本教材共11章，其中包含科学技术史、物理与艺术、天文与宇宙、航天与科技、力与运动、振动与波动、电磁现象与应用、光学技术、核物理与核能、新材料、地球资源与环境问题等内容。本教材致力于培养和提高学生的科学文化素质 ,使之能更好地适应当今社会科学技术、经济和文化的发展需要 ,让学生了解自然科学的规律 , 了解人类赖以生存的物质世界中物质结构及运动的基本规律。本教材可作为普通高等院校各文科专业学生通识教育课程的教材 , 同时还可作为一般读者了解科学技术发展与应用的参考读物 。

目 录

第1讲 科学技术史………………………………………………………………………… 1

1.1 科学与技术 ……………………………………………………………………… 1

1.2 古代科学技术史 ………………………………………………………………… 4

1.3 近代科技的诞生和发展………………………………………………………… 15

1.4 科技革命………………………………………………………………………… 19

第2讲 物理与艺术 ……………………………………………………………………… 23

2.1 物理与艺术的联系……………………………………………………………… 23

2.2 物理与艺术的简史……………………………………………………………… 27

2.3 艺术中的物理学………………………………………………………………… 31

2.4 艺术与科技的交融……………………………………………………………… 37

第3讲 天文与宇宙 ……………………………………………………………………… 39

3.1 天文观测………………………………………………………………………… 39

3.2 宇宙学…………………………………………………………………………… 42

3.3 太阳系…………………………………………………………………………… 47

3.4 历 法…………………………………………………………………………… 54

第4讲 航天科技 ………………………………………………………………………… 62

4.1 航天科技简史…………………………………………………………………… 62

4.2 火 箭…………………………………………………………………………… 65

4.3 人造地球卫星及其应用………………………………………………………… 68

4.4 载人航天技术…………………………………………………………………… 74

4.5 深空探测………………………………………………………………………… 78

第5讲 力与运动 ………………………………………………………………………… 81

5.1 力………………………………………………………………………………… 81

5.2 万有引力定律与牛顿运动定律………………………………………………… 84

5.3 量子力学………………………………………………………………………… 87

5.4 角动量守恒定律及其应用……………………………………………………… 89

5.5 生活中的流体力学……………………………………………………………… 92

第6讲 振动与波动……………………………………………………………………… 100

6.1 振 动 ………………………………………………………………………… 100

6.2 波 动 ………………………………………………………………………… 107

6.3 声 波 ………………………………………………………………………… 108

6.4 次声波 ………………………………………………………………………… 111

6.5 超声波及其应用 ……………………………………………………………… 112

6.6 地震波 ………………………………………………………………………… 113

6.7 海 啸 ………………………………………………………………………… 115

第7讲 电磁现象与应用………………………………………………………………… 117

7.1 电动机与发电机 ……………………………………………………………… 117

7.2 远距离输电与高压带电作业 ………………………………………………… 119

7.3 磁电式仪表 …………………………………………………………………… 120

7.4 静电应用 ……………………………………………………………………… 121

7.5 电磁炮 ………………………………………………………………………… 123

7.6 磁悬浮列车 …………………………………………………………………… 125

7.7 金属探测器 …………………………………………………………………… 128

7.8 雷 达 ………………………………………………………………………… 129

7.9 电磁与可控核聚变的力量 …………………………………………………… 130

7.10 海洋电磁场…………………………………………………………………… 132

第8讲 光学技术 ………………………………………………………………………… 135

8.1 几何光学 ……………………………………………………………………… 135

8.2 光学成像 ……………………………………………………………………… 140

8.3 光的散射与色散 ……………………………………………………………… 145

8.4 波动光学 ……………………………………………………………………… 147

8.5 激 光 ………………………………………………………………………… 150

第9讲 核物理与核能…………………………………………………………………… 158

9.1 发现原子的历史 ……………………………………………………………… 158

9.2 探秘原子核 …………………………………………………………………… 160

9.3 放射现象 ……………………………………………………………………… 165

9.4 核能的释放 …………………………………………………………………… 166

9.5 原子核的综合应用 …………………………………………………………… 172

9.6 核辐射及其危害 ……………………………………………………………… 180

第10讲 新材料 ………………………………………………………………………… 183

10.1 自然界中的纳米……………………………………………………………… 183

10.2 纳米科学技术………………………………………………………………… 185

10.3 石墨烯………………………………………………………………………… 195

10.4 纳米机械学…………………………………………………………………… 196

10.5 纳米生物学…………………………………………………………………… 199

10.6 超导材料……………………………………………………………………… 200

10.7 纳米材料在芯片领域的发展现状…………………………………………… 202

第11讲 地球资源与环境问题 ………………………………………………………… 204

11.1 地球的资源…………………………………………………………………… 204

11.2 环境问题……………………………………………………………………… 210

11.3 能源与能源危机……………………………………………………………… 220

参考文献…………………………………………………………………………………… 226