1、1 六年六年级科学级科学上册各单元上册各单元备课备课辅助资料辅助资料 第第一一单元单元 物质的变化物质的变化 1 1 物理变化和化学变化物理变化和化学变化 物理变化 指物质的形态虽然发生了变化， 但一般说来物质本身的组成成分却没有改变。 例 如 位置、体积、形状、温度、压强的变化，以及固态、液态、气态间相互转化等。还有物质与 电磁场的相互作用。光与物质的相互作用，以及微观粒子（电子、原子核、基本粒子等）间的相 互作用与转化，都是物理变化。 物理变化的实质： 保持物质化学性质的最小粒子本身不变， 只是粒子之间的距离发生了变化， 没有生成新的物质。 化学变化 是指产生了新物质的变化， 如铁钉生锈、
2、 节日的焰火、 酸碱中和、 木条的燃烧等。 从宏观上可以看到各种化学变化都产生了新物质。这是化学变化的特征。从微观上可以理解化学 变化的实质。 化学反应前后原子的种类、个数没有变化，仅仅是原子与原子之间的结合方式发生 了改变。 化学变化常伴有光、热、气体、沉淀产生或颜色、气味改变等现象发生。 但要注意跟物理变 化的区别。 物理变化也常伴有发光（电灯） 、发热（摩擦） 、放出气体（开启汽水瓶盖） 、颜色变 化（氧气变成液氧） 、产生沉淀物（明矾净水）等，只是没有新物质生成，这是物理变化与化学变 化的根本区别。 物质在化学变化中表现出来的性质是化学性质。化学变化里一定包含物理变化，物理变化里 一定
3、没有化学变化。 2 2 蜡烛燃烧蜡烛燃烧 蜡烛的主要成分是石蜡， 石蜡是从石油分馏制得的， 是几种高级烷烃的混合物。 石蜡易熔化， 受热熔化为液态，轻微受热易挥发。我们看到的蜡烛燃烧并不是石蜡固体的燃烧，而是点火装置 将棉芯点燃。放出的热量使石蜡固体熔化，再汽化，生成石蜡蒸气，石蜡蒸气是可燃的。蜡烛充 分燃烧时，燃烧的产物是二氧化碳和水。 3 3 生锈与防锈生锈与防锈 锈通常指金属（包含合金）表面所产生的氧化物，常见的有铁锈、铜锈、铝锈等。但未必所 有金属的氧化物都称为锈。概言之，常见的金属才会用锈来指示其氧化物。另外，同一种金 属的氧化物可能不止一种，所以同样叫做铁锈，但可以是三氧化二铁、氢
4、氧化铁或其混合物等。 生锈是一种化学变化，本质上是金属的氧化反应。若只是生锈为金属氧化的话，大部分金属都会 生锈；部分金属如铝氧化后会产生致密氧化物，反过来可保护内层金属。 铁锈是铁氧化物的统称，通常为暗红色。由铁和氧气行氧化还原反应生成。不同情况下会生 2 成不同形式的铁锈。铁锈主要由三氧化二铁的水合物和氢氧化铁组成。足够的时间后，在氧气和 水充足的情况下，铁会完全氧化成锈。锈没有致密的组织，水和氧气会穿透锈，继续使内部的铁 生锈。若要防锈，就需要有可以防止生锈的致密表层。不锈钢的表面是一层不易反应的三氧化二 铬。若使用镁、钛、锌、铝，也会产生类似不易反应的致密氧化物表层。镀锌是一种常见的防
5、锈 处理方式，在要保护的物品上，利用电镀或热浸镀锌的方式镀上一层锌。若在腐蚀性更强的环境 中（例如盐水中） ，会用镉来代替锌。 生锈会造成钢铁制品结构的劣化。 锈的体积比相同质量的铁大， 因此能会挤压相邻未生锈 的部分，从而告成损坏。 例如 1983 年美压国康涅狄格州的 Mianus River Bridge 倒塌事件就是 锈蚀造成的。其中使用的轴承内部生锈，使得吊杆从栓销上滑脱，其中一角没有支撑，造成桥面 倒塌。 4 4 二氧化碳二氧化碳 二氧化碳是一种碳氧化合物，化学式为 CO2 常温常压下是一种无色无味的气体，也是一种常 见的温室气体，还是空气的组分之一（约占大气总体积的 0.03%）
6、 。 在物理性质方面，二氧化碳的熔点为78.5 ，沸点为56.6 （527 kPa 下） ，密度比 空气密度大（标准状况下） ，能溶于水。 在化学性质方面，二氧化碳的化学性质不活泼，热稳定性很高（2000 时仅有 1.8%分解） ， 不能燃烧，通常也不支持燃烧，属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性，因与水反应生成的是 碳酸，所以是碳酸的酸酐。 二氧化碳一般可由高温煅烧石灰石或由石灰石和稀盐酸反应制得。 其他制法：小苏打（主要成分是碳酸氢钠）和白醋混合在一起时， 发生复分解反应，放出二 氧化碳气体。 收集方法 由于二氧化碳密度比空气大，能溶于水且能与水反应，所以采用向上排空气法。 检验方法将生成
7、的气体通入澄清的石灰水，石灰水变浑浊，证明该气体为二氧化碳。验满 方法：将燃着的木条放在集气瓶口（不能伸入瓶内） ，如果火焰熄灭，证明已集满。 高纯二氧化碳主要用于电子工业、医学研究及临床诊断等。固态二氧化碳广泛用于冷藏奶制 品、肉类、冷冻食品和其他转运中易腐败的食品，在许多工业加工中作为冷冻剂。气态二氧化碳 用于碳化软饮料、水处理工艺的 pH 控制、化学加工、食品保存等。液态二氧化碳用作制冷剂，飞 机、导弹和电子部件的低温试验，提高油井采收率，橡胶磨光以及控制化学反应，也可用作灭火 剂。 5 5 汽水及消暑汽水及消暑原理原理 汽水就是带有气体的饮料，汽水中的气体是二氧化碳。市场上销售的汽水。
8、大约是 1 体积水 中溶有 1 4.5 体积一氧化碳。当然大部分汽水中除含二氧化碳外。为了改善口味，还加入适量 3 白糖、果汁和香精。 二氧化碳在汽水中主要起两个作用（1）二氧化碳溶解于水成为碳酸，使液体产生酸味，碳 酸对人略有刺激，口感好。有些汽水饮料， 如可乐，会在汽水中加入磷酸以增强酸性。 （2）二氧 化碳会使饮料中各种原料风味更协调。汽水中溶解的二氧化碳越多，汽水的质量越好。二氧化碳 在水中的溶解度主要取决于温度和压力两个因素。 二氧化碳在低温时溶解度更大，在标准大气压下，20 时，1 升水可以溶解 0.88 升二氧化 碳； 0 时，1 升水可以溶解 1.71 升二氧化碳。此外，二氧化
9、碳的溶解度随压力增加而增加。 汽水工厂制造汽水时，通过加压的方法来增加二氧化碳的溶解度。 二氧化碳无毒， 且不能被人体吸收。 饮用时， 在嘴里由于温度高使部分二氧化碳从溶液析出， 产生刺激带走口中热量。所以给饮用者以清凉感。进入胃中后，肚子里的温度比较高，二氧化碳 就会从口腔中排出来。当二氧化碳被排出来的时候。热量也被带了出来。于是人会感觉身凉。 二氧化碳不仅会使人感觉凉爽，而且对胃壁有刺激作用。 在二氧化碳的刺激下， 胃液分泌 加快，从而加快消化。加之果汁果味的适量添加及酸甜味道适当，因此碳酸饮料长盛不衰。喝冰 镇汽水时， 由于汽水的温度更低，溶解的二氧化碳更多，有更多的二氧化碳要从体内排出
10、，能带 走更多的热量，所以降低肠胃的温度更加明显。因此，千万不能大量饮用冰镇汽水，以免对肠胃 产生强烈的冷刺激，引起胃痉挛、腹痛，甚至诱发肠胃炎。此外，过量的汽水会冲淡胃液，降低 胃液的消化能力和杀菌作用，影响食欲，甚至加重心脏、肾脏负担，引起身体不适。 6 6 化学和化学家化学和化学家 “化学”一词，若单从字面解释就是变化的科学。化学是一门以实验为基础的自然科学， 是在分子、原子层次上研究物质的组成、性质、结构与变化规律、创造新物质的科学。化学是人 类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它的成就是社会文明的重要标志。 化学家是专修于物质变化的学问及其应用的研究工作者。化学家研究化学元
11、素、原子、分子 及它们如何相互作用。化学家也研究并测试药物、炸药及其他的东西。化学是一门十分重要的科 学， 现在大多数的新药物都是通过化学技术而研制出的。 一个化学家与其他人做事的不同之处是 他们通常都会很小心地检香身边每一种物质的变化。 他们的工作， 大部分是研究怎样可以大量生 产各种药用或者工业用化学品，造福大众。 7 7 拉瓦锡测定空气成分拉瓦锡测定空气成分 拉瓦锡把少量汞放在密闭容器中加热 12 天， 发现部分汞变成红色粉末， 同时容器中空气体积 减少了 1/5 左右。通过对剩余气体的研究。他发现这部分气体不能供给呼吸，也不助燃，他误认 为这全部是氮气。 拉瓦锡又抑加热生 成的么色粉末
12、收集起来。 放在另个较小的容器中再加强执， 得到汞和氧气，且氧气体积恰好等于密闭容器中减少的空气体积。他把得到的氧气导入前一个容 器，所得气体跟空气性质完全相同。 4 通过实验，拉瓦锡得出了空气由氧气和氮气组成，氧气占其中的 1/5。在测定中，装置中剩 余的气体约占空气体积的 4/5，该实验从另一方面说明该气体具有的性质是不能燃烧或不能支持 燃烧。19 世纪前，人们认为空气中仅有氮气与氧气。后来陆续发现了一些稀有气体。目前，人们 已能精确测定空气成分。 第第二二单元单元 遗传与变异遗传与变异 1 1 变异的类型变异的类型 变异的类型可遗传的变异和不可遗传的变异 可遗传的变异是由遗传物质的变化引
13、起的，可传递给下一代；不可遗传的变异是由环境因素 引起的， 遗传物质没有发生变化。 可遗传的变异的来源主要有基因重组、 基因突变和染色体变异。 基因重组是指来自两个亲本的非等位基因间的重新组合。基因重组能产生大量的变异类型， 但只产生新的基因型，不产生新的基因。 基因重组是杂交育种的理论基础。 基因突变是指基因的分子结构发生改变，即基因中的脱氧核苷酸的排列顺序发生改变，从而 导致遗传信息的改变。基因突变的频率很低，但能产生新的基因。对生物的进化具有重要意义。 基因突变是诱变育种的理论基础。 染色体变异是指染色体的数目或结构发生改变。重点是数目的变化。一个染色体组中没有同 源染色体，没有等位基因
14、，但一个染色体组中所包含的遗传信息是一套个体发育所需要的完整的 遗传信息，即常说的一个基因组。染色体组数是偶数的个体一般都具有生育能力，但染色体组数 是奇数的个体是高度不孕的，如一倍体和三倍体等。 2 2 遗传、变异及其相互关系遗传、变异及其相互关系 遗传从现象来看是亲代和子代之间的相似现象，即俗语说的种瓜得瓜，种豆得豆。它的实 质是生物按照亲代的发育途径和方式，从环境中获取物质，产生和亲代相似的子代。 遗传是相对稳定的，生物不轻易改变从亲代继承的发育途径和方式。因此，亲代的优良性状 很有可能在子代中重现； 而亲代的缺陷和遗传病，同样也可能传递给子代。遗传是一切生物的基 本属性，它使生物界保持
15、相对稳定，使人类可以识别包括自己在内的生物界。 变异从现象上来看是指亲代和子代之间， 同胞兄弟姊妹之间， 以及同种个体之间的差异现象， 即俗语说的一母生九子，九子各不同。世界上没有两个绝对相同的个体，包括孪生同胞在内， 这充分说明了遗传的稳定性是相对的，而变异是绝对的。 生物的遗传与变异是同一事物的两个方面，遗传可以发生变异， 发生的变异可以遗传。正常 健康的父母， 可以生育出智力与体质方面有遗传缺陷的子女， 并把遗传缺陷 （变异） 传递给后代。 遗传和变异的物质基础染色体、 基因、 DNA、 RNA 生物的遗传和变异是否有物质基础的问题， 5 在遗传学领域争论了数十年之久。现代生物学认为遗传
16、和可遗传的变异都是由遗传物质决定的， 这种遗传物质就是脱氧核糖核酸（DNA） 。 生物的遗传物质在细胞水平上是染色体，在分子水平上是基因，它们的化学构成是 DNA，基 因就是 DNA 链上的一个特定的片段。在极少数没有 DNA 的原核生物（如烟草花叶病毒等）中，核 糖核酸（RNA）是溃传物质。 真核生物的细胞具有结构完整的细胞核，在细胞质中还有多种细胞器，真核生物的遗传物质 就是细胞核内的染色体。但是，细胞质在某些方面也表现出一定的遗传功能。人类亲代和子代之 间的物质联系是精子与卵子，而精子与卵子中具有遗传功能的物质是染色体，受精卵根据染色体 中 DNA 包含的遗传信息，发育成和亲代相似的子代
17、。 第第三三单元单元 化石的奥秘化石的奥秘 1 1 化石化石 化石是保存在地层中的古生物遗体、 遗物或遗迹。 通常是生物有机体中不易腐烂的坚硬部分， 被封闭保存在沉积物里。在随后的岁月中，这些生物遗体中的有机质被分解殆尽。坚硬的部分如 外壳、骨骼、枝叶等与包裹它们的沉积物一起经过石化变成了石头，但是它们原来的形态、结构 （甚至一些细微的内部构造）依然保留着； 同样，那些生物生活时留下的痕迹也可以这样保留下 来。 大部分化石都是动植物的坚硬或不易腐烂的部分保存而成的。 贝壳、骨骼、树干和牙齿都比 较容易保存为化石，因此贝类和脊椎动物拥有较好的化石记录。 在极少数情况下，不仅动植物的坚硬部分可以保
18、存为化石，容易腐烂的动物软组织同样可以 通过印痕的形式保存下来，堪称地质奇迹。这种情况通常发生在特殊的地质环境下，其中最著 名同时也最古老的奇迹便是加拿大不列斯量伦比形省的布尔吉斯页岩。这是种形成干 5.05 亿年前的黑色、细腻的寒武纪页岩，其中保存了大量精美的化石，许多都是世界仅有的种类。通 过这些化石，我们可以窥见非常早期的生命世界图景以及通常情况下难以保存下来的动物种类。 遗迹化石包括足迹（比如恐龙寻找食物时经过松软沉积物留下的脚印） 、潜穴（动物逃脱天敌 追捕或产卵时留下的洞穴） 等。 大部分情况下遗迹化石不会和造迹生物的遗体化石起保存下来。 尽管我们可以推测溃迹所表现出的行为，但经常
19、无法确定到底是哪种动物留下的。 2 2 化石的重建化石的重建 要想揭开远古动物的真面目，首要之事是将其化石碎片尽可能准确地重建完整。这项任务相 当繁琐，尤其是对有大量细小骨骼的脊椎动物的化石而言。在这个过程中，两种不同却互补的方 法可以用于化石的重建，直至推测化石物种的生活习性。一种方法是将已灭绝动物的牙齿、四肢 6 和其他结构与现生物种中的类似结构进行类比。其基本原理是认为相似的结构可能对应着相似的 功能，因此用于类比的物种无须有亲缘关系。 这种寻找类似物的方法一直备受古生物学家青睐， 但显然并不是万无一失的 很多化石物 种无法找到可用于类比的现生物种，有些类比也经不起仔细推敲。于是第二种方
20、法应运而生 直接分析化石物种的身体构造。如果一个化石物种的身体由一种独特的方式构建而成，那么它的 一个结构只可能用于少数几种功能。这一方法的关键就在于判断这些可能性中哪种最可信。它假 定自然界所有的结构都是高效的，这一假定在大多数情况下也是合理的。 3 3 恐龙恐龙 恐龙是生活在中生代（分为三叠纪、侏罗纪和白垩纪）的一类爬 行动物的统称。恐龙存在时间长达 1.6 亿年。恐龙的体型相差很大， 恐龙小的只有鸽子那么大，大的则如笨重巨大的卡车。恐龙属于爬行动物，但与现生爬行动 物有极大的不同。 恐龙可分为两个大的分支蜥臀目和鸟臀目。小盗龙比鸽子大不了多少，是已知最小的恐龙 之一。这种恐龙全身覆盖着羽
21、毛，靠把四肢张开像两对翅膀一样在树林中飞翔（或至少能滑翔） 。 作为驰龙类的一员，小盗龙是伶盗龙的近亲，同属肉食性恐龙，它不是鸟类。科学家在中国找到 了很多小盗龙的化石， 其中有超过 20 件保存完好的骨骼。 和鸟不一样， 这种动物长有牙齿和尾椎， 前肢上还长有大爪子，但化石下也清晰地显示有飞翔的 E 痕。小盗龙没有拍划走 K 所需的大块 K 行肌，但它可以利用翅膀滑翔，就像晤鼠那样。它的尾巴末端是菱形的尾扇，上面长有羽毛，其 作用或许是在飞行过程中保持平衡。后肢上长长的羽毛在奔跑行走时会很碍事，因此小盗龙一般 只待在树上。 4 4 猛犸象猛犸象 在冰河时期，仪表威严的猛犸象曾成群结队地游荡于
22、北美洲、欧洲和亚洲广袤的平原上。猛 犸象与现象有着很近的亲缘关系对西伯利亚冰封猛犸象户体的研究表明，它们拥有与现生象 基本相同的 DNA。已知的猛犸象一共有 8 种，其中最广为人知的当属 3700 年前灭绝的真猛犸。 真猛犸全身覆盖着浓密的长毛，长毛底下还有一层细密的绒毛。大部分成年真猛犸体型比非 洲象稍大，但人们也曾在北极岛屿上发现身高仅 2 米的侏儒真猛犸。成年真猛犸长着又大又弯 的长牙，肩上还有像骆驼一样的背峰。真猛犸生活在冰期的草原上，它的臼齿能帮助它更好地咀 嚼坚韧的野草等小型植物。 5 5 鱼龙鱼龙 鱼龙是生活在中生代海洋中的鱼形爬行动物。它们最初是由陆生爬行动物演化而来，极好地
23、适应了水中生活，其中还有一些最后演化出了类似海豚的形态。跟海豚一样，它们在水中捕猎、 繁殖和分娩，但是必须回到水面呼吸空气。鱼龙有着巨大的眼睛，拥有良好的水下视力，还有用 7 来划水和保持平衡的鳍。 6 6 大地懒大地懒 大地懒生活在更新世的中美洲和南美洲。大地懒与现在的树懒血缘很近，所不同的是，大地 懒巨大如象，在地面上生活。它通常四足行走，但也可以用后肢站立，并用弯弯的爪子拉下高处 的枝条。大地懒的粪便化石显示它是植食性动物。 7 7 热河生物群热河生物群 热河生物群是生活在中生代晚期，分布于中国北方（尤其是河北北部、辽宁西部和内蒙古东 南部）的一个化石生物群。辽西地区是研究热河生物群的经
24、典地区，包括义县组和九佛堂组两个 地层，共跨越约 1800 万年。 这里保存了大量精美的化石， 含 20 多个重要生物门类， 化石分布之广、 数量之大、 种类之多、 保存之好轰动了世界。特别是以保存许多生物的软组织特征而闻名于世，包括恐龙、鸟类、翼龙 和哺乳动物中发现的羽毛、毛状物和毛发，以及许多生物中都保存的软组织结构如皮肤印痕、软 骨结构、角质喙等。因此，热河生物群被誉为20 世纪全球最重要的古生物发现之一。 8 8 大陆漂移说大陆漂移说 早在 1596 年， 比利时地图学家亚伯拉罕 奥特柳斯就指出非洲和南美洲的海岸线彼此契合。 科学家他认为美洲是由于地震和洪水而从欧亚大陆撕裂出来的。19
25、12 年，德国阿尔弗雷德魏格 纳正式提出大陆漂移说。 大陆漂移说认为，地球上的大陆曾经是一个相连的整体， 称为泛大陆。大约 2 亿年前，泛大 陆解体，各大洲持续而缓慢地漂移到它们目前所在的位置。魏格纳用岩石、化石、古气候证据来 支持他的大陆漂移说。他的假说最初不被接受，因为他无法合理解释大陆是怎样移动的，以及是 什么力量驱动大陆移动的。 这一假说直到 20 世纪 60 年代初才为世人所广泛接受。当时出现了新的地球物理学证据，揭 示了在大陆移动的同时，海底也在不断扩张；而位于地壳和上地幔下面半熔化岩层的流动也在推 动大陆移动。 9 9 查尔斯达尔文查尔斯达尔文 英国博物学家、生物学家，进化论的奠
26、基人。达尔文曾以博物学家的身份参加英国海军贝格 尔舰环绕世界的考察航行，进行了为期五年的科学考察。达尔文在动植物和地质方面进行了大量 的观察和采集。经过综合探讨形成了生物进化的观念。 1859 年出版了震动整个学术界的物种起源 ，提出了生物进化论。书中用大量资料证明了 形形色色的生物都是由共同祖先进化来的，生物通过生存斗争和自然选择， 由简单到复杂、由低 等到高等。不断发展变化。生物进化论给神创论和物种不变论以沉重打击。生物进化论与细胞学 说、能量守恒和转化定律一起被恩格斯誉为 19 世纪自然科学的三大发现。 8 其主要著作还有人类的由来及性选择 人类和动物的表情 贝格尔号航海志等。 1010
27、 科学小论文科学小论文 科学小论文是同学们在科学活动中进行科学观察、实验或考察后，对活动过程和成果的书面 总结。 它的表现形式是多种多样的 可以是对某一事物进行细致观察和深入思考后得出结论； 可 以是动手实验后分析得出结论；也可以是对某地进行考察后作出总结；还可以是靠逻辑推理得出 结论. 科学性、创造性、实践性是衡量科学小论文的质量标准。 第第四四单元单元 探索宇宙探索宇宙 1 1 太阳系太阳系 太阳系由太阳、八大行星、卫星、矮行星、小行星、彗星、流星体和行星际物质等组成。 太 阳是太阳系的中心天体， 其质量占太阳系总质量的 99.86%， 由此而产生的引力约束着其他天体绕 它运行。 八大行星
28、按照质量和表面物态，分为类地行星和类木行星两类。 类地行星包括水星、金星、地球、火星，它们的特征类似于地球，如质量小、体积小、平均 密度大、岩态表面、自转慢、卫星少； 类木行星包括木星、土星、天王星、海王星，它们的特征 类似于木星，如质量大、体积大、平均密度小、气态表面、自转快、卫星多。太阳是太阳系中唯 一能自身发光的天体，它发出的光和热，照亮并温暖着整个太阳系。 2 2 银河系银河系 银河系是太阳所在的星系，由恒星、星团、星际物质以及暗物质聚集而成。银河系可见物质 的质量约为太阳质量的 1400 亿倍。 银河系属于棒旋星系。 具有巨大的盘面结构。 拥有四条清晰明确的旋臂。太阳位于银河系 的一
29、条旋臂猎户臂的内侧，至银河系中心的距离大约是 2.6 万光年。 银河系的主要结构成分有核球、银盘、银晕和暗晕。银盘是可见物质的主要集聚区，呈扁平 圆盘状。银盘中心隆起的近似于球形的部分叫做核球，在核球区域恒星高度密集。核球中心有一 个很小的致密区，叫做银核。银盘外面是一个范围更大、近于球形的区域，其中物质密度比银盘 中低得多，叫做银晕。银晕外面还有银冕，它的物质分布也大致呈球形。 3 3 中国天眼（中国天眼（FASTFAST） FAST 是位于中国贵州黔南布依族苗族自治州的 500 米口径球面射电望远镜的英文缩写， 被誉 为中国天眼。它由我国天文学家南仁东于 1994 年提出构想，从预研到建成
30、历时 22 年，于 2016 年 9 月启用。 它是由中国科学院国家天文台主导建设， 具有我国自主知识产权， 世界最大单口径、 9 最灵敏的射电望远镜。 FAST 可用于从宇宙起源到星际物质结构的探讨， 脉冲星、 地外生命的搜索， 深空探测的地面跟踪与遥控等。 截至 2019 年 8 月 28 日，FAST 已发现 132 颗优质的脉冲星候选体，其中有 93 颗已被确认为 新发现的脉冲星。 为什么要找脉冲星？ 脉冲星会不断地发出脉冲信号，这种信号非常稳定， 找到以后就可以 应用于深空探测、星际旅行，可以起到导航作用。科学家曾经举例说； 如果你要走到火星，或者 走出太阳系，甚至走出银河系， 根本
31、无法用地球上的 GPS 去导航，但如果能知道宇宙中很多脉冲 星的位置，就可以通过它们来定位、导航。 4 4 飞行器飞行器 飞行器是能在大气层内或大气层外空间（太空）飞行的机器或装置的总称。飞行器包括航空 器、航天器、火箭和导弹。 在大气层内飞行， 依靠空气的静浮力或与空气相对运动产生的气动力升空飞行地称为航空器， 如气球、飞艇、飞机等。 在太空飞行，在运载火箭的推动下获得必要的速度进入太空，然后依靠惯性做与天体类似的 轨道运动的称为航天器，如人造地球卫星、载人飞船、空间探测器、航天飞机等。 火箭是以火箭发动机为动力装胃的飞行器。可以在大气层内。 也可以在大气层外飞行。如探 空 火箭、运载火箭等
32、。导弹是装有战斗部、飞行轨迹可控的飞行器，如弹道导弹等。 5 5 中国航天事业大事记中国航天事业大事记 1970 年 4 月 24 日，中国第一颗人造卫星东方红 1 号发射成功。 1975 年 11 月 26 日， 中国第一颗返回式卫星发射成功。 1984 年 4 月 8 日，长征 3 号火箭成功发射东方红 2 号并定点成功。 1999 年 11 月 20 日，长征 2 号 F 运载火箭将我国第一艘无人试验飞船神舟 1 号发射升空。 2003 年 10 月 15 日，中国第一艘载人飞船神舟 5 号搭载中国第一名航天员杨利伟进入太空。 2005 年 4 月 12 日，神舟 6 号飞船搭载航天员费
33、俊龙、聂海胜升空，中国载人航天实现了两 人多天参与空间科学研究。 2007 年 10 月 24 日，嫦娥 1 号探月卫星发射升空，中国首次月球探测工程圆满成功。 2008 年 9 月 25 日，神舟 7 号飞船搭载航天员翟志刚、刘伯明、景海鹏升空。9 月 27 日，翟 志刚成功进行空间出舱活动。 2010 年 10 月 1 日，嫦娥 2 号探月卫星成功发射。 2013 年 12 月 14 日，嫦娥 3 号探测器实现月面软着陆。 2011 年 9 月 29 日，天宫 1 号空间实验室发射升空。 2012 年 6 月 16 日，神舟 9 号飞船搭载航天员景海鹏、刘旺、刘洋升空，神舟 9 号飞船与天
34、 10 宫 1 号目标飞行器交会对接。 2013 年 6 月 11 日，神舟 10 号飞船搭载航天员聂海胜、张晓光、王亚平升空。 2016 年 9 月中旬，天宫 2 号空间实验室发射成功。 2017 年 4 月中旬，天舟 1 号货运飞船发射成功。 6 6 嫦娥工程嫦娥工程 2004 年，中国正式开展月球探测工程，并命名为嫦娥工程。嫦娥工程规划为绕、落、回 三期。 绕是指研制和发射中国第一颗月球探测卫星，对月球进行全球性、整体性与综合性探测，以 获取月球的三维立体图像等；落是指发射月球软着陆器，试验月球软着陆和月球车巡视勘察， 就地对月球进行探测， 并开展月基天文观测等； 回 是指向月球发射软着
35、陆器和小型采样返回舱， 采集关键性月球样品返回地球。 自 2013 年 12 月 14 日月面软着陆以来， 我国嫦娥 3 号月球探测器创造了全世界在月工作最长 纪录。其拍摄的照片是人类时隔 40 多年再度获得的最清晰月面照片，其中包含大量科学信息，照 片和数据向全球免费开放共享。 第第五五单元单元 科技改变生活科技改变生活 1 1 轮子轮子 通常，轮子被视作人类最古老、最重要的发明。科学家常常把它与火的使用相提并论。人类 驯服火的历史超过 150 万年，而使用轮子只有区区六千载光阴。 在掌握锋利而坚固的工具以前，人类是不可能拥有轮式车辆的。因为用石器工具难以将木头 加工成合适的圆柱形。 更不必
36、说复杂到带辐条的轮子了。 车轮的出现只能是青铜时代以后的事情。 据考古发现，最古老的轮子出现在中东美索不达米亚地区。最早的轮子只是一些圆形地板， 和车轴牢牢地钉在一起， 美索不达米亚的古巴比伦人用它制作成批的陶器。 最简单的陶轮只需一 对盘形的轮，轮盘之间装一根轴，轴直立竖放； 陶工一面用脚旋转下面的轮盘。一面用手将柔软 的黏土置于上面的轮盘中，塑捏成形。这是人类最早的工艺品和容器。 考古学家认为车轮的前身 就是这些制陶用的轮子。 大约公元前 3000 年，当地人已经将车轴装到了手推车上，轮子不再直接和车身相连。这种原 始的手推车虽然笨拙得很，但比从前一直使用的人的肩膀和驮兽（通常是驴子）要好
37、得多。以后 不久，就出现了装有轮辐的车轮。车轮很早就用于制造战车。这种战车先是用来冲击敌阵，迫使 敌人溃散； 后来又当作作战平台来使用。士兵站在车上朝敌人掷标枪，发射弓箭，杀死敌人。 美国著名人类学家罗伯特路威曾断言凡使用轮车的民族，无一不是直接或间接从古巴比 11 伦人学来的。美洲的印第安人只知道在滚木上拖船，也使用纺轮，又有滚铁环之戏，但以轮行车 始终没有想到。罗伯特.路威对轮子起源的观点也是当前大多数考古学家的观点。 车轮的最伟大作用是使人可以搬动大大超过自身重量的物体， 因此轮子最普遍的用途是运输。 在车轮发明以前。古人借助滑撬来搬运重物。最简单的滑撬就是一个斜面，复杂一些的还会在重
38、物下垫几根滚杠古埃及人就是用这种方法把巨大的石料堆成金字塔的。虽然古埃及人更应该 受滚杠的启发而发明车轮， 但最早使用车轮的却不是古埃及人而是古巴 比伦人。 我们可以来想象 一下，带轮的车是怎样发明的。最初用的是滚子的滚动来移动重物，后来，人们就把它的中间部 分削细一些。于是，它就变成了一个两端带着宽圆滚的轴。我们猜想，轴是处在某一种最简陋的 梁木架下，并在梁木架下转动的。于是，人类就有了一辆最简单的带轮子的车。后来，车轮就开 始单独制造，人们把它固定在一个可以自由活动的轴上，并且装上了轮箍。再后来，人们给这样 的车装上车厢，于是车就成型了。轮子是现代工业革命的代表物。 卓别林在电影 摩登时代
39、 中借助被卡在巨大齿轮中的工人暗示了人类已经成为机器的奴仆。 也许有人认为在信息时代和即将到来的生物技术时代中，轮子会退出历史舞台，但事实肯定不是 这样。在我写这篇文章的时候，电脑的硬盘正在呜呜作响，光驱、软驱也在工作；而在为基因组 测序的各个现代实验室中，离心机轴承正在不停地旋转以完成蛋白质的分离。既然我们从文明之 初就选择了轮子，那么它很可能会伴随人类的始终。 2 2 火的使用火的使用 人类最伟大的发明之一就是火的使用。 自人工取火之后， 火已经成为人类的一种必不可少的需求。但是从历史的角度来看， 火对 人类并非必不可少。因为人类本身的历史已经长达二三百万年，而人类用火的历史只有四五十万
40、年，人工取火的历史仅两三万年。在这三者之间存在着巨大的时间差。这种时间差表明， 人类不 用火和不能保证经常用火的历史，要比用火和可以人工取火的历史要长得多。 从猿到人，摄取熟食是一个关键点，熟食可以使人更好地消化食物，充分利用能量，同时避 免病菌的侵袭，所以熟食一下子使人和其他动物的竞争站在不同的起跑线上。那么，人类是如何 取得火种的呢？ 人类与火的接触主要是从自然界的森林大火开始的。 目前， 全世界每年都要发生 20 多万起左 右的森林火灾，其中多数是自然火，因为森林中的腐烂物一旦堆积过多，就会因为气候干燥等原 因而燃起大火。在原始时代，森林的面积比现在要大得多，植物的生长比现在也茂盛得多。
41、森林 大火的发生率也就会比现在高得多。早期的直立人大多生活在森林或邻近森林的地区，他们与自 然森林火接触的机会， 无疑就比今天的人要多得多。 森林大火对于火区内的动物是种毁灭性的灾难，但对于火区附近的动物却是一种恩赐。森 林大火之后， 火区内会留下大量现成的食物。久而久之，原始人就形成了一种观念森林大火= 12 获得食物。这样的话，一见到森林大火。他们不再像其他动物一样逃得远远的。而是在一旁兴奋 地等候着。火势一落，他们就会立刻向火去跑去，迫不及待地寻找烧死的动物、烤熟的硬果壳和 植物的块茎。 这时候。 他们发现烤熟的野兽肉， 如果没有被烧焦的话， 不但比生肉容易嚼烂嚼碎， 而且味道也比生肉鲜
42、美得多。 此外，他们还会遇到尚在燃烧着的余火，这种余火不但不可怕，而且还能给他们带来温暖、 光明和安全。在火区寻找食物的原始人，很有可能来自几十里以外的山洞，遥远的路程和丰富的 食物，使他们难以在当天返回他们的所居住的山洞里。并且，火区内也不一定有现成的洞穴，于 是他们只好在火区露宿。 为了抵御寒风的侵袭， 防止猛兽的侵害， 他们会围着山中地余火堆坐下， 并不断往于火中添加燃料，使火堆保持不灭。丰硕的收获也使他们一直难以入睡，大伙也许还会 情不自禁地围绕着火堆庆祝番。在这种情况下，一些兴奋的人，特别是一些贪玩的孩子，会拿 着燃烧的树枝，互相追逐嬉闹，孩子们玩火的行为，也许会给他们当中的聪明人一
43、些启发。 也不知是哪一天，或者是哪一次，在一场大火之后，在一次庆祝之后，他们中的一个首领果 断地决定把火种带回山洞。把火带回山洞，是人类历史上面最伟大的决定之一。它给人带来的 不仅仅是温暖、 光明和各种可口的食物， 更为根本的还是它使人成为真正的人.彻底地从动物世界 当中脱离出来了。 据专家考证，原始人进化分为 4 个阶段，这 4 个阶段所处的大体年代如下 能人阶段，大约是在 350 百万年至 145 万年之间；直立人阶段，大约在 145 万年到 45 万年之 间；智人阶段，大约在 45 万年到 10 万年之间？ 新人阶段，新人就是我们现代人，新人阶段大约 10 万年左右。这个进化过程表明，在
44、学会用 火之前，人类的进化历程极其缓慢，大约需要用 200 多万年乃至更长的时间，原始人才从能人进 化到直立人，这仅仅完成了一个阶段的进化。而在 45 万年左右，人类把火带回山洞之后，掌握了 用火的技术之后。很快就结束了直立阶段。然后 又相继完成了智人向新人的跃进，进化成为解剖 学意义上的当代人。 毫无疑问，在经历了如此巨大的变化之后， 人的感觉性能也会发生巨大的变化，他们再也吃 不下血淋淋的生肉， 他们再也不能对寒冷的天气漠然待之， 他们再也不能对黑夜毫不畏惧。 总之， 他们离不开火了。 最初，原始人只是从自然界的雷击、山火中获得火种。这些火种虽然能被保存，但毕竟不方 便，常因阴雨天气或保存
45、不周而熄灭。经常熄灭的火种，迫使人们发明人工取火技术。 传说上古时， 燧人氏见鸟啄燧木，粲然火出，顿悟，遂折燧枝，钻木而取火，这就是中国 版钻木取火的故事。从直接利用自然火，到保存火种不灭，一直到学会人工取火，人类这才算 是第次控制了这种变革物质的强大自然力，这是文明的一大飞跃。 人类何时学会人工取火，至今还未找到可信的证据。一般认为，到了旧石器时代后期，人类 13 掌握了人工取火的方法。因为在德国尼安德特人遗址中已经发现了用敲击燧石的方法进行人工取 火的遗迹。 不过短短的几万年， 人类已经掌握了通过敲击和摩擦把机械能转化为热能的经验知识， 也掌握了通过燃烧利用燃料能源的方法。这样，火就成为人
46、类随时可利用的战胜自然、改造自然 的武器，人工取火的发明结束了人类茹毛饮血的时代。 正是由于人类掌握了驾驭火的自由，进而才能烧制陶器、冶炼金属，开创了人类文明的新纪 元。 3 3 蒸汽机蒸汽机 瓦特从开始改良蒸汽机到最后研制成复动式蒸汽机， 前后花了 30 多年， 仅在解决活塞与汽缸 之间的漏气问题上， 瓦特就反复试验了很长时间。 这也说明了一个问题 蒸汽机的发明对世界来 说是多么重要，人们好像一直在等待瓦特的成功。不仅仅是瓦特的合作伙伴马修。博尔顿，全世 界都在等待蒸汽机带来的奇迹。 第一次工业革命始于 18 世纪的英国，珍妮纺纱机、骡机的出现，提高了纺织品的产量和 质量， 为英国全球贸易和
47、扩张提供了一次加速， 这也使英国与其他强国之间的经济实力差距拉大。 蒸汽机出现后，英国已经把其他国家远远地甩在后面。 1712 年，苏格兰铁匠纽克曼发明了空气蒸汽机。瓦特是在几十年后在格拉斯哥大学做修理工 的时候才第一次见到纽克曼蒸汽机模型， 从此， 他便开始研究如何让这台笨拙的机器变成永动机 。 瓦特蒸汽机的发明严格意义上说不是发明，它是改良。18 世纪 60 年代瓦特在纽克曼蒸汽泵 的基础上改良成功。这种纽克曼蒸汽泵又称 火机，它发动起来浑身冒火，主要在矿山上使用， 是抽水用的，所以又叫矿工之友。它和泵连在一块，所以体积很大。由于这台机器的局限，几 十年来，它一直只用来抽水用。并没有广应用
48、于其他方面。 英国的煤田有个特点，都在海平面 以下，矿山积水非常严重。矿山要解决一个问题就是先把水抽干，才能够把煤挖掘出来。所以纽 克曼的蒸汽机主要用于矿山，当然还有一个用处就是用在盐田，也是抽水用。这个蒸汽机的最大 缺点就是热效率太低，要用大量的燃料。用在煤矿没问题，煤矿有煤，即便效率低也没关系。 瓦特想改良这个蒸汽机，主要是想怎么用作一种动力。60 年代他改良成功了，这次改良成功 的还是单动式的，就是来回运动的蒸汽机，还是不能给机器提供动力，因为机器动力需要圆周运 动。他把单动式变成联动式花了 20 年时间。他用分离汽缸的方式，再加上一个冷凝器，就提高了 它的热效率。 英国有丰富的煤铁资源
49、，但是煤矿、铁矿大都在丘陵和山区，一些工业城市往往根据矿山分 布而发展。随着工业化规模扩大，摆在英国人面前的一大问题就是交通，如何解决原料地之间的 交通问题很关键。英国随着新工业中心形成后，怎么解决与市场之间以及同其他原料地之间的距 离的交通问题？一些工厂就会考虑它要重新布局。如果没有这样的蒸汽机提供动力，它就不能离 14 开山区。这样，蒸汽机就带动了英国交通革命。 蒸汽机的应用具有划时代的意义，对人类社会的各个方面都产生了极其深远的影响，到了 20 世纪乃至今天也没有完全失去其作为动力机的意义.正如马克思所说， 蒸汽机的发明与应用， 在短 时间内改变了整个世界的面貌. 4 4 互联网世界之脑
50、的诞生互联网世界之脑的诞生 人类文明发展过程先后经历了农业革命和工业革命，现在已经进入信息革命时代。互联网已 经融入社会生活和生产的方方面面，深刻改变了人们的生产和生活方式。互联网是通过改变人类 的生活和生产方式发生作用，具体则通过技术来实现。技术的发展常常令人炫目，其中一些技术 像流星一样风靡一段时间后就难觅踪迹。而有些技术将会长期影响和改变人类的生活方式并不断 升级。互联网对人类文明的影响便是如此。 互联网对促进人类文明迈上新台阶的作用是强大的、不容置疑的。互联网的快速发展正在深 刻地改变着社会结构、社会关系，数字化生存、网络化生活将成为常态。互联网的本质规律是无 穷大和无穷小。互联网的用
