科技史：第十五講 近代第一次技術(shù)革命課件

1、科技史第十五講：近代第一次技術(shù)革命歷史文化與旅游學(xué)院1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2內(nèi)容簡介1. 了解近代第一次技術(shù)革命的社會背景；2. 了解近代第一次技術(shù)革命的發(fā)展過程及重要技術(shù)創(chuàng)造，重點掌握瓦特蒸汽機在技術(shù)革命中的重大意義；3. 正確理解技術(shù)革命中科學(xué)、技術(shù)與生產(chǎn)之間的關(guān)系；4. 正確認識技術(shù)革命在社會現(xiàn)代化中的作用。32.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

2、度，保護技術(shù)發(fā)明，促進了技術(shù)進步與變革。5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)。6近代第一次技術(shù)革命的孕育階段技術(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)，一是在國內(nèi)市場受到對棉紡織品日益增長的需求的挑戰(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72.紡織技術(shù)革命 1733年鐘表匠約翰凱伊發(fā)明飛梭織布提高織布效率一倍；“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）；1768年阿克

3、萊特發(fā)明水力紡紗機；康普敦1779年發(fā)明走錠紡紗機（騾機），標志著紡織機技術(shù)革新的完成；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，紡織技術(shù)革新拉開了技術(shù)革命的序幕。8技術(shù)革命的發(fā)展過程1.早期蒸汽機的發(fā)展蒸汽動力早在公元1世紀，希臘工程師希羅就已經(jīng)認識到了可以將蒸汽的動力化為運動。當時蒸汽動力被用來使門戶和神像自動轉(zhuǎn)動，僧侶們借此騙取教徒的信任。1500多年之后，蒸汽的動力又被人們認識到，這次卻要發(fā)揮革命性的力量。10紐可門的空氣蒸汽機英國托馬斯紐可門：小五金商和鐵匠約翰卡利：管子工和玻璃工共同發(fā)明了最早的蒸汽機，以滿足當時對機動水泵的緊迫需要。約1702年，紐可門曾就帕潘關(guān)

4、于依據(jù)抽氣機原理獲得動力的思想同胡克通信。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)明解決了當時急需解決的深礦井排水難題但使用代價太大瓦特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。2.瓦特蒸汽機布萊克瓦特同格拉斯哥大學(xué)約瑟夫布萊克一起討論了蒸汽性質(zhì)問題。思索如何提高蒸汽機的工作效率。布萊克是潛熱的發(fā)現(xiàn)者。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，

5、又再次沖滿蒸氣時，因為汽缸已經(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。高效率的蒸汽機1769年瓦特制造出高效率的蒸汽機。這臺蒸汽機由于消除了每一個循環(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；其改進使蒸汽機的效率由紐可門機的1%提高以3%，耗煤量僅為紐可門機的1/4。供應(yīng)市場瓦特采用了另外幾項獨創(chuàng)性的改進比如讓蒸汽在活塞兩邊交替進入和冷凝，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。瓦特改進的蒸汽機瓦特制造的蒸汽

6、機早期蒸汽機23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”。24機器代替手工操作（1）紡織機的動力：蓄力水力蒸汽機（2）阿克萊在紡織機械方面作了一些改進，使得許多工序可以用機器代替手工操作（3）機器代替手工操

7、作之后，產(chǎn)生的高效率使得手工勞動者永遠失去了工作。（4）憤怒的下崗工人們砸毀機器和工廠來出氣。（5）1783年阿克萊被任命為德比郡郡長；1786年封為爵士。不可估量的后果（1）動力的產(chǎn)生不再受地方的限制（2）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。（3）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。（4）工業(yè)革命開始了。蒸汽機的發(fā)明人（1）到1790年，瓦特的蒸汽機完全取代了老式的紐可門蒸汽機。（2）瓦特的蒸汽機如此優(yōu)越，以致人們幾乎遺忘了紐可門蒸汽機的存在。（3）瓦特開始被看作是蒸汽機的發(fā)明人。（4）瓦特是首次使蒸汽機的用途超過水泵。

8、拒絕爵位（1）1800年瓦特退休之后，接受了格拉斯格大學(xué)授予他的名譽博士學(xué)位，并被選入皇家學(xué)會。（2）但他拒絕了封給他的男爵爵位。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)機器零件螺紋標準化，為機器零件的標準化生產(chǎn)開辟了道路31 2.鋼鐵工業(yè)的誕生與發(fā)展（1）英國人達比1709年首次采用焦炭煉鐵并輔以鼓風設(shè)備，標志著大規(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，開辟了煉鋼的新紀元；法國工程師馬丁

9、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。323.蓬勃發(fā)展的運輸工業(yè)（1）船舶技術(shù)進入19世紀以后，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。33富爾頓 Robert Fulton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（1765-1815）。18世紀末富爾頓到歐洲學(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。34“克勒蒙特”號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

10、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。35明輪及其缺點當時的蒸汽船采用船側(cè)明輪推進方式。明輪有很大的缺點，一是入水部分隨船的吃水深淺而變化，影響撥水效果；二是在風浪中行進時兩側(cè)明輪撥水的效果不一樣，影響對行使方向的操縱36螺旋槳的發(fā)明人們受到風車的啟發(fā)，發(fā)明了螺旋槳。由于從風車借過來的，所以最初的螺旋槳葉都窄而長。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。于是人們認識到船用螺旋槳應(yīng)該采用闊而短的槳葉。37“大不列顛”號到十九世紀中葉，一些遠洋大型海船為了保證航行的可靠性，既

11、保留了風帆，又在船的中部使用明輪，還在船尾部使用螺旋槳。1843年螺旋槳驅(qū)動的蒸汽船“大不列顛”號橫渡大西洋，證明了螺旋槳推進的可靠性。38螺旋槳的勝利1845年，英國海軍部進行了一次試驗比賽。螺旋槳推進的“響尾蛇”號巡洋艦與明輪推進的“愛里克托”號游艇。1854年到1855年的克里米亞戰(zhàn)爭中，由螺旋槳推進的“威靈頓”號和“馬爾保羅”號發(fā)揮了強大威力。從此風帆和明輪就從戰(zhàn)艦上消失了。39（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拉動5輛四輪貨車，載著10噸鐵、70個人，時速5英里（8.05公里）。19世紀頭10年，崔威西克的高壓蒸汽機應(yīng)用于鐵路

12、機車。40斯蒂芬森蒸汽機車的大量推廣則還歸功于斯蒂芬森(George Stephenson 1781-1848)在機械方面的才能和商業(yè)上的聰明才智。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。41火箭號火箭號機車，帶有一節(jié)煤水車，長6.4米，重7.5噸，煙囪有4.5米高42鐵路時代開始了比賽的勝利使斯蒂芬森獲得一筆獎金和7輛蒸汽機車的訂購單。人們對于機械牽引力的疑慮消除了，真正的鐵路時代開始了。接下來的歲月里，蒸汽機車在使用中還要不斷發(fā)展和完善。43近代第一次技術(shù)革命的特點和意義（一）特點 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