自然科学基础
第一章 自然的探索
一、自然科学的发展，经历了古代、近代和现代三个阶段。 二、近代自然科学诞生阶段的三件大事
1. 太阳中心说向神学的挑战 哥白尼 波兰天文学家 1954年出版《天体运行
论》——太阳中心说
2. 血液循环学说对神学的打击
3. 伽利略为近代自然科学开辟道路 伽利略被尊称为“近代科学之父”。
三、恩格斯把能量守恒和转化定律、细胞学说、达尔文进化论列为19世纪自然科学的三大发现。
四、自然科学研究的基本方法——观察、实验方法 观察: 定性观察和定量观察 直接观察和间接观察 实验:直接实验 模拟实验 五、制定实验计划的基本程序
1. 明确实验目的 2. 明确指导理论 3. 选定实验方法、步骤 4. 配备实验器材 5. 实验记录 6. 结果处理
六、863计划被评选列入的8个技术群:生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能源技术、新材料技术和海洋技术。
第二章 自然界的物质性
一、宇宙的结构 宇宙是由不同层次的天体系统组成的（星系、恒星、太阳、太阳系）。
二、银河系的组成:银盘、银核、银河晕轮 三、太阳大气的结构:光球、色球、日冕
四、太阳系:由受太阳引力约束的天体组成，太阳系的成员有:恒星太阳、包括地球在内的八大行星、无数小行星、众多卫星（包括月球），还有彗星、流星体以及大量尘埃物质和稀薄的气态物质。
八大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星
类地行星:地球、水星、金星、火星（离太阳的距离近，半径和质量较小，密度较高，由石质和铁质构成）
类木行星:木星、土星、天王星、海王星（距离太阳较远，质量和半径远大于地球，密度较低，由氢、氦、冰、甲烷、氨等构成，石质和铁质只占极小的比例） 五、地球及其圈层结构
地球的外部圈层:大气圈、水圈、生物圈 地球的内部圈层:地壳、地幔、地核
六、物质（物质的组成:是由元素按照不同形式结合而成的） 元素:具有相同核电荷数的同一类原子的总称。（元素有一百多种，自然界存在约90多种，其余为人造元素。元素可分为金属元素和非金属元素，金属与非金属无严格的界限）
单质:由同种元素组成的纯净物。 化合物:由两种或两种以上元素组成的纯净物。 同系物:结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2原子团（化合物）。 同分异构体:分子式相同，但结构不同。
七、在1L溶液里含有1mol的溶质，这种溶液的物质的量浓度表示为c=1mol/L。如果物质的量n（mol），溶液的体积为V（L），则:
物质的量浓度c（mol/L）=溶质的物质的量n（mol）／溶液的体积V（L）
八、溶液的配置 配置物质的量浓度的溶液时，首先称取（或量取）所需物质的质量（或体积），经溶解（稀释）后再定容。定容要用一种容积精确的玻璃仪器，称为容量瓶，其容积有50mL、100mL、1000mL、2000mL等。 实验要求配置100mL0.1mol／LNa2CO3溶液，步骤如下: ? 根据计算，先在天平上称取1.060g无水碳酸钠。 ? 用适量蒸馏水在烧杯中溶解，冷却至室温（20℃）。
? 将溶液小心转入容量瓶中，用少量蒸馏水洗涤烧杯两次，洗涤液倒入容量瓶
中（不能损失溶质），使溶液混合均匀。
? 再加蒸馏水至离刻度大约2cm处，改用胶头滴管滴加蒸馏水，使溶液凹面
最低点与刻度线相切。 ? 塞好瓶塞，反复摇匀。 九、溶液的酸碱性的计算
溶液的酸碱性可以用pH表示，当pH＜7时，溶液呈酸性；当pH＞7时，溶液呈碱性；只有pH=7时，为中性。（常用的酸碱指示剂:pH试纸、石蕊、酚酞。石蕊变色范围5～8:pH＜5 红色 pH＞8 蓝色 pH＜8 紫色；酚酞的变色范围是8～10，此时溶液显粉红色，当pH＜8，溶液无色，而pH＞10，溶液显红色） 当强酸和强碱中和滴定用石蕊作指示剂时，溶液显紫色表示达到滴定钟点。 十、元素周期律
1. 核电荷数从左到右依次增加，电子层数从上到下依次增加。 2. 同一纵行最外层电子数相同（除第一周期氦元素），同一纵行里的元素都有
相似的性质。
3. 每个周期的元素种类不超过8种的，称为短周期。超过8种的，称为长周期。
（周期表中有三个短周期，三个长周期和一个不完全周期）
4. 同一主族的元素，通常金属性自上而下增强，非金属性自下而上增强。在同
一周期中，一般来说，主族元素的金属性自右到左增强，非金属性自左到右增强。 十一、分散系
分散系定义:一种或几种物质以较小的颗粒分散在另一种物质中所形成的体系。分散系可分为粗分散系（＞100nm）、胶体分散系（1～100nm）、分子（包括离子，＜1nm）分散系。 分散系的性质:
（1）粗分散系主要性质:分散质的颗粒较大，不能透过滤纸，不透明、不均一、不稳定、易分层、可能有丁达尔现象。实例:泥浆水（悬浊液），牛奶（乳浊液） 使乳浊液稳定的方法:剧烈振荡使油滴粒子变小；加乳化剂，使乳浊液保持稳定 （2）胶体分散系的性质:分散质能透过滤纸，透明、均一、较稳定、不分层、有丁达尔现象（丁达尔效应可以鉴别溶液和胶体）；胶体的微粒带有电荷（电泳、聚沉）。实例:氢氧化铁胶体、淀粉胶体
（3）分子分散系的性质:分散质能透过滤纸，透明、均一、不分层、无丁达尔现象。实例:蔗糖水溶液（分子）、食盐水溶液（离子） 十二、生物的基本特征
（一）严整复杂的结构 （二）新陈代谢（核心） （三）生长、发育和生殖 （四）应激性和适应性 （五）遗传和变异
十三、蛋白质:生命最基本的物质之一，组成蛋白质的基本单位——氨基酸
蛋白质的多样性原因:
（1）蛋白质分子是由一条或几条肽链聚合而成的，它包含着上百个乃至上千个氨基酸。
（2）由于氨基酸的种类和排列的顺序不同，构成了蛋白质的多样性。
（3）蛋白质分子中的多肽链可以不同的方式折叠，又构成了蛋白质复杂而多样的空间结构。
十四、酶的本质:酶是活细胞所产生的具有催化能力的蛋白质，这种催化能力称为酶的活性。
酶的特性:高效性、专一性、多样性。
十五、核酸（一类是脱氧核糖核酸，简称DNA，主要存在细胞核中；另一类是核糖核酸，简称RNA，主要存在细胞质中）
组成核酸的基本单位——核苷酸（一个五碳糖、一个磷酸、一个含氮碱基） 核酸的多样性原因:
（1）DNA核苷酸和RNA核苷酸虽然各都只有4种，但由于它们的组合不同、排列顺序不同，使DNA和RNA分子具有极大的多样性。
（2）在DNA分子中通常包含着几千万乃至几亿个核苷酸。在RNA中，一般也包含着不止1000个核苷酸，即使最小的RNA分子，也有80个以上的核苷酸。 十六、细胞分裂:无丝分裂（原核生物、低等的单细胞真核生物）、有丝分裂（高等生物体细胞）和减数分裂（染色体减半的分裂方式，生殖细胞） 植物细胞的有丝分裂:
分裂间期: DNA分子的复制和蛋白质的合成
前期: 染色质高度螺旋化，缩短变粗，着丝点连着染色单体，核仁、核膜消失，两极发出纺锤丝，细胞中央形成纺锤体。
中期: 染色体聚集到细胞中央的赤道板上，染色体的着丝点连在纺锤丝上，染色体形态稳定，染色体数目也较清晰可见。
后期: 着丝点分裂，纺锤丝收缩，染色体向两极移动。染色体成对存在，染色体形态、数目完全相同。
末期: 染色体到达两极，染色体解旋，伸长变细，核仁、核膜重新出现。赤道板处出现细胞板，形成细胞壁。
动物细胞有丝分裂过程与植物细胞基本相似，不同处有两点:一，动物细胞核附近有叫中心体的细胞器。每个中心体周围出现许多放射状的星射线，由星射线组成纺锤体。二，细胞分裂末期，原来赤道板四周的细胞膜向内凹陷，形成缢沟，缢沟逐渐加深，最后将细胞质缢隔成两部分。 十七、细胞分化: 细胞不断分裂，产生大量细胞，这些细胞各自向一定方向发展，成为各种形态功能不同的细胞，这一过程称为细胞分化。
第三章 自然界的运动性 一、（1）牛顿第一定律:物体不受外力作用（或所受外力的合力为零）时，它将保持静止或匀速直线运动状态，直到外力改变它的运动状态为止。
（2）牛顿第二定律:物体的加速度与作用于物体上的外力有关，与物体的质量有关。F=ma
（3）牛顿第三定律:两个物体之间的作用力F和反作用力F，同在一直线上，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。F=－F
二、季节: 春季:春分点，正午太阳直射赤道，两极太阳光线擦掠而过。太阳直
射点从南半球经赤道移到北半球。中纬度地区太阳高度集中，天气逐渐转热。 夏季: 夏至点，太阳直射北回归线，北极圈极昼，南极圈极夜，太阳直射点由南向北移到北回归线后又转向南，太阳高度最大，昼长夜短，天气炎热。
秋季: 秋分点，太阳直射点从北半球经赤道移到南半球，秋高气爽，逐渐变冷。 冬季: 冬至点，正午太阳直射点落在南回归线上，北极圈极夜，南极圈极昼，太阳直射点由北向南到南回归线后又转向北。太阳高度最小，昼短夜长。 三、时间:时刻（时间的迟早），时段（时间的间隔）。时刻分为地方时和法定时。 地方时是指本地或本经度的时间，这是根据太阳的位置确定的时间，在北半球把太阳正南时刻作为中午12时。
标准时是指一定时区共同使用的时间，又分为区时和法定时。区时对应于各理论时区。法定时是指现实时区采用的标准时，各国以地理经度为标准，再参考政区界线及自然经济等因素调整后定出的。
四、气候:气候形成的因素:太阳辐射、大气环流、下垫面因素。
气候类型:低纬度气候: 赤道多雨气候、热带海洋性气候、热带干湿季节气候、热带季风气候、热带干旱与半干旱气候
中纬度气候: 亚热带夏干气候、亚热带湿润气候、亚热带季风气候、亚热带干旱与半干旱气候、温带海洋性气候、温带季风气候、温带大陆性湿润气候、温带干旱半干旱气候。
高纬度气候: 亚寒带大陆性气候、极地长寒气候（苔原气候）、极地冰原气候 高山气候: 垂直地带性，海拔越高，气压降低，日照增强，气温降低，降水往往随之增大后减小。
第四章 生命活动与自然界 一、光合作用的器官:叶、叶绿体
光合作用的过程:（1）光反应:叶绿素吸收光能，激发高能电子，水被光解，低能叶绿素转化为活化叶绿素。产物:ATP、NADPH、氧气
（2）暗反应:二氧化碳的固定、二氧化碳的还原、产糖和再生。产物:蔗糖、淀粉、水、ATP、五碳化合物
二、营养反式:自养、异养（腐生、寄生、摄食） 三、食物的营养成分
能被动物和人体消化、吸收的有机物和无机物称为营养素。营养素包括糖类、脂类、蛋白质、无机盐（矿物质）、维生素和水六大类。 四、生殖方式的基本类型:
无性生殖分裂生殖、出牙生殖、孢子生殖、营养生殖； 有性生殖:同配生殖（衣藻）、异配生殖（实球藻）、卵式生殖（高等动物和人） 五、性别决定:生物性别的差异是由性染色体决定的 六、遗传
七、生物进化论的证据:古生物学上的证据、解剖学上的证据、胚胎学上的证据 八、同源器官:是指胚胎发育中起源相同，内部结构和分布位置相似，而形态和功能不同的器官。（如鸟的翼、蝙蝠的翼手、鲸的鳍肢、马的前肢、人的上肢） 痕迹器官:是指生物体进化过程中，有些作用不大，但依然存在的器官。（如人的盲肠、阑尾、耳肌、尾椎骨）
九、达尔文进化论的主要观点:遗传和变异、繁殖过剩、生存斗争、适者生存 第五章 资源、能源及其利用
一、土地资源和基本特征:具有生产能力、数量是有限的、具有固定的空间和地
域、土地利用具有时间性（季节性）
二、水资源的基本特征:淡水资源所占比例小、水资源是可再生的自然资源、水资源与人类关系最密切。
三、我国水资源特点:（1）水资源总量丰富，但人均数量少；（2）水资源空间分布不平衡（解决措施:跨流域调水工程——南水北调）；（3）水资源在时间上分布不均（解决措施:蓄水工程——水库、植树造林） 四、矿物资源和特点:（1）地区分布上不均匀；（2）属于不可再生资源，数量是有限的；（3）往往具有伴生性
五、能源分为一次能源（又可分为再生能源与非再生能源）和二次能源。 六、生物氧化:是指有机物在细胞内经一系列氧化还原酶所催化的氧化分解作用，是生物体取得能量的主要形式。 七、功率及代谢率的计算
功率:P=W/t 单位:焦耳每秒（J/S）或瓦特（W） 代谢率: N=W/t 单位与功率单位相同
八、电解的用途:电镀、电铸、电冶（提纯金属） 九、生活中常见的光学现象:折射、反射（判断） 第七章 人类活动与地球环境
一、生态系统的组成和分类:任何生态系统都是由非生物成分和生物成分两大部分组成的，生物成分又分为生产者、消费者和分解者。
二、生态平衡的含义:生态平衡是指自然生态系统中生物与环境之间、生物与生物之间相互作用而建立的动态平衡联系。
三、世界人口增长的三个阶段:缓慢增长阶段、稳定增长阶段、迅速增长阶段 四、我国人口状况的特征:增长速度快、人口基数大、人口老龄化速度加快。 五、人口问题解决对策:坚持发展生产力、严格控制人口数量。
六、温室效应:大气中存在的一些气体，如二氧化碳、甲烷等，具有吸收红外线的能力，能透射太阳短波辐射，吸收地面长波辐射，当它们在地球上空过多聚集时，能阻止地表辐射热的散失，造成地表温度的上升，有类似玻璃窗和塑料棚的作用，这种现象称为“温室效应”。
七、人类活动对环境的影响:（1）对大气的影响（温室效应、臭氧层的破坏）； （2）对土地的影响；（3）对水资源的影响；（4）对生物的影响（森林资源锐减、物种灭绝）。
八、可持续发展战略思想:面对世界日趋严重的环境问题，特别是全球性的生态危机，人们开始检讨以工业增长作为衡量标志的传统经济发展观，探索一种全新的发展观念和模式，它能使人类进步不局限于部分地区和短暂的年代，而是要将整个地球的繁荣持续到遥远的未来，这就是可持续发展战略。 第八章 人类科学技术的进步及其对生活的影响
一、生物技术的定义:是应用自然科学及工程学的原理，以微生物、动物、植物作为反应器，将物料进行加工，以提供产品为社会服务的技术。 二、现代生物技术的分类以及应用:基因工程（DNA重组技术）、细胞工程（克隆、细胞核移植、细胞育种技术、动植物组织培养）、酶工程（生产酶，应用酶）、发酵工程（生产酒精类饮料、醋酸、面包、生产胰岛素、生长激素、抗生素，生产杀虫剂，除草剂、生产氨基酸、酶、香料、维生素、生物高分子、单细胞蛋白）、蛋白质工程（基因诊断、基因治疗，第二代基因工程） 三、现代生物技术的应用:工业方面、农业和畜牧业方面、医药方面
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