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适读人群 :7-10岁 19世纪期间,铁路遍及欧美大陆,蒸汽轮船跨越了各个大洋。电报和电话把各种消息传遍了全世界。飞艇、飞机和汽车使人们能以前所未有的速度周游世界。我们对物质的性质、原子的结构和遗传学等问题的认识都在这一时期取得了突飞猛进的进展。
内容简介
在《美国中学科学拓展课程·技术的历程:蒸汽和电的时代》中我们讨论的是一个有着伟大创新和发现的时代,迅速增长的财富和不断增长的人口所产生的强大需求为这个时代的科技发明提供了动力。19世纪中期是蒸汽机的鼎盛时期,铁路延伸到了欧洲和美洲,蒸汽轮船跨越了各个大洋。当蒸汽机广泛取代古老的水车成为动力来源时,水涡轮机的发明使古老的水车又焕发出新的生机,如今的水力发电厂仍在使用水涡轮机。
国际博览会是一项新的创造,如1851年在英国伦敦举行的万国博览会,它广泛宣传和庆祝了人们在科学和技术上取得的伟大进步。在万国博览会上出现的电报和电话,把信息传遍了全世界。
在18世纪与19世纪之交,交通的进步也是巨大的。那时,飞艇已经在一定程度上征服了天空。在莱特兄弟发明了重于空气的飞行器之后,飞机的时代到来了。在路面交通方面,内燃机的发展宣告了汽车的发明和产业化大生产时代的到来。
在科学方面,俄国化学家德米特里·门捷列夫用他的元素周期表给化学带来了秩序。奥地利神父格雷戈尔·孟德尔则提出了遗传学的基本法则。影响最为深远的是对电的本质的研究,1897年,英国物理学家汤姆生发现了电子,并证实它就是那个难以捉摸的电荷携带者,这一发现促使了电子学的诞生,人们发明了电子管和使用电子管的各种电路。很快,收音机被发明了出来。
内页插图
目录
序言
水涡轮机
冶铁与炼钢
万国博览会
遗传学与孟德尔
电报
电话
潜艇
元素周期表
绘制月球图与火星图
微生物与疾病
内燃机
电的来源
无线电通信的发明
难以捉摸的电子
最早的汽车
飞艇
飞机
捕获声音
塑料
大事年表
词汇表
索引
前言/序言
《技术的历程》这套丛书是课程扩展项目的一部分。这套六卷本的丛书讲述了从远古时期到当代社会的科学发现和技术发明的故事,包括人类最早使用的火、车轮的发展、太空旅行、现代计算机和人类基因组计划等。这套丛书中的各个分卷则分别讲述了从史前时代到现代社会之间某一时期重大的科学发现与科技发明。
每卷均由两类文章组成:
全面深入型的文章是这套丛书的核心。这些文章重点讲述了那些具有特殊意义的科学发现和技术进步,介绍了这些发现或发明的背景和相关人物的情况,并解释了它们是如何投入使用的。每篇文章通常聚焦在一个当时最先出现的特定进步,但也经常追溯这一进步的历史渊源以及探究后来的发展历史,这可以使读者能对每一主题的来龙去脉获得更为深入、详细的了解。每页页边附加的文本框,通常是对科学原理的一些解释。
在每篇课文中,都有两个关键的学习工具,这两个工具就在每页页边的彩色栏框里:
课程背景栏向读者表明,该主题与12年级的美国国家和各州的科学技术教育标准的某些关键内容具有特定联系。
术语栏对文章中的关键词给出了解释。
大事年表型的文章附在每卷的末尾。其中按照时间顺序列出了各项科学发现、发明和技术进步,以及科学探索的关键日期。每段历史时期的大事年表都被分成几个互相平行的部分,每部分都聚焦于一个特定的科技领域。
书后还有一个简明的术语表,列出了本卷所阐释过的主要条目,索引中列出了相关的人物和主要的主题。需要指出的是,这套书中所附的带详细说明的插图都很重要,其中有早期的印刷品和绘画、当代的照片、艺术作品的复制品和解释性的图表。
穿越时光的齿轮与火花:探寻人类文明的两次伟大飞跃 一份关于人类智慧与创造力如何重塑世界,引领我们走向现代的壮丽史诗。 本书将带领年满七岁的你,踏上一段激动人心的探索之旅,去发现那些深刻改变人类生活方式、社会结构乃至我们对世界认知的伟大变革。这不是一本枯燥的历史教科书,而是一场充满奇妙发现和深刻启发的冒险。我们将一起深入两个至关重要的时代——蒸汽时代和电气时代,亲眼见证人类是如何凭借智慧与勇气,驾驭自然的力量,将我们的世界推向一个全新的高度。 蒸汽的力量:让世界运转起来的脉动 想象一下,在没有汽车、火车、飞机,甚至没有便利的电力的情况下,人们是如何生活的。那时,一切都依赖于人力、畜力,或是自然界的风和水。然而,一股强大的力量正在悄然孕育,它将彻底改变这一切——那就是蒸汽。 我们将首先聚焦于蒸汽机的诞生与演进。你可能会好奇,仅仅是水加热后的蒸气,怎么会有如此巨大的能量?我们将通过生动的描述和有趣的例子,揭示蒸汽机的运行原理,让你明白它如何通过简单的物理现象,转化为驱动巨大机械的动力。你会了解到,早期的蒸汽机是如何被用来抽走矿井中的积水,让人们可以深入地下开采珍贵的煤炭和金属。这些煤炭,又将成为驱动更多蒸汽机的燃料,形成一个良性循环,为工业革命奠定坚实的基础。 接着,我们会看到蒸汽机如何走进了工厂。巨大的织布机、轰鸣的印刷机、忙碌的磨坊……这些曾经需要数十甚至上百人才能完成的工作,如今被强大的蒸汽机轻松驾驭。你将了解到,工厂的出现如何改变了人们的生活方式,许多人从乡村来到城镇,在机器的轰鸣声中开启了新的生活。这不仅是一次生产力的飞跃,更是一场深刻的社会变革。 而蒸汽机的最令人兴奋的应用之一,无疑是交通运输的革命。我们将会为你描绘出第一批蒸汽火车在铁轨上奔驰的壮观景象。它们拖着浓浓的烟雾,发出响亮的汽笛声,以前所未有的速度将人们和货物送往远方。你将感受到,火车如何缩短了空间的距离,让人们能够更便捷地旅行、交流,也促进了商业的繁荣和文化的传播。 同时,你还会了解到蒸汽在船舶上的应用。曾经依靠风力飘荡的帆船,现在有了蒸汽作为动力,无论风向如何,都能稳定地航行。这使得远洋航行变得更加可靠和高效,极大地推动了全球贸易和地理大发现。 在蒸汽时代,我们不仅仅是学习蒸汽机的技术本身,更要理解它所带来的深远影响。我们将探讨,正是蒸汽机的广泛应用,使得大规模生产成为可能,降低了商品的价格,让更多人能够享受到过去只有少数人才能负担得起的产品。同时,我们也会思考,工业化的发展也带来了一些新的挑战,比如环境污染和工人阶级的出现,这些都是人类在发展过程中必须面对和解决的问题。 电光的奇迹:照亮世界的能量 当蒸汽的力量让世界加速运转时,一股更加奇妙、更加柔韧的力量正准备登场,它将以一种更加迅捷、更加清洁的方式,再次点亮人类文明的进程。那就是电。 在进入电气时代之前,让我们先回顾一下电的早期发现。你或许听过“闪电”这个词,它就是自然界中最强大的电的体现。但人们是如何驯服这股力量,并让它为己所能的呢?我们将为你介绍那些伟大的科学家和发明家,他们通过无数次的实验和思考,逐渐揭开了电的奥秘。 你会了解到,静电是如何被发现和研究的,以及法拉第等人是如何通过巧妙的实验,发现了电磁感应的原理——这是发电机和电动机工作的基础。这将是一个充满惊奇的环节,你将会惊叹于科学家们如何从微小的电荷变化中,洞察到驱动整个世界的巨大潜力。 本书将重点讲述电力的产生和传播。你将了解到,发电机是如何将机械能转化为电能的,而变压器又如何能够改变电压,使得电力能够被远距离高效地传输。想象一下,一股看不见、摸不着的力量,如何能够跨越千山万水,点亮遥远的城市,驱动工厂的机器,甚至为我们的家庭带来光明和温暖。 然后,我们将聚焦于电力的最令人瞩目的应用——照明。爱迪生的故事将是电气时代不可或缺的一部分。你将了解到,他并非一日之间就发明了灯泡,而是经历了成千上万次的尝试和失败,最终才成功地创造出安全、耐用的白炽灯。我们将带你感受,当第一批电灯在黑夜中点亮时,人类第一次能够如此自由地掌控夜晚,将黑暗驱散,让生活和工作不再受日夜的限制。这不仅仅是技术的进步,更是人类对自然规律的一次伟大征服。 除了照明,电力的应用远不止于此。我们将带你认识电动机,它如何比蒸汽机更加轻便、灵活,又如何能够驱动各种各样的设备。你将了解到,电动机如何彻底改变了工业生产,使得工厂的设计更加多样化,生产效率进一步提高。 我们还会深入探讨电在通信领域的革命性影响。从早期的电报,到后来的电话,再到我们现在习以为常的无线电波,电如何以前所未有的速度连接了世界。你将了解到,信息传递不再受限于人力或马匹的速度,而是能够瞬间抵达千里之外。这不仅拉近了人与人之间的距离,也极大地促进了知识的传播和全球的互联互通。 在电气时代,我们不仅要看到技术的光辉,更要体会它如何深刻地改变了我们的生活。夜晚不再是休息的唯一时间,工厂可以全天候运转,人们的生活变得更加便捷、舒适。但同时,我们也需要思考,电力的广泛使用对环境的影响,以及如何更有效地利用和管理这种宝贵的能源。 连接两个时代:从蒸汽到电的平稳过渡与融合 本书并非将蒸汽时代和电气时代割裂开来,而是会展现它们之间的联系与过渡。你会看到,在电气时代初期,蒸汽机仍然扮演着重要的角色,例如作为发电厂的动力来源。同时,电气技术的发展也反过来促进了蒸汽技术的改进和应用。 通过对这两个伟大时代的深入剖析,你将不仅仅了解到机器和技术本身,更会理解它们是如何相互关联,如何共同推动人类文明向前发展的。你将看到,每一个伟大的发明和每一次技术的飞跃,都离不开前人的积累和探索,都离不开无数科学家、工程师和劳动者的智慧与汗水。 为何要阅读这本书? 对于七岁到十岁的你来说,阅读《美国中学科学拓展课程·技术的历程:蒸汽和电的时代》将是一次宝贵的学习体验。它将: 激发你的好奇心: 让你对科学、技术和历史产生浓厚的兴趣,主动去探索未知。 培养你的逻辑思维: 通过了解蒸汽机和发电机的原理,学习因果关系和物理定律。 拓展你的视野: 让你认识到人类文明是如何一步步发展至今,了解科技在社会进步中的作用。 培养你的创造力: 启发你思考,如果换一种方式,是否能够有更好的解决方案,激发你的创新潜能。 增强你的动手能力: 书中可能包含一些简单易懂的科学小实验或手工制作的建议,让你在实践中学习。 让你成为一个更了解世界的孩子: 明白我们现在所享受的便利生活,是如何来之不易的,以及它们背后的科学原理。 准备好踏上这场跨越时空的奇妙旅程了吗?让我们一起,去感受蒸汽的力量,去拥抱电光的辉煌,去理解人类智慧的无限可能! 这将是一次让你受益终生的探索,一次让你对未来充满憧憬的启迪。