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历史必修三专题七3人类文明的引擎


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第三节、人类文明的引擎 ——蒸汽和电的革命

[内容标准] 以蒸汽机的发明和电气技术的应用等为例,说明科 学技术进步对社会发展的作用。

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一、“蒸汽时代”的到来:第一次工业革命(18 世纪下半叶至19世纪中期)
(一)背景: 1、政治:17世纪末,英国取得了资产阶级革命的胜利

, 为经济发展扫清了障碍; 2、经济:18世纪,随着工场手工业的发展,应用机器进 行生产成为可能; 3、科技:科学技术为生产的发展提供了许多发现和发明。 思考:大机器工厂与手工工场有哪些区别? 提示:用机器进行生产;实行工厂制管理;使用蒸汽机作 动力。

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一、“蒸汽时代”的到来:第一次工业革命(18 世纪下半叶至19世纪中期)
(二)内容: 1、棉纺织业的技术创新(机器发明) (1)概况: 时间 人物 成就

意义

18世纪

凯伊 飞梭 哈格里夫 “珍妮纺纱 1765年 斯 机” 1769年 阿克莱特 水力纺纱机

织布行业效率提高
一次能纺出多根纱线

自然力取代人力 纱的产量和质量都有了 1779年 克隆普顿 “骡机” 大幅度提高 1785年 卡特莱特 水力织布机 织布效率大幅度提高
(2)意义:一系列技术创新揭开了工业革命的序幕。 棉纺织业在技术上完成了由手工业向机器大工业的过渡

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一、“蒸汽时代”的到来:第一次工业革命(18世纪下半 叶至19世纪中期) (二)内容: 2、“万能的原动机”——蒸汽机 (1)条件:社会生产的直接推动和实验科学的长期孕育。 ①社会生产的直接推动(工业革命中棉纺织业对动力的需 要) A、1765年哈格里夫斯发明人力“珍妮机” B、1771年阿克莱特发明水力纺纱机 C、1779年克隆普顿发明“骡机” D、1785年卡特莱特研制出水力织布机 ②实验科学的长期孕育 A、(法)巴本发明带有活塞的实验型汽缸,把热能转变为 机械能。 B、(英)塞维利发明蒸汽泵,无法普及 C、纽可门等人研制大气活塞式蒸汽机,只能用于矿山抽水。
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第一台成功运作的蒸汽机 1705年,纽可门制造了第一台成功运作的蒸 汽机。纽可门机的缺陷:热量浪费太大,效率不高; 只有简单的往复式线性运动。
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一、“蒸汽时代”的到来:第一次工业革命(18世纪下半 叶至19世纪中期) (二)内容: 2、“万能的原动机”——蒸汽机 (1)条件:社会生产的直接推动和实验科学的长期孕育。 (2)瓦特改良蒸汽机: ①改良经过: a.单动式蒸汽机:18世纪60年代,瓦特制成装有冷凝器的 单动式蒸汽机,大大提高了蒸汽机的功率; b.联动式蒸汽机:18世纪80年代,又制造了联动式蒸汽机, 采用曲柄机构,使往复的直线运动转变为旋转运动。 c.蒸汽机的改进:增加可自动调节蒸汽机速率的装置。 ②主要用途: 除用作提水外,还可以带动车床、织布机等,适应不同工 厂的需要。此后,纺织业、采矿业、冶金业、造纸业等工业 部门,都先后采用蒸汽机作为动力。
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瓦特改良的蒸气机模型

1769年,瓦特在前人基础上改良了蒸汽机,并取得 了专利。经过十多年的改进探索,1782年,他又制成了 功效更高的复动式蒸汽机。瓦特的蒸汽机是科学史上划 时代的成就,蒸汽机大大促进了机器的运用和工厂的生 产,使工业技术的变革出现了新的飞跃。
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材料一:“新生的工业能够成长起来,只是因为它用机器代替 了手工工具,用工厂代替了作坊。” 材料二:1760年,英国5~10万人的城市只有1个,1851年达到 13个;1851年、10万人以上的大城市已经有7个。特别是新兴工业 城市的发展迅速,如曼彻斯特、利物浦、格拉斯哥等。1851年,英 国的英格兰和威尔士,城市人口比重达到50.2%。 材料三:1807年,美国人富尔顿研制的蒸汽轮船,试航成功; 1819年,横渡大西洋。19世纪50年代,英国的主要铁路长度已近一 万千米,铁路干线均已完成。 材料四:蒸汽机的广泛利用,使英国到处建立起大工厂。19世 纪三四十年代,蒸汽机在欧洲和北美被广泛采用。那些高耸入云的 烟囱,喷出缕缕烟雾,庞大的厂房,发出隆隆的轰鸣,打破了原来 中世纪田园生活的恬静──历史已跨进了一个新的时代。 依据材料,根据所学知识概况“蒸汽时代”到来的影响。
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一、“蒸汽时代”的到来:第一次工业革命(18世纪下半叶 至19世纪中期) (二)内容: 2、“万能的原动机”——蒸汽机 (3)瓦特蒸汽机问世的意义: ①对生产力: a.解决了工业发展中的动力问题,真正意义上的社会化大生 产逐渐形成。 b.机器制造业的诞生,标志工业革命的完成,近代工业生产 体系最终确立。 ②对社会:在工业化进程中,形成了许多工业城市,英、法、 美等国成为工业国家。 伴随着城市化,近代意识形成,如竞争意识、时间意识、风 险意识、效率意识、创新意识、变革意识、人们的生活方式、 价值观念等发生变化。 ③对交通:蒸汽动力在交通运输工具上的应用,使世界各地 的联系更加密切,世界日益成为一个整体。 ④对人类进程:推动人类社会由此进入“蒸汽时代”。 10

1807年“克莱蒙特”号蒸汽船 1807年,这艘汽船在内河试航成功,揭开了水上 交通运输工具的新篇章。航行时蒸汽机推动船两侧的明 轮,所以这种船就被称为轮船。
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1814年,英国人史蒂芬孙发明了第一台蒸汽 机车,这台机车在前进时不断从烟囱里冒出火来, 因此被称为“火车”。火车的发明,使陆上交通工 具得到突飞猛进的发展。
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【高考真题】(2010· 江苏单科16)英国曼彻斯特 地区,在18世纪80年代初只有棉纺厂两家,短短 的时间内棉纺厂发展很快:1802年52家,1809年 64家,1830年99家,以上现象出现的主要原因是 ( ) A.珍妮纺纱机推动工业发展 B.蒸汽动力的普遍推广 C.铁路交通大规模兴建 D.英国棉纺品大量涌入中国 解析:B。此题考查的是对工业革命的理解。根据 工业革命开始的标志是1765年哈格里夫斯发明珍妮 纺纱机,故排除A,铁路的修建是在1825年,故排 除;棉纺织厂发展如此快是因为动力革命——蒸汽 机的改进,所以此题正确选项是B。
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【合作探究】:“蒸汽时代”到来的消极影响有哪些? (1)环境污染开始,以化石燃料、以燃煤动力为基础, 通过大量消耗自然资源、排放工业污水来发展经济,造成 了环境污染;空所中的二氧化硫排放量与煤消费量同步, 汽车产生的废气、工业污水、臭氧层破坏、温室效应、大 气土壤中的有害物质等,直接污染食品污染盘中餐; (2)社会贫富差距拉大,资本家越来越富有,工人越来 越贫穷,人际关系冷漠,阶级对抗加剧; (3)加剧殖民侵略和掠夺,拉大资本主义国家与殖民地 半殖民地的差距。

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【高考真题】(2010· 北京文综39) (28分)随着世界经济的发展,二氧 化碳的排放量不断增加。目前,碳排 放已成为全球普遍关注的问题。 直到18世纪初,人类主要使用水力和 木材等可再生能源,但这时英国一些 冶铁炉因为木炭短缺而不得不停产。 工业革命初期,水力比煤炭更为廉价, 许多英国纺织厂仍然依靠水力;由于 煤炭运输成本较高,一些新工业企业 图12英国煤产量增长图 不得不建在煤田附近。 (1)结合材料和所学,指出1830年后英国煤产量增长趋势与此前有 何不同,并分析其原因。(8分)

变化:英国煤炭产量在1830年之后加速增长。 原因:英国木材等传统能源供应日趋紧张;工业革命的发展加大了 能源的需求;铁路等现代运输条件的改善降低了运煤成本, 使得煤在工业中的大规模使用成为可能。
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二、“科”“技”结合的典范——电气革命的出现(第二 次革命19世纪下半叶至20世纪初) (一)背景 1、蒸汽动力不能完全满足工业生产的需要 2、科学家对电的不懈研究: (1)18世纪美国科学家富兰克林造出避雷针 (2)19世纪初意大利科学家伏特发明电池 (3)1831年英国科学家法拉第发现电磁感应现象(理论 基础)

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二、“科”“技”结合的典范——电气革命的出现(第二次 革命19世纪下半叶至20世纪初) (二)典范(成就) 1、电力的发明和广泛应用(新能源) 人物 时间 成就 意义 法拉第(英) 雅可比(俄) 西门子(德) 格拉姆(比) 1831年 1838年 1866年 1870年 发现电磁感应现象 提出发电机的理 论基础

第一台实用电动机 电动机和发电机 的发明,为电力 制成发电机 工业开辟了广阔 电动机 的前景。随后, 创建了第一个中心 电灯、电话、电 爱迪生(美) 1882年 车、电报等,不 发电厂 断涌现 (1)发电机和电动机的发明使用,电力成为新能源 (2)发电技术和长距离输变电技术成熟。 (3)在20世纪成为工业发展的主要动力,生活电器产品普及。 17

二、“科”“技”结合的典范——电气革命的出现(第二次 革命19世纪下半叶至20世纪初) (二)典范(成就) 2、内燃机的发明和应用 人物 时间 成就 意义 卡尔·本 19世纪 各自独立地制 (1)对交通领域发发 茨和戴姆 80年代 成以汽油为燃 展产生了巨大影响; 勒(德) 前期 料的内燃机 (2)推动了石油开采 业的发展,加速了石 狄塞尔 1887年 发明了柴油机 油化学工业的产生。 (德) 3、化学工业的建立 人物 诺贝尔 (瑞典) 时间 1867年 成就 炸药 意义 设立诺贝尔奖,从1901年开始 颁发
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二、“科”“技”结合的典范——电气革命的出现(第二次 革命19世纪下半叶至20世纪初) (三)电气革命影响 1、社会生产力大幅度提高: ①电力成为一种新的能源,工业获得比蒸汽机更强大、更方 便的动力; ②工业生产出现了新的技术革命浪潮,促进了工业的迅速发 展,人类进入了电气时代; 2、生产力的迅猛发展改变着社会结构和世界形势,确立了 资产阶级对世界的统治,并产生了垄断组织,世界日益成为 一个整体。 3、电气技术的广泛应用,使城市的面貌和人们的社会生活 发生了巨大的变化。

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【典型题例】(2009宁波期末)1819年在一位去 世伟人的讣告中,对他的科技贡献有着这样的赞 颂:“它武装了人类,使虚弱无力的双手变得力 大无穷,健全了人类的大脑以处理一切难题。它 为机械动力在未来创造奇迹打下了坚实的基础。” 这位伟人的最大贡献是 A.研制成了发电机 B.发明了内燃机 C.发明水利织布机 D.改良了蒸汽机 解析:D。此题由“1819年”时间和“它为机械动 力在未来创造奇迹打下了坚实的基础”两处判断 为第一次工业革命中解决了机械的动力问题的相 关人物,应为瓦特改良了蒸汽机,推动了机械的 普及。
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【典型题例】(2009烟台)“17世纪和18世纪初,西方人了解中 国的历史、艺术、哲学和政治后,(对这些人文资源)完全入迷了。” 但到了“18世纪末19世纪初,欧洲人则对中国的自然资源更感兴 趣”。导致西方人这种变化的根本原因是 A.中国的自然资源很丰富 B.西方资产阶级革命和工业革命的需要 C.东西方经济文化交流的需要 D.中国经济发展的需要 解析:B。本题通过材料考查获取与解读历史信息、调动与运用所 学历史知识的能力。17、18世纪,欧洲启蒙运动时期,欧洲人为了 反对封建专制等,善于从中国文化中吸收重民、批判君权的思想内 容;“18世纪末19世纪初”, 工业革命从英国开始进行,并扩展 到欧美主要国家,随着工业革命的开始和深入,资本主义经济的开 放性和扩张性极大加强,迫切要求获得商品销售市场和原料产地, 故欧洲人对中国的自然资源更为感兴趣。题意强调西方人发生变化 的“根本原因”,应该从西方角度来考虑。
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【典型题例】(2009佛山质检)“19世纪的过去, 科学成为西方社会的一个日益重要的部分……到它为 止已建立的工业作出的基本贡献的19世纪末,他正 在创造全新的工业。”下列能说明这一观点的是 A 伽利略开创了近代科学 B 达尔文建立起生物进化论 C 顿的万有引力定律和力学三定律 D 法拉第的电磁感应理论 解析:D题中信息“19世纪末,科学为工业作出基本 贡献”提示是第二次工业革命。第二次工业革命就是 先有科学研究作先导,然后科学和工业生产紧密结合 起来。
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[自我测评] 第一次工业革命和第二次工业革命各有哪些特 点? 答案提示: (1)第一次工业革命的特点是 ①许多技术发明都来源于工匠的实践经验,科学和技术尚未 真正结合; ②首先发生在英国,重要的新机器和新方法主要是在英国发 明的,其他国家工业革命的发展进程相对缓慢。 (2)第二次工业革命特点: ①以电力、电动机和内燃机为标志; ②以重工业部门为主体; ③代表性的产业是以科学与技术紧密结合的新兴产业部门, 如电气、电机制造、钢铁、汽车、化工等; ④几乎同时在欧美诸国展开,见效快; ⑤迎来的则是“电气时代”和“钢铁时代”。
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“蒸汽时代”“电气时代”发明的异同 1、相同点 (1)都是社会生产需要的直接结果; (2)都是经过长期的科学实验而创制成功; (3)都是解决人类社会的动力问题。 2、不同点 (1)“蒸汽时代”的发明侧重于轻工业;科学含量不高;发 明者主要是工人、技师;发明主要集中在英国。 (2)“电气时代”的发明侧重于基础工业、重工业;科学含 量高;发明者主要是科学家;发明涉及主要资本主义国家。

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思考与争鸣 :请同学们谈谈对两次科技革命的理性 认识。
1、积极: 科学技术是推动社会变革的动力 (1)经济:社会生产力大幅度提高 (2)政治:有利于巩固资产阶级的统治 (3)世界格局:资本主义世界体系最终确立, 世界日益成 为一个整体 (4)社会生活:工业城市兴起,人们生活更加丰富多彩 2、消极:带来一系列社会问题 如:殖民侵略、环境污染、贫富悬殊、人际关系冷漠 等

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附:15—20世纪科技发展
一、近代以来西方科技迅速发展的的原因 (1)经济根源:资本主义工业和商品经济的发展为近代自 然科学的发展奠定了物质基础并成为主要动力。 (2)阶级基础:新兴的资产阶级在经济上和政治上对自然 科学的迫切需要。 一方面,资本主义的发展需要自然科学的发展来促进生产 力的发展,另一方面,新兴资产阶级要求掌握政治权力,他 们需要把自然科学作为反对宗教统治争取思想自由的理论武 器。 (3)科学自身:自然科学自身发展的需要。 经过中世纪前期的漫长黑夜,自然科学逐渐复兴。资本主 义生产方式的产生和发展,不仅向自然科学提出大量的研究 课题,还提供了丰富的经验材料以及新的科学实验条件。 (4)思想基础:文艺复兴、地理大发现和宗教改革的推动。 (5)人物因素:优秀科学家实践和刻苦钻研,也促进了科 学的发展。
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附:15—20世纪科技发展
二、15—20世纪科技发展的四个阶段: 1、近代自然科学的产生阶段(15~16世纪) (1)原因:资本主义工商业的产生和发展为近代自然科学 的产生奠定物质基础;人文主义思潮的影响使人们对自然界 的认识产生了革命性的变化;中世纪生产经验的积累为技术 能力的提高提供了条件。 (2)标志:天文学领域的革命。 2、近代自然科学形成和发展阶段(17~18世纪) (1)原因:新航路的开辟促进了西欧资本主义工商业的发 展;手工工场的发展促进了技术的进步;早期资产阶级革命 的成功。 (2)标志:牛顿力学体系的创立。

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附:15—20世纪科技发展
二、15—20世纪科技发展的四个阶段: 3、近代自然科学的迅速发展阶段(18世纪末~19世纪中期) (1)原因:随着该时期西方主要资本主义国家工业革命的 进行,经济的发展对科学提出了更高的要求。 (2)标志:电磁学的新成就,道尔顿的科学原子论,细胞 学说和达尔文的生物进化论等。 4、近代自然科学的重大突破和系统化阶段(19世纪末~20 世纪初) (1)原因:第二次工业革命的进行和资本主义经济的迅速 发展。 (2)标志:电的发明与应用、门捷列夫元素周期表的制定、 特别是爱因斯坦的相对论的提出更是物理学领域的一次重大 革命。

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【合作探究】: 14—19世纪,欧洲在思想领域、天文学领 域、物理学和生物学领域如何挑战封建神学?

(1)14—16C文艺复兴提倡人文主义,肯定人的价值和尊 严,把神从人们的生活中驱逐出去; (2)16C哥白尼提出日心说,把神从天文学领域驱逐出去; (3)17C牛顿创立经典力学,提出了物体运动三大定律和 万有引力,把物体运动和天体运动概括到同一个理论之 中,把造物主(神)从无生命现象研究领域驱逐出去; (4)19C达尔文创立生物进化论,认为生物是进化而来的, 把造物主(神)从有生命现象的研究领域驱逐出去。

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