书城童书创造新思维(科学知识大课堂)
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第10章 智能训练(3)

拿我们日常使用的雨伞来说吧。解放前有一种油布伞,用比拇指还粗的竹竿做伞柄,伞面的布上抹上桐油。这种伞坚实,但笨重,使用起来很不方便。后来,有人改为油纸伞,用抹了油的纸代替油布作伞面。这一改解决了笨重的问题,但纸容易破碎。于是用金属做伞柄,用黑布作伞面的皮柄伞应运而生。但人们又发现这种伞不能装在提包里,携带不方便。不久,人们对伞骨和伞柄进行了改革,造出了两折伞、三折伞。伞面的颜色也改成多种多样,有的还画上了图案。人们的改革是无止境的。某一件东西在这个环境中看不出缺点,在另一个环境中就可能会暴露出缺点。如下大雨时撑伞,伞面遮住了视线,行走时容易与人或车相撞,那就把伞面改成透明的。骑自行车的人双手握着车把怎么撑伞?聪明的人又把雨伞改成帽式,可以戴在头上,成为风行一时的伞帽。雨夜打伞在马路上行走,来往的车辆不容易看清你;在泥泞的小路上行走,不容易看清路面,都容易发生危险。于是有人就想到在伞上装一个发光器,克服了这个缺点。现在,在日本,有人发明了一种没有骨架的伞。这种伞的结构极为简单,它由伞面、塑料柄和注气塞3部分构成。使用时,只要用注气塞注入空气,伞面就自动张开;不使用时,排出空气,整把伞就成为一个袋子,可以折叠起来放进手提包,十分轻巧,深受用户的欢迎。

“改进”就是不断发现缺点,不断克服缺点,永不满足,不断改进,精益求精。

科学家发明耳朵体温表就是一个典型的例子。传统的体温表多数是放在口中测量体温的,体温表要在舌头下面放好几分钟,时间长而且不自在。婴儿量体温就更麻烦,把体温表塞在婴儿口中,不懂事的婴儿会感到害怕,哭个不停,甚至会把体温表咬碎,发生误吞水银事故。

针对这个缺点,有位科学家对体温表进行了改进。他首先想到的是缩短测量的时间,发明了一种只要放在舌头上一秒钟就能测得体温的体温表。但当舌头裸露在空气中时,温度容易散失,读数就会不准确。针对这个缺点,他再改进,先是尝试在头颈、头顶、鼻孔等部位测量体温,效果都不理想。后来,他想到了耳朵,耳孔较为干燥,又较少受外界温度的影响,耳鼓的血管联系着脑部的血管,而脑是控制体温的中心。于是,他把体温表再次改进成适合在耳朵测温的样式,成功地发明了耳朵体温表。只要把这种体温表放进耳朵,一秒钟就可以准确地测出体温,既方便又实用。

不少少年儿童在日常生活中遇到不方便、不合理、不科学的事物时,也和方黎她们一样,不安于现状,不怨天尤人,而是运用自己的聪明才智搞出了许多小改革、小发明。

有一个小朋友患了眼病,医生要他每天点几次眼药水。但在点眼药水时,他发现眼药水瓶有一个缺点,就是在点的时候无法对准自己的眼睛,常常会把药水点到眼睛的外面。他针对这个缺点,发明了一种带镜子的眼药水瓶,在眼药水瓶的两肩,根据一定的角度,装上两块小镜子,这样看着镜子点,就能正确无误地把药水点进眼睛了。

比如,我们拿牛奶瓶和放空牛奶瓶一般要用两只手,并且要跑到室外,在牛奶箱里取,很不方便。有的人对此习以为常,但有个小朋友却动起“改进”的脑筋。他设计了一种新型的牛奶箱,把牛奶箱嵌在墙内,一面对室外,一面对室内。箱内装两块斜板,像“人”字形。

第一块斜板像个滑梯,方向朝里,装牛奶的瓶就可以从这块板滑进。在这斜板的半腰上有另一块斜板,方向相反。两板交接处有块“〉”形的活动小阀,这里预先放好一只空牛奶瓶。当送奶工人把牛奶瓶从箱子正面放进时,奶瓶就沿着“滑梯”朝里面下滑,中途碰到“〉”形小阀,“〉”就翘起成为“∧”形,空奶瓶就顺着第二块斜板向箱子正面的出口滑去。这样,送牛奶的工人一面放入牛奶瓶,一面就可以取到空瓶。而牛奶订户,可以足不出户取到牛奶。

著名的教育家叶圣陶爷爷生前看到小朋友的小发明后,曾经高兴地说:“这样的孩子,将来一定有出息,长大以后一定能成为建设祖国的有用人才。”

变化是金

哈格里沃斯是英国的一个聪明能干的木匠。他的妻子为了补贴家用,在家里不停地纺纱。看见妻子用老式的纺车“吱呀”“吱呀”地纺线,他心里琢磨开了:用这种纺车纺纱,只能纺一根纱,又慢又辛苦,有什么办法可以改进一下呢?

1764年的一天,哈格里沃斯不小心把妻子的纺车碰倒了,使原来水平放置的纱锭直立了起来。他呆呆地看了半天,突然一个劲地喊起来:“我知道啦!我知道啦……”

原来,哈格里沃斯发现直立的纱锭和水平装的纱锭一样也会转动。他想:我做一个木框子直立着并排安装几个纱锭,不就可以一次纺出几根纱了吗?

在妻子的协助下,他几经改进,终于发明了一种一次能纺八根纱的新纺车——珍妮纺纱机。

珍妮纺纱机的发明,在英国乃至整个欧洲纺织技术史上具有极为重要的意义。

这个发明能成功,很重要的一环就在于把水平装的纱锭变为垂直放的纱锭。

还有一个事例,一个修女在窗口纺纱,耳中听到窗外传来刺耳的锯木声,她抬头一看,只见隔壁的一个小伙子正弓着背吃力地用直锯锯一棵树。她一边纺纱一边想,我纺纱不要花多大力气,如果在一个纺纱的轮子周围装上锯齿,锯起来不就省力得多了吗?于是,她发明了圆形锯。这是变条形为圆形。

可见,“改变”也是创造发明的思路之一。

“改变”就是这样想:

改变一下事物的形状、颜色、音响、气味、位置、方向会产生什么结果?改变一下事情的次序或操作的顺序又会产生什么结果?

如我们常见的铅笔,一般是圆的,放在桌上容易滚落。于是,人们就把圆的变成六角形的,克服了容易滚动这个缺点。后来又有人把六角形变成三角形,以方便低年级的小朋友把握。

为了方便木工的使用,又把铅笔做成扁圆形。铅笔芯一般是黑的,把它变成红、黄、蓝等多种颜色,就有了新的用途。现在还有白色的铅笔,可以在黑板上写字。

我们每天行走的马路,为了适应社会的发展也不断地在“变”。单调的路面颜色会使长时间高速行车的司机感到枯燥,产生疲劳。为了解决这个问题,人们设计出一种彩色路,把不同的色彩掺进黑色的沥青材料,使路面的颜色起了变化。彩色路还是一种信号路,它能告诉司机:红色——前面有交叉口或居民点;蓝色——附近有学校,注意小学生穿行马路;黄色——不准开快车……彩色路对提醒安全行车十分有效,还能起到美化城市的作用。人们还把马路变成高低不平,做出方格、斜条、圆圈等好多图案。粗糙的路面加强了防滑作用,对于每小时跑100多千米的汽车而言,就成了十分安全的“保险路”了。现在又有人把一种奇妙的发光材料掺进了路面,就变成了发光马路。这种马路夜里能把车道映得清清楚楚,司机在黑夜中行驶就像白天一样方便。“变”是无止境的,科学家已在设想把高频导向电缆安置在道路下面,它会发出信号,指挥汽车按一定方向、速度行驶,比司机自己开车还可靠。

上海的母亲河——黄浦江上近几年建起了几座雄伟的大桥,没有两座的造型是相同的,“改变”使这些桥梁成为黄浦江上亮丽的风景线,使许多外地游客流连忘返。

过去,我国生产的商品的外包装不十分讲究。有的外商用低价买去后,改变一下商品的外包装,转手就高价卖出。现在,我国的外贸单位吸取了教训,在“变”字上做文章,使商品的外包装越变越精致、美观,做到“秀外慧中”,结果,大大地提高了商品的价格与市场竞争能力。

变一下次序,有时也能带来不同的结果。语文课本中的《田忌赛马》就很能说明这个问题。

田忌同齐王赛马,各自把自己的马分成上、中、下三等。田忌以自己的上等马对齐王的上等马,以自己的中等马对齐王的中等马,以自己的下等马对齐王的下等马。由于田忌的每一等马都不如齐王的强,结果连输了3场。这时,田忌的朋友孙膑见齐王的马比田忌的马强不了多少,就给田忌出主意,用田忌的下等马同齐王的上等马比,先输一场。然后拿田忌的上等马与齐王的中等马比,将田忌的中等马与齐王的下等马比,结果扳回两场,终于以二比一获胜。课文的结尾这样说:“这是原来的马,只调换了一下出场的顺序,就可以转败为胜。”

这句话点出了“改变”的妙处。

在我们日常学习中,这类事也是很多的。做数学题时,如果我们按照一定的规律,合理地调换运算的顺序,就能算得又快又正确。如:

6.7×0.38+0.67×5.1+0.067×11=?是一道较复杂的计算题。但如果我们运用“乘数扩大,被乘数缩小相同倍数,积不变”的原则,把式子转化为6.7×0.38+6.7×0.51+6.7×0.11,再用乘法分配律的知识把式子转化为6.7×(0.38+0.51+0.11)就可以很快得到答数6.7。

在中外少年儿童开展的创造发明活动中,运用“改变”而成功的事例也是举不胜举的。

如一个一年级的小朋友,有一次晚上回家,摸黑去插门插销,结果,插了半天才插上。原来,由于门走了形,插销头与套子对得不准。这准小朋友想,尖的东西很容易插进别的空隙。

第二天,他就动手把插销的头用锉刀锉得尖一点。这样,插门就不难了。他是把“平头”变为“尖头”,发明了尖头插销。

还有一位小朋友使用漏斗往瓶里灌水时,发现水流不畅,原来是瓶中的空气无法跑出来。他把漏斗提起一些,瓶里的空气从空隙中跑出,水才顺利地灌了进去。这位小朋友先在瓶口垫一块东西,一试,水顺畅地灌下去了,但他想,每次要找一块东西垫,多麻烦!后来,他把漏斗的管子变为方形的。方形的管子与圆形的瓶口形成了空隙,瓶里的空气从空隙中跑出来,水也就流得通畅了。

我们平时见到的装昆虫标本的盒子都是长方体的,只能从正面看,昆虫标本的背面怎么样就看不到了。上海的一位小朋友把标本盒变成六面透明的,克服了这个缺点。后来,她又把标本盒的两侧变成三角形,这样只要五块透明的材料就行了,稳定性胜过长方体标本盒,能从各个角度观察标本。这件小发明通过改变材料与形状,取得了良好的效果。

也许你会说:小小的变动,谁不会?只是我一时没有想到而已。是的,小发明并不神秘,但可贵的是你想到了别人一时没想到的东西。开动你的脑筋,多想想吧,成功正在向你招手呢!

一锤定音

马路上的红绿灯可以代替交通警察指挥交通。红灯停,绿灯行。有了这个规定,十字路口的车辆才能互不干扰,顺利地通行。还有,按我国交通部门的规定,车辆在马路上要靠右边行驶(世界上也有一些国家规定车辆在马路上靠左行驶)。大家按本国的规定执行,来来往往的车辆就可相安无事。

由此可见,作出某些规定是人们生活的必须。有趣的是,“定型”也成了创造发明的思路之一。

什么叫“定型”法呢?

为了解决某一问题或改进某一件东西;为了提高学习、工作效率,防止可能发生的事故或疏漏;为了生活得更美满,需要定出什么吗?这个规定的作用究竟是什么?

“定型”在科学发明上有很大的作用。

1740年以前的温度计上有不同的刻度标准。如:英国皇家学会实验部主任罗伯特霍克把水的结冰温度作为一个起点;有的医生以正常的血温为起点;牛奶场的商人以牛奶的溶点为起点;有的天文学家以巴黎天文台地下室的温度为起点。有人统计了一下,这时期有27种不同刻度的温度计,它们的确方便了确定温度起点的人,却给更多的人带来了麻烦。为此,1740年,大家经过协商一致同意以水的冰点和沸点作为温度计算标准刻度的依据。

由于有了这个规定,有个名叫华仑海特的人,设计制造了一种装水银的温度计,在这种温度计上,水的冰点是32度,沸点为212度,称为华氏温度计。1742年,瑞典的摄尔西斯设计制造了一种温度计,它以水的冰点为零度,沸点为一百度。这就是我们今天最熟悉的摄氏温度计。气象台预报天气的温度就采用他制定的标准,称为摄氏度。

再举一个例子。有一则电视广告,讲有一种牙刷的毛是蓝色的,这蓝色在使用过程中会一点一点褪下去,褪到牙刷的根部就说明这支牙刷的寿命到了,该换一支新的了。这是用颜色来“定型”使用的日期。据使用过的人说,效果确实不错。

现在,随着工农业、交通运输业的发展,城市噪音成了一种公害。科学家就给声音的大小作了个规定,把声音大小的单位称为分贝。分贝超过了一定的限度就要妨碍与影响人的正常生活了。把“环境噪声显示器”装在马路上,它根据周围声音的强弱不断地显示出分贝的数字,提醒人们,轻点,再轻点,不要无缘无故地发出令人讨厌的噪声。

在发明照相机的过程中,“定型”也起了很大的作用。人们开始制造照相机时,各个厂家胶卷的大小是不相同的,所以买相机必须同时买这一家生产的胶卷。后来,有人就规定了“120”和“135”两种大小规格的胶卷,生产胶卷的厂与生产相机的厂分开,这样,不管什么相机都可以买到合适的胶卷,大大地方便了用户。

上面提到的胶卷问题,实质就是一个标准化的问题。标准化是发明家惠特尼发明的一种方法。他提出采用相同的标准,成批地生产枪支零件,然后组装成枪,使原来只能一支一支制造的枪支变成可以批量生产。工人只在流水线上制作某一个零件,容易成为熟练工人。枪支损坏了,只要找到配件就可以调换。标准化迎来了大工业生产的新时代。“定型”在发展现代工业上功不可没。

现在有不少自动的装置也有“定型”的思路。如冰箱到了一定的温度就会停止运转,但温度超过了某一限度,它又自动地启动工作,这就是一个设定好的温控装置在起作用。

有人问,用“定型”的方法也可以搞小创造、小发明吗?答案是肯定的。

有一个日本小朋友发现灭火器过了期往往会失效,怎么让人们对灭火器是否失效一目了然呢?他在灭火器上装了一个液晶显示器,以电池做电源,在有效期内会显示“可使用”三个字。有效期将满,那电池的电力也将耗尽,显示器上的字也随之消失。这时,就须及时调换灭火器的药剂。然后,再装上一枚新电池让液晶显示器上再一次显示出“可使用”三个字来。

这是利用某种电池的耗电速度与药剂失效速度相仿这一点来定出限期使用时间的。

上海市和田路小学的小童同学发明了一种电子防近警报器也是一个例子。他利用人体有生物电的知识,在电子防近警报器上装一块金属感应板,规定了头部到桌子的距离。当头下俯超过这个规定值时,金属板就会受感应,电流传到防近警报器,小红灯就会发亮,发出警告,提醒写字看书的人姿势要端正。

你能利用“定型”的方法发明什么作品吗?

移山填海