近代技術(shù)的興起

第三章

第三節(jié)近代技術(shù)的興起——兩次產(chǎn)業(yè)革命教學(xué)目的和要求：了解近代第一次技術(shù)革命和第二次技術(shù)革命的興起和發(fā)展過程，掌握近代兩次技術(shù)革命的主要標(biāo)志性成就及其意義，弄清科學(xué)、技術(shù)與生產(chǎn)之間關(guān)系的演變過程，深入理解科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力的命題，全面把握科學(xué)技術(shù)的社會功能及其在社會現(xiàn)代化進(jìn)程中的重大作用。

（一）近代第一次技術(shù)革命近代第一次技術(shù)革命興起的原因近代第一次技術(shù)革命的孕育階段技術(shù)革命的發(fā)展過程蒸汽機時代技術(shù)的發(fā)展近代第一次技術(shù)革命的特點和意義一、近代第一次技術(shù)革命興起的原因1、資本主義生產(chǎn)發(fā)展的必然產(chǎn)物（1）資本的原始積累使資產(chǎn)者獲取了大量金錢，以及資本主義大工業(yè)所必需的大批自由勞動者。（2）英國資產(chǎn)者對外的殖民掠奪開辟了廣闊的海外原料來源和對外貿(mào)易市場。（3）資本主義工廠手工業(yè)的長期發(fā)展導(dǎo)致了分工日益發(fā)達(dá)和生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，為向大機器過渡準(zhǔn)備了物質(zhì)技術(shù)條件。2、資產(chǎn)階級革命的必然產(chǎn)物（1）英、法、美、德等國資產(chǎn)階級革命的相繼取得勝利，資產(chǎn)階級統(tǒng)治地位的確立為資本主義生產(chǎn)方式的發(fā)展掃清了道路。（2）歐美各國工業(yè)化初期相繼實行專利制度，保護(hù)技術(shù)發(fā)明，促進(jìn)了技術(shù)進(jìn)步與變革。3、近代科學(xué)發(fā)展的必然產(chǎn)物（1）近代科學(xué)革命開啟了學(xué)者傳統(tǒng)與工匠傳統(tǒng)結(jié)合的新時代，為科學(xué)在生產(chǎn)上的應(yīng)用開辟了道路。（2）牛頓力學(xué)等科學(xué)成就的取得，為科學(xué)在技術(shù)發(fā)明和生產(chǎn)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。二、近代第一次技術(shù)革命的孕育階段1、技術(shù)革命的直接誘因（1）英國新興的棉紡織業(yè)興起面臨兩方面的挑戰(zhàn)一是國內(nèi)受到對棉紡織品日益增長需求的挑戰(zhàn)二是受到品質(zhì)優(yōu)良的印度棉布的強烈競爭（2）工作機的發(fā)展對新動力的需求2、紡織技術(shù)的革命

（1）1733年鐘表匠約翰·凱伊發(fā)明飛梭織布提高織布效率一倍；（2）“紗荒”導(dǎo)致1765年織工哈格里夫斯發(fā)明了手搖紡紗機（珍妮機）；（3）1768年阿克萊特發(fā)明水力紡紗機；（4）康普敦1779年發(fā)明走錠紡紗機（騾機），標(biāo)志著紡織機技術(shù)革新的完成；（5）牧師卡特萊特1785年發(fā)明水力織布機，使織布能力提高10倍。

1765年詹姆斯.哈格里夫斯發(fā)明的紡紗機——珍妮機1779年塞繆爾.康普敦發(fā)明的走錠紡紗機——騾機

1768年阿克萊特發(fā)明的水力紡紗機三、技術(shù)革命的發(fā)展過程1、早期蒸汽機的發(fā)展（1）巴本蒸汽機1690年發(fā)明了第一部活塞式蒸汽機（2）塞維利蒸汽機：1698年制造了一種無活塞式蒸汽機（3）紐可門蒸汽機1705年制成了較為實用的蒸汽機蒸汽機的原理蒸汽冷凝產(chǎn)生真空；活塞在汽缸中的運動產(chǎn)生動力；紐可門的發(fā)明解決了當(dāng)時急需解決的深礦井排水難題，但使用代價太大2、瓦特蒸汽機

1763年，瓦特應(yīng)邀修理格拉斯哥大學(xué)的一具紐可門式蒸汽機。他成功地使之工作起來了，但是他對所產(chǎn)生的蒸汽量之大和工作汽缸尺寸之小，感到吃驚。散步中的頓悟

據(jù)說在一次星期天的散步中，瓦特突然悟到了紐可門式的蒸汽機效率低下的結(jié)癥所在。為了冷凝蒸汽和形成真空，紐可門式蒸汽機的工作汽缸必須冷卻到水的沸點以下，一個沖程過后，又再次沖滿蒸氣，而此時汽缸已經(jīng)冷卻，就需要大量的蒸汽來加熱汽缸，而這些蒸汽是白白浪費掉的。單獨冷凝室

繼續(xù)鉆研兩年之后，瓦特終于想出了一個解決辦法。采用一個能將蒸汽引入的第二室，叫作冷凝室。冷凝室持續(xù)保持冷卻，工作汽缸一直保持高熱。據(jù)此造出的一個實驗?zāi)Ｐ凸ぷ魇至己?。高效率的蒸汽機

1769年瓦特制造出了高效率的蒸汽機。由于消除了循環(huán)中因加熱蒸汽室而造成的長時間停頓，所以作功更快。布萊克對此印象深刻，以致借給瓦特一大筆錢使這項工作得以繼續(xù)進(jìn)行。分離冷凝器的發(fā)明，對蒸汽機的發(fā)展起了關(guān)鍵性作用。供應(yīng)市場

瓦特采用了另外幾項獨創(chuàng)性的改進(jìn)。比如讓蒸汽在活塞兩邊交替進(jìn)入和冷凝，這樣就可以在兩個方向交替驅(qū)動活塞。1774年，瓦特與一個商人合伙，開始制造蒸汽機供應(yīng)市場。旋轉(zhuǎn)式蒸汽機1781年，瓦特又發(fā)明了一些附加裝置，巧妙地使活塞的往返運動轉(zhuǎn)變?yōu)檩喿拥男D(zhuǎn)運動。這樣蒸汽機的動力可以大大靈活地被用于各種目的。瓦特蒸汽機技術(shù)新發(fā)明的意義（1）1782年瓦特獲得兩項專利的意義，

第一、使發(fā)動機從單動變?yōu)殡p動，這樣從同一氣缸容積可以產(chǎn)生兩倍的功率；

第二、使活塞在運動到1/2沖程時，停止輸入蒸汽，以后的1/2沖程完全利用輸入蒸汽的膨脹力作功，大大節(jié)約了蒸汽的消耗。（2）1787年瓦特研制的具有連桿、飛輪和離心調(diào)速器的雙動旋轉(zhuǎn)式蒸汽機的意義，使蒸汽機可以把直線的往復(fù)運動變?yōu)檫B續(xù)而均勻的圓周運動，可以經(jīng)過傳動裝置帶動一切機器運轉(zhuǎn)，而成為“萬能動力機”。（3）也正好在這個時候，布克萊等人正在力求紡織工業(yè)的機械化，而蒸汽機成了一項適合時宜的發(fā)明。不可估量的后果動力的產(chǎn)生不再受地方的限制。以蒸汽機為動力的機械化勞動帶來工廠內(nèi)的大規(guī)模生產(chǎn)，工廠工人取代了手藝工人。圍繞工廠的人口聚居，形成大量新興的城市，平民窟急劇增加，農(nóng)業(yè)萎靡不振。工業(yè)革命開始了。四、蒸汽機時代技術(shù)的發(fā)展1、迅速發(fā)展的機器制造業(yè)（1）1797年英國人享利·莫茲利發(fā)明帶有移動刀架的車床，減輕了車工們繁重的體力勞動，提高了加工精度。（2）英國工程師惠特沃斯倡導(dǎo)機器零件螺紋標(biāo)準(zhǔn)化，為機器零件標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)開辟了道路。

2、鋼鐵工業(yè)的誕生與發(fā)展（1）英國人達(dá)比1790年首次采用焦炭煉鐵并輔以鼓風(fēng)設(shè)備，標(biāo)志著大規(guī)模冶鐵業(yè)的開端；（2）享利·科特1783年發(fā)明精煅法，使冶鐵生產(chǎn)率提高15倍；（3）英國工程師貝塞墨發(fā)明轉(zhuǎn)爐煉鋼法，開辟了煉鋼的新紀(jì)元；（4）法國工程師馬丁開創(chuàng)平爐煉鋼法，確立了高爐、轉(zhuǎn)爐、平爐的鋼鐵冶金生產(chǎn)體系。3、蓬勃發(fā)展的運輸工業(yè)（1）船舶技術(shù)進(jìn)入19世紀(jì)以后，在船舶的建造技術(shù)方面產(chǎn)生了兩個根本性的變革：一個就是蒸汽機作為船的動力；另一個就是鋼鐵取代木材成為造船的主要材料。富爾頓

而真正使蒸汽船投入實際運用并獲得商業(yè)上的成功的是美國人富爾頓。18世紀(jì)末富爾頓到歐洲學(xué)習(xí)繪畫，游遍了英法等國，接觸到了蒸汽船，轉(zhuǎn)而對蒸汽船的試驗發(fā)生了興趣。

1806年富爾頓回美國后建造了一條100噸的平底船，裝備了一臺20匹馬力的蒸汽機。第二年這條叫“克勒蒙特”的蒸汽船在哈德遜河逆流從紐約駛到奧爾巴尼，32小時航行了240公里。以后“克勒蒙特”就成了哈德遜河上的定期航班。

克

勒

蒙

特

號螺旋槳的發(fā)明蒸汽船采用船側(cè)明輪推進(jìn)方式有很大的缺點：一是入水部分隨船的吃水深淺而變化，影響撥水效果；二是在風(fēng)浪中行進(jìn)時兩側(cè)明輪撥水的效果不一樣，影響對行使方向的操縱。

人們受到風(fēng)車的啟發(fā)，發(fā)明了螺旋槳。1837年英國人史密斯（1809-1874）在試驗螺旋槳汽船時，由于意外的事故把螺旋槳葉打斷了半截，結(jié)果反而使船速提高了。1843年螺旋槳驅(qū)動的蒸汽船“大不列顛”號橫渡大西洋，證明了螺旋槳推進(jìn)的可靠。（2）蒸汽機車的誕生1804年崔威西克開始在道路上試驗他的高壓蒸汽機車。在一次試驗中他的機車?yán)瓌?輛四輪貨車，載著10噸鐵、70個人，時速5英里（8.05公里）。19世紀(jì)頭10年，崔威西克的高壓蒸汽機應(yīng)用于鐵路機車。

蒸汽機車的大量推廣則還歸功于斯蒂芬森.1829年10月在利物浦到曼徹斯特的試驗性比賽中，斯蒂芬森的火箭號機車以時速18英里（29公里）獲得勝利?；鸺枡C車，帶有一節(jié)煤水車，長6.4米，重7.5噸，煙囪有4.5米高。真正的鐵路時代開始了

五、近代第一次技術(shù)革命

的特點和意義1、以紡織革命為先導(dǎo)，導(dǎo)致了動力革命2、以蒸汽動力為核心，形成了以三環(huán)節(jié)、分立性為特征的大機器體系。3、蒸汽動力革命是近代第一次技術(shù)革命的主要標(biāo)志，動力技術(shù)取代古代的材料技術(shù)而成為技術(shù)革命的主角。4、技術(shù)革命中的主要發(fā)明大多是工匠們長期實踐經(jīng)驗的結(jié)晶，科學(xué)在技術(shù)發(fā)明中起了一定的作用。特點：意義：（1）技術(shù)革命導(dǎo)致了工業(yè)革命，在歐美掀起了工業(yè)革命的浪潮；（2）技術(shù)革命不僅造成了生產(chǎn)力的巨大進(jìn)步，而且從根本上摧毀了整個封建關(guān)系；（3）技術(shù)革命使生產(chǎn)過程變成了科學(xué)的應(yīng)用，成為19世紀(jì)科學(xué)走向全面繁榮的根本動力；（4）技術(shù)革命導(dǎo)致的工業(yè)革命引起了社會階級結(jié)構(gòu)的大變動，使最革命、最先進(jìn)的社會力量——無產(chǎn)階級登上了歷史舞臺；（5）由于他的進(jìn)一步帶來了對一些重大社會問題以及社會思想觀念的新思考，所以，近代產(chǎn)業(yè)革命也是一場思想觀念的改革。（二）近代第二次技術(shù)革命1、近代第二次技術(shù)革命的動因2、大規(guī)模機械化生產(chǎn)方式的出現(xiàn)3、電力技術(shù)的發(fā)展4、內(nèi)燃機技術(shù)的發(fā)展5、電信技術(shù)的興起6、近代第二次技術(shù)革命的意義一、近代第二次技術(shù)革命的動因1、資本主義自由競爭全面發(fā)展的必然產(chǎn)物。2、19世紀(jì)自然科學(xué)全面繁榮為新的技術(shù)革命奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。3、以蒸汽機技術(shù)為標(biāo)志的生產(chǎn)技術(shù)體系不能滿足生產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展的需求，迫切要求新的動力革命。二、大規(guī)模機械化生產(chǎn)方式的出現(xiàn)“美國生產(chǎn)體系”特征之一：有關(guān)互換性零件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化生產(chǎn)特征之二：所謂的“泰勒制”，又稱“科學(xué)管理體制”特征之三：福特建立的汽車流水裝配線

三、電力技術(shù)的發(fā)展隨著機器大工業(yè)技術(shù)體系的完善與進(jìn)一步發(fā)展，迫切要求有更先進(jìn)的動力及其傳遞分配方式。而這一時期自然科學(xué)的全面發(fā)展，特別是電磁學(xué)的建立和發(fā)展，使工程技術(shù)專家敏銳地意識到電力技術(shù)對人類生活的意義，因而紛紛投身于電力的開發(fā)、傳輸和利用方面的研究。

1、電動機的發(fā)明1821年法拉第制作了一臺帶點導(dǎo)體圍繞直立磁鐵旋轉(zhuǎn)的實驗?zāi)Ｐ?，成為第一臺用化學(xué)電源驅(qū)動的近代電動機的雛形。1834年德國物理學(xué)家雅可比發(fā)明的用電磁鐵做轉(zhuǎn)子的15瓦直流電動機。1850年美國發(fā)明家佩奇制造了一臺10馬力的電動機用來驅(qū)動有軌電車。1860年意大利比薩大學(xué)物理學(xué)家巴奇諾基發(fā)明了具有環(huán)形電樞的直流電動機。2、發(fā)電機的發(fā)明

1832年，皮克西，以永磁鐵做轉(zhuǎn)子先后制造了世界上第一臺手搖交流發(fā)電機。1857年，惠斯通，發(fā)明了用電磁鐵代替永磁鐵的發(fā)電機。1867年，“電業(yè)大王”西門子發(fā)明了第一臺在工業(yè)上實用的自激式發(fā)電機。1870年，格拉姆，把巴奇諾基發(fā)明的環(huán)形電樞應(yīng)用于發(fā)電機。1872年，阿爾特涅克發(fā)明了鼓式電樞。1880年，愛迪生，制造了110伏自激直流發(fā)電機“巨漢”號。手搖交直流發(fā)電機直流發(fā)電機法拉弟圓盤發(fā)電機3、輸電技術(shù)的發(fā)展（1）直流輸電技術(shù)的初期發(fā)展1882年法國德普勒建造了世界上第一條遠(yuǎn)距離直流輸電實驗線路，其中直流發(fā)電機發(fā)出1.5千瓦電力，輸電線路長57千米；由于高電壓大容量發(fā)電機制造困難，所以遠(yuǎn)距離輸電所需的高壓電不可能從直流發(fā)電機直接獲得。（2）交流輸電技術(shù)多利沃?多布洛里斯基1890——1891年從法國勞芬到德國法蘭克福架起了世界上第一條三相交流輸電線路，全場170千米。歐美各國相繼建立起遠(yuǎn)距離交流輸電線路，三相交流的發(fā)電、變電、輸送、分配和使用上的安全、經(jīng)濟、可靠和方便性，為發(fā)展電力工業(yè)開辟了廣闊的前景。

三相異步電動機四、內(nèi)燃機技術(shù)的發(fā)展1、內(nèi)燃機的最初發(fā)明蒸汽機的缺點：其一，外燃方式造成大量熱能的散失其二，結(jié)構(gòu)笨重其三，操作不便，運行不夠安全

內(nèi)燃機作為一種使燃料直接在工作容器內(nèi)燃燒放出熱能并把它轉(zhuǎn)化為機械功的動力機械，能克服蒸汽機的上述局限。

前人所做的內(nèi)燃機準(zhǔn)備17世紀(jì)下半葉，惠更斯設(shè)計過一種用火藥為燃料的內(nèi)燃動力機。但內(nèi)燃的概念在當(dāng)時還是早產(chǎn)兒。經(jīng)過蒸汽機一個多世紀(jì)的實踐，積累了大量的技術(shù)經(jīng)驗和理論知識?；钊?、氣門、軸承等機械結(jié)構(gòu)；冶金、鑄造、軋制、焊接等加工技術(shù)；卡諾等人對熱機做功效率的理論研究，都為內(nèi)燃機的產(chǎn)生做好了準(zhǔn)備。內(nèi)燃機的發(fā)明經(jīng)過了許多人的探索

1794年英國人斯特里特發(fā)明一種燃?xì)獍l(fā)動機；1820年英國人塞西爾的燃?xì)獍l(fā)動機初次運轉(zhuǎn)成功，但為正蓬勃發(fā)展的蒸汽機所壓制；1823年英國人布郎發(fā)明最初的實用內(nèi)燃機；1833年英國人萊特設(shè)計出實用的內(nèi)燃機；1838年英國人巴尼特發(fā)明壓縮式內(nèi)燃機；1860年法國人雷諾制造出最初商品化的內(nèi)燃機。2、內(nèi)燃機的重大技術(shù)突破四沖程原理：1862年法國人德羅夏提出內(nèi)燃機的等容燃燒四沖程（吸氣、壓縮、做功、排氣）循環(huán)原理；為制造高效率內(nèi)燃機奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。第一臺四沖程內(nèi)燃機：1876年德國人奧托發(fā)明奧托循環(huán)機。他率先依據(jù)該原理研制成功第一臺四沖程往復(fù)式活塞內(nèi)燃機，這是第一臺單缸臥式、4馬力等容燃燒的煤氣機。此機小巧緊湊，熱效率高達(dá)12%—14%，這種內(nèi)燃機得到大量推廣，性能也不斷提高。熱效率在1894年達(dá)到20%以上。這是內(nèi)燃機技術(shù)的一次跨躍，擺脫了對蒸汽機的模仿，獲得了更高的機械效率。3、內(nèi)燃機的重大技術(shù)改進(jìn)1883年德國人戴姆勒發(fā)明用于汽車的燃油發(fā)動機。在內(nèi)燃機中首次使用汽化器；1890年英國人阿克羅特發(fā)明熱球式內(nèi)燃機；1892年德國人狄塞爾發(fā)明柴油機，發(fā)明壓燃法。4、內(nèi)燃機的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致了汽車工業(yè)的崛起；鐵路運輸技術(shù)的革新；1912年第一艘柴油機驅(qū)動的遠(yuǎn)洋輪船的建成；1903年美國萊特兄弟駕駛內(nèi)燃機驅(qū)動的飛機首次飛上天空（1）“第一輛”汽車1826年英國的布朗制造出一臺4馬力的真空式煤氣發(fā)動機，并把它裝在一輛車上，驅(qū)動這輛車爬上了肯特郡的一個小山坡。但這輛車沒有達(dá)到實際使用的水平，也沒有引起人們的注意。不過美國《吉尼斯世界記錄大全》還是把布朗的車列為世界上第一輛汽車。

（2）戴姆勒1834-19001885戴姆勒研制成比當(dāng)時一般內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速高4倍的汽油機。他先把這臺汽油機裝在一輛自行車上，1886年他又把它裝在一輛馬車上，車轅改裝成一套轉(zhuǎn)向機構(gòu)，這樣就制成了一輛汽車。（3）本茨KarlBenz1844-19291885年研制成三輪汽車，這輛三輪車由一個水平單缸的汽油機驅(qū)動，因為這臺汽油機轉(zhuǎn)速較低，這輛車的時速只有12公里。

本茨對這種車型不斷改進(jìn)，于1888年出售。1893年本茨開始生產(chǎn)四輪汽車，汽車工業(yè)從此興起。后來本茨公司和戴勒姆公司從競爭走向合并，建立了歷史最悠久的汽車公司。

（4）HenryFord(1863-1947)進(jìn)入二十世紀(jì)后，各種零部件的改進(jìn)使得汽車的優(yōu)越性越來越明顯。汽車開始投入大量的生產(chǎn)，1913年美國人福特開辦的汽車廠采用惠特沃斯生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化零件的方法建立了裝配線，日產(chǎn)1000輛汽車。福特被譽為“汽車大王”。

福特汽車五、電信技術(shù)的興起1、電燈美國發(fā)明家愛迪生在1880年成功用碳化后的竹絲作燈絲獲得了成功。從此，電燈從試用階段轉(zhuǎn)入了實用階段。電力改變?nèi)祟惿钌罘绞降牧硪粋€重大的成果就是對人類通信方式的根本改變有線電報、有線電話、無線通訊。2、有線電報經(jīng)歷了三個階段：靜電電報、電化學(xué)電報和電磁電報。歸功于英國的科克、惠斯通和美國的莫爾斯的推廣。莫爾斯莫爾斯是一名美國畫家，略通化學(xué)和電的知識。1832年10月他在歐洲繪畫后乘薩利號郵輪回國。旁觀了同船一位杰克遜博士的電學(xué)實驗之后產(chǎn)生了發(fā)明電報的設(shè)想。

電火花—產(chǎn)生思想

可以突然切斷電流，使之產(chǎn)生電火花，電火花是一種信號，沒有電火花又是一種信號，沒有電火花的時間長度又是另一種信號。

這三種信號結(jié)合起來可以代表各種數(shù)字和字母。數(shù)字和字母按順序編排。這樣文字可以經(jīng)電線傳送出去，而遠(yuǎn)處