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第一章 科学常识
考点归纳
1． 了解中外科技发展史上的代表人物及其主要成就。
2． 了解一定的科学常识，熟悉常见的科普读物。
重点提示
一、中外科技发展史
(一)古今中国的科学技术
数 学
1．春秋时期出现九九乘法，比西方早500年。
2．《周髀算经》所记西周初年的勾股定理，标志着古代数学体系的形成。
3．东汉时期的《九章算术》是中国古代第一部数学专著。
4．南朝宋、齐之际的祖冲之将圆周率精确到小数点后第七位数，他的数学专著《缀术》成为唐朝及中世纪朝鲜、日本的教材。
5．近代前期的李善兰阐述了微积分的初步理论，在《垛积比类》中，说明了高阶等差数列的理论。书中的“李善兰恒等式”为当时数学界所瞩目。
6．华蘅芳的《代数术》，介绍了西方代数学、三角函数、微积分及当时欧洲刚出现的概率论。
7．近代后期的著名数学家华罗庚、苏步青分别在堆垒素数论和微分几何学的研究上作出了显著成绩。
天文学、地理学
8．夏朝开始有了历法。
9．商朝时，有了世界上最早的日、月食记录。
10．春秋时留下了关于哈雷彗星的最早记录(公元前613年)。
11．战国时期的《甘石星经》是我国最早的一部天文学专著，而且能够测定一年中的季节；书中的《石氏星表》测定了120多个恒星的位置，是世界上最早的星表。
12．东汉科学家张衡发明了水运浑象仪和测地震方位的地动仪。
13．唐代僧一行主持实测了子午线的长度，编制了《大衍历》。
14．元代郭守敬制成一种测量天体位置的天文仪器——简仪，比欧洲发明同类仪器早300多年；并编制了《授时历》，是我国古代最精密的一部历法，它与实际时间只差26秒。同时，郭守敬还主持了规模空前的天文测量工作。
15．李四光从运动的观点出发，建立了独创的地质力学的理论和方法。
医 学
16．战国时期有了医学分科。
17．春秋战国时期名医扁鹊提出四诊法。
18．西汉的《黄帝内经》是中国现存较早的一部医书，奠定了中医学理论的基础。
19．东汉末年张仲景的《伤寒杂病论》，论述了“望闻问切”四诊疗法，成为中医临床学的经典，张仲景被称为“医圣”。
20．东汉名医华佗发明了麻沸散和五禽戏。麻沸散是最早的麻醉药剂，五禽戏是最早的体育保健体操。
21．东汉时期的《神农本草经》是现存较早的药物学专著。
22．唐朝有了分科较细的医学校，《唐本草》是世界上第一部由国家编定和颁布的药典。熔医、儒、道、释、杂各家于一炉，建立了养生学的完整体系。
23．唐朝时，“药王”孙思邈著有《千金方》。
农 学
24．北朝时的贾思勰的《齐民要术》是我国现存的最早最完整的农书。书中介绍了农、林、牧、副、渔业的生产方法，还提出了因地制宜、多种经营和商品生产等宝贵思想。
25．元代的《农桑辑要》是我国现存最早的官修农书。
26．元代王祯的《农书》重点放在生产工具的改革方面，特别重视用机械代替简单工具，用水力代替人力和畜力，对提高生产力起了很大作用。
27．明代徐光启的《农政全书》系统总结历代经验，参照西方自然科学知识，博采古今农学大成，达到传统农业科学的顶峰。徐光启被誉为“中国近代科学先驱”。
28．当代水稻专家袁隆平培育成功了籼型杂交水稻。
建筑学
29．战国时期的鲁班已经会建造房屋、桥梁、改进生产工具，有许多发明创造，被后世土木匠奉为祖师。
30．隋朝工匠李春设计建造的赵州桥是现存世界上最古老的石拱桥。
31．唐朝长安城规模宏大，布局严整，建筑宏伟，是我国古代城市建筑的杰作。
32．秦长城西起临洮，东到辽东；明长城东起鸭绿江，西到嘉峪关。万里长城是世界上最伟大的工程之一。
33．明朝北京城布局严整、建筑华丽，是我国古代城市建筑的杰作。
34．近代前期詹天佑主持修建了由中国人自己设计建造的第一条铁路——京张铁路。
35．1937年茅以升设计建造的杭州钱塘江大桥，是我国近代桥梁建筑史上的一座丰碑。
36．粱思成是现代著名的建筑学家和教育家，系统地调查、整理、研究了中国古代建筑的历史和理论，曾参加人民英雄纪念碑的设计。
其 他
37．东汉时，蔡伦改进造纸术，制成能书写的纤维纸。被时人称为“蔡侯纸”。
38．目前世界上现存最早的有明确时间(868年)记载的雕版印刷品是《金刚经》。
39．北宋时期，平民毕昇发明了活字印刷术。毕昇发明的活字是胶泥，此后又出现了木活字。
40．唐代，人们在炼丹制药时发明了火药。最早关于火药的记载是唐初孙思邈提出的硫黄伏火法。唐朝末年火药已用于战争。五代和宋朝时，火药广泛应用。
41．战国时，人们就利用磁石指示南北的特性发明了指南仪器——司南，此后又出现了指南车、指南鱼。北宋时发明了使用人工磁体的指南针，并应用于航海。
(二)近代世界的科学成就
1．波兰哥白尼发表《天体运行论》，提出太阳中心说，否定了基督教会宣扬的地球中心说，从根本上动摇了欧洲中世纪宗教神学的理论基础。
2．意大利伽利略于1632年发表了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，论证了哥白尼的日心说，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此，他被称为“近代科学之父”。并开始了科学的研究方法，标志着物理学的真正开端。伽利略的杰出成就为牛顿经典力学的创立奠定了基础。
3．英国牛顿于1687年出版了《自然哲学的数学原理》，提出了著名的万有引力定律和牛顿力学三定律。经典力学是人类第一次对自然规律进行的理论性概括和总结，形成了牛顿力学体系，实现了物理学史上的第一次伟大飞跃。而海王星的发现是证明牛顿力学定律有效性的最成功范例。
4．英国达尔文1859年发表的《物种起源》，提出了进化论，挑战了封建神学，否定了神创说，促进了人类认识的飞跃。
5．英国瓦特于1769年开始改良蒸汽机，吹响了第一次能源革命的号角。新型蒸汽机成为改造世界的动力机械。人类开始进入蒸汽时代。人们开始用煤作燃料，驱动火车、轮船和机器。
6．19世纪后期，电力作为新能源出现。美国爱迪生一生创造发明达1000多项，被人们称为“发明大王”。这些发明创造促进了电力的广泛应用，人类从此进入电力时代。
7．爱因斯坦于l905年提出了狭义相对论和光速不变原理两个基本原理，相对论的提出是物理学领域最伟大的革命。这一理论被后人誉为20世纪人类思想史上最伟大的成就之一。
8．1900年，德国物理学家普朗克提出了量子假说。量子力学是研究微观世界粒子运动规律的科学。使人类对微观世界的认识有了革命性的进步；量子理论和相对论一起，构成了现代物理学的基础。
9．西门子是电动机、发电机、有轨电车和指南针式电报机的发明人，改进过海底电缆，提出平炉炼钢法，革新了炼钢工艺，是西门子公司创始人。
10．汤姆孙在1897年发现物质结构的第一种基本粒子——电子。
11．美国发明家富尔顿在1807年制成蒸汽汽船。
12．德国工程师本茨在1868年制成世界上第一辆三轮内燃机汽车。
13．意大利物理学家伏打在1800年制成伏打电堆，不久又发明伏打电池，使人们第一次获得了稳定而持续的电流。
14．德国工程师尼奥托在1876年制成第一台四冲程循环的煤气内燃机，使汽车和其后飞机的问世成为可能。
15．德国机械工程师戴姆勒在1883年制成第一台汽油机，l886年又制成世界上第一辆四轮内燃机汽车。
16．英国发明家帕森斯在1884年制成第一台多级反动式汽轮机。
17．德国工程师狄塞尔在1897年制造了第一台柴油机。
18．英国工程师贝塞麦在1856年发明转炉炼钢法。
19．美国发明家莫尔斯在1837年发明了电报机，l844年5月24日，拍发出世界上第一封电报。
20．美国发明家贝尔在1876年发明电话。
21．意大利工程师马可尼在1895年发明无线电报。l899年3月28日，他成功地实现了无线电通信。
22．瑞典化学家、工程师和实业家诺贝尔在1866年制成了安全炸药。
二、科学常识
(一)物理学常识
1．牛顿运动定律
牛顿运动定律是牛顿提出的物理学的三个运动定律的总称，被誉为是经典物理学的基础。
牛顿第一定律，又称惯性定律，指的是一切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。这个定律明确了力和运动的关系并提出了惯性的概念。
牛顿第二定律，指的是物体的加速度跟物体所受的合外力f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。公式：f=ma。
牛顿第三定律，指的是两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。
2．麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组是麦克斯韦建立的描述电场与磁场的四个方程。在麦克斯韦方程组中，电场和磁场已经成为一个不可分割的整体。该方程组系统而完整地概括了电磁场的基本规律，并预言了电磁波的存在。以麦克斯韦方程组为核心的电磁理论，是经典物理学最引以为自豪的成就之一。
3．相对论
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，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对沦(一般相对论)。相对论的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论和相对义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系(惯性参照系)之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系)，并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。
狭义相对论最著名的推论是质能公式e=mc2，它可以用来计算核反应过程中所释放的能量，并导致了原子弹的诞生。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，也相继被天文观测所证实。
4，分子运动论
分子运动论是从物质的微观结构出发来阐述热现象规律的理论。它的基本内容是：
(1)物体是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子之间存在着相互作用力。大量分子无规则的运动叫做分子的热运动。
(2)实际上，构成物质的单元是多种的，或是原子(金属)，或是离子(盐类)，或是分子(有机物)。在热力学中，由于这些微粒做热运动时遵从相同的规律，所以统称分子。
5．热力学三定律
热力学第一定律即能量守衡与转化定律，其内容为：在任何孤立的系统中，不论发生何种变化，无论能量从一种形式转化为另一种形式，或从一部分物质传递给另一部分物质，系统的总能量守恒。
热力学第二定律的内容：热能的传递具有不可逆性，即在没有外界作用的情况下，热能只会从热体传向冷体，而不可能从冷体传向热体。
热力学第三定律是系统的熵在绝对零度时为零，即不存在任何的无序。
(二)化学常识
1．原子
原子是化学变化中的最小微粒，由原子核和围绕原子核运动的电子组成。它是化学反应的基本微粒．在化学反应中不可分割。
在公元前450年，希腊哲学家德谟克利特创造了原子这个词语。
2．元素
具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子总称为元素。到2007年为止，总共有118种元素被发现，其中94种存在于地球上。原子序数大于82的元素(即铋bi及之后的元素)都是不稳定的，会进行放射衰变。原子序数在83以下的某些元素，如原子序数为43和61的元素(即锝tc和钷pm)没有稳定的同位素，会进行衰变。
3．分子
分子是构成物质的微小单元，它是能够独立存在并保持物质原有的一切化学性质的较小微粒。分子一般由更小的微粒——原子构成。按照组成分子的原子个数可分为单原子分子、双原子分子及多原子分子；按照电性结构可分为有极分子和无极分子。
4．离子
离子是指带电荷(正、负电荷)的原子或原子团。与分子、原子一样，离子也是构成物质的基本粒子之一。带正电荷的离子称阳离子，带负电荷的离子称阴离子。
5．化合物
由两种或两种以上元素组成的纯净物叫做化合物。根据不同的分类方法，化合物可分为有机化合物和无机化合物，或者高分子化合物和低分子化合物，或者离子化合物和共价化合物等。
6．化学品
各种元素组成的纯净物和混合物，无论是天然的还是人造的，都属于化学品。
7．化学键
化学键是分子内或晶体内相邻两个或多个原子(或离子)问强烈的相互作用力的统称。
8．分子间力
分子问力是不同分子之间的作用力，主要有氢键、范德华力、亲水作用／疏水作用等，这种作用力比化学键弱，容易打开或重新组合，但是是形成分子空间排列和架构的重要作用力，是现代化学的重要研究方向之一。
9．化学反应
化学反应是一种物质转变为另一种物质的过程，涉及分子中元素的交换和化学键的转移、形成或消失。化学反应形成的改变既可令很多独立的分子结合，也可将一个较大型的分子拆开成为很多独立的小分子，甚至是同一分子内有原子移动，即使原子的数量没有改变，但仍会构成化学反应。
10．质量守恒定律
在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变。或者说，化学变化只能改变物质的组成，但不能创造物质，也不能消灭物质，所以该定律又称物质不灭定律。
11．能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
12．电荷守恒定律
电荷是物质的属性，它不是凭空产生或消失的，它只能从一个物体转移到另一个物体上．这就是电荷守恒定律。也可以表述为，在一个没有净电荷出入其边界的系统，其中正负电荷电量的代数和保持不变。
(三)生物学常识
1．细胞
细胞是由膜包围着的含有细胞核(或拟核)的原生质所组成，是生物体的结构和功能的基本单位，也是生命活动的基本单位。细胞能够通过分裂而增殖，是生物体个体发育和系统发育的基础。细胞是遗传的基本单位，并具有遗传的全能性。有成形细胞核的是真核细胞，反之，无成形细胞核的是原核细胞。
2．dna
dna，又称脱氧核糖核酸，是染色体的主要化学成分，同时也是组成基因的材料，有时被称为“遗传微粒”。
在繁殖过程中，父代将自己dna进行半保留复制传递到子代中，从而完成性状的传播。因此，dna被称为“遗传微粒”。
3．基因
基因是指携带有遗传信息的dna或rna序列，也称为遗传因子，是控制性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋a质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。
4．人类基因组
人类基因组共有22对常染色体和l对性染色体，性染色体又分为x染色体与y染色体。含有约30亿个dna碱基对。碱基对是以氢键相结合的两个含氮碱基，组成碱基对的碱基包括a、t、c、g。
5．新陈代谢
新陈代谢是生物体内全部有序化学变化的总称。它包括物质代谢和能量代谢两个方面。物质代谢是生物体与外界环境之间物质的交换和生物体内物质的转变过程；能量代谢是生物体与外界环境之间能量的交换和生物体内能量的转变过程。
在新陈代谢过程中，既有同化作用，又有异化作用。同化作用，又叫做合成代谢，是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身的组成物质，并且储存能量的变化过程；异化作用，又叫做分解代谢，是指生物体能够把自身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量，并且把分解的终产物排出体外的变化过程。
6．克隆技术
“克隆”本意是无性繁殖，它不靠性细胞而是生物的体细胞进行繁殖。它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。克隆羊“多莉”的诞生便是应用了克隆技术。
(四)地理学常识
1．太阳系
由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质构成的天体系统叫太阳系。
在太阳系中，太阳是中心天体，其他天体都在太阳的引力作用下，绕太阳公转。太阳系有八大行星，分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。
2．银河系
银河系是一个由群星和弥漫物质集成的庞大天体系统。银河系是我们地球和太阳所在的恒星系统，是一个拥有一、两千亿颗恒星，除仙女星系外最大的巨星系。
3．光年
光年是天文学中常用的距离单位，光在真空中一年所走的距离叫光年。一光年等于94650亿公里，或63240天文单位，或0．307秒差距。
4．厄尔尼诺现象
厄尔尼诺现象又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象，就是沃克环流圈东移造成的。正常情况下，热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲，使太平洋表面保持温暖，给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每2—7年被打乱一次，使风向和洋流发生逆转，太平洋表层的热流就转而向东走向美洲，随之便带走了热带降雨，出现所谓的“厄尔尼诺现象”。
(五)现代新技术
1．生物工程产业
生物工程产业是以现代生命技术的四大组成部分(微生物、酶、细胞、基因)为基础，逐步形成以动植物工程、药物及疫苗、蛋白质工程、细胞融合、基因重组、生物芯片及生物计算机等为基本内涵的工程产业。这个产业将改造和创建若干高效益的生物物质，使人类的生产和生活发生巨大变化。
2．生物医学产业
在疾病诊断、医疗手术、人工合成材料新成就的基础上，在21世纪人类能安全地掌握生物的或人工的脏器(心、肺、肾、脾等)、骨骼、血管、知觉(视、听、嗅、味、触)的移植和再造技术，从而使新的医疗技术达到能对人体各单位进行有效替换和重建的高水平，生物医学产业必将成为令人瞩目的高技术产业之一。
3．海洋生物技术
海洋生物技术兴起于20世纪80年代，是传统海洋生物学发展的一门新兴研究领域。目前，世界各国正在进行的海洋生物技术研究的内容，主要是以海洋生物为对象，综合应用基因工程、细胞操作技术和细胞培养等技术手段，进行海洋生物遗传性改造，或生产对人们有用的海洋生物产品。随着神经生物学、海洋生态学、海洋工程学、电子学，以及遥感技术和深海探测技术不断向海洋生物技术领域渗透，并与之相结合，海洋生物技术的研究范围将逐步拓宽。现在，人们正在研究的内容大体有三个方面：一是开发、生产和改造天然海洋产物，以便用作药物、食品、新材料；二是定向改良海洋动物、植物遗传特性，为海水养殖业提供具有生长快、品质高和抗病害的优良品种；三是培养具有特殊用途的“超级细菌”，用来清除海洋环境的污染，或者生产具有特定生物功能的物质。
4．纳米技术
就像毫米、微米一样，纳米是一个尺度概念，是一米的十亿分之一，并没有物理内涵。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。这种既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的具有特殊性能的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
5．软件产业
在21世纪，世界范围内的信息处理和知识处理业务空前活跃，软科学技术的发展和知识产业的成长将加快步伐；大量遍及各个领域的数据库、信息库、知识库将普遍建成并广泛应用。基本软件、应用软件、智能软件、专家系统等软件产业，在经济发展和国家安全中将占有越来越突出的地位。
6．智能机械产业
在21世纪，传统的各种机械工具将广泛地与微电子、光电子和人工智能机械产业结合。这个产业提供的智能机器人、智能计算机、智能工具(智能汽车、船舶、火车、飞机、航天器等)、智能生产线、智能化工厂等等，不仅在体力上，同时也在脑力上部分替代人类的各种劳动，使人类的智能获得新的解放，从而人类可以开展更富创造性的工作。
7．太阳能产业
21世纪，人类将面临能源紧缺的困境。除寄希望于核能源之外，现实的选择是：发展太阳能技术，研制和生产各种太阳能跟踪、捕获、转换和存贮装置，在地面和太空中更多地搜集和利用无污染的太阳能，建立起高技术的太阳能产业。
8．空间技术
空问技术是探索、开发和利用宇宙空间的技术，又称为太空技术和航天技术。目的是利用空间飞行器作为手段来研究发生在空间的物理、化学和生物等自然现象。
空间技术自20世纪50年代崛起以来，以其辉煌的成就对国际政治、军事产生了深远影响，对人类经济、文明作出的贡献举世瞩目。几十年来，空间技术取得了重大的成就，其中各类卫星大显神通。我国也成功地研制出了神五、神六、神七载人飞船，并成功地实现了太空漫步。
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