【導(dǎo)讀】律的知識體系，是社會意識形態(tài)之一，是科學(xué)知識、科學(xué)研究活動、科學(xué)社會建制的統(tǒng)一體。它是人們的知識和能力同物質(zhì)手段相結(jié)合，對自然界進(jìn)行改造的過程。它一方面約束科學(xué)家的行為，是科學(xué)家在科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)取得成功的保證；另一方面，又逐。漸地滲入大眾的意識深層。產(chǎn)的精神；理性精神；求實精神；求真精神；實證精神；嚴(yán)格精確的分析精神；協(xié)作精神；民主精神；開放精神——科學(xué)無國界；功利精神——科學(xué)是生產(chǎn)力，應(yīng)當(dāng)為人類社會謀福利?？茖W(xué)方法是人類所有認(rèn)識方法中比較高級、比較復(fù)雜的一種方法。它具有以下特點：1．鮮明的主體性?？茖W(xué)方法體現(xiàn)了科學(xué)認(rèn)識主體的主動性、認(rèn)識主。體的創(chuàng)造性以及具有明顯的目的性。2．充分的合乎規(guī)律性。3．高度的保真性。的有機(jī)結(jié)合對研究對象進(jìn)行量的考察，保證所獲得的實驗事實的客觀性和可靠性。來這樣說可能不夠，恐怕是第一生產(chǎn)力。指將一種新產(chǎn)品、新工藝、新服務(wù)引入市場。我國最早的日食、月食和行星記錄。

　　

【正文】 輔助存儲器 —— 軟盤、硬盤、光盤等 軟件系統(tǒng) 應(yīng)用軟件 —— 應(yīng)用程序、工具程序等 系統(tǒng)軟件 —— 操作系統(tǒng)、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系 統(tǒng)等 2．計算機(jī)技術(shù)發(fā)展歷程 從 1946 年第一臺現(xiàn)代計算機(jī)，即美國賓州大學(xué)研制的 ENIAC 誕生至今，現(xiàn)代計算機(jī)已經(jīng)歷了 4 代。 計算機(jī)發(fā)展歷程 各階段特點 第一代（ 1946～ 1959 年） 電子管計算機(jī) 磁鼓和磁芯做主存；主要用于科學(xué)計算； 程序主要使用機(jī)器代碼和匯編語言。 第二代（ 1959～ 1964 年） 晶體管計算機(jī) 磁芯做主存，外存多用磁帶或者磁盤； 程序使用高級語言和編譯系統(tǒng)。 第三代（ 1964～ 1972 年） 集成電路計算機(jī) 使用半導(dǎo)體存儲器做主存；軟件系統(tǒng)化，有了操作 系統(tǒng)； 高級程序設(shè)計語言 BASIC 開發(fā)成功； 小型計算機(jī)獲得廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了終端和網(wǎng)絡(luò)。 第四代（ 1972 年至今） （超）大規(guī)模集成電路 計算機(jī) 同時向微型化和巨型化發(fā)展；中央處理器 CPU 高度集成化；主存儲器采用半導(dǎo)體，并具有虛存儲能力；磁泡和光盤也開始應(yīng)用，軟件工程、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計等概念的興起和數(shù)據(jù)庫的廣泛使用，使得計算機(jī)軟件技術(shù)得以飛速發(fā)展。 （二）光子計算機(jī) 現(xiàn)有的計算機(jī)是由電子來傳遞和處理信息。而光頻率比電磁波頻率大得多，即光子的傳播速度比電子快得多，因此人們研究利用光子取代電子，通過光纖 進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲。在光子計算機(jī)中，不同波長的光代表不同的數(shù)據(jù)，這遠(yuǎn)勝于電子計算機(jī)中通過電子“ 0”、“ 1”狀態(tài)變化進(jìn)行的二進(jìn)制運(yùn)算，可以對復(fù)雜度高、計算量大的任務(wù)實現(xiàn)快速并行處理。光子計算機(jī)將使運(yùn)算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。 小測驗 下列關(guān)于計算機(jī)通訊技術(shù)的表述不正確的是（ ）。 A． 的用戶既是網(wǎng)站內(nèi)容的瀏覽者，也是網(wǎng)站內(nèi)容的制造者 B． 3G 相對于 2G 的優(yōu)勢在于傳輸聲音和數(shù)據(jù)的速度更快 C．物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)人與物品之間的信息交換 D．進(jìn)入納米時代，新材料研究成 為計算機(jī)芯片發(fā)展的關(guān)鍵 【答案】 C。物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，包含兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。 第三節(jié) 新材料技術(shù) 一、新材料技術(shù)概況 新材料主要是指最近發(fā)展或正在發(fā)展之中的具有比傳統(tǒng)材料更為優(yōu)異性能的一類材料。新材料技術(shù)是按照人的意志，通過物理研究、材料設(shè)計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程，創(chuàng)造出能滿足各種需要的新型材料的技術(shù)。新材料技術(shù)具有理論基礎(chǔ)廣、工藝技術(shù)新、性能要求高、更新?lián)Q代快四大特點。 （一）新型的金屬材料 人類從公元前 1200 年前進(jìn)入鐵器時代，到 19 世紀(jì)中葉真正進(jìn)入鋼鐵時代，金屬材料占據(jù)了材料領(lǐng)域的統(tǒng)治地位。隨著科技的進(jìn)步，金屬材料又呈現(xiàn)出了很多新的發(fā)展：有被稱作“金屬玻璃”的非晶態(tài)金屬；有具有超強(qiáng)、超硬或者形狀記憶功能 的合金；有零電阻、用于制造高能加速器、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)、超高速計算機(jī)、高靈敏度探測設(shè)備的超導(dǎo)金屬材料等。 （二）無機(jī)非金屬材料 20 世紀(jì) 50 年代，合成化工原料和特殊制備工藝的發(fā)展，使以陶瓷材料為代表的無機(jī)非金屬材料產(chǎn)生了一個飛躍，出現(xiàn)了從傳統(tǒng)陶瓷向先進(jìn)陶瓷的轉(zhuǎn)變，新型功能陶瓷產(chǎn)業(yè)形成，滿足了電力、電子技術(shù)和航天技術(shù)的發(fā)展和需要。其中有硬度可與金剛石媲美的氧化鋁陶瓷，有強(qiáng)度高的氮化硅陶瓷，有兼?zhèn)浣饘夙g性和耐腐蝕優(yōu)點的金屬陶瓷，有透明、耐高溫、高強(qiáng)度的光學(xué)陶瓷等。此外，還發(fā)展了新型玻璃材料，新型水泥材料，這些材料已日 漸成為各個領(lǐng)域不可或缺的新型功能材料和結(jié)構(gòu)材料。 （三）有機(jī)高分子材料 20 世紀(jì)中葉以后，人工合成高分子材料得到廣泛應(yīng)用。先后出現(xiàn)尼龍、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等塑料，以及維尼綸、合成橡膠、新型工程塑料、高分子合金和功能高分子材料等。僅半個世紀(jì)時間，高分子材料已與有上千年歷史的金屬材料并駕齊驅(qū)，在年產(chǎn)量的體積上已超過了鋼，成為國民經(jīng)濟(jì)、國防尖端科學(xué)和高科技領(lǐng)域不可缺少的材料。 （四）復(fù)合材料 復(fù)合材料是由兩種或更多種的不同材料制成的，這種新材料既保持了原材料的特點，又形成了優(yōu)于原有材料的性能，具有代表性的 有玻璃鋼和碳纖維復(fù)合材料等。 1．玻璃鋼 用玻璃纖維作筋骨，用合成樹脂作肌肉，讓它們凝為一體，制成的材料，其抗拉強(qiáng)度可與鋼材相媲美，因此得名玻璃鋼，學(xué)名為玻璃纖維增強(qiáng)塑料。 2．碳纖維復(fù)合材料 碳纖維是主要由碳元素組成的特種纖維，具有耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等特性，并且有顯著的各向異性，柔軟、可加工成各種織物，其沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度。碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體復(fù)合，制成結(jié)構(gòu)材料，由于具有比重小、剛性好和強(qiáng)度高的優(yōu)點而成為一種先進(jìn)的復(fù)合材料。碳纖維是 50 年代初應(yīng)火箭、宇航及航空等尖端科學(xué) 技術(shù)的需要而產(chǎn)生的，現(xiàn)在還廣泛應(yīng)用于體育器械、紡織、化工機(jī)械及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。 二、納米概念 納米（ nm）如同厘米、分米和米一樣，是度量長度的單位，一納米等于十億分之一米（ 10－ 9 米），將一納米的物體放到乒乓球上，就像一個乒乓球放在地球上一般。納米技術(shù)是一種在納米尺度空間內(nèi)的生產(chǎn)方式和工作方式，并在納米空間認(rèn)識自然、創(chuàng)造一種新的技能。 當(dāng)物質(zhì)到納米尺度以后，物質(zhì)的性能就會發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。第一個真正認(rèn)識到它的性能并引用納 米概念的是日本科學(xué)家，他們在 20 世紀(jì) 70 年代用蒸發(fā)法做了超微離子，并通過研究它的性能發(fā)現(xiàn)，一個導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱。磁性材料也是如此，像鐵鈷合金，把它做成大約20～ 30 納米大小，磁性要比原來高 1000 倍。 80 年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。 納米技術(shù)的內(nèi)涵非常廣泛，它包括納米材料的制造技術(shù)，納米材料向各個高科技領(lǐng)域應(yīng)用的技術(shù)，并衍生出了納米動力學(xué)、納米生物學(xué)、納米藥物學(xué)和納米電子學(xué)等相關(guān)學(xué)科。 三、熱點提示與知識更新 2020 年 1月 23 日上海交通大學(xué)宣布，物理系李貽杰教授領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊歷時 3 年，采用獨特的技術(shù)路線，成功研發(fā)一整套具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的百米級第二代高溫超導(dǎo)帶材，實現(xiàn)了國內(nèi)超導(dǎo)帶材領(lǐng)域的新突破。國產(chǎn)百米級第二代高溫超導(dǎo)帶材像一層薄膜，金屬基帶的寬度為 1 厘米、厚度為 80 微米，而用于傳輸超導(dǎo)電流的稀土氧化物超導(dǎo)層的厚度還不到1 微米。與傳統(tǒng)的銅導(dǎo)線相比，相同橫截面積超導(dǎo)帶材的載流能力是銅導(dǎo)線的幾百倍?，F(xiàn)有的電網(wǎng)傳輸系統(tǒng)在傳輸過程損耗約 8％到 10％，如果采用第二代高溫超導(dǎo)電纜來傳輸，可以達(dá)到幾乎零損耗，極大提高了節(jié)能效果。 小測 驗 下列有關(guān)現(xiàn)代科技的說法中，錯誤的是（ ）。（ 2020 年中央真題） A．高溫超導(dǎo)體是指其超導(dǎo)臨界溫度在攝氏零度以上 B．納米材料是指結(jié)構(gòu)單元的尺度達(dá)到納米級而原有性能保持不變的材料 C．雜交水稻是通過基因重組改變水稻的基因來提高產(chǎn)量的 D．轉(zhuǎn)基因食品是指轉(zhuǎn)移動物的基因并加以改變、制造出具備新特征的食品 【答案】 A。高溫超導(dǎo)體是指其超導(dǎo)臨界溫度在液氮溫度（ 77K）以上的超導(dǎo)體。 K 即開爾文，是熱力學(xué)溫度單位。 77K 等于零下 196 攝氏度。高溫是一個相對概念，而不是絕對概念。 第四節(jié) 新能源技術(shù) 一、能源的概念與分類 1．概念 能源是指可以產(chǎn)生各種形式能量的物質(zhì)資源。它是人類社會產(chǎn)生、存在和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一，是人類社會生產(chǎn)和生活的原動力。每一次能源利用技術(shù)的重大突破，都會加速生產(chǎn)力進(jìn)步和社會發(fā)展。 2．分類 地球上多種多樣的能源根據(jù)成因、性質(zhì)、使用狀況等，可以從不同的角度進(jìn)行分類： （ 1）一次能源和二次能源 自然界中本來就有的各種形式的能源稱為一次能源，包括煤、石油、天然氣、水能（水力發(fā)電雖是由水的落差轉(zhuǎn)換而來，一般均作為一次能源）、風(fēng)能、太陽能、地?zé)?、潮汐能、油頁巖、油質(zhì)砂等。 凡由一次能源 經(jīng)過轉(zhuǎn)化或加工制造而產(chǎn)生的能源稱為二次能源，如電力、氫能、石油制品、煤制氣、煤液化油、蒸汽和壓縮空氣等。 （ 2）可再生能源和不可再生能源 人們對一次能源又進(jìn)一步加以分類，凡是可以不斷得到補(bǔ)充或能在較短周期內(nèi)再產(chǎn)生的能源稱為可再生能源，反之稱為不可再生能源。風(fēng)能、水能、海洋能、潮汐能、太陽能和生物質(zhì)能等是可再生能源；煤、石油、天然氣和核能等是不可再生能源。地?zé)崮芑旧鲜欠窃偕茉?，但從地球?nèi)部巨大的蘊(yùn)藏量來看，又具有再生的性質(zhì)。 （ 3）常規(guī)能源和新型能源 常規(guī)能源又稱傳統(tǒng)能源，技術(shù)上比較成熟，已被人類廣泛利用 并在生產(chǎn)和生活中起著重要作用的能源。如石油、天然氣、煤和水電等。 新型能源，指目前尚未被人類大規(guī)模利用，還有待進(jìn)一步研究試驗與開發(fā)利用的能源，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能、核能等。新能源大多數(shù)是可再生能源，是世界新技術(shù)革命的重要內(nèi)容，是未來世界持久能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 二、化石燃料與能源危機(jī) 1．化石燃料： 亦稱礦石燃料，是一種碳?xì)浠衔锘蚱溲苌铮蚱涫怯蛇h(yuǎn)古的生物化石演變成的而得名。主要包含有煤炭、石油和天然氣，油頁巖和油砂也是化石燃料。 化石燃料 特點與應(yīng)用 煤炭 1．煤炭是埋藏在地下的植物受 地下和地?zé)岬淖饔媒?jīng)過漫長時間的炭化過程而形成的。 2．主要含有碳元素，此外還含有少量的氫、氮、硫、氧等元素。 3．通過煤氣化、煤液化等清潔煤技術(shù)可以生產(chǎn)得到潔凈的二次能源。 石油 1．石油是水中堆積的微生物殘骸，在高壓的作用下形成的碳?xì)浠衔铩? 2．石油主要由碳?xì)浠衔锝M成，主要是各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物。 3．石油用途極廣：汽油、煤油、柴油、潤滑油、合成纖維、合成橡膠、塑料、染料、農(nóng)藥、化肥、炸藥、醫(yī)藥、油漆、合肥皂、成洗滌劑、瀝青等。 4．易開采、易運(yùn)輸、發(fā)熱量高。 天然氣 1．天然氣是一種 多組分的混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)。 2．在能源結(jié)構(gòu)中所占比重較低。 3．具有比較清潔、安全性高、熱值高、潔凈環(huán)保等優(yōu)勢。 2．能源危機(jī)： 現(xiàn)代社會是建筑在巨大能源消費(fèi)的基礎(chǔ)上的，社會越發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)越發(fā)展，能源消耗量就越大，而且對能源的質(zhì)量要求也更高。因此，現(xiàn)在全世界所面臨的重大問題之一就是能源短缺。據(jù)有關(guān)報告，全世界石油、天然氣、煤炭已探明的可采儲量，按目前開采速度分別只能開采 30 年、 50 年和 200 年左右。 20 世紀(jì)的三次“石油危機(jī)”對世界經(jīng)濟(jì)造成巨大影響，目前居高不下的國際石油價格，以及 傳統(tǒng)能源所帶來的環(huán)境污染和氣候變暖問題，都使世界各國異常關(guān)注能源問題。 一方面世界各國將注意力轉(zhuǎn)向替代能源，如可燃冰（水合天然氣）、氫氣、甲醇等。另一方面隨著全球性的能源短缺、環(huán)境污染和氣候變暖問題日益突出，積極推進(jìn)能源革命，大力發(fā)展可再生能源，加快新能源推廣應(yīng)用，已成為各國各地區(qū)重大戰(zhàn)略性選擇。而金融危機(jī)爆發(fā)以來，世界各國都把新能源發(fā)展提升到了前所未有的高度。目前，美國、歐盟、日本、韓國等許多國家都已經(jīng)或正在出臺大規(guī)模的新能源發(fā)展規(guī)劃，中國的《新興能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》也已上報國務(wù)院，有望擇期出臺。 三、新能 源技術(shù) 新能源技術(shù)是關(guān)于發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識、開發(fā)和利用新型能源以及節(jié)約能源的手段和方法的科學(xué)技術(shù)。下面就一些重要的新型能源技術(shù)作簡要介紹。 新能源技術(shù) 特點與應(yīng)用 太陽能 優(yōu)點：無污染、再生性、總量豐富。 缺點：密度不高、量不穩(wěn)定、受地理條件、氣候、季節(jié)和晝夜變化的影響，技術(shù)尚不成熟。 方式： 1．光熱轉(zhuǎn)換：將太陽輻射能量通過各種集熱部件轉(zhuǎn)變成熱能后直接被利用。 2．光電轉(zhuǎn)換：利用太陽能電池將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能。 1954 年在美國貝爾實驗室研制成功世界上第一臺實用型的硅太陽能電池。 3．光 化學(xué)能轉(zhuǎn)換：利用光化學(xué)反 應(yīng)或葉綠素的光合作用實現(xiàn)光化學(xué)轉(zhuǎn)換，仍在試驗階段。 核能 原子核內(nèi)能量釋放方式：重元素的核裂變；輕元素的核聚變，核聚變能量是核裂變的 5～10 倍。 1942 年建成世界上第一座原子反應(yīng)堆，宣告人類進(jìn)入了原子能時代。 1954 年前蘇聯(lián)建成世界上第一座核電站，開創(chuàng)了人類和平利用原子能的先河。 風(fēng)能 優(yōu)點：蘊(yùn)藏量大、分布廣、永不枯竭、可再生、無污染。 局限性：能量密度低、不穩(wěn)定、地區(qū)差異大。 主要應(yīng)用：風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)力機(jī)是風(fēng)能利用中最重要的能量轉(zhuǎn)換裝置。 風(fēng)力機(jī)分類：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、風(fēng)力提水機(jī)、風(fēng)力致熱機(jī)等。 地?zé)? 1．地?zé)岚l(fā)電：利用地?zé)崮艿拇硇约夹g(shù)。通過熱能、機(jī)械能的中間轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電能，所需的蒸汽能量直接來源于地?zé)崮?，不需要燃料及其運(yùn)輸設(shè)備、鍋爐等，因此比煤、石油、天然氣、核能等發(fā)電更廉價。 2．地?zé)崮艿闹苯永茫旱責(zé)崮苤苯佑脕聿膳?、供熱、供水是最?jīng)濟(jì)、最簡便、最有效的用途，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。 海洋能 1．潮汐發(fā)電：利用海潮形成的落差來推動水力渦輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，同一般水力發(fā)電原理相近，潮汐能又被稱為 “ 藍(lán)色煤海 ” 。 2．波浪能發(fā)電：利用形式：（ 1）利用海面波浪的上下運(yùn)動，產(chǎn)生空氣流或水流而使渦輪機(jī) 轉(zhuǎn)動。（ 2）利用波浪裝置隨波前后擺動或轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生空氣流或水流使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動。（ 3）把低壓的大波浪變成小體積的高壓水，然后引入高位水池