国家开放大学《科学与技术》讨论与思考参考答案.docx

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1、国家开放大学科学与技术讨论与思考参考答案1.科学认识发展的主要原因是什么？参考答案：科学认识发生和发展的动因，有两个方面，一是存在于科学外部的，二是存在于科学内部的。(1)科学认识发展的外部动因恩格斯曾经指出：“经济上的需要曾经是，而且越来越是对自然界的认识进展的主要动力二科学的发展与社会生产的发展有着密切的关系。例如古代天文学和占代力学就是在占代农牧业和建筑、航海等需要的刺激下发展起来的。一般地说，在19世纪中叶以前，科学是落后于生产和技术的，它的发展是在生产需要的推动下进行的。那时科学、技术和生产之间的关系，往往是生产实际的需要刺激技术的进步，再促进科学的发展。它们之间的关系是生产一技术一

2、科学，生产和技术的实践为科学理论的形成奠定基础。而从19世纪下半叶以后，这种关系有了微妙的变化。科学理论研究不仅走在技术和生产的前面，还为技术和生产的发展开辟了各种可能的途径，形成了科学一技术一生产的发展顺序。例如，无线电技术就是麦克斯威电磁场理论预言被证实后，才发展起来的。为什么会发生这种转变呢？这是因为在十九世纪中叶以前，人们研究的科学领域主要涉及宏观的、低速运动现象。工业技术所利用的，也是人们早已熟悉的自然界的“力”和物质。人们可以依靠经验而不必系统地了解它们的许多特性。并且，当时人们也很难去追索这些实践经验背后所隐藏着的一般规律，所以，实践对于科学的促进作用和决定作用是非常明显的。进入

3、二十世纪以后，工业生产和技术的长足发展，已经超出了人们熟悉的范围。一些研究甚至一时还看不出，能否直接满足生产需要的前景。科学的任务，就是要在最短的时间内，尽快地为技术和生产的发展开拓出新的途径。现代科学产生了空前的先行作用，科学变成了超越一般技术进步的因素。但我们还不能简单认为，这种变化意味着“决定作用”已经由实践转向了理论，科学在今天之所以超前于技术和生产的发展，正是以现代生产技术的发展为其条件的。现代科学研究仍然要依靠生产技术提供的实验手段，至今仍有不少理参考答案：(1)原子核构造之谜对原子核性质的研究凝结了许多原子核物理学者的工作，直至上世纪40年代人们已有了以下认识：所有原子核都带正电

4、荷，电荷量的大小均是质子(亦即氢原子核)电荷的整倍数。所有原子核的质量均差不多是质子质量的近似的整倍数，但是这一近似的整倍数却不等于电荷的整倍数。由于原子核的质量近似于质子质量的整倍数，因此导致对原子核结构的一种猜测，就是质子是构成原子核的基本成分。(2)中子的发现但是，质子绝对不是构成原子核唯一的基本成分。为了探索原子核组成的秘密，1920年，卢瑟福提出了一个创新的科学思想，他认为，在原子核中，除了质子外，还存在一种质量与质子相近的中性粒子。1935年，卢瑟福的学生、正在剑桥工作的英国物理学家查德威克，通过实验获得了足够的证据，宣布发现一种新的中性粒子一一中子，查德威克荣获了诺贝尔物理奖。1

5、5 .人类探索更深的物质层次的意义是什么？参考答案：几千年来，人类对物质世界的结构进行了苦苦探索，只是在近代，特别是在一百多年前，才刚刚进入科学阶段，得出了物质最小构造单位是原子的科学论断，有了原子模型。自从1895年，伦琴发现X射线起，人们的视线触及到了原子世界的内部。自那时起，经过许多杰出科学家的不懈努力，目前人们对物质结构的认识深入到了原子核的内部空间，了解到物质构成的单元已小到夸克层次，认知的尺度已深入到10米的范围。这一事实向人们展示了科学发展的突飞猛进，同时也启示人们：认识是无止境的，对构成物质结构的最小单位的探索是不断深化的。16 .原子能是如何产生的？参考答案：我们知道，原子核

6、可视为由质子和中子组成，质子和中子之间存在着强大的核力。在质子和中子形成原子核的过程中，核力把质子和中子“粘”成了原子核，原子核的质量在减少，这一质量亏损转变为能量储存在原子核内，称为核能，也叫做原子能。如果原子核的结构发生了变化，储存在原子核内的核能就会以各种方式释放出来。原子能的释放方式有三种：原子能的衰变、原子能的裂变、原子能的聚变。17.请比较核能与传统能源的优劣？参考答案：优点：(I)核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。(2)核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。(3)核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。(4)核

7、燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座IooO百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。(5)核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。缺点：(1)核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。(2)核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裹，故核能电厂的热污染较严重。(3)核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。(4)核能电厂较

8、不适宜做尖峰、离峰之随载运转。(5)兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。(6)核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。18 .现代化学的发展特点是什么？参考答案：现代化学有如下特点：(1)研究层面由宏观向微观发展(2)研究方法由定性向定量发展(3)研究对象由静态向动态发展(4)研究结果由描述性向推理性发展这些特点表明了现代化学总的发展趋势是既高度分化又高度综合。19 .为什么最古老的金属材料一直沿用至今？参考答案：因为这些金属材料原材料丰富，随着冶炼技术的不断进步，质量越来越好，使用范围越来越广，与人类的生活和生产联系越来越密切。金属是人类历史上使用

9、最早的材料之一，大约在3000多年前，我国商代已经开始制造和使用青铜器了。直到20世纪中叶，金属材料也一直在材料中占绝对优势。之所以一直沿用至今，是因为金属材料有如下的优势：几千年以来有一套成熟的生产技术和庞大的生产能力，如钢铁工业；金属有许多优良的理化性能，形成其他材料不能完全替代的使用优势，如：比陶瓷高得多的韧性、磁性和导电性等；近、现代高新技术创新，产生出许多新的金属材料，如优质钢、高强度钢、各种合金和新金属材料等。20 .当代新材料的发展方向是什么？参考答案：随着社会进步，人类总是不断地对材料提出新的要求。当今新材料的发展有以下几点：(1)结构与功能相结合。即新材料应是结构和功能上较为

10、完美的结合。(2)智能型材料的开发。所谓智能型是要求材料本身具有一定的模仿生命体系的作用，既具有敏感又有驱动的双重的功能。(3)少污染或不污染环境。新材料在开发和使用过程，甚至废弃后，应尽可能少地对环境产生污染。(4)能再生。为了保护和充分利用地球上的自然资源，开发可再生材料是首选。(5)节约能源。对制作过程能耗较少的，或者新材料本身能帮助节能的，或者有利于能源的开发和利用的新材料优先开发。(6)长寿命。新材料应有较长的寿命，在使用的过程中少维修或尽可能不维修。21 .为什么说新材料是现代高新技术的支柱？参考答案：因为每一项重大新技术的发现和应用，现代高新技术及其产业的形成和发展，都有赖于新材

11、料的突破和发展，如半导体材料的发展，使得1946年问世的总重量达30吨、体积占6间房子的第一台真空电子管计算机，发展到现在的一台与其功能相当的微型计算机，其体积仅为原来的三十万分之一、而质量仅为原来的六万分之一。光导纤维材料的开发，开创了信息传输技术的新纪元；超导材料、太阳能电池材料、储氢材料等的应用，导致了新能源技术的产生；新型复合材料的研制，促进了航天技术的发展，等等。所以，新材料技术己经成为现代高新技术发展的关键，新材料是现代高新技术的支柱。22 .生物化学是如何在现代新技术的帮助下飞速发展的？参考答案：生物化学是一门运用化学的原理及方法，研究生命机体的科学。生物化学主要研究生命物质的化

12、学组成、结构以及生命过程中的各种化学变化。生物化学实际上就是生命的化学。20世纪50年代以后，生物化学取得了令世人瞩目的成就，集中反映在蛋白质、酶等生物大分子的研究成果方面。(1)蛋白质的组成与结构对蛋白质的研究大约从19世纪上半叶开始，20世纪中，新技术的诞生使蛋白质的化学组成和分子结构的研究有了突破性的进展。1955年，英国生物化学家桑格(FrederiCkSanger,1918)等测定了第一个蛋白质牛胰岛素的一级结构；1960年英国生物化学家肯德鲁(JohnCowderyKendrew,1917)等首次测定了肌红蛋白的晶体结构，揭示了蛋白质的三维空间结构。这两位科学家都为此获得诺贝尔化学

13、奖。蛋白质是结构复杂的生物大分子。通常，蛋白质的分子量为60001000000,有的甚至更大。蛋白质的基本结构单位是氨基酸，常见的氨基酸有20种。蛋白质的种类和结构是复杂多样的。通常，蛋白质含有成百个氨基酸，常见的20种氨基酸按各种顺序排列组合(一级结构)，可以组成无限多样的多肽链。例如，牛胰岛素是由两条多肽链51个氨基酸组成，血红蛋白是由四条多肽链574个氨基酸组成。(2)酶的本质与酶促反应酶是一类由活细胞产生的具有催化功能的特殊蛋白质。酶催化化学反应的能力叫酶活性。酶催化的化学反应叫酶促反应。酶在生命活动中具有重要作用。研究表明，有相当数量的酶是以复合蛋白质的形式存在的，即除了蛋白质成分外

14、，还含有其他的辅助因子，如金属离子、某些维生素等小分子物质，这些小分子物质是酶表现催化活性所必需的。蛋白质酶种类多，数量大，效率高，是酶中的主力。近年来的研究表明，少数核糖核酸也有酶的活性，称为核糖晦，但核糖酶仅限于水解酶类，且效率低。酶是催化剂，因而具有一般催化剂的性质。如酶能加快反应的速度；少量的酶能催化大量的物质发生反应；反应前后酶的化学性质和数量不变；等等。但酶与一般化学催化剂相比，还具有另外一些特性，即高度专一性、高效性和高度敏感性。高度专一性指一种酶只能催化某一种或一类化学反应。例如：淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蛋白质、脂肪的水解。高效性指酶催化化学反应的反应速度比一般催化剂

15、高好几个数量级。例如，蔗糖水解睥水解蔗糖的效率比氢离子水解蔗糖的效率高2X1012倍。高度敏感性指酶比其他催化剂脆弱、敏感，容易失去催化活性。如高温、强酸、强碱等容易使酶失去催化活性。高度敏感性指酶比其他催化剂脆弱、敏感，容易失去催化活性。如高温、强酸、强碱等容易使酶失去催化活性。23 .转基因食品如何影响了我们的生活？参考答案：转基因生物是利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其它物种中去，改造生物的遗传物质，使其在性状、营养品质、消赛品质方面向人类所需要的目标转变.它的研究已有几十年的历史，但真正的商业化是近十年的事.90年代初，市场上第一个转基因食品出现在美国，是一种保鲜番茄，这项研

16、究成果本是在英国研究成功的，但英国人没敢将其商业化，美国人便成了第一个吃螃蟹的人，让保守的英国人后悔不迭。此后，转基因食品一发不可收.据统计，美国食品和药物管理局确定的转基因品种已有43种.美国是转基因食品最多的国家,60%以上的加工食品含有转基因成分,90%以上的大豆、50%以上的玉米、小麦是转基因的.转基因食品有转基因植物，如：西红柿、土豆、玉米等，还有转基因动物，如：鱼、牛、羊等.虽然转基因食品与普通食品在口感上没有多大差别，但转基因的植物、动物有明显的优势：优质高产、抗虫、抗病毒、抗除草剂、改良品质、抗逆境生存等。（1）转基因食品的安全问题面对越来越多的转基因食品，人们的认识并非一致，以美国为首的主吃派和欧洲为首的反对派在全球范围内形成了两