簡單機械（一）

最原始的簡單機械，可以追溯到埃及金字塔的建造時期，工人利用“滾子木”，滑輪，杠桿，斜面等簡單機械將一塊塊巨石搬運到高處，建造出了令世界矚目的建筑奇觀。指南車，又稱司南車，是中國古代用來指示方向的一種機械裝置。它利用差速齒輪原理，它與指南針利用地磁效應不同，它是利用齒輪傳動系統，根據車輪的轉動，由車上木人指示方向。不論車子轉向何方，木人的手始終指向南方，“車雖回運而手常指南”。

流水可以使輪轉動，在輪的周圍安裝上葉片，使流水沖擊這些葉片，就可以使輪子轉動起來；古人主要用水車進行灌溉、磨面。風車

2000多年前，中國、巴比倫、波斯等國就已利用古老的風車提水灌溉、碾磨谷物。12世紀以后，風車在歐洲迅速發展，通過風車（風力發動機）利用風能提水、供暖、制冷、航運、發電等。

風車是一種利用風力驅動的帶有可調節的葉片或梯級橫木的輪子所產生的能量來運轉的機械裝置。簡單的風車由帶有風蓬的風輪、支架及傳動裝置等構成；風輪的轉速和功率，可以根據風力的大小，適當改變風蓬的數目或受風面積來調整；在風向改變時，必須搬動前支架使風輪面向風；完備的風車帶有自動調速和迎風裝置等。具備發電用途的風車又稱為風力發電機。簡單機械（二）

水車轆轤

利用輪軸原理制成的井上汲水的起重裝置。它是從杠桿原理演變而來的汲水裝置。井上豎立井架，上裝可用手柄搖轉的軸，軸上繞繩索，繩索一端系水桶。搖轉手柄，使水桶一起一落，提取井水。早在公元前一千一百多年前中國已經發明了轆轤。到春秋時期，轆轤就已經流行。

沙漏也叫做沙鐘，應用顆粒均勻的砂粒從容器中漏出的量來計量時刻的計時工具。西方發現最早的沙漏大約在公元1100年，比我國的沙漏出現要晚。

簡單機械（三）

沙漏

蒸汽機是將蒸汽的能量轉換為機械功的往復式動力機械。它曾經是世界上最重要的原動機，后來才逐漸讓位于內燃機和汽輪機等。瓦特被稱為現代蒸汽機之父，從1765到1790的25年里，他進行了一系列發明，比如分離式冷凝器、汽缸外設置絕熱層、用油潤滑活塞、行星式齒輪、平行運動連桿機構、離心式調速器、節氣閥、壓力計等等，使蒸汽機的效率提高到原來紐科門機的3倍多，最終發明出了現代意義上的蒸汽機。第一次工業革命（一）工業革命，是一場以機器取代人力，以大規模工廠化取代個體手工生產的科技革命，同時又是資本主義由手工作坊向機器大工業過渡的階段。工業革命結束了人類依靠人力和畜力進行生產、生活的歷史，其影響涉及人類社會的各個方面，把人類推向了嶄新的蒸汽時代！其間產生了許多令人矚目的科技成果，如：瓦特的蒸汽機，史蒂芬遜的蒸汽機車，莫茲萊的螺紋切削機床。第一次工業革命（二）

史蒂芬遜在前人創造的機車模型的基礎上，將瓦特發明的蒸汽機用于交通運輸。經過多次試驗，在1814年制造出了一臺能夠實用的蒸汽機車。這臺機車能牽引30噸，解決了火車經常脫軌的問題。l825年世界上第一臺客貨運蒸汽機車“旅行號”終于誕生了，“旅行號”的試車成功開辟了陸上運輸的新紀元。1829年，史蒂芬遜又研制成功了“火箭號”新機車，最高時速46公里。從此，火車就正式被使用于交通運輸事業。

莫茲利被稱為現代機床之父，他于1797年制成第一臺螺紋切削車床，它帶有絲桿和光桿，采用滑動刀架——莫氏刀架和導軌，可車削不同螺距的螺紋。此后，莫茲利又不斷地對車床加以改進。他在1800年制造的車床，用堅實的鑄鐵床身代替了三角鐵棒機架，用惰輪配合交換齒輪對，代替了更換不同螺距的絲杠來車削不同螺距的螺紋。這是現代車床的原型，對英國工業革命具有重要意義。第二次工業革命

1870年以后，科學技術的發展突飛猛進，各種新技術、新發明層出不窮，并被迅速應用于工業生產，大大促進了經濟的發展。這就是第二次工業革命。當時，科學技術的突出發展主要表現在三個方面，即電力的廣泛應用、內燃機和新交通工具的創制、新通訊手段的發明。第二次工業革命的主要成果如右圖所示。

1885年意大利科學家法拉第提出的旋轉磁場原理，對交流電機的發展有重要的意義。80年代末90年代初，三相異步電動機誕生，這種型式的電動機至今仍在使用。1891年以后，較為經濟、可靠的三相制交流電得以推廣，電力工業的發展進入新階段。發電機電動機發電機與電動機（一）第二次工業革命以電力的廣泛應用為顯著特征，在電力的使用中，發電機和電動機是相互關聯的兩個重要組成部分。發電機是將機械能轉化為電能；電動機則相反，是將電能轉化為機械能。發電機原理的基礎是1819年丹麥人奧斯特發現的電流的磁效應現象。1866年德國人西門子制成了自激式的直流發電機。到70年代，發電機終于可以投入實際運行。1882年，法國學者德普勒發現了遠距離送電的方法；同年，美國發明家愛迪生在紐約建立了美國第一個火力發電站，把輸電線聯接成網絡。

電動機的原理是基于電流的磁效應。奧斯特發現：任何通有電流的導線，都可以在其周圍產生磁場的現象，稱為電流的磁效應.

發電機的原理是基于英國科學家法拉第的電磁感應現象。電磁感應是指放在變化磁通量中的導體，會產生電動勢。此電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢，若將此導體閉合成一回路，則該電動勢會驅使電子流動，形成感應電流。發電機與電動機（二）內燃機及新型工具

1876年，德國人奧托制造出第一臺以煤氣為燃料的四沖程內燃機，成為頗受歡迎的小型動力機。1883年，德國工程師戴姆勒發明出以汽油為燃料的內燃機，具有馬力大、重量輕、體積小、效率高等特點，可作為交通工具的發動機。1885年，德國機械工程師卡爾·本茨制成第一輛汽車，本茨因此被稱為“汽車之父”。這種起動方便的汽車有三個輪子，每分鐘的轉速約二百五十次，時速約十五千米，帶有一個用水冷卻的單缸發動機，功率為3/4馬力，用電點燃。德國工程師狄塞爾于1897年發明了一種結構更加簡單，燃料更加便宜的內燃機──柴油機，這種柴油機非常適用于重型運輸工具。

內燃機的發明和使用還推動了石油開采業的發展，加速了石油化工工業的產生。隨著內燃機的廣泛應用，對燃料油的需求猛增，人們開始大量地開采和提煉石油，石油的產量迅速增長。通訊工具

第二次工業革命前，有線電報就已經問世了。美國人莫爾斯1837年制成了一臺電磁式的電報機。第二次工業革命期間，通訊工具的應用有了長足的進步。在1876年美國費城世界博覽會上，貝爾展示了當時被稱為“遠聽器”的電話，引起了轟動。1899年，意大利科學家馬可尼利用赫茲電磁理論，制成了無線電報通訊設備，并在英法之間發報成功。世界大戰機械成果（一）

1903年美國萊特兄弟制造出第一架依靠自重進行載人飛行的飛機——“飛行者”1號。

兩次世界大戰成為一系列新技術發展的催化劑。戰爭期間，發明不久的飛機受到一些國家的重視，很快進入實用階段。軍用飛機在戰場上成為一支新軍。飛機的數量、種類也不斷增加，飛機的性能也得到了提升。在兩次世界大戰中，用于空戰的殲擊機、用于突擊地面目標的轟炸機和用于支援部隊作戰的強擊機，以及用于偵察的飛機都出現了。

坦克

坦克是一種能用履帶行走的裝甲戰斗車輛，它集火力、保護性和機動性于一身，主要用于和敵人的坦克和戰斗車輛作戰。坦克誕生于第一次世界大戰之中，在戰場上，尤其是在第二次世界大戰中出盡了風頭。二戰以后的多次戰爭中，坦克同樣也是陸戰的主角，被稱為“陸戰之王”。

1915年英國人研制出了世界第一輛“小游民”坦克。

利用電磁波探測目標的電子設備。發射電磁波對目標進行照射并接收其回波，由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。雷達在第二次世界大戰的推動作用下，發展迅速。雷達世界大戰機械成果（二）

導彈自第二次世界大戰問世以來，受到各國普遍重視，得到很快發展。導彈的使用，使戰爭的突然性和破壞性增大，規模和范圍擴大，進程加快，從而改變了過去常規戰爭的時空觀念，給現代戰爭的戰略戰術帶來巨大而深遠的影響。導彈技術是現代科學技術的高度集成，它的發展既依賴于科學與工業技術的進步，同時又推動科學技術的發展，因而導彈技術水平成為衡量一個國家軍事實力的重要標志之一。

導彈是“導向性飛彈”的簡稱，是一種依靠制導系統來控制飛行軌跡的可以指定攻擊目標，甚至追蹤目標動向的無人駕駛武器，其任務是把戰斗部裝藥在打擊目標附近引爆并毀傷目標，或在沒有戰斗部的情況下依靠自身動能直接撞擊目標，以達到毀傷效果。簡言之，導彈是依靠自身動力裝置推進，由制導系統導引、控制其飛行路線，并導向目標的武器。導彈世界大戰機械成果（三）

計算機

著名計算機科學家費里德里克·布魯克說：人類文明迄今，除計算機技術外，沒有任何一門技術的性能價格比能在30年內增長6個數量級。

現代科技革命（一）1946年2月14日，由美國軍方定制的世界上第一臺電子計算機“電子數字積分計算機”在美國賓夕法尼亞大學問世了。人造衛星

中國于1970年4月成功發射了第一顆人造衛星“東方紅”1號。由遠載火箭“長征”1號運載升空。

蘇聯在1957年發射了人類首顆人造地球衛星Sputnik-1，揭開了人類向太空進軍的序幕，大大激發了世界各國研制和發射衛星的熱情。

2011年11月，天宮一號與神舟八號飛船成功對接，2012年6月18日，神舟九號飛船與天宮一號目標飛行器成功實現自動交會對接。

現代科技革命（二）信息技術

信息技術是用于管理和處理信息所采用的各種技術的總稱。它主要是應用計算機科學和通信技術來設計、開發、安裝和實施信息系統及應用軟件。它也常被稱為信息和通信技術。主要包括傳感技術、計算機技術和通信技術。

現代科技革命（三）

手機最早是美國科技巨頭摩托羅拉公司發明的。移動電話，通常稱為手機，早期又有大哥大的俗稱，是可以在較廣范圍內使用的便攜式電話終端。目前已發展至4G時代。

手機

電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規各項要求的車輛；組成部分包括：電力驅動及控制系統、驅動力傳動等機械系統、完成既定任務的工作裝置等。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心，電動汽車對環境影響較小，因而具有良好的市場前景。現代科技革命（四）

微機電系統是指尺寸在幾厘米以下乃至更小的小型裝置，是一個獨立的智能系統，主要由傳感順、作動器（執行器）和微能源三大部分組成。它涉及物理學、化學、光學、醫學、電子工程、材料工程、機械工程、信息工程及生物工程等多種學科和工程技術，目前在系統生物技術的合成生物學與微流控技術等領域開拓了廣闊的用途。

數控機床是采用計算機實現數字程序控制機械加工的現代機械裝備。它具有用計算機按事先存貯的控制程序來執行對設備的運動軌跡和外設的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數控裝置，使輸入操作