第六節　自然科技常識

一、考點精講

（一）天文、地理常識

1．天文常識

（1）天文學理論

①大爆炸理論

1932年勒梅特首次提出了現代宇宙大爆炸理論，1946年美國物理學家伽莫夫正式提出大爆炸理論，認為宇宙是由大約200億年前發生的一次大爆炸形成的。

②黑洞理論

“黑洞”一詞由美國物理學家約翰·惠勒提出，是愛因斯坦廣義相對論的最著名的預測之一。恒星的半徑小到一特定值就成了黑洞，任何物質一旦掉進去，“似乎”就再也不能逃出。

③暗物質理論

暗物質理論指在宇宙學中，不發射任何光及電磁輻射的物質，是宇宙的重要組成部分，主導了宇宙結構的形成。

（2）主要天文學概念

①宇宙

宇宙是由空間、時間、物質和能量所構成的統一體，是一切空間和時間的總和。一般地，宇宙是指包括銀河系在內的由大約1000億個星系組成的總星系。

②銀河系

銀河系是太陽系所在的恒星系統，包括一千兩百億顆恒星和大量的星團、星云，還有各種類型的星際氣體和星際塵埃。

③太陽系

太陽系是以太陽為中心，和所有受到太陽的重力約束天體的集合體。太陽系有8顆行星，從離太陽的距離由小到大依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

a．太陽

太陽是太陽系中唯一的恒星和會發光的天體，是太陽系的中心天體，太陽系質量的99.86%都集中在太陽。

b．太陽活動

太陽黑子是在太陽的光球層上發生的一種太陽活動，是最基本最明顯的太陽活動。太陽黑子的變化存在復雜的周期現象，平均活動周期為11.2年。

【例】美國航天局宣布，計劃在2016年發射“洞察”號火星探測器，探測這顆在太陽系中與地球最為相似的行星。

下列關于太陽系的說法，錯誤的是（　　）。

A．太陽系由太陽、圍繞太陽運動的行星及其衛星組成

B．公轉軌道離太陽最近的行星是水星

C．在除太陽以外的太陽系天體中，體積最大的是木星

D．除地球等行星外，一些衛星也有自己的大氣層

【答案】A

【解析】A項，太陽系包括圍繞太陽運動的一切天體，除圍繞太陽運動的行星及其衛星之外，還包括大量的小行星、彗星和星際塵埃等。

（3）天文現象

①極光

極光常見于地球的南北極，是由于太陽粒子流轟擊高層大氣氣體使其激發或電離的彩色發光現象。海嘯波長很大，可以傳播幾千公里而能量損失很小。

②日食

日食是月球運動到太陽和地球中間，三者正好處在一條直線時，月球就會擋住太陽射向地球的光，月球身后的黑影正好落到地球上，這時發生日食現象。日食分為日偏食、日全食、日環食。日食總是發生在朔日（農歷初一）。

③月食

月食是指當月球運行至地球的陰影部分時，在月球和地球之間的地區會因為太陽光被地球遮閉，呈現出好像月球缺了一塊的景象。此時的太陽、地球、月球恰好（或幾乎）在同一條直線上。月食可以分為月偏食、月全食和半影月食三種。月食只可能發生在農歷十五前后。

【例】以下有關月食的說法，正確的是（　　）。

A．月食是一種自然現象，一般發生在農歷十五前后，但偶爾也會發生在農歷初一前后

B．月食總是從月輪的西邊緣開始，在東邊緣結束

C．月全食依次經過初虧、食甚、食既、復圓、生光五個階段

D．在月球完全進入地球的本影區時，可看到月全食

【答案】D

【解析】D項正確，月球整個都進入地球本影區時，就會發生月全食；如果只是一部分進入本影，則只會發生月偏食。A項錯誤，月食只在望（農歷十五或十六），日食只在朔（農歷初一）出現。B項錯誤，由于月亮在地影中由西向東運動，因此與日食相反，月食總是從月輪的東邊緣開始，在西邊緣結束。C項錯誤，月全食的過程依次為初虧、食既、食甚、生光、復圓五個階段。

2．地理常識

（1）環境氣候

①沙塵暴

沙塵暴是指強風把地面大量沙塵物質吹起并卷入空中，使空氣特別混濁，水平能見度小于一千米的嚴重風沙天氣現象。發生沙塵暴時，水平能見度小于一百米。我國北方共有四大沙塵源區，其中甘肅河西走廊和內蒙古阿拉善盟地區是最強的沙塵暴策源區。

②臺風（颶風）

印度洋和在北太平洋西部、國際日期變更線以西，包括南中國海范圍內發生的熱帶氣旋稱為“臺風”；而在大西洋或北太平洋東部的熱帶氣旋則稱“颶風”。

③厄爾尼諾與拉尼娜現象

a．厄爾尼諾

赤道附近太平洋中東部海面溫度異常升高，使整個世界氣候模式發生變化，造成一些地區干旱而另一些地區又降雨量過多的現象。

b．拉尼娜

赤道附近太平洋中東部海面溫度異常降低的現象，一般發生在厄爾尼諾現象之后。

（2）地質災害

①地震

地震又稱地動、地振動，是地殼快速釋放能量過程中造成振動，期間會產生地震波的一種自然現象。地球上板塊與板塊之間相互擠壓碰撞，造成板塊邊沿及板塊內部產生錯動和破裂，是引起地震的主要原因。

a．震源：地震波發源的地方。

b．震中：震源在地面上的垂直投影點。

c．震源深度：震中到震源的深度叫做震源深度。震源越淺，地面造成的破壞越大，但波及范圍也越小。

【例】下列對地震的表述，不正確的是（　　）。

A．2008年四川汶川地震是我國自1949年以來破壞最強，波及范圍最廣的一次地震

B．我國位于世界兩大地震帶——環太平洋地震帶與歐亞地震帶之間

C．我國地震帶主要分布在臺灣、西南、西北、華北、東南沿海等五個區域

D．震源的深度越淺，地震破壞力越大，波及范圍也越廣

【答案】D

【解析】D項，地震震源淺，強度大，破壞大，但影響面積小；震源深，破壞相對較小，但影響面積較大。

②海嘯

由海底地震、地殼變動、火山爆發、山體滑坡、海中核爆炸等造成的海洋和近岸水域水面巨大的漲落現象。

（二）生物、物理、化學常識

1．生物常識

（1）細胞

細胞是生物體基本的結構和功能單位。已知除病毒之外的所有生物均由細胞所組成。一般由細胞膜、細胞質和細胞核構成。

（2）血細胞

血細胞又稱“血球”，是存在于血液中的細胞，能隨血液的流動遍及全身。血細胞主要包含紅細胞、白細胞和血小板。

①紅細胞，也稱為紅血球，在常規化驗中英文常縮寫成RBC，是血液中數量最多的一種血細胞，無細胞核。紅細胞具有運送氧氣和免疫功能，其中，運送氧氣是其主要功能。成人女性大約有4～5百萬/立方毫米血液，男性為5～6百萬/立方毫米血液。低于此指標則為貧血。

【例】紅細胞是血液中數量最多的一種血細胞，它在人體中的主要作用是（　　）。

A．將氧氣從肺運送到身體各個組織

B．作為免疫系統的一部分幫助身體抵抗傳染病以及外來感染

C．促進血液中的生物化學反應，輔助生物體的新陳代謝

D．在血管破裂時大量聚集，起到凝血作用

【答案】A

【解析】紅細胞主要功能是輸送氧氣，即將氧氣從肺運送到身體各個組織。因此答案選A。

②白細胞，舊稱白血球，通常被稱為免疫細胞。在顯微鏡下可以看到，血細胞中體積比較大、數量比較少。具有細胞核。其主要作用是吞噬細菌產生抗體、防御疾病。

③血小板，形狀不規則，有質膜，沒有細胞核結構，一般呈圓形，體積小于紅細胞和白細胞。在止血、傷口愈合、炎癥反應、血栓形成及器官移植排斥等生理和病理過程中有重要作用。

（3）血型

血型是對血液分類的方法，通常是指紅細胞的分型，是人類的一種遺傳標記，其依據是紅細胞表面是否存在某些可遺傳的抗原物質。我們平時說的血型通常是指ABO血型系統，有A、B、O和AB四種血型。

表1－23　血型系統遺傳規律表

【例】某戰士在抗擊強臺風“梅花”時，受傷失血過多需要輸血。如果該戰士是0型血，則應給他輸入（　　）。

A．A型血

B．B型血

C．AB型血

D．O型血

【答案】D

【解析】輸血時應該以輸入同型血為原則。正常情況下A型人輸A型血，B型血的人輸B型血。緊急情況下，AB血型的人可以接受任何血型，O型血可以輸給任何血型的人。即應給某戰士輸入O型血。因此答案選D。

（4）基因

基因（遺傳因子）是遺傳的基本單元，是DNA或RNA分子上具有遺傳信息的特定核苷酸序列。基因通過指導蛋白質的合成來表達自己所攜帶的遺傳信息，從而控制生物個體的性狀表現。

（5）DNA

DNA即脫氧核糖核酸，是染色體的主要化學成分，同時也是組成基因的材料，主要功能是長期性的資訊儲存。

（6）克隆

克隆是指生物體通過體細胞進行的無性繁殖，以及由無性繁殖形成的基因型完全相同的后代個體組成的種群。通常是利用生物技術由無性生殖產生與原個體有完全相同基因的個體或種群，又稱“生物放大技術”。

（7）雜交水稻

雜交水稻是指選用兩個在遺傳上有一定差異，同時它們的優良性狀又能互補的水稻品種，進行雜交，生產具有雜種優勢的第一代雜交種，用于生產，這就是雜交水稻。雜種優勢是生物界的普遍現象，利用雜種優勢提高農作物產量和品質是現代農業科學的主要成就之一。

袁隆平院士于1966年提出了培育三系法雜交水稻的原理和方法。1995年，兩系法雜交水稻在我國培育成功（即利用兩用不育系和恢復系培育的雜交水稻）。

（8）食物鏈

食物鏈是指各種生物通過捕食與被捕食關系而形成地緊密聯系的序列。

（9）新陳代謝

新陳代謝是指生物體和環境之間物質和能量不斷交換和變化的過程，包括同化作用和異化作用。

2．物理常識

（1）電荷守恒定律

電荷是物質的屬性，它不能憑空產生或消失，只能從一個物體轉移到另一個物體上。

（2）電磁理論

由麥克斯韋于1872年提出。核心理論：變化的磁場可以產生渦旋電場，變化的電場可以激發渦旋磁場；電場和磁場不是彼此孤立的，它們相互聯系、相互激發組成一個統一的電磁場。

（3）相對論

相對論是愛因斯坦創立的物理學理論，是關于時空和引力的基本理論，包括狹義相對論和廣義相對論。

（4）分子運動論

①物體是由大量分子組成的，分子永不停息地做無規則運動，分子之間存在著相互作用力。大量分子無規則的運動稱作分子的熱運動。

②構成物質的單元是多種的，或是原子（金屬），或是離子（鹽類），或是分子（有機物）。在熱力學中，由于這些微粒做熱運動時遵從相同的規律，所以統稱為分子。

（5）量子力學

描述微觀世界結構、運動與變化規律的物理科學。現代物理學的基礎理淪之一。量子力學對半導體物理、凝聚態物理、粒子物理、低溫超導物理、量子化學以及分子生物學等學科的發展都具有重要的理論意義。

（6）信息與信息論

①信息

信息是由信息源（如自然界、人類社會等）發出的被使用者接受和理解的各種信號。

②信息論

信息論是運用概念論與數理統計的方法研究信息的度量、傳遞、變換和儲存的應用數學科學。其主要任務是通過研究通信和控制系統中信息傳輸的共同規律，提高信息傳輸的效率和可靠性。

（7）物理學在生活中的運用

①使用爐灶燒水或炒菜，不要讓鍋底壓住火頭，要使鍋底放在火苗的外焰，可使鍋的溫度升高快，這是因為火苗的外焰溫度高。

②微波爐加熱均勻，熱效率高，衛生無污染。加熱原理是電能轉化為電磁能，電磁能再轉化為內能。

③遙控器采用紅外線進行遙控，是利用波長為0.76～1.5um之間的近紅外線來傳送控制信號。

④冬季剛出鍋的熱湯，看到湯面沒有熱氣，好像不燙，但喝起來卻很燙，是因為湯面上有一層油阻礙了湯內熱量散失（水分蒸發）。

⑤燒水或煮食物時，噴出的水蒸氣比熱水、熱湯燙傷更嚴重。因為水蒸氣變成同溫度的熱水、熱湯時要放出大量的熱量（液化熱）。

⑥用高壓鍋煮食物熟得快些。這主要是增大了鍋內氣壓，提高了水的沸點，即提高了煮食物的溫度。

3．化學常識

（1）元素

元素是原子核內有相同數目的質子的所有原子的統稱。

（2）原子

原子是由原子核及外圍帶負電荷的電子組成的粒子，是化學研究的最小尺度范疇。

（3）分子

分子是構成物質的微小單元，能夠獨立存在并保持物質原有的一切化學性質的最小粒子，不用化學方法是拆不開的。

（4）化學變化

化學變化指相互接觸的分子間發生原子或電子的轉換或轉移，生成新的分子并伴有能量的變化的過程；化學變化的實質是舊鍵的斷裂和新鍵的生成，常常伴隨著物理變化，如發光、放熱、也有吸熱現象等。

（5）質量守恒定律

質量守恒定律是指在化學反應中，參加反應前各物質的質量總和等于反應后生成各物質的質量總和。

（三）高新技術領域及其標志性技術

1．高新技術領域

（1）高新技術的含義

高新技術是指當代新興學科與高技術水平，特別是尖端技術和先導技術，是生產力發揮巨大作用的重要因素。

（2）高新技術的特點

①高智力；②高投入；③高風險；④高效益；⑤高滲透；⑥高競爭。

2．高新技術領域的標志性技術

（1）信息技術

①云計算

核心思想：將大量用網絡連接的計算資源統一管理和調度，構成一個計算資源池向用戶按需服務。

②超級計算機

“天河一號”是中國首臺千萬億次超級計算機系統，測運算速度可以達到每秒2570萬億次。

③通信技術

a．4G：第四代移動通信及其技術的簡稱，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質量視頻圖像以及圖像傳輸質量與高清晰度電視不相上下的技術產品。

b．物聯網：物物相連的互聯網。

c．光纖通信：利用光波在光導纖維中傳遞各種信息。

（2）生物工程技術

①基因工程

在分子水平上對基因進行操作的復雜技術，是將外源基因通過體外重組后導入受體細胞內，使這個基因能在受體細胞內復制、轉錄、翻譯表達的操作。

②酶工程

將酶或者微生物細胞、動植物細胞、細胞器等在一定的生物反應裝置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段將相應的原料轉化成有用物質并應用于社會生活的一門科學技術。

③細胞工程

細胞工程應用細胞生物學和分子生物學的理論和方法，按照人們的設計藍圖，進行在細胞水平上的遺傳操作及進行大規模的細胞和組織培養。通過細胞工程可以生產有用的生物產品或培養有價值的植株，并可以產生新的物種或品系。

④發酵工程

采用現代工程技術手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產有用的產品，或直接把微生物應用于工業生產過程的一種新技術。發酵工程的內容包括菌種的選育、培養基的配制、滅菌、擴大培養和接種、發酵過程和產品的分離提純等方面。

（3）新材料技術

新材料技術是按照人的意志，通過物理研究、材料設計、材料加工、試驗評價等一系列研究過程，創造出能滿足各種需要的新型材料的技術。新材料技術包括對超導材料、高溫材料、人工合成材料、陶瓷材料、非晶態材料、單晶材料等的開發和利用。

（4）新能源技術

新能源技術是高技術的支柱，包括核能技術、太陽能技術、燃煤、磁流體發電技術、地熱能技術、海洋能技術等。其中核能技術與太陽能技術是新能源技術的主要標志，通過對核能、太陽能的開發利用，打破了以石油、煤炭為主體的傳統能源觀念，開創了能源的新時代。

（5）磁懸浮技術

世界上通用的三種磁懸浮技術

①以德國為代表的常導電式磁懸浮；

②以日本為代表的超導電動磁懸浮；

③以中國為代表的永磁懸浮。

（6）農業新技術

①農業工廠化是綜合運用現代高科技、新設備和管理方法而發展起來的一種全面機械化、自動化的技術（資金）高度密集型生產。

②“綠色革命”，20世紀60年代中期在發展中國家興起，是以采用農作物高產良種為中心的一場新技術革命。

③持續農業，20世紀80年代醞釀提出的農業發展新方向，是一種“不造成環境退化、技術上適當、經濟上可行、社會上能接受”的農業。