脑体操(20123)

1、问题问题1：我们该选什么地方：我们该选什么地方如何测量古塔的沉降？如何测量古塔的沉降？思考：站在高处，利用水准仪原理，测量两个物体的相对位移；答案：答案：连通管的妙用！利用物理效应问题问题2 水银温度计水银温度计水银温度计：水银温度计：玻璃管中的水银柱随温度的上升而膨胀，但会随温度下降而收缩（不好），必须做得很细才能防止水银下降，但太细又不好读数，怎么办？无解吗？现在的答案：用三角玻璃外壳，利用玻璃放大影像。问题问题3 将水变软将水变软 改变物质形态改变物质形态教练：教练：“现在训练很困难，跳水动作变得越来越复杂了，要训练新动作的组合进行练习，问题是多次不成功的入水增加了跳水的损伤，当你从很高

2、的跳台往下跳时水不是软的，跳水运动员常常为训练跳出新动作而受伤，失去参加比赛的机会”同事：同事：“没办法，训练新动作必须经历风险。”突然，一个发明家诞生了突然，一个发明家诞生了 改变物理状态问题问题4 抓住偷油贼抓住偷油贼提前来做提前来做故事：故事：公司买了葵花籽油，用油罐车运送，买主发现每次泄完油都短缺30升，测量仪很正常，油罐封口和可能漏油之处均无问题，甚至考虑油罐内壁可能粘上的一侧油以及气温变化的影响，但无法解释短缺油的原因有经验的侦探介入也未发现可疑之人突然，一个发明家诞生了突然，一个发明家诞生了问题问题5：巧克力中的窍门：巧克力中的窍门 反过来做反过来做如何又快又好地制作果汁巧克力？

3、如何又快又好地制作果汁巧克力？思考：果汁必须较浓才能成型，但浓果汁很难灌进巧克力瓶子。提示：提示：先有巧克力瓶子，还是先有果汁？答案：答案： 反过来做问题问题6 给胶管钻孔给胶管钻孔 反过来做，改变物质形态反过来做，改变物质形态问题：问题：需要给软性的胶管上钻很多10mm的孔，胶管一会儿伸、一会儿缩、一会儿弯，怎么办？思考：思考：用加热的铁棒在管上烫孔很不光滑，且易破损突然，发明家诞生了突然，发明家诞生了反过来做反过来做问题问题7：不合作的：不合作的A和和B 物场分析物场分析生产新型肥料的机器，如何将两种不同成分液生产新型肥料的机器，如何将两种不同成分液滴分别雾化并充分混合在一起？滴分别雾化并

4、充分混合在一起？思考：不要AA滴或 BB滴，要AB滴提示：加入电磁场 答案答案给给A、B滴分别加载静电场滴分别加载静电场 利用物场分析利用物场分析发明小窍门发明小窍门1、物理效应、物理效应2、改变物理状态、改变物理状态3、提前来做、提前来做4、反过来做、反过来做5、物场分析、物场分析最终理想解最终理想解IFRIFR ： 解决问题之初，先抛开各种客观限制条件，通过理想化定义问题的最终理想解（ideal final result） 思考状态：急于解决问题而不考虑损失关键问题：关键问题： 思想试验：在观念中按照试验的模型展开思维活动，在思维中运转推理得出符合逻辑的试验结论；是想象思维和逻辑思维共同作

5、用结果，体现理想化和现实性的对立统一 设立理想模型：指导思想是最优化原则，超前行为只有在现实条件所容许的情况下才具有可行性；但注意理想模型设计并非必须迁就现实条件，有时需要改造条件。问题问题1风从哪里来风从哪里来问题问题: 需要研究牛棚中的空气运动，需测量气流速度。牛棚很大，顶棚很高，空气速度依赖于腔和棚顶的温度，需要多次测量。IFR： 需要抓住某种矛盾特点的事物，它应该在任何一处，任何地方，但又不能无处不在，从而使空气清晰，以便观察。 蜡烛 布置会有间距 烟 无处不在 气泡气泡与空气稍有不同，气流大的地方将呈现长条形的气泡问题问题2：移动钢轨：移动钢轨问题：问题： 铁路工人移动笨重的钢轨，将

6、撬棍插在钢轨下面，听到号令将钢轨一点点移到正确位置，困难且危险！规则规则 规则1：在解决问题之前找出为什么出现问题 为什么难以移动？管子容易移动，钢轨难以东不是因为笨重，而是因为 规则2：说明矛盾 原型的钢轨较易移动，但不能有圆形钢轨，因此应该保持增加 规则3：想象解决问题理想答案IFR 将钢轨两端装上轮子问题问题3 永不脱落的油漆永不脱落的油漆家具公司经理：家具公司经理： “去年我们向幼儿园销售了一百套家具，令人遗憾的是买主抱怨说孩子们将漆从家具上刮下来”工程师：工程师： “这不是我们的问题，也许他们应该买不油漆的家具。”家具公司经理：家具公司经理： “不，幼儿园需要绚丽的家具，也许我们能找

7、到能渗透到木板里面的油漆。”突然，一个发明家诞生了突然，一个发明家诞生了小人建模法小人建模法 （MMD）方法：方法： 想象一个物体（机器、仪器）是由一群小矮人组成的，小矮人可以思考、根据实际情况可以分离、组合，避免自我的损坏，充满智慧地完成其任务。 是一种思维模式：需要非常强的想象力，想象这个物体包含许多会思考的小生命，不是分子或原子。他们会怎样感觉？怎么行动？怎么合作？优点：优点： 避免了有机体在“融入设想法”中的损坏。问题问题4 任性的跷跷板任性的跷跷板问题：问题：一个水计量器做的像一个跷跷板，仪器的左边有一个液体容器。计量器一装满水就倾斜，水流出后左边变轻，跷跷板恢复原状，问题测量不精确

8、，不是所有的水都流出来。跷跷板上有男孩和女孩，女孩是液体男孩是平衡物容器接受物体重量，跷跷板降下来问题问题5 裹着豹皮的船裹着豹皮的船轮船外部裹上豹皮，以减少船与水、船与空气轮船外部裹上豹皮，以减少船与水、船与空气之间的摩擦；之间的摩擦；当然还可以设想停泊着这类船只的码头，快艇、远洋轮、油轮裹着其它动物的毛皮，不过这不太符合保护动物者的口味，设计赛艇时考虑该方法却是有意义的问题问题6 测量甲虫体温测量甲虫体温 MMD实质：基于下位系统级别的发明实质：基于下位系统级别的发明STC 算符算符条件的限制：大小、时间、价格条件的限制：大小、时间、价格发明家应该考虑：发明家应该考虑：某物的体积缩小会发生

9、什么？反之？某动作所用的时间减少会怎样？反之？增加新的条件会发生什么？造价增加或反之？利用利用STC算符算符并不能直接给出问题的答案，但可以打破我们思维的心理惰性问题问题7 断案中的科学断案中的科学侦探故事侦探故事 侦探：这支枪应该检查一下，以便了解它是否在一周前射过子弹 专家：不知如何解决，枪筒已被擦拭，里面没有积炭。 如果枪在10秒前发射，则枪筒应该是热的，但温度记忆很短，不可靠！金属有没有其他记忆呢？ 有！？利用什么物理效应？利用什么物理效应突然，一个发明家诞生了突然，一个发明家诞生了 弹药所产生的气体不仅只对子弹起作用，也对枪筒起作用。通常地球磁场会给枪筒上磁，射击之后磁性消失，34周

10、后枪筒重新被磁化，时间越长，磁性记忆逐渐消失同时应用了STC算符发明窍门发明窍门IFR:最终理想解最终理想解MMD:小人建模方法小人建模方法mini man designSTR算子算子大小、时间、花费 scale（size），time，cost问题问题1 既厚又薄既厚又薄问题：问题：工厂订单需生产大量的1毫米厚地椭圆形玻璃板，先加工成矩形，再将四角磨成弧形，由于玻璃板很薄出现很多碎片，怎么办？思考：思考：磨厚玻璃不容易碎，但需要生产薄玻璃？突然，一个发明家诞生了突然，一个发明家诞生了将物理矛盾从时间上分开将物理矛盾从时间上分开问题问题2 自行消失自行消失问题：问题：制造厂铸造金属零件需要用吹砂

11、机清理干净，高速运动的砂子会留在铸件的缝隙里，需要把砂子从铸件里清除（注意：铸件很大，无法将它反过来把砂子倒掉）思考：思考：先把缝隙盖上？不行，工作量太大如果砂子能自行消失，用什么作砂子呢？答案答案 将物理矛盾在时间上分开将物理矛盾在时间上分开问题问题3 救人的胶管救人的胶管问题：问题：如何将不能靠近的落水人救起？答案：答案：为了救落水的人，长长的胶管卷成一盘，一旦充入空气即伸展成管道，从船上向落水人伸去问题问题4 玩具飞行器玩具飞行器问题：问题：玩具店老板要为孩子生产一种叫卡尔森的飞行娃娃，玩具店工程师犯难了？思考：思考：一对技术矛盾是：会飞必须要一个大的螺旋桨，因此看起来像卡尔森的玩具不会

12、飞，会飞的玩具看起来像大风车，怎么办？突然，一个发明家诞生了突然，一个发明家诞生了问题问题5 提前来作少做一点提前来作少做一点问题：问题： 一种机器采用将钢板卷焊的方法制作直径很大的钢管，焊好的钢管以2英尺秒的速度从机器中出来并被切成12英尺长，即每6秒需用旋转的圆形电锯切割钢管一次，电锯在切割时能和钢管一起往前运动，必须在6秒内将钢管切断。如何用轻巧的切割机快速切割？思考：思考： 矛盾：轻巧保证行进速度笨重保证切割速度 提前将钢板切割？需要更多的时间！ 方法：提前来做少做一点 经验：如果一项行动不能一次性完全实现的话，可以分步骤地部分地实现答案：不需切割机！答案：不需切割机！ 将钢板先切上口

13、子，但不切断，制成钢管后，通过一个电磁装置用一个电磁冲击就会使钢管断开问题问题6 多做一点多做一点问题：问题：如何能又快又均匀地给圆筒涂上彩色的油漆。思考：思考：快和均匀是矛盾的！答案：答案：可以多做一点，然后用场力将多余的质量（能量）除去！发明小窍门发明小窍门1、将物理矛盾在时间上分开、将物理矛盾在时间上分开2、将物理矛盾在空间上分开、将物理矛盾在空间上分开3、做少一点、做少一点4、多做一点、多做一点问题问题1 包装火柴包装火柴问题：问题：要将火柴排整齐放进火柴盒里，如何做？答案：答案：在做火柴头的混合物中加一点磁粉，即可得到易于包装的火柴。构造物场：在物质中加入磁粉并用磁场控制构造物场：在

14、物质中加入磁粉并用磁场控制问题问题2 火星车火星车 套叠法套叠法问题问题 宇宙飞船降落在一个石头山谷，接着宇航员迅速准备一辆火星车以便在火星表面行进。火星车有很大的充气轮胎，当遇到第一个陡坡时，火星车翻了怎样解决？思考：思考： 在火星车下悬挂重物以增加其稳定性，但降低了火星车性能火星车与地面净空减小，引起重物碰撞火星表面想法想法 将火星车轮胎气放掉一些？ 在火星车的轮胎两边多安装一对轮胎？ 让宇航员身体探出车外以便保持平衡？ 重心必须低最好地到接近地面问题问题3 水往哪边流水往哪边流问题：问题：挖沟工人发现一条管道，用什么办法判断管中液体往哪个方向流动。物场分析：物场分析：管道S1，液体S2，

15、需要增加一个场，什么场呢？答案：一个热场！答案：一个热场！问题问题4 永远工作的管道永远工作的管道问题：问题： 一个机器人因为一个小毛病经常损坏不能工作：在一个弯曲管道中用高速压缩空气运送钢珠，在拐弯处钢珠撞击管壁，使之工作一两小时即破坏思考：思考： 安装两套管道，但又不能总是去修补管道！做一做物场分析吧 S1钢珠、S2管壁，机械力Fm，存在一个无用且有害的场，不能通过加强内壁或改变钢珠特性来解决问题的话，该怎么办？发明家诞生了发明家诞生了 尝试通过第3种物质S3内壁或钢珠的变体，利用一层钢珠保护内壁，被磁场吸附在弯管壁上的钢珠将管壁保护起来，被击掉的钢珠会被另外的钢珠替补上去 自我服务自我服

16、务问题问题5 不倒翁法则不倒翁法则玩具公司玩具公司 玩具公司总裁召工程师们开会，要在不倒翁基础上开发新的玩具。“这玩具太简单了，有没有什么可增加或减少的？”总裁：总裁： 有个专利公布了一个新型不倒翁，其窍门是在内部安装槽子，重物可沿槽子上下运动，于是不倒翁可以倒立或躺着，总工：总工： “这是动态法则，我相信有人会想到将重物分为两半，且都可移动总裁：总裁： “的确如此，这也是一项专利，这种不倒翁摇晃时频率不断变化”；工程师：工程师： ”原来如此，重物象沙子计时器一样，当重物从一部分流到另一部分时，两部分由于重量的不断变化，频率也就不断改变“总裁：总裁： 有无更新鲜的点子，使这个玩具可以更加动态化

17、？问题问题6 体积测量体积测量动态化动态化问题：问题： 用一种计量器测量钢珠、铁钉等不同对象，结构：一个输送管和一个双门的钢筒式容器，当上层门开启时，钢珠装满钢筒，上层门关，下层门打开放出被测钢珠 改进：双门采用电磁门，上层门断电时关闭，下层门断电时打开，实现自动控制进一步的改进利用系统发展的进一步的改进利用系统发展的动态化法则：法则： 固定的磁铁应该是活动的： 将上层门设计成活动的可测量不同体积的对象问题问题7 童话中的雪橇童话中的雪橇渥伦哥尔船长在加拿大乘坐雪橇到阿拉斯加，渥伦哥尔船长在加拿大乘坐雪橇到阿拉斯加，一个称作一个称作“倒霉蛋倒霉蛋”的团伙给他买了一头鹿和的团伙给他买了一头鹿和一

18、只狗，但他发现一只狗，但他发现“鹿鹿”是牛，是牛，“狗狗”是狼，是狼，他用奇妙的方法解决了问题。他用奇妙的方法解决了问题。方法：方法：利用矛盾之间的关系问题问题8 化险为夷化险为夷拜伦拜伦.曼桥森被一头狮子追逐，迎面又遇曼桥森被一头狮子追逐，迎面又遇上了鳄鱼，曼桥森化险为夷的绝招是什上了鳄鱼，曼桥森化险为夷的绝招是什么？么？方法：有害的因素可以以某种方式结合方法：有害的因素可以以某种方式结合从而使其害处相互抵消从而使其害处相互抵消以毒攻毒问题问题9 源于自然的发明源于自然的发明问题：隧道挖掘机问题：隧道挖掘机(TBM)一辆前部安装有铲子的拖拉机，这个装置运行一两米就要挖出很多土穿山甲活的地下机

19、器：在身后留下一个隧道可以容易返回，它可以将土拍到隧道壁上人造穿山甲：机器前部安装一个切土锥体，不仅将土切下来，并且将土拍到隧道壁上。发明小窍门：发明小窍门：1、在物质中加入磁粉、在物质中加入磁粉2 2、 套叠法套叠法3、物场分析、物场分析4、动态化法则、动态化法则5 5、知识的整理与联想知识的整理与联想6 6、源于自然的发明、源于自然的发明问题问题1 超精确阀门超精确阀门热膨胀热膨胀问题：问题：需要控制通过金属管的天然气流量，金属管连接两个容器，可阀门很难精确调整天然气通过流量思考：思考：典型的物场：阀门体S1，旋杆S2，机械场Fm，机械场移动S2，使S1和S2的间隙变大或变小，物场存在，但

20、工作得不好，这说明我们需要利用另一物场F，用什么F呢？突然，一个发明家诞生了突然，一个发明家诞生了阀门体选用高膨胀系数材料，内旋杆用低膨胀材料 类似效应用于设计微型闸门磁致伸缩问题问题2 高压电线上的冰高压电线上的冰居里点居里点问题：问题： 有一条电线S1和一股电流（场FE）， 目的是不想让电线上出现冰。思考：思考： 不完整的物场 物理矛盾：由低阻材料制成的电线在现存电流下不能自行加热，有高电阻材料制成的电线能够自行加热，但用户不能正常用电。突然，一个发明家诞生了突然，一个发明家诞生了 电线还是原来的电线，只是每5米安上一个铁氧体环，这种环有很高的电阻，环内由于电磁感应产生电流而很快加热并为电

21、线加热！ 铁氧体环长期给电线加热，浪费电能，实际上只有低于0度处的电线才需加热如何使铁氧体环只在气温低时通电而在高温时断电？ 物理知识：利用磁性材料的居里点：铁氧体环只有在特定温度（居里点）下才有磁性，应该利用居里点在0度左右的铁磁体！问题问题3 杀死米虫杀死米虫利用居里点利用居里点问题：问题：杀死谷仓米虫（S1）的最好办法是将谷粒加热到正好65，理想的加热应该控制温度误差在1以内，大范围加热会引起受热不均，而局部加热效果又大为降低。答案：答案：加入居里点为65的铁磁粉（S2），当加上电磁场（F）时，用磁滤器将磁粉清除掉就可以了！问题问题4金属丝的直径金属丝的直径问题：问题：生产超细金属丝的工

22、厂，生产一种直径非常小的金属线并把它绕在一个大卷轴上，控制直径的方法很原始，通常是将机器停下来，把线剪断来称。指导线的密度因此可以计算出直径，方法复杂且不精确意外意外厂里主管听音乐会时找到了解决办法金属丝看起来像吉他弦，其振动频率依赖于其直径振动细线，频率会告诉我们它的直径。问题问题4金属丝的直径金属丝的直径物场分析：物场分析：第一项专利：金属丝S1，这个物质应该发出一种信号，一个场F，该物质本身不能产生这个场，于是需要应用另一个场（上面的专利利用了一个机械场第二项专利：电磁场F1作用于金属线S1，使S1通过不均匀电荷S2发出一个易于观察的场光场F2皇冠的亮度和形状会告诉我们金属线的直径问题问

23、题5：打碎还是不打碎？：打碎还是不打碎？如何测试灯泡里的压力？如何测试灯泡里的压力？思考：100个中抽查1个，把它打碎？若要测试每一个呢？提示：利用气体物理性质来测试：如：密度和压力的关系，还有其他答案：答案：许多许多皇冠的亮度依赖灯泡内部的气压电晕放电的皇冠效应利用物理效应问题问题6 高温玻璃传送带高温玻璃传送带课题：课题：玻璃大批量生产线上，对玻璃进行加热后在加工，加工完成后玻璃处于通红状态，需将其送到指定位置并冷却下来。矛盾：矛盾：高温玻璃处于柔软状态，为保证传送时玻璃的平整，需要很细的滚轴直径，以减少玻璃悬空面积。答案：答案：需要一个平面传输锡的熔点低而沸点高，正合适通红的玻璃板的冷却温度区间，熔化的锡在重力作用下可呈现一个绝对平面。问题问题7 自动开合的暖房自动开合的暖房问题：问题： 某农场在讨论新建的暖房：暖房的顶由轻金属框做成，里面装上玻璃或塑料薄膜，以便固定，另一边可以开合。 主任：如果气温为20度以上需打开，低于20度就要合上 技工：“装一个特殊装置，比如说温度转换器，当温度改变时就