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1、第13课从蒸汽机到互联网 “蒸汽时代”的到来1瓦特改进蒸汽机材料瓦特，一七三六年一月十九日出生在苏格兰西海岸的一个小港口。父亲虽是一个造船工人，有相当良好的教养。瓦特从小就很聪明，在留校读书时数学最好，尤其对于自然科学特别有兴趣十八岁时在一个理学机械师门下当学徒有一次瓦特从一个学生的口里，听到有关纽昆门抽水机的故事。结果立刻引起他对蒸汽机的兴趣然而瓦特最初想象的蒸汽机，也是利用大气的压力来推动活塞，这和纽昆门的抽水机并没有什么不同。到后来瓦特在活塞的上面，用蒸汽代替了大气的压力，如此一改良才算发明了真正的蒸汽机后来瓦特又继续改良，用蒸汽的压力使活塞在上面也能动瓦特为了把往复运动改成回转运动，就
2、又研究出“曲柄”结果又被歹人窃取设计图瓦特又研究出日月齿车瓦特完成回转运动以后，他所发明的蒸汽机就可以用来发动各种机械蒸汽机一发明，就立刻被广泛使用，大规模的工厂一个个出现立刻使以前的手工业完全机械化，因此那些在家庭式手工艺工厂做工的人，就都转移到资本家经营的大工厂去。瓦特所发明的蒸汽机，就是欧洲产业革命的原动力，的确是一件具有划时代历史意义的大事。冯作民西洋全史，第511514页【解读】这则材料对我们了解瓦特改进蒸汽机的情况有参考价值。最早关于蒸汽机的设想，可追溯到公元世纪的古罗马，利用火力推开教堂大门的机器，是世界上最早的蒸汽机。世纪末世纪初，矿井排水问题十分突出，众多的发明家思考并设法去
3、解决。最早发明利用蒸汽力排水机器的是英国人萨弗里，后经过许多人的研究创造，不断推陈出新，英国铁匠出身的纽可门发明了一种新的可供实用的蒸汽机，慢慢地纽可门蒸汽机的缺点凸显出来，它加工粗糙，效率低。瓦特正是在纽可门蒸汽机的基础上发明了新蒸汽机。瓦特是英国伟大的发明家，格拉斯格大学的机械修理工，他勤奋好学，善于观察，掌握了法文、德文和意大利文，读过许多著名物理学家、化学家的著作。1769年，瓦特对纽可门蒸汽机进行了一系列的重大改进，制成了单向蒸汽机，不久取得专利权。1785年他研制成了联动式蒸汽机。从最初接触蒸汽机到瓦特蒸汽机研制成功，瓦特经过了二十多年的艰难历程，他虽然多次受挫，屡遭失败，但仍以对
4、科学的执著进行革新，把那种最初只能用于矿井抽水的蒸汽机，变成了即将翻转世界的蒸汽机。（）瓦特勤奋好学，勇于创新。（）瓦特的蒸汽机被广泛使用，成为欧洲产业革命的原动力。2蒸汽机的作用材料一瓦特的蒸汽机解决了大工业发展所必需的动力问题，推动工业革命向纵深发展。炼铁厂用它来开动鼓风机，为高炉提供风力，煤矿用它来排除矿井积水，纺织行业用它来作为动力。1785年用于棉纺厂，1793年用于毛纺厂，1789年用于织布厂。1800年，英国全国已有蒸汽机321台，总功率5 210马力，1825年增至15 000台，总功率375 000马力。刘祚昌等主编世界通史近代卷上，人民出版社1997年版，第81页材料二蒸汽
5、机的历史意义，无论怎样夸大也不为过。它提供了治理和利用热能，为机械供给推动力的手段。因而，它结束了人类对畜力、风力和水力的由来已久的依赖。这时，一个巨大的新能源已为人类所获得，而且不久，人类还能开发储藏在地球中的其他矿物燃料，即石油和燃气。美斯塔夫里阿诺斯全球通史1500年以后的世界上海社会科学院出版社，第287页【解读】这两则材料反映了瓦特蒸汽机的发明给社会带来了新的动力。英国棉纺织业是新兴部门，为了打开市场，需要进行技术革新，1733年，英国钟表匠凯伊发明了飞梭。飞梭的普遍使用，造成了纺纱和织布之间的严重不协调，发生“纱荒”，曾当过木工的织布工人哈格里夫斯发明了“珍妮纺车”，提高了纺纱效率
6、。纺纱技术方面的革新，要求提供强大而方便的动力，而当时，英国主要利用风力、畜力和水力。风力不稳定，往往无法控制；畜力如马，费用昂贵，往往不听使唤；水力要有足够的落差，工厂必须建在有急流的乡间，交通不便，且受季节限制。瓦特的蒸汽机正是在这种形势下应运而生。（1）蒸汽机在采矿、纺织、化工、冶金、交通运输、机械制造等行业的推广,形成了许多集中的工业基地，完成了手工工场向工厂制机械化生产的转变，极大地促进了工业革命的发展，并对社会历史产生了重大影响，它宣告人类进入了“蒸汽时代”。（2）蒸汽机的使用带给了机械化生产的迅速发展与全面展开，而且为新能源石油、燃气的开发提供了可能。3交通运输的革新材料一182
7、5年9月27日早晨发生的情景是难以描述的。许多参加这一历史事件的人整夜都不能合眼，一直站着。人人精神振奋，心情愉快，有些人喜形于色，另外一些人惊讶不已，使得这个场面丰富多彩。列车在预定的时刻开动了。“运动号”火车头由它的制造者史蒂芬逊驾驶带着列车走，火车头后面是六节装煤和面粉的车厢；在这六节后面的车厢里坐着铁路的经理和老板，后面又是二十节改供乘客用的煤车，都挤满了乘客，最后是六节装满煤的车厢。火车头上面悬有一面旗，写着：“私人的尝试有益于国家。”(原文为“periculum privatumutilitas public”)铁路两旁人山人海，许多人跟着火车跑；另外一些人骑在马上沿路旁跟随着火车
8、。在近达林敦的路上有一个大斜坡，史蒂芬逊决定在这个地方试验火车头的速度；他放出警号清除道路，加快行进速度达每小时十五英里（二十四公里）。列车进入达林敦车站时，才知道车上共有四百五十个乘客，列车载重共九十吨。周一良主编世界通史资料选辑（近代部分上册）第36页材料二发明轮船的美国人富尔敦，是一个绘画天分很高的人，所以最初他是一个肖像画家他为了研究轮船，特别去英国向辛明敦（英国船舶发明家，1802年，利用瓦特蒸汽机造了一艘有蒸汽划水车的大船编者）请教，同时又到法国观摩费区（美国人，1787年发明蒸汽船编者）的设计图买了一架瓦特蒸汽机，在一八七年造了一艘空前卓越的轮船，这就是有名的“克勒蒙特号”，两侧
9、各有一个划水的水车。关于“克勒蒙特号”的第一次试航，是从纽约沿哈德逊河而上，在二四公里的航程中，仅仅花费了三十二小时，使所有参观的人都感到惊奇。冯作民西洋全史第523页【解读】这两则材料反映了蒸汽机的发明对交通运输产生的巨大影响。进入19世纪，无论是陆地交通还是海上交通，技术革新都取得了空前的进步。大约在17世纪，英国的一些采石场和矿区周围，就铺有简单的木制轨道，装有木轮的矿车以马匹为牵引力在上面滑行。1767年，铁轨开始取代木轨道，1800年后，人们开始研究用蒸汽机作为牵引动力。1814年，英国人史蒂芬逊（17811848）成功地将蒸汽机安置在运行的车辆上，这是世界上第一台蒸汽机车。以当时的
10、眼界，它堪称“精巧完美，力大无比”，上述材料一就是它当时的写照。铁路运输的优越性一经确认，铁路建筑的狂热随之风速掀起。人类水上交通技术的革新，同样来自蒸汽机的使用。1807年，美国人富尔顿发明蒸汽汽船，他使用从英国进口的万能蒸汽机，驱动客轮在哈得逊河航行令世界注目。（1）蒸汽机的发明，推动了交通事业的发展，为此，也带动了其他相关行业的发展。（2）交通运输技术的改进和交通运输业的发展，适应了工业革命的客观需要，方便了人们生活，推动了社会的进步。电气革命的出现1电能源的被开发材料一恩格斯指出“蒸汽机教我们把热能变成机械运动。而电的利用将为我们开辟一条道路。使一切形式的能热，机械运动，电、磁、光互相
11、转化，并在工业中加以利用。马克思恩格斯全集第35卷，人民出版社1971年版，第455页材料二马克思预言：“自然科学正在准备一次新的革命。蒸汽大王在前一世纪中翻转了整个世界，现在它的统治已到末日，另外一个更大得无比的革命力量电力的火花，将取而代之。”威廉李卜克内里回忆马克思、恩格斯【解读】这两则材料揭示了新能源电力取代蒸汽动力已成为历史的必然。透过材料可看到：（1）由于近代工业的迅速发展，作为工业动力的蒸汽机已满足不了社会的需要，其局限性明显地暴露出来：a蒸汽机随着它的功率增强，体积愈益庞大，使它的使用受到很大限制。b从蒸汽机到工作机需要一套复杂的传动机构，如曲柄、连杆、飞轮、天轴（地轴）、皮带
12、等，才能将动力分配给各种工作机。这种能量传递方式既不方便也不经济，很难实现远距离传输，大大限制了大工业的发展规模。c蒸汽机虽经多次改进，热效率仍很低，使用极不经济。d蒸汽机只能将热能单纯地转化为机械能，不能实现多种形式能量的互相转化。（2）电力的优越性日益显示出来：a电能可以通过发电厂和电力网，集中生产，分散使用，便于传输和分配。电动机能满足工业对小型动力装置的要求。b以电力代替蒸汽力等其他能源，是节约能源总消费量的重要途径。c电能的应用灵活，易于转化为热、光、机械、化学等形态的能量，以满足生产和生活多方面的需要，其他形态的能也易于转变为电能。d电能与其他能源相比，能够实现快速，精确的控制，它
13、作为动力能有效地促进生产过程的机械化，自动化，从而对变革生产结构具有重要意义，这就为用技术体制代替人的操纵职能，实现生产过程的机械化和自动化创造了前提。2电能源的广泛应用材料一美国和德国是第二次工业革命中的两个发源地和“中心”。1866年，德国科学家兼工程师西门子发明了世界上第一台大功率自激式发电机，标志着第二次工业革命的开始。1870年，比利时的格拉姆加以改进，制成环状电枢自激式发电机，成为现代电机的雏形。1884年，英国的帕森斯模仿水轮机原理设计出多级式汽轮机，使之成为带动发电机的理想动力设备，电机更臻完善。与此同时，电动机、内燃机得到发明，变压、远距离输电等技术方法得到突破。到19世纪结
14、束时，电作为新能源已被逐步推广应用于工业、照明及城市公用事业等部门。材料二电力能源的开发，电机工程的发展，使得独立的电力工业部门日渐成为近代工业体系中的重要部门之一。发电、输电、变电、配电和用电有机地构成一个整体，形成日渐庞大的系统。同时，以电机制造、家用电器为主体的电器行业迅速崛起，成为新兴的产业部门。1879年，德国造出世界上第一台电机机车，1880年第一台电力起重机问世，1881年生产出第一辆有轨电车。电在日常及家庭生活中的用途更是十分广泛。1870年美国几乎没有无电气设备工业，9年以后电气设备工厂生产了价值190万美元的产品，1890年电气产品价值高达2 180万美元。引自王斯德主编世
15、界通史，华东师范大学出版社2001年版，第272273页【解读】这两则材料使我们认识到电的发明和应用，开辟了一个新时代电力时代。电力技术极大地解放了生产力。（1）电力技术革命改变社会的面貌，使社会文明发展到新阶段；（）电作为新能源已被逐步推广应用于工业，照明及城市公用事业等，使电力工业部门日渐成为近代工业体系中的重要部门之一；（）科学技术向生活各个方面渗透，使人们的消费方式，服务方式，交往方式等发生了急剧的变化；（）电力技术革命使人的体力在更大范围内得到解放，人的聪明才智得到更大的开发和利用。3电力技术革命材料一在把实验室里的发现转变为盈利工业的产品过程中，可以辨识出四个主要阶段，每一阶段各关涉到新电学原理的一种不同的实际利用。这些阶段是电报、电镀、弧光灯照明、最后是白炽丝灯。其中第一项需要很小的电流，主要导致了电池组和接收器的改进，并且因此大大地发展了电学理论。在另方面，电镀需要强大的电流，就优先使用了某些由电机产生的电，这就导致法拉第原理的最初几种应用，但有一种只用了永磁铁（匹克西机），因而是弱而不够有效
