第四讲 物场分析实战.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五讲 物场分析,发明课题基本理论,1,发明课题水平及课题矛盾（,2,学时）,2,课题模式（,2,学时）,3,物场分析（,6,学时）,4,解决课题的措施（,6,学时）,第五讲 物场分析方法,物场构成与定义,物场组建规则,物场分析方法,1,场的选择与引进,2,技术系统的改造,3,物场系统的改造,4,物场系统的进化,5,案例,1,场的选择与引进,例子,1,：分选树皮与木块的课题，已给出两个物质，为构成物场需要引进场。,探索方案范围大大缩小：如果除去强和弱的相互作用的场，只剩下电磁场和引力场。,考虑到树皮与木块在比重上的差别不大，应当立刻将引力场也屏去，就剩下唯一的场,电磁场。,由于磁场不作用于树皮和木块，可以立刻就提出如下的决定性试验：,劈材在电场中表现怎么样？,结论,：在电场中树皮的微粒带负电，而木块的微粒带正电，依此可以制造出分选机，它能保证将劈材中的树皮和木块准确无误的分离开。,1,场的选择与引进,再思考一下,：如果劈材不带电，怎么办？构成物场的规则仍有效。,问题在于分出一种劈材来，即要拿走一种物质,。,我们这样来构成物场：想着物质添加一对,“,物质和场,”,。比如，在劈碎树干和树枝之前，向树皮撒上铁磁性微粒，在劈碎后用磁性分选机。不需要试验就能知道磁场完全能挑出,“,上了磁的树皮,”,。,经验之谈：,构造,“,复合物场,”,（,S2,、,S3,）代替原有,S2,，大大地扩大了构成物场的规则的应用范围。,2,技术系统的改造,例子,2:,使用过滤器从燃气中消除非磁性尘粒，过滤器由多层金属网组成。这些滤网能很好地挡住尘粒，但正因为如此，也很难清洗：必须经常将过滤器断开，长时间地向相反方向鼓风，以使网上尘粒脱去。怎样解决才好,?,答案：,利用铁磁性颗粒作为过滤器，它在磁极中间形成多孔的结构。关断和接通磁场就能有效地控制过滤器。当捕捉尘粒时，过滤器的孔可以小，当清洗时，过滤器的孔可以大。,分析：,在此课题的条件中已经表达出物场体系；有,S1(,尘粒,),，有,S2(,一迭金属网,),，有场,F(,形成空气流的力的机械场,),。,物场需要改造，解法如下：,2,技术系统的改造,建立物场过程：,将,S2,分裂成铁磁性颗粒,S,磁,；,场,F,的作用不是指向,S,制品,，而是指向,S,磁,(,工具,),；,场本身不是机械场,(F,机械,),，而是磁场,(F,磁,),这可以写成如下表达式：,F,机械,F,磁,S1 S2 S,制品,S,磁,2,技术系统的改造,经验之谈：,随着,S2(,工具、,S,磁,),分散程度的增加，物场的有效性也增加了；,F,磁,对,工具,的作用，比对,制品,的作用有效；,电场,(,电磁场、磁场,),比非电磁场,(,机械场，热场等,),有效；,改变工具,(,它取决于我们,),比,改变制品,(,它常常是天然物,),更合适。,3,物场系统的改造,掌握：物场破坏与添加的四个方法,物场破坏与添加,1,方法,1,：,如果物场中的两个物质之间出现有害作用，且两物质不必直接接触，则将免费的或便宜的,S3,引入到两个物质之间,例子：,冬天用炉子取暖时，为使整个教室变暖，在火上放一锅水作为蓄热器，,问题：,蒸汽使整个教室雾气腾腾,怎样使水不冒气且能长时间保暖？,物场破坏与添加,2,方法,2,如果禁止或不适于利用别的物质时，可使用,S1,或,S2,的变形体作为,S3,引入两物质之间,例子,2,：发电厂用皮带运输煤粉,问题：,湿煤进入系统引起一连串问题,湿煤粘在输送器的螺旋部分，粘在管道壁上，粘在粉碎机的入口和颈部,思考：,把煤弄干，改变管道形状，甚至振动管道，但煤粉是非常危险的物质，在试验时会自燃、甚至爆炸,新型管材,聚四氟乙烯，虽然解决问题，但材料贵，易破坏,分析：,湿煤粘在管道壁上,有一个无用的物场（两种物质，一个力学场）,加入,S3,（必须是,S1,或,S2,的变种）,答案：,在管道壁和湿煤之间有一层薄薄地干煤，即可避免,例子,3,管道系统输送液体产生由于突然关阀而产生液压冲击,问题：,如何在瞬间消除液压冲击力，来不及引入气体,物场分析,：输送液体（,S1,）、管道（,S2,）液压冲击（,F,），需要加入,S3,（,S1,或,S2,）,答案：,利用物理效应,空化,从液体里分离出溶解气体，用超声波激发气穴，则,S3,由液体本身产生，关闭超声波气穴瞬间消失,从专业角度，也有一定副作用,例子,4,：训练新的跳水动作,问题,：如何保护运动员在动作失败时不受伤,物场分析,：运动员,S1,，水,S2,，重力场,F,（不好），需要引进,S3,或（,S1,、,S2,）削弱重力撞击,答案,：第三种物质是充气的水,S2,物场破坏与添加,3,方法,3,如果必须保持,S1,、,S2,直接接触，则引入第二个场，以中和不良作用或转变成第二种有益作用,例子：,用钢粉制作轴套，给钢粉通电时颗粒熔接在一起。在通电过程中产生强磁场使颗粒抱紧型芯，怎样抽出型芯？,答案：,在型芯中的导线上加载反向脉冲电流,物场分析：,用,F2,与,F1,抵消，断开,S1,与,S2,的作用力,物场破坏与添加,4,方法,4,如果必须消除场,F,对物质,S,的不良作用，则引入第三种物质把不良场作用吸引过去,例子：,保护盛水容器在水结冰时不破裂，在水里放一些弹性嵌入物，如橡胶和软管。,物场分析：,用,S3,的空间吸收膨胀力,F,物场破坏与添加小结,课题情况：,物场完备，但不好用，需要消除两个物体间有害的相互作用，办法是拆开这个物场三角形：,F,S1,S2,经验之谈：,破坏物场最有效的步骤：,引进第三种物质,S3,（,S1,或,S2,）,通过,S3,，引进第二种场,F2,阻断、抵消或吸引,F1,，破坏有害作用。,4,物场系统的进化,物场是最小的技术单元，犹如机体中的细胞,技术系统的发展基于物场链式发展与进化,技术系统发展对物场进化的需求,增强有用的功能,排除人的参与（自动化，智能化）,赋予技术系统新的功能,消除有害的、次要的功能,物场进化法则,将物场复制增倍！,物场复制增倍方法,1,方法,1,：,将物场的一部分变成可控物场，同时形成链式物场（三种形式）：,第一种链式物场：将物场中的物质扩展为物场,第二种链式物场：扩展物场中的联系,第三种链式物场：改变技术系统中的重心,第一种链式物场例子,课题：,装饰灯随压力变化改变发光颜色,设置不同光的滤光器，并将其装在真空波纹管上，压力变化造成波纹管体积变化，从而移动相应颜色滤光器进行滤光,物场分析：自然光,S1,，滤光器,S2,，选择性光学场,F,；将单一滤光器,S2,发展为子物场：多种滤光器,S3,，真空波纹管,S4,，压力场,F,方法实质：从上位体系走向下位体系,第二种链式物场例子：,课题：,离合器，轴之间传递力矩的方式,两个转轴分别固定在圆柱形离合器的两边，在离合器内充入磁化液体（在磁场作用下会变硬,S3,）,断电时两个转轴（,S1,，,S2,）自由转动（,F,），通电（,F,）时液体,S4,变硬并连接两轴刚性地传递,S3,S1,第三种物场例子：,玩具不倒翁的改进：,通过对内部重物的造使玩具动态化，增加了趣味性功能：,站,躺,以不同频率前后左右地摇摆,锤子的改进,:,物理矛盾：,为提高敲击力锤子应该重，为省力锤子应该轻。,答案：改为空心锤，内部设有可自由移动的水银,解决：,抬起手时重量进入手柄,轻,落下时重量进入锤头,重,物场复制增倍方法,2,方法,2,：,如果需要提高一个物场的可控性，原物场必须保留，则可通过引入便于控制的第二个场，建立双重物场,例,1,：清洗试管（,S1,）时，向其中注入清洗溶液（,S2,）并振动试管（,F1,），为增强其功能，在其周围增加一个负压区（,F2,），使内部洗液开始沸腾,例,2,：为提高轮胎（,S1,）与道路（,S2,）的附着度，同时利用重力（,F1,）和轮胎表面花纹凹陷处产生的负压吸力（,F2,）,简单的逻辑：,“,是,”,意味着,“,是,”,，,“,不,”,意味着,“,不,”,，,“,黑,”,是,“,黑,”,，,“,白,”,是,“,白,”,创造性问题解决的理论,发展了基于辩证逻辑的另外的思考方法,“,是,”,可以是,“,不,”,，,“,黑,”,可以是,“,白,”,5,案例,物场组建规则小结,规则,1,：非完备物场，,构建完备的物场模型，进行物场转换,规则,2,：,把易控的具有所需特性的补充物,S3,引入到物质,S2,里，形成,复合物场,规则,3,：,引入,外部环境中现有的物质,，在外部环境中形成物场,规则,4,：,通过外部环境的,置换、分解或引入补充物,获得这种物质,S3,规则,5,：,多做一点,，再把多余的部分带走,规则,6,：,把最大作用状态作用于与之有关联的另一物质,媒介,规则,7,：,大作用场：在特定区域引入防护物质，以,屏蔽,过强的作用场,小作用场：在特定区域引入物质用于生成,局部的强化,场,物场分析方法（步骤）,场的选择与引进,技术系统的改造,物场系统的改造,物场系统的进化,物场破坏与添加小结,课题情况：,物场完备，但不好用，需要消除两个物体间有害的相互作用，办法是拆开这个物场三角形：,F,S1,S2,经验之谈：,破坏物场最有效的步骤：,引进第三种物质,S3,（,S1,或,S2,）,通过,S3,，引进第二种场,F2,阻断、抵消或吸引,F1,，破坏有害作用。,问题,1,：警犬的秘密,一个玩具警犬，可以在摆放的众多塑料棍中找到一个具体的棍并且叫起来？一条真的狗是通过嗅觉达到该目的，但是玩具狗要有不同的办法。,思考：,容易理解：需要一个马达、一节电池和轮子，声控开关，发出叫声,提示：利用看不见的场,答案：,棍内放入磁铁,问题,2,：猎人与狗,问题：,猎人是聋人，听不见猎狗的叫声，如何解决？,分析并构建物场：,猎人，猎狗，由于猎人听不见因此失去声场,需要通过引入一个物加入一个场,答案：,用两条猎狗，发现猎物后其中一条回来报信。,问题,3,百发百中,问题：,演戏中罗宾汉要向远处森林中的侦探射箭，为了真实，需要全景摄影；如何不射偏？,物场分析,罗宾汉的箭：侦探,S,，需要加入一个场，如果不能自行生成，则需要加入带入这个场,答案：,最简单办法：通过一根两端连接弦和侦探的细丝，箭做成中空的形式，穿在细丝上,问题,4,什么时候加油,物场分析,问题,5,飘扬的旗帜,舞台剧的助手：,旗帜挂在盖斯康上方的旗杆上，这里是战斗中心但我们感觉不出气氛，旗帜像块布，不会在风中飘舞；如果用大风扇吹动旗子，其声音会像飞机一样；怎么办？,答案,旗杆做成中空的，并钻上小孔使一个小电扇可以通过旗杆向棋子吹风,正确选择物场的方式,问题,6,橡皮泥与磁粉,事件：,一所物理学院安装了一台大型仪器，主要部分是一个米高的巨型磁铁，这台仪器要求非常精确，因此非常平整光滑。但是，一天磁铁表面上突然吸上了一两公斤面粉，怎样才能弄下来？,注意：不能刮、不能用酸，因为都会影响磁铁表面的光洁度。,答案：引入第三种物质,橡皮泥,问题,7,完美的水果包装机,问题：,包装机将纸箱放在桌子上，水果从一个通道滚到箱子里，一台电动机振动着桌子使水果装好，一个小问题：当水果在箱子中相互碰撞时会撞伤，如何避免？,思考：,降低通道？问题是包装时又需要抬高通道，这意味着需要增加一个自动化系统来控制，因此系统复杂化；反过来呢？抬高纸箱，问题没有改变,突然，一个发明家诞生了,想想物场分析，苹果与苹果相撞，加入一个软性磁性皮球,问题,8,厨师的智慧,物场分析,烹饪时如何不粘锅,煎鱼,摊饼,问题,9,打捞宝藏,事件：,探险队终于发现了海盗的宝藏,一只躺在,500,米深（潜水员到不了那个地方）海底的箱子，只有一个摄像机和浮筒，如何打捞？,思考,浮筒先装满水，沉到箱子顶部，通过诸如压缩空气让浮筒带着箱子漂浮起来，但问题是如何连接？,它们之间只有水，唯一的方法是,问题,10,泡沫毯子,问题：,收音机：预报霜冻消息，,农场经理：这是场灾难，大面积的试验地需要温暖的气候，无法用薄膜覆盖，又无法加温，怎么办？,答案：让我们请来消防队！,问题,11,袋子空气,问题：怎样用火车运输易碎的玻璃器皿,利用压缩空气压住易碎物（气袋）：,还可利用的资源：调节气压,利用真空吸住易碎物质,利用磁粉,磁场,磁场给某物加铁粉，用磁铁或电磁铁对其作用,组合气袋磁粉,新的气袋,气袋内装入磁粉，外部用电磁铁对铁粉起作用,问题,12,海上漏油,以解决的问题：,大约,1,的航运油撒向大海,数百万吨，发明家用磁粉撒在油上，产生有磁性的混合物，用大磁铁将其收集起来,新问题：,如果一艘装满了油的油轮失事，该如何回收这么多油？,没有答案？,