宋老师讲创新方法

宋国松

小典故

石磨

我国在进入农业社会后，人们学会了用石头压碎或者碾碎谷物，后来又发展到把谷物放在石臼里用杵来舂捣。到了东周时期，人们在生产实践中发现，与捣碎相比，研碎效果更好。于是，人们将两块比较坚硬的圆石，各凿出密布的浅槽，合在一起，用人力或畜力使它转动，就把谷物研磨成粉了。

把谷物放在石臼里用杵来舂捣，这已是粮食加工工具的一大进步，但是仍然费时费力。石磨的发明则把杵臼的上下运动改变为磨盘的旋转运动，使杵臼的间歇工作变成了磨盘的连续工作。这是采用状态逆向法的典型案例——通过运动状态和工作状态的逆向，大大减轻了加工谷物的劳动强度，提高了效率。

工具箱

状态逆向法

在科学技术中，状态指物质系统所处的状况，如温度、压力、体积、速度等，也指各种物态，如物质的固、液、气态等。

状态逆向法是指人们根据事物（或系统）某一状态的逆向方面来认识事物，进而引发创造发明的方法。

大型电动台刨、锯。过去，木匠用锯和刨来加工木头，都是木头不动工具动（实际上是人动）。这样做，人的体力消耗较大。为了改变这一状况，人们从工具不动、木头动的角度出发，设计发明了一种大型电锯和电刨（见右图），从而大大提高了效率和工艺水平，减轻了劳动强度。从木头加工状态静与动的改变，就可知它与“状态逆向法”是紧密相联的。

电冰箱制冷循环系统。氟利昂在常温常压下呈气态，如果使其成为液态，需要采取降温或加压等方式来实现。而电冰箱的制冷方式，恰恰采用了“状态逆向法”。首先通过压缩机使氟利昂变成液态，然后使液态氟利昂通过毛细管（制冷的关键部件，见左图），使其突然减压迅速汽化，快速通过冷凝器从周围吸收热量，其周围因放出热量而温度降低，从而达到了制冷的目的。

（注：氟利昂进入大气会破坏臭氧层，目前已被禁用，冰箱也都成了无氟冰箱。）

两向旋转风力发电机。由我国发明家苏卫星发明的“两向旋转风力发电机”诞生于2007年。过去，发电机共同的构造是各有一个定子和一个转子，定子不动，转子转动。而“两向旋转风力发电机”采用了“状态逆向法”，使“定”子转动，突破了传统的转子单向运转，实现了定子、转子在同时间内相对运转，使相对转速得到了很大的提高，导致了线圈切割磁力线次数增加，发电效率比普通发电机提高了数倍。

新型直驱动列车车轮发电装置。在中学阶段，学生所学到和所见到的发电机基本结构是：磁体为定子、线圈为转子。而2010年获第七届宋庆龄少年儿童发明奖的铜奖作品“新型直驱动列车车轮发电装置”，运用了“状态逆向法”：将线圈由“转”改为“定”，固定在车轮旁边的支架上；磁体由“定”改为“转”，镶嵌在列车车轮上，随车轮而转动。这样所形成交替变化的磁场，就会在线圈中产生交替变化的感应电流，达到了发电的目的。

思考题

一、认识状态

通过网络、图书等方面的资料收集，谈谈你对“状态”二字的认识。

二、认识方法

请举发明实例说明什么是状态逆向法。

三、实践项目

请你运用状态逆向法进行一些发明设想，并尝试完成它。