā)明家特斯拉發(fā)明了交流電動機。它是根據電磁感應原理制成，又稱感應電動機，這種電動機結構簡單，使用交流電，無需整流，無火花，因此被廣泛應用于工業(yè)的家庭電器中，交流電動機通常用三相交流供電。（2）長距離輸變電技術的成熟；直流輸電技術的初期發(fā)展：1882年法國德普勒建造了世界上第一條遠距離直流輸電實驗線路，其中直流發(fā)電機發(fā)出1.5千瓦電力，輸電線路長57千米；由于高電壓大容量發(fā)電機制造困難，所以遠距離輸電所需的高壓電不可能從直流發(fā)電機直接獲得，盡管瑞典瑟雷等人做過技術上的改進，但直流系統(tǒng)的裝置和運行方式仍十分復雜，造價昂貴。交流輸電技術：18831885年，德國的高拉德和吉布斯、美國的威斯汀豪繼發(fā)明和改進變壓器；18901891年從法國勞芬到德國法蘭克福架起了世界上第一條三相交流輸電線路，全場170千米，在此基礎上，歐美各國相繼建立起遠距離交流輸電線路，三相交流的發(fā)電、變電、輸送、分配和使用上的安全、經濟、可靠和方便性，為發(fā)展電力工業(yè)開辟了廣闊的前影。隨著科學技術和工業(yè)生產發(fā)展的需要，電力技術在通信、運輸、動力等方面逐漸得到廣泛應用，社會對電力的需求也急劇增大。由于用戶的電壓不能太高，因此要輸送一定的功率，就要加大電流（PIU）。而電流愈大，輸電線路發(fā)熱就愈厲害，損失的功率就愈多；而且電流大，損失在輸電導線上的電壓也大，使用戶得到的電壓降低，離發(fā)電站愈遠的用戶，得到的電壓也就愈低。直流輸電的弊端，限制了電力的應用，促使人們探討用交流輸電的問題。愛迪生雖然是一個偉大的發(fā)明家，但是他沒有受過正規(guī)教育，缺乏理論知識，難以解決交流電涉及到的數學運算，阻礙了他對交流電的理解，所以在交、直流輸電的爭論中，成了保守勢力的代表。愛迪生認為交流電危險，不如直流電安全。他還打比方說，沿街道敷設交流電纜，簡直等于埋下地雷。并且邀請人們和新聞記者，觀看用高壓交流電擊死野狗、野貓的實驗。那時紐約州法院通過了一項法令，用電刑來執(zhí)行死刑。行刑用的電椅就是通以高壓交流電，這正好幫了愛迪生的大忙。在他的反對下，交流電遇到了很大的阻礙。但是為了減少輸電線路中電能的損失，只能提高電壓。在發(fā)電站將電壓升高，到用戶地區(qū)再把電壓降下來，這樣就能在低損耗的情況下，達到遠距離送電的目的。而要改變電壓，只有采用交流輸電才行。1888年，由費朗蒂設計的倫敦泰晤士河畔的大型交流電站開始輸電。他用鋼皮銅心電纜將1萬伏的交流電送往相距10公里外的市區(qū)變電站，在這里降為2500伏，再分送到各街區(qū)的二級變壓器，降為100伏供用戶照明。以后，俄國的多利沃多布羅沃斯基又于1889年最先制出了功率為100瓦的三相交流發(fā)電機，并被德國、美國推廣應用。事實成功地證實了高壓交流輸電的優(yōu)越性。并在全世界范圍內迅速推廣。（3）使用電力新發(fā)明的涌現(xiàn)：愛迪生發(fā)明電燈以及電話、電車、電影和無線電報的出現(xiàn)，說明人類社會進入了“電氣時代”。愛迪生（18471931），美國發(fā)明家。于1847年2月11日誕生于美國中西部的俄亥俄州的米蘭小鎮(zhèn)。愛迪生8歲上學，但僅僅讀了3個月的書，就被老師斥為“低能兒”而攆出校門。從此以后，他的母親是他的“家庭教師”。由于母親的良好的教育方法，使得他對讀書發(fā)生了濃厚的興趣。為了賺錢購買化學藥品和設備，他12歲時就開始工作。他賣過報紙、蔬菜和水果，出版過周刊先驅報，擔任過報務員，開過公司，后來成為舉世聞名的美國電學家和發(fā)明家，他除了在留聲機、電燈、電話、電報、電影等方面的發(fā)明和貢獻以外，在礦業(yè)、建筑業(yè)、化工等領域也有不少著名的創(chuàng)造和真知灼見。愛迪生一生共有1000多項創(chuàng)造發(fā)明，為人類的文明和進步做出了巨大的貢獻。愛迪生被世人稱為“天才”，但是他卻解釋說：“天才就是百分之二的靈感加上百分之九十八的汗水?！逼渲兄匾陌l(fā)明有留聲機和電燈等，特別是電燈的發(fā)明。1878年，愛迪生開始對電燈的研制感興趣。研制電燈的關鍵是找燈絲材料，據說愛迪生試驗了1600多種耐熱材料和6000種植物纖維，但還是沒有成功。1879年10月21日，他用棉線燒成碳絲，再將碳絲裝進燈泡，小心地抽成真空，當電燈通上電流時，燈絲發(fā)出明亮的光輝，而且持續(xù)了45個小時。愛迪生并未滿足，經過一次又一次的反復實驗，用竹子纖維在碳化后可以做燈絲，燈壽命長達1200小時。為了給電燈提供電力，1882年，愛迪生在紐約建成了一個當時世界上最大規(guī)模的電力系統(tǒng)。他的直流發(fā)電機功率達到600多千瓦，為幾千用戶提供照明用電。【合作探究】“蒸汽時代”“電氣時代”發(fā)明的異同相同點：都是解決人類社會的動力問題。不同點：“蒸汽時代”的發(fā)明側重于輕工業(yè)；科學含量不高；發(fā)明者主要是工人、技師；發(fā)明主要集中在英國?！半姎鈺r代”的發(fā)明側重于基礎工業(yè)、重工業(yè)；科學含量高；發(fā)明者主要是科學家；發(fā)明涉及主要資本主義國家。3、電氣革命的影響：（1）工業(yè)生產出現(xiàn)了新的技術革命浪潮，促進了工業(yè)的迅速發(fā)展，人類進入了電氣時代；（2）生產力的迅猛發(fā)展改變著社會結構和世界形勢，確立了資產階級對世界的統(tǒng)治，并產生了壟斷組織。（3）電氣技術的廣泛應用，使城市的面貌和人們的社會生活發(fā)生了巨大的變化。三、信息技術的發(fā)展：1、互聯(lián)網的誕生和發(fā)展：（1）第一臺電子計算機的研制：1946年，美國研制世界上第一臺計算機，奠定了現(xiàn)代信息技術的基礎。1946年2月15日，世界上第一臺通用電子數字計算機“埃尼阿克”（ENIAC）在美國研制成功。它當時由1.8萬個電子管組成，是一臺又大又笨重的機器，體重達30多噸，占地有兩三間教室般大。它當時的運算速度為每秒5000次加法運算。1949年，英國劍橋大學制成了世界上第一臺程序儲存式電子計算機。隨著微電子技術的發(fā)展，計算機不斷更新?lián)Q代。計算機的發(fā)展已經走過了電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路和大規(guī)模集成電路四個時代，也就是通常所說的第一代、第二代、第三代和第四代計算機。20世紀90年代以來，計算機技術發(fā)展十分迅速，產品不斷升級換代。未來的計算機將朝著巨型化、微型化、網絡化、智能化和多媒體化方向發(fā)展。目前，計算機的運算速度已經達到每秒100億次以上。計算機正在向新的高度發(fā)展，日益對人們的生活產生重大的影響。20世紀60年代末，在美蘇爭霸的“冷戰(zhàn)”時期，美國處于和蘇聯(lián)爭奪世界霸權的需要，加緊了對信息科學技術的研究和開發(fā)，直接推動了互聯(lián)網的產生。（2）互聯(lián)網的產生和發(fā)展：原因：軍事上的需要20世紀60年代，美蘇冷戰(zhàn)，美國軍方認為，萬一僅有的一個集中軍事指揮中心被前蘇聯(lián)的核武器摧毀，那么全國軍事指揮就將癱瘓，其后果將不堪設想，因此有必要設計一個由多個分散指揮點構成的指揮系統(tǒng)，某些指揮點的摧毀，并不影響其他指揮點的正常運轉，而這些分散點的相互聯(lián)系則要通過某種形式的通信網。誕生：1969年，美國國防部建立包括四個站點的網絡，促進了互聯(lián)網的產生?！緜湔n資料】互聯(lián)網誕生1969年9月3日，美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）雷納德克蘭羅克（L.Kleinrock）教授實驗室內，兩部電腦成功地由一條5米長的電纜接駁并互通數據，在場大約只有20來人，這天就被視為網絡網骨干網絡誕生的日子。若僅根據兩部電腦在實驗室內互聯(lián)的資料，便斷言互聯(lián)網絡誕生未免使人產生疑惑。要知道，麻省理工學院（MIT）林肯實驗室的拉里羅伯茨（L.Roberts），在他尚未成為“阿帕網之父”前，就曾經主持過一次具有歷史意義的遠程聯(lián)網實驗。他成功地將MIT一臺TX-2小型電腦，以電話線傳輸和聲音調制方式，連接到千里之外的加州圣莫尼卡，與另一臺Q-32大型機實現(xiàn)了遠程通訊，時間是1965年10月，只不過沒有采用分組交換技術。正是這次成功的嘗試，羅伯茨才被調到美國國防部高級研究規(guī)劃署(ARPA)，主持阿帕網（ARPANet）聯(lián)網項目，從而催生了互聯(lián)網絡。因特網起源于阿帕網，阿帕網UCLA第一節(jié)點與斯坦福研究院（SRI）第二節(jié)點的連通，實現(xiàn)了分組交換技術（又稱包切換）的遠程通訊，才是互聯(lián)網絡正式誕生的標志。UCLA聯(lián)網實驗的主持者正是克蘭羅克教授，不過，準確的時間是1969年10月29日22點30分。這一過程充滿了傳奇彩色，有許多鮮為人知的軼聞趣事。克蘭羅克是美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）計算機系教授、著名的網絡先驅人物。他早年畢業(yè)于麻省理工學院，獲電子工程博士學位，出版過6部著作并發(fā)表200多篇關于網絡通訊的論文。事實上， 克蘭羅克甚至比蘭德公司科學家保羅巴蘭（P. Baran）和英國學者唐納德戴維斯（D.Davies）等人，都更早提出分組交換的理論。他原也在MIT林肯實驗室工作，是拉里羅伯茨的摯友和網絡技術的啟蒙老師。羅伯茨把阿帕網第一節(jié)點選擇在UCLA，與克蘭羅克博士在那里主持研究有相當大的關系。1969年8月30日，由BBN公司制造的第一臺“接口信息處理機”IMP1，在預定日期前2天運抵UCLA?？颂m羅克帶著40多名工程技術人員和研究生進行安裝和調試。10月初，第二臺IMP2運到阿帕網試驗的第二節(jié)點斯坦福研究院（SRI）。經過數百人一年多時間的緊張研究，阿帕網遠程聯(lián)網試驗即將正式實施UCLA由IMP1聯(lián)接的大型主機叫Sigma-7，與它通訊的SRI大型主機是SDS 940。10月29日晚，克蘭羅克教授命令他的研究助理、UCLA大學生查理克萊恩（C. Kline）坐在IMP1終端前，戴上頭戴式耳機和麥克風，以便通過長途電話隨時與SRI終端操作員保持密切聯(lián)系。據克萊恩回憶，教授讓他首先傳輸的是5個字母“LOGIN”（登錄），以確認分組交換技術的傳輸效果。根據事前約定，他只需要鍵入“LOG”三字母傳送出去，然后由斯坦福的機器自動產生“IN”，合成為“LOGIN”登錄。22點30分，他帶著激動不安的心情，在鍵盤上敲入第一個字母“L”，然后對著麥克風喊：“你收到L嗎？”“是的，我收到了L。”耳機里傳來SRI操作員的回答?！澳闶盏絆嗎？“是的，我收到了O，請再傳下一個?！笨巳R恩沒有遲疑，繼續(xù)鍵入第三個字母“G”。然而，IMP儀表顯示，傳輸系統(tǒng)突然崩潰，通訊無法繼續(xù)進行下去。世界上第一次互聯(lián)網絡的通訊試驗，僅僅傳送了兩個字母“LO”！但它真真切切標志著人類歷史上最激動人心的那一刻到來！由于沒有照相機攝影留念，克萊恩把這一重大事件發(fā)生的準確時刻，記錄在他的“IMP LOG”（工作日志）上，并簽上了自己姓名的縮寫（CSK）,作為互聯(lián)網絡誕生永久的歷史見證。克蘭羅克教授幽默地說，根據語音判斷，“LO”可以代表“喂”（Hello），是我們向SRI致意和問候?？蓸I(yè)界人士后來卻評論說，“LO”應該是“Lo and behold”（美國習慣用語，意為：喲，你瞧?。?，用漢語直譯是“嗨，瞧一瞧，看一看！”，整個一街頭小販的吆喝。數小時后，系統(tǒng)完全修復，克萊恩不僅傳出了“LOGIN”，而且傳送了其他資料和數據。有趣的是，第一次通過IMP“握手”的兩臺大型主機，卻分別操著不同的“方言”聊天。一臺使用的是ASCII碼，另一臺卻使用著EBCDIC“方言”。幸虧克萊恩大腦里“儲存”著兩部字符編碼詞典，能快速地把一種“方言”翻譯成另一種?！霸干系郾Ｓ铀　笔潞?，克蘭羅克教授感慨地說?；蛟S，他想起了電報發(fā)明者莫爾斯發(fā)出的第一份莫爾斯電碼：“上帝創(chuàng)造了何等的奇跡！”不久后，1969年11月，第三臺IMP3抵達阿帕網第三節(jié)點加州大學圣巴巴拉分校（UCSB）；1969年12月，最后一臺供試驗的IMP4在阿帕網第四節(jié)點猶他大學（Utah）安裝成功，基本實現(xiàn)了羅伯茨規(guī)劃的設計藍圖。于是，具有4個節(jié)點阿帕網（ARPANet）正式啟用，人類社會從此跨進了網絡時代。發(fā)展：20世紀90年代，互聯(lián)網進一步發(fā)展為全球信息網，即WWW。WWW是World Wide Web （全球信息網）的縮寫，也可以簡稱為Web，有人譯作“萬維網”“環(huán)球網”“web網”“3w網”。最初是由歐洲核物理研究中心（cern）提出來的。其創(chuàng)建者伯納斯李，在他1991年8月6日創(chuàng)建的第一個網址中解釋了萬維網的工作原理等內容。他也因此被時代雜志評價為二十世紀最重要的100位人物之一。WWW（World Wide Web），是一張附著在Internet上的覆蓋全球的信息蜘蛛網，鑲嵌著無數以超文本形式存在的信息，其中有璀璨的明珠，當然也有腐臭的垃圾。WWW是當前Internet上最受歡迎、最為流行、最新的信息檢索服務系統(tǒng)。它把Internet上現(xiàn)有資源統(tǒng)統(tǒng)連接起來，使用戶能在Internet上已經建立了WWW服務器的所有站點提供超文本媒體資源文檔。這是因為，WWW能把各種類型的信息（靜止圖像、文本聲音和音像）無義無縫的集成起來。WWW不僅提供了圖形界面的快速信息查找，還可以通過同樣的圖形界面（GUI）與Internet的其他服務器對接。WWW誕生于Internet之中，后來成為Internet的一部分，而今天，WWW幾乎成了Internet的代名詞。通過它，加入其中的每個人能夠在瞬間抵達世界的各個角落，只要將一根電話線插入你的PC（它可能是你隨身攜帶的筆記本電腦加上一部移動電話），此時全球的信息就在你的指尖！ WWW極大簡化了網上信息的發(fā)布和用戶訪問。2、互聯(lián)網的功用：提供文件傳輸、電子信箱、聊天等服務，在社會各個領域發(fā)揮了巨大的作用，標志著信息化社會的出現(xiàn)。一般認為，以紙質為媒介的報紙為第一媒體，以電波為媒介的廣播為第二媒體，以圖像為媒介的電視是第三媒體。而互聯(lián)網是通過計算機網絡傳播信息的文化載體，這種以數字化的方式存儲、處理和傳播，以比特為計量單位的電子媒體被人們稱為“第四媒體”。國際互聯(lián)網的應用豐富多彩。例如，收發(fā)電子郵件、資料檢索、瀏覽新聞、休閑游戲、網上購物、網上遠程教育、遠程醫(yī)療等。網絡媒體作為一種新的傳播媒體，具有界面直觀、音色兼?zhèn)?、鏈接靈活和高速傳輸的特點?；ヂ?lián)網不僅具備傳統(tǒng)媒體的所有用途，而且具有傳統(tǒng)媒體不具備的優(yōu)勢，互聯(lián)網作為繼報紙、廣播、電視后的第四媒體，已經融入到人們的日常工作和生活中，為人類提供了極其豐富的信息源，是人類進入信息化社會的顯著標志。隨著互聯(lián)網和信息技術的發(fā)展，20世紀90年代，一種新的經濟形態(tài)知識經濟在美國首先出現(xiàn)。在經濟活動中，知識成為交換和應用的主體。在知識經濟時代，經濟增長源于知識的增長，成功的關鍵是要有足夠的人力資本儲備。3、互聯(lián)網的影響：（1）網絡縮短了時空的距離，大大加快了信息的傳遞，實現(xiàn)源共享；（2）有效地提高傳統(tǒng)產業(yè)的生產效率，有力地拉動消費需求，從而促進經濟增長。（3）加快了經濟全球化的步伐，促使知識經濟的興起；（4）大大地改變了人類的生產、生活、工作和思維方式，還引發(fā)了一場學習的革命。（5）也帶來一些負面影響：信息泛濫、垃圾信息、網絡安全與犯罪影響著經濟的安全；青少年沉迷于網絡，影響了正常的學習和生活；全球各國圍繞互聯(lián)網展開了激烈的競爭，造成了世界更加動蕩不安。如以美國為首的西方大國，利用網絡，傳輸西方資產階級的意識形態(tài)、政治制度、文化思想，造成世界局勢更加動蕩不安?；ヂ?lián)網在給社會帶來巨大效能的同時，也帶來了巨大的挑戰(zhàn)。青少年應該提高自身的道德素養(yǎng)，樹立正確的網絡觀，讓網絡發(fā)揮出應有的作用。知識整合：1、結合必修二，比較中外近代科技成就：時間人物發(fā)明項目國別最早出現(xiàn)于中國1733年凱伊飛梭英國18世紀60年代哈格里夫斯“珍妮機”英國1769年阿克萊特水力紡紗機英國1779年克隆普頓騾機英國1785年卡特萊特水力織布機英國1807年富爾頓蒸汽機驅動輪船美國1814年史蒂芬孫蒸汽機車英國唐胥鐵路標志著中國鐵路的誕生。最早的蒸汽機車是“0號”機車19世紀19世紀的三大科學發(fā)現(xiàn)細胞學說生物進化論能量守恒定律1859年達爾文物種起源標志著生物進化論誕生英國18世紀60年代瓦特制成“萬能蒸汽機”工業(yè)革命時期最偉大的發(fā)明英國1831年法拉第電磁感應。為發(fā)電機的研制奠定了理論基礎英國1866年西門子發(fā)電機德意志格拉姆電動機比利時1876年貝爾電話美國第一部電話開通于南京1885年戴姆勒、本茨三輪汽車德國1903年萊特兄弟飛機美國第一架飛機是1909年馮如制成。愛迪生1000多項（耐用白熾燈）美國18世紀富蘭克林避雷針美國19世紀伏特電池意大利1837年莫爾斯有線電報第一條有線電報線建于臺灣。2、中西科學在特征和本質上的差異中國科技主要是應用科學。科學研究主要采取整理典籍和總結經驗的方法。西方科技主要是理論研究。大多數科學家研究的方法是采取觀察和實驗的方法，以及數理邏輯推導的方法。 16世紀中西科學在內容上和研究方法上的差別，正是近代科學與傳統(tǒng)科學在本質差異上的具體表現(xiàn)。 3、與西方比較，明清時期的中國傳統(tǒng)科技沒有發(fā)展為近代科技原因何；中 國西 方經濟上自然經濟依然占主導地位。自然經濟分散、封閉的特性，使科技發(fā)展缺少應有的動力商品經濟發(fā)展，資本主義生產關系產生，對科技提出了更高的要求，成為科技發(fā)展的巨大動力。政治上封建制度開始衰落，阻礙了中國社會的發(fā)展和進步，也包括科技資產階級代議制在許多國家確立，為科技發(fā)展提供了良好的社會環(huán)境和制度保障外交上閉關鎖國政策，阻礙了中國和世界的交流，包括科技的交流。這個時期， 來華傳教士帶來了一些西方科技(如利瑪竇)，但沒有促使中國科技完成質的突破。殖民擴張，開拓市場。市場的擴大，帶動了科技的發(fā)展和進步。思想上“八股取士”和“文字獄”盛行，知識分子思想受到禁錮，迷戀于“之乎者也”間，陶醉于故紙考據中文藝復興、啟蒙運動帶來“人”的解放。面向現(xiàn)實，重視實踐，崇尚理性的追求蔚然成風4、“蒸汽時代”“電氣時代”“信息時代”的重要區(qū)別：時期動力（能源）信息傳播方式工業(yè)革命前人力、畜力等馬車蒸汽時代蒸汽機蒸汽機車、輪船電氣時代電力、石油電話、留聲機、飛機、汽車信息時代原子能（核能）互聯(lián)網問題解答【學思之窗】你覺得應該怎樣評價蒸汽機和電力對社會發(fā)展的作用？答案提示：社會生產力大幅度提高，工業(yè)革命轟轟烈烈展開和第二次工業(yè)革命的到來，改變著社會結構和世界形勢，世界日益成為一個整體。加快城市化進程和人們生活更加豐富多彩。本課測評舉例說明科學