第13课从蒸汽机到互联网教案.doc

想要走得更远，我们能做的就是让自己不断向前。 二次备课序号37-38第13课从蒸汽机到互联网主讲教师：_ 编写：陈向行 课时：2人文素养目标导航课标要求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；以网络技术为例，理解现代信息技术对人类社会的影响。三维目标1.知识与能力:（1）识记三次工业革命过程中代表性的发明（2）理解“蒸汽时代”、“电气时代”和“信息时代”到来的必然性，科学技术的进步对推动社会发展的巨大作用（3）以蒸汽机、电动机和网络技术的发明和发展说明科学技术进步对人类的意义（4）探究科学思想与科学发展之间的关系。2.过程与方法：通过回顾引导学生理解本课的相关知识，探究科技革命对社会发展与进步的巨大作用。比较三次工业革命在内容和意义上的异同，认识他们之间的关系。3.情感态度与价值观：（1）认识电力的发现与发展是几代科学家努力的结果，树立继承发扬人类优秀文化成果的观念。（2）社会的发展需要技术革命，科技是第一生产力，是推动人类社会发展的终极动力。教学重难点重点：蒸汽机的发明和电气技术的应用对社会发展的作用。难点：第二次工业革命开辟的时代被称为“电气时代”的原因。学情分析学法指导 人文材料富兰克林与避雷针本杰明富兰克林（17061790）是美国独立战争时期著名的思想家，同时也是一名杰出的科学家。18世纪以前，人们普遍相信雷电是上帝发怒的说法。富兰克林经过反复思考，认为雷电可能是一种放电现象，它和在实验室产生的电在本质上是一样的。于是，他写了一篇名叫论天空闪电和我们的电气相同的论文，但没被认同。他决心用事实来证明一切。1752年6月的一天，阴云密布，电闪雷鸣，一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子一道，带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高举起风筝，他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大，风筝很快就被放上高空。刹那间，雷电交加，大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线，父子俩焦急的期待着，此时，刚好一道闪电从风筝上掠过，富兰克林用手靠近风筝上的铁丝，立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动，大声呼喊：“我被电击了！”后来，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。为了防止雷电的危害，他制成了一根实用的避雷针。他把几米长的铁杆，用绝缘材料固定在屋顶，杆上紧拴着一根粗导线，一直通到地里。当雷电袭击房子的时候，它就沿着金属杆通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。1754年，避雷针开始应用。人文课堂教学过程 导入新课2008年9月下旬，我国自主研制的神舟七号飞船带着三名宇航员顺利升空，我国宇航员首次走出机舱，漫游太空，开创了我国航天史上的新纪元。1965年3月18日前苏联发射的“上升2”号飞船进入轨道后，在飞船绕地球飞行第二圈后不久，宇航员列昂诺夫打开通向气闸室的内舱盖，让气闸室充气，然后进入气闸室，穿好舱外活动航天服，并对它的密封性能进行了检查，随后逐渐让气闸室降低气压，最后，列昂诺夫打开气闸室外盖，走出气闸室，进 二次备课入茫茫太空，以28000千米/小时的速度绕地球运行。人类第一次太空行走成功了！1984年2月7日，两名美国宇航员，当他们从航天飞机 “挑战者”号中自由飞出后，首次成为两颗人体卫星。这一由宇航员布鲁斯-麦坎德利斯和罗伯特-L-斯图尔特创造的奇迹，是对一种可保证人类在太空中随意工作的装置的试验。麦坎德利斯首次解开系绳在太空行走了170米。知识讲授一、“蒸汽时代”的到来：1、背景：（1）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）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）科学技术为生产的发展提供了许多发现和发明。第一台成功运作的蒸汽机（1705年，纽科门制造了第一台成功运作的蒸汽机。 纽科门机的缺陷：热量浪费太大，效率不高；只有简单的往复式线性运动。）很早以前，就有人设想把蒸汽作为动力使用，但真正把蒸汽动力用于生产，却是17世纪末以后的事情。1698年，托马斯萨夫里发明了蒸汽唧筒，用于抽干矿井里的水。18世纪初，铁匠T纽科门在改进萨里夫蒸汽机的基础上，制造了一种大气压力蒸汽机，主要用于矿井抽水，但它们都存在明显缺陷，不能作为动力机普遍安装。随着工业革命的开展，大规模的工厂一个接一个建造起来，但这时的动力主要是利用河流里的水力，在这方面，有很多缺点，因为工厂都必须建在河流湍急的偏僻的山谷等处。这些地区交通不便，而且远离原料产地和销售市场，动力问题成为摆在人们面前的急迫问题。人们都希望找到便捷可用的动力，驱动不同机器。2、瓦特改良蒸汽机：（1）改良经过：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；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。真正意义上的瓦特蒸汽机终于制成，并在1785年运用于工厂生产，在后来应用到运输业中。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。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。瓦特出生于苏格兰，在格拉斯哥大学实验室当实验员时，负责修理纽科门蒸汽机，他勤奋好学，善于钻研。他生活在工业革命刚刚开始的时代，每一项新的技术革新，都受到他的密切注视。从1766年开始，在三年多的时间内，瓦特解决了材料和工艺等方面的种种困难，终于在1769年生产了改进型的蒸汽机。这一年，瓦特以发明分离冷凝器，获得他在革新纽科门蒸汽机的过程中的第一个专利。但这种蒸汽机仍不够理想，主要问题是无法克服纽科门蒸汽机只能做往返运动的缺点，这就不能使蒸汽机变成能带动各种工作机的原动机。1781年，瓦特研制出了一套齿轮联动装置，凭借这套装置他终于把活塞的往返直线运动转变为轮轴的旋转运动，将蒸汽机的动力臂由原来的直线运动改为连续均匀的圆周运动，这样就可以驱动其他的机器工作。他也因此获得了第二个专利。接着，为了进一步提高蒸汽机的效率，增大蒸汽机的动力，瓦特对汽缸本身进行了分析和研究。1782年，瓦特试制出了一种带有双向装置的新汽缸，把原来的单向汽缸组装成双向汽缸，并首次把引入汽缸的蒸汽由低压蒸汽改为高压蒸汽，他也因此取得第三个专利。3、瓦特蒸汽机问世的意义：（1）解决了工业发展中的动力问题，社会化大生产逐渐形成。自此以后，只要有煤作燃料开动蒸汽机，就可根据需要建立工厂，不再受河流的限制。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。（2）促使工业革命轰轰烈烈地展开，出现了发明和使用机器的热潮。如美国人富尔顿于1807年发明“萨凡纳”号轮船、1814年英国人史蒂芬孙发明蒸汽机车等。瓦特蒸汽机应用于运输业中，导致蒸汽轮船和机车出现，交通运输业发生了彻底变化，人们的交往更加方便，经济和文化联系也日益密切。（3）推动人类社会由此进入“蒸汽时代”。蒸汽机是工业革命时期最伟大的发明。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。（4）加强了世界各地的联系，使世界日益成为一个整体。 二、电气革命的出现：1、科学家对电的不懈研究：（要渲染科学家的追求精神）（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【备课资料】伏特发明电池：汽车上的蓄电池又叫做“伏特电堆”，是一个叫亚历山德历伏特的意大利人发明的。为了纪念他的贡献，人们把电压的计量单位叫做伏特。伏特经过反复实验，终于发明了被后人称做“伏特电堆”的电池，这就是在铜板和锌板中间夹上卡纸和用盐水浸过的布片，一层一层堆起来的蓄电池。这种电池，今天仍然在使用着。 二次备课2、电力成为工业发展的主要动力：（1）发电机和电动机的完善和改进；发电机的发明和改进：英国科学家法拉第于1831 年发现了电磁感应原理。这一在人类社会发展过程中起到重要作用的原理是说：“当磁场的磁力线发生变化时，在其周围的导线中就会感应产生电流。”法拉第曾煞费苦心，通过研究和反复实验，终于发现了这一影响巨大的科学原理，而且他确信，利用此原理肯定能制造出可以实际发电的发电机。就在法拉第发现电磁感应原理的第二年，受法拉第发现的启示，法国人皮克希应用电磁感应原理制成了最初的发电机。皮克希的发电机是在靠近可以旋转的U 形磁铁（通过手轮和齿轮使其旋转）的地方，用两根铁芯绕上导线线圈，使其分别对准磁铁的N 极和S 极，并将线圈导线引出。这样，摇动手轮使磁铁旋转时，由于磁力线发生了变化，结果在线圈导线中就产生了电流。为了使电流方向保持不变，皮克希想出了一个巧妙的办法：在磁铁的旋转轴上加装两片相互隔开成圆筒状的金属片，由线圈引出的两条线头，经弹簧片分别与两个金属片相接触。另外，再用两根导线与两个金属片接触，以引出电流。这个装置，就叫做整流子，在后来的发电机上仍得到应用。皮克希发明的这种发电机在世界上是首创，当然也有其不足之处。需要对它进行改进的地方，一是转动磁铁不如转动线圈更为方便灵活；二是通过整流子可以得到定向的电流，但是电流强弱还是不断变化的。为改变这种情况，人们采用增加一些磁铁和线圈数量，并稍微错开地将变化的电流一起引出的办法，使输出电流的强度变化控制在一定的范围内。从皮克希发明发电机后的30 多年间，虽然有所改进，并出现了一些新发明，但成果不大，始终未能研制出能输出像电池那样大的电流，而且可供实用的发电机。1867 年，德国发明家韦纳冯西门子对发电机提出了重大改进。他认为，在发电机上不用磁铁（即永久磁铁），而用电磁铁，这样可使磁力增强，产生强大的电流。西门子用电磁铁代替永久磁铁发电的原理是，电磁铁的铁芯在不通电流时，也还残存有微弱的磁性。当转动线圈时，利用这一微弱的剩磁发出电流，再反回给电磁铁，促使其磁力增强，于是电磁铁也能产生出强磁性。西门子的新型发电机问世后不久，意大利物理学家帕其努悌于1865 年发明了环状发电机电枢。这种电枢是以在铁环上绕线圈代替在铁芯棒上绕制的线圈，从而提高了发电机的效率。到了1869 年，比利时学者古拉姆在法国巴黎研究电学时，根据帕其努悌的设计方案，兼采纳了西门子的电磁铁式发电机原理进行研制，于1870 年制成了性能优良的发电机。古拉姆发电机的性能好，所以销路很广，他不仅发了财，而且被人们誉为“发电机之父”。有些人看到古拉姆发明发电机获得成功，也想对发电机进行改进从而制造出更先进的发电机。在这些人中，就有德国的西门子公司研究发电机的工程师阿特涅。他发明了古拉姆发电机不同的线圈绕线方式，制成了性能良好的发电机。西门子公司由于阿特涅的这项发明而益发驰名。于是，德国以西门子公司为核心，大力研制各种发电机，从而使电力工业得到了迅速的发展。电动机的发明和改进：1821年英国科学家法拉第首先证明可以把电力转变为旋转运动。最先制成电动机的人，据说是德国的雅可比。他于1834年前后成了一种简单的装置，美国的达文波特也成功地制出了驱动印刷机的电动机，印刷过美国电学期刑电磁和机械情报。但这两种电动机都没有多大商业价值，用电池作电源，成本太大、不实用。直到第一台实用直流发动机问世，电动机才行了广泛应用。1870年比利时工程师格拉姆发明了直流发电机，在设计上，直流发电机和电动机很相似。与此同时，德国的西门子接制造更好的发电机，并着手研究由电动机驱动的车辆，于是西门子公司制成了世界电车。但当时的电动机全是直流电机，只限于驱动电车。1888年南斯拉夫出生的美国发明家特斯拉发明了交流电动机。它是根据电磁感应原理制成，又称感应电动机，这种电动机结构简单，使用交流电，无需整流，无火花，因此被广泛应用于工业的家庭电器中，交流电动机通常用三相交流供电。（2）长距离输变电技术的成熟；直流输电技术的初期发展：1882年法国建造了世界上第一条远距离直流输电实验线路。 交流输电技术：18831885年，德国的高拉德和吉布斯、美国的威斯汀豪继发明和改进变压器；18901891年从法国劳芬到德国法兰克福架起了世界上第一条三相交流输电线路。（3）使用电力新发明的涌现：爱迪生发明电灯以及电话、电车、电影和无线电报的出现，说明人类社会进入了“电气时代”。 从19世纪六七十年代起，各种各样使用电力的新发明纷纷涌现，彻底改变着人们的生产和生活。发电机和电动机相继问世，使电力开始用于带动机器，随后，电灯、电话、电车、电影和无线电报等如雨后春笋般涌现出来。电力的广泛应用，推动了电力工业和电器制造业等一系列新兴工业的迅速发展，而新机器的发明和制造，反过来也推动了电力的广泛应用。人类社会进入“电气时代”。3、电气革命的影响：（1）工业生产出现新的技术革命浪潮，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。（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。 三、信息技术的发展：从最初创造的书写符号，到现在使用的电子媒介，在漫长的时代变迁中，信息传播经历了巨大的变革。结合所学说明信息传播变革的简要历程。A 造纸术改变了信息的载体；B 印刷术加快了信息传播，扩大了传播的范围；C 电子媒介改变了人类信息存储和加工的方式，使信息传播加快，信息获得更为便捷1、互联网的诞生和发展：（1）第一台电子计算机的研制：1946年，美国研制世界上第一台计算机，奠定了现代信息技术的基础。1946年2月15日，世界上第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克”（ENIAC）在美国研制成功。它当时由1.8万个电子管组成，是一台又大又笨重的机器，体重达30多吨，占地有两三间教室般大。它当时的运算速度为每秒5000次加法运算。1949年，英国剑桥大学制成了世界上第一台程序储存式电子计算机。 二次备课随着微电子技术的发展，计算机不断更新换代。计算机的发展已经走过了电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模集成电路四个时代，也就是通常所说的第一代、第二代、第三代和第四代计算机。20世纪90年代以来，计算机技术发展十分迅速，产品不断升级换代。未来的计算机将朝着巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体化方向发展。目前，计算机的运算速度已经达到每秒100亿次以上。计算机正在向新的高度发展，日益对人们的生活产生重大的影响。20世纪60年代末，在美苏争霸的“冷战”时期，美国处于和苏联争夺世界霸权的需要，加紧了对信息科学技术的研究和开发，直接推动了互联网的产生。（2）互联网的产生和发展：原因：军事上的需要20世纪60年代，美苏冷战，美国军方认为，万一仅有的一个集中军事指挥中心被前苏联的核武器摧毁，那么全国军事指挥就将瘫痪，其后果将不堪设想，因此有必要设计一个由多个分散指挥点构成的指挥系统，某些指挥点的摧毁，并不影响其他指挥点的正常运转，而这些分散点的相互联系则要通过某种形式的通信网。诞生：1969年，美国国防部建立包括四个站点的网络，促进了互联网的产生。发展：20世纪90年代，互联网进一步发展为全球信息网，即WWW。WWW是World Wide Web （全球信息网）的缩写，也可以简称为Web，有人译作“万维网”“环球网”“web网”“3w网”。最初是由欧洲核物理研究中心（cern）提出来的。其创建者伯纳斯李，在他1991年8月6日创建的第一个网址中解释了万维网的工作原理等内容。他也因此被时代杂志评价为二十世纪最重要的100位人物之一。WWW（World Wide Web），是一张附着在Internet上的覆盖全球的信息蜘蛛网，镶嵌着无数以超文本形式存在的信息，其中有璀璨的明珠，当然也有腐臭的垃圾。WWW是当前Internet上最受欢迎、最为流行、最新的信息检索服务系统。它把Internet上现有资源统统连接起来，使用户能在Internet上已经建立了WWW服务器的所有站点提供超文本媒体资源文档。这是因为，WWW能把各种类型的信息（静止图像、文本声音和音像）无义无缝的集成起来。WWW不仅提供了图形界面的快速信息查找，还可以通过同样的图形界面（GUI）与Internet的其他服务器对接。WWW诞生于Internet之中，后来成为Internet的一部分，而今天，WWW几乎成了Internet的代名词。通过它，加入其中的每个人能够在瞬间抵达世界的各个角落，只要将一根电话线插入你的PC（它可能是你随身携带的笔记本电脑加上一部移动电话），此时全球的信息就在你的指尖！ WWW极大简化了网上信息的发布和用户访问。2、互联网的功用：提供文件传输、电子信箱、聊天等服务，在社会各个领域发挥了巨大的作用，标志着信息化社会的出现。一般认为，以纸质为媒介的报纸为第一媒体，以电波为媒介的广播为第二媒体，以图像为媒介的电视是第三媒体。而互联网是通过计算机网络传播信息的文化载体，这种以数字化的方式存储、处理和传播，以比特为计量单位的电子媒体被人们称为“第四媒体”。国际互联网的应用丰富多彩。例如，收发电子邮件、资料检索、浏览新闻、休闲游戏、网上购物、网上远程教育、远程医疗等。网络媒体作为一种新的传播媒体，具有界面直观、音色兼备、链接灵活和高速传输的特点。互联网不仅具备传统媒体的所有用途，而且具有传统媒体不具备的优势，互联网作为继报纸、广播、电视后的第四媒体，已经融入到人们的日常工作和生活中，为人类提供了极其丰富的信息源，是人类进入信息化社会的显著标志。随着互联网和信息技术的发展，20世纪90年代，一种新的经济形态知识经济在美国首先出现。在经济活动中，知识成为交换和应用的主体。在知识经济时代，经济增长源于知识的增长，成功的关键是要有足够的人力资本储备。3、互联网的影响：积极影响：A 互联网推动了信息化社会的到来；B 信息经济在世界各地全面发展,加快了经济全球化的步伐；C 传统产业也借助互联网提高管理水平,并通过全球营销和采购扩大市场；D 改变工作方式,人们可以在家里完成很多工作,提高工作效率,增加乐趣；E 改