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材料一 一场工业革命改变了地球上每一个人的生活，煤炭变成了蒸汽，打开了公共交通运输的大门，人类征服了时间和空间。工业时代，使英国成为当时世界上最富强的国家。那时英国煤炭产量占全球的一半，纺织品的产量占全球的五分之四，英国控制着全球贸易，它成了一个帝国。
——摘编自纪录片《人类：我们所有人的故事》
（1）据所学知识回答，将蒸汽机变为主要动力的发明家是谁？写出第一次工业革命中英国在交通运输方面的发明。
材料二 1861年到1865年的美国内战，踢开了奴隶制这个阻碍资本主义经济发展的绊脚石，从此美国进入了全面崛起的重要历史阶段。……这一时期（1861年至1914年）的美国，还出现了科学技术革命的高潮，这股科技革命浪潮使世界科技中心逐渐从欧洲转移到美国。科技促进了经济发展，到1894年，美国取代英国成为头号资本主义强国。
——摘编自《世界历史》
（2）据材料二概括指出“美国取代英国成为资本主义头号强国”的原因。据所学知识写出美国在电气时代最伟大的发明家。
材料三 日本在二战后初期，整个国家陷入瘫痪的边缘，经过二十多年的发展，成为仅次于美国的资本主义世界第二经济大国。……战使日本比较容易的从西方先进国家引进技术和设备，它从不吝惜在教育上进行巨大投资，并且战前已有相当研发规模和技术基础，因此日本在发展科技方面和以科技发展经济方面取得了惊人的成就。
——摘编自李绍猛《日本二战后的创新崛起》
（3）据材料三概括指出，二战后日本经济发展的特点及“日本在发展科技方面和以科技发展经济方面取得了惊人成就"的原因。
（4）综合上述材料，概括以上大国崛起的共同原因及对我国经济建设的启示。
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