发明创造7.ppt

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1、1气压计、真空泵的发明与演变。思考：气压装置及真空装置的应用。2主要内容1.视频案例；工业4.0之机器人1、2.1.水压机的发明；2.莱顿瓶的发明；3.蒸汽机的发明：4.课后练习；对同一案例（水压机、莱顿瓶、蒸汽机）的认知的不同意见。5.下一讲预告。3。41.1.知识目标知识目标通过学习，对发明创造案例水压机、莱顿瓶、蒸汽机建立认知。2.2.技能目标技能目标通过学习，感知自己的认识能力。学会应用上述“二机一瓶”及其创新意识。3.3.素质目标素质目标通过案例，提高团队对事物的认知能力。提高对于自我的认识能力。达到职业规范和职业道德等综合素质和能力的培养目标重点重点（落实方案）：（落实方案）：1.

2、对发明创造案例即水压机、赖顿瓶、蒸汽机建立认知。2.对自我认识能力的再感知。难点难点（突破方案）；（突破方案）；对自我认知能力的进化评估。建立创新式应用理念。56知识考核知识考核（2020分）分）通过捡测：能够学会对于水压机、莱顿瓶、蒸汽机认识能力的自我评估。素质考核素质考核（2020分）：分）：通过分组合作捡测：通过分组合作捡测：通过案例提高团队认知能力的评估。技能考核技能考核（6060分）：分）：通过学习，发现自己的认识能力。描述创新应用设想。7观擦机器人自我识别的人工智能8读懂工业4.0，思考我们的任务与责任9思考思考；弯箍机带来的建筑施工、设计、预算、管理问题1795年，英国的J.布拉

3、默应用帕斯卡原理发明了水压机,用于打包、榨植物油等。到19世纪中期,英国开始把水压机用于锻造，水压机遂逐渐取代了超大型蒸汽锻锤。到19世纪末，美国制成126000千牛自由锻造水压机。此后，全世界先后制造20余台10万千牛级的自由锻造水压机，其中中国制造的有2台（见彩图）。随着电动高压泵的出现和完善，锻造水压机也向较小吨位方向发展。20世纪50年代后出现了小型快速锻造水压机，可进行相当于3050千牛锻锤所做的工作。40年代，德国制成180000千牛的巨型模锻水压机，此后全世界先后制成180000千牛以上的模锻水压机18台，其中中国制造的一台为300000千牛。10帕斯卡定律加在密闭液体上的压强可

4、由液体按原来的大小，向各个方向传递。13工作行程大，在全行程中都能对工件施加最大工作力，能更有效地锻透大断面锻件，没有巨大的冲击和噪声，劳动条件较好，环境污染较小。水压机工作时的优点是力量大、施力缓慢均匀、无震动，因此被锻造的钢铁内部结构密实、有韧性、不易断裂。1795年，英国的J.布拉默应用帕斯卡原理发明了水压机。至19世纪中期，水压机逐步取代了超大型蒸汽锻锤。水压机根据用途可分为：自由锻造水压机。用上、下锻砧和简单工具进行自由锻，主要用于单件、小批生产，一般采用立式上传动结构，有3个工作缸，在输入高压液体后，可获得3级不等的工作力。模锻水压机。主要用于模锻飞机、航天器的铝、铝合金和镁合金锻

5、件，以及不锈钢、特种合金钢、钛合金等各种高温、高强度合金锻件。冲压水压机。用于厚板料在热态或冷态下的冲裁、拉深、折弯等工艺，在锅炉和容器制造中应用较多，通常为四柱立式和框架式结构。挤压水压机。用于型材和零件的挤压，通常为卧式结构。17 用液体作为工作介质传递压强以产生巨大工作力的锻压机械。液压机除用于锻压成形外，也可用于矫正、压装、打包、压块和压板等。液压机包括水压机和油压机。以水基液体为工作介质的称为水压机,以油为工作介质的称为油压机。液压机的规格一般用公称工作力（千牛）或公称吨位（吨）表示。锻造用液压机多是水压机，吨位较高。为减小设备尺寸，大型锻造水压机常用较高压强（35兆帕左右），有时也

6、采用 100兆帕以上的超高压。其他用途的液压机一般采用 625兆帕的工作压强。油压机的吨位比水压机低。精细陶瓷的压力加工及现状注；高附加值精细、智能、功能陶瓷技术目前掌握再欧盟、日本、美国手上。我国规模化生产的陶瓷仍为低端、耗能的日用品陶瓷。请思考我们未来陶瓷的出路？20影响世界220多年的帕斯卡水压机原理，派生出液压、气动、伺服控制等现代工业技术。21油压机油压机汽车歧管粱液压成型液压站22水压机之自由锻造23水压机24莱顿瓶是荷兰物理学家马森布洛克在17451746年发明的，其结构可简述为；一个玻璃瓶，瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接，并灌入一些水，棒的上端是一个金属

7、球与摩擦起电机连接，手握瓶的外部，这就构成以瓶子玻璃为电介质的电容器鼻祖。开启了 贮存电荷的第一步，当时电荷的产生是由旋转玻璃球与手摩檫来产生的，摩擦启电机在电学史上占有重要地位。2526 事实上莱顿瓶的发明是经过真空泵发明人格里克的奇幻的硫磺球摩起电机、牛顿的玻璃球起电机（发现电的引力与斥力）、1720年英国人格雷发现电可以转移和传导性并分清了导电与绝缘体、法国人杜菲发现任何东西在一定条件下都可以带电并分清了有两种电、1745年德国的克莱斯特玻璃瓶中如果灌入水银或酒精效果更好、荷兰室验验家马森布洛克（莱顿大学物理学家）的莱顿瓶、法国电学家诺勒特改进了莱顿瓶即大大提高了莱顿瓶的电容量，促进了电

8、容、电池的发展和电磁现象的研究。莱顿瓶的发明是众人创新的结果 电、磁现象是大自然最重要的现象，电、磁现象是大自然最重要的现象，也最早被科学家们关心和研究的物理现也最早被科学家们关心和研究的物理现象，其中贡献最大的有象，其中贡献最大的有来顿、富兰克林来顿、富兰克林、伏打、伏打等科学家。等科学家。19 19世纪以前，电、磁现象作为两个独立世纪以前，电、磁现象作为两个独立的物理现象被广泛的关注和研究。正是的物理现象被广泛的关注和研究。正是由于这些研究为电磁学理论的建立奠定由于这些研究为电磁学理论的建立奠定了基础。了基础。28自制莱顿瓶试验效果 莱顿瓶的后期效应；电磁场理论的建立莱顿瓶的后期效应；电磁

9、场理论的建立奥斯特奥斯特是谢林的信徒，从是谢林的信徒，从18071807年年开始研究电与磁之间的关系。开始研究电与磁之间的关系。18201820年发现电流以力作用于磁年发现电流以力作用于磁针针18世纪末期，德国哲学家世纪末期，德国哲学家谢林谢林认为认为,宇宙是有宇宙是有活力的活力的,而不是僵死的而不是僵死的,认为电是宇宙的活力认为电是宇宙的活力和灵魂；电、磁、光、热现象是相互联系的。和灵魂；电、磁、光、热现象是相互联系的。安培安培发现作用力的方向和电发现作用力的方向和电流的方向以及磁针到通过电流的方向以及磁针到通过电流的导线的垂直线方向相互流的导线的垂直线方向相互垂直，并定量建立了若干数垂直，

10、并定量建立了若干数学公式。这表明，电流与磁学公式。这表明，电流与磁之间存在着密切的联系。之间存在着密切的联系。电磁场理论的建立电磁场理论的建立 法拉第法拉第相信电、磁、光、热是相相信电、磁、光、热是相 互联系的。奥斯特互联系的。奥斯特18201820年发现年发现 电流以力作用于磁针后，法拉第电流以力作用于磁针后，法拉第 敏锐地意识到磁也一定能够对电敏锐地意识到磁也一定能够对电 产生影响。产生影响。18211821年他开始探索年他开始探索磁磁 生电的实验生电的实验18311831年他发现；年他发现；当磁捧插入导体线圈时；导线圈当磁捧插入导体线圈时；导线圈 中就产生电流。这表明，电与磁中就产生电流

11、。这表明，电与磁 之间存在着密切的联系。之间存在着密切的联系。电磁场理论的建立电磁场理论的建立麦克斯韦麦克斯韦深入研究并探讨了电与深入研究并探讨了电与磁之间发生作用的问题，发展了磁之间发生作用的问题，发展了场的概念。在法拉第实验的基础场的概念。在法拉第实验的基础上，总结了宏观电磁现象规律，上，总结了宏观电磁现象规律，引进位移电流的概念，提出了一引进位移电流的概念，提出了一组描述电磁现象的规律偏微分方组描述电磁现象的规律偏微分方程，即麦克斯韦方程组，建立了程，即麦克斯韦方程组，建立了宏观经典电磁场理论。宏观经典电磁场理论。18551855年：开始致力于电磁学的研究年：开始致力于电磁学的研究186

12、41864年：年：电磁场的动力学理论电磁场的动力学理论18731873年：年：电磁通论电磁通论著作完成著作完成18731873年年:经典宏观电磁场理论建立经典宏观电磁场理论建立3 3电磁场理论的发展和应用电磁场理论的发展和应用 德国科学家德国科学家赫兹赫兹,1887 1887 年用火年用火 花隙激励一个环状天线，用另花隙激励一个环状天线，用另 一个带隙的环状天线接收，证一个带隙的环状天线接收，证 实了麦克斯韦关于电磁波存在实了麦克斯韦关于电磁波存在 的预言，这一重要的实验导致的预言，这一重要的实验导致了后来无线电报的发明。从此开始了电磁场了后来无线电报的发明。从此开始了电磁场和电磁波理论的应用

13、与发展时代。和电磁波理论的应用与发展时代。无线电报无线电报(telegraphtelegraph）18951895年，年，马可尼马可尼进行了进行了2.52.5公里无线电报传送公里无线电报传送18961896年，年，波波夫波波夫进行了进行了250250米的电报传送试验米的电报传送试验 18991899年年,跨越英吉利海峡电报传送试验成功跨越英吉利海峡电报传送试验成功 19011901年，跨越大西洋的年，跨越大西洋的32003200公里的试验成功公里的试验成功 马可尼成为马可尼成为19091909年的诺贝尔奖得主年的诺贝尔奖得主有线电话有线电话 （telephone)telephone)1876

14、1876年年,美国科学家美国科学家贝贝 尔尔在美国建国在美国建国100100周年周年 博览会上展示了他所发博览会上展示了他所发 明的有线电话。明的有线电话。广播广播 (broadcasting)1906 1906年，美国年，美国费森登费森登用用5050 千赫的发电机作发射机，千赫的发电机作发射机，用微音器接入天线实现调用微音器接入天线实现调 制，使大西洋航船上的报制，使大西洋航船上的报 务员听到了广播播出的音乐。务员听到了广播播出的音乐。19191919年第一个定时年第一个定时 的无线电广播电台在英国建成。的无线电广播电台在英国建成。电视电视 (television video)1884 18

15、84年，德国年，德国尼普科夫尼普科夫提出机提出机 械扫描电视的设想，械扫描电视的设想，19271927年，年，英国英国贝尔德贝尔德成功用电话线路把成功用电话线路把 图像从伦敦传至大西洋中的船上。图像从伦敦传至大西洋中的船上。兹沃霄金兹沃霄金在在 19231923年和年和19241924年相继发明了摄像管和显像管。年相继发明了摄像管和显像管。19311931年，世界上第一个全电子电视系统出现。年，世界上第一个全电子电视系统出现。雷达（雷达（RadarRadar）雷达的英文雷达的英文RADAR是是Radio Detection And Ranging的缩的缩写，意为无线电探测和测距写，意为无线电探

16、测和测距 19221922年，年，马可尼马可尼发表无线电波能检测物体的论发表无线电波能检测物体的论 文，是雷达最早的概念。雷达作为一种探测目文，是雷达最早的概念。雷达作为一种探测目 标的电子设备，产生于二次世界大战。标的电子设备，产生于二次世界大战。19361936年，英国设计警戒雷达投入了运行年，英国设计警戒雷达投入了运行19381938年，美国研制成第一部火炮控制雷达年，美国研制成第一部火炮控制雷达19401940年，微波雷达的研制成为可能年，微波雷达的研制成为可能19441944年，自动跟踪飞机的雷达研制成功年，自动跟踪飞机的雷达研制成功19451945年，显示运动目标的显示技术发明年，

17、显示运动目标的显示技术发明卫星通信卫星通信(satellite communications)19581958年年,美国低轨美国低轨“斯科尔斯科尔”卫星发射成功卫星发射成功 19641964年年,同步通信卫星实现了三大洲的通同步通信卫星实现了三大洲的通信信 19651965年年,第一颗商用定点同步卫星投入运第一颗商用定点同步卫星投入运行行 19691969年年,卫星通信经历卫星通信经历1010年发展终趋于成年发展终趋于成熟熟卫星定位技术卫星定位技术 （Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System GPS）卫星

18、定位技术卫星定位技术 GPSGPS 1957 1957年卫星发射成功后，以卫星为基地对地球表面及年卫星发射成功后，以卫星为基地对地球表面及 近地空间目标的定位和导航成为可能。近地空间目标的定位和导航成为可能。19581958年底，美年底，美 国开始研究实施这一计划，于国开始研究实施这一计划，于19641964年研究成功子午仪年研究成功子午仪 卫星导航系统。卫星导航系统。19731973年美国提出了由年美国提出了由2424颗卫星组成的颗卫星组成的 实用系统新方案，即实用系统新方案，即GPSGPS计划，计划，19901990年最终的年最终的GPSGPS方方 案是由案是由2121颗工作卫星和颗工作卫

19、星和3 3颗在轨备用卫星组成。颗在轨备用卫星组成。北斗定位系统北斗定位系统 北斗定位系统是我国建立北斗定位系统是我国建立的区域导航定位系统。北的区域导航定位系统。北斗一代由三颗卫星、地面斗一代由三颗卫星、地面控制中心、用户三部分组控制中心、用户三部分组成。功能为定位成。功能为定位,通信和通信和授时授时.北斗二代为全地定北斗二代为全地定位系统位系统,2011年完成系统年完成系统组网，基本具备运行能力。组网，基本具备运行能力。2020年完成建设任务。年完成建设任务。法拉电容超级电容器是一种具有超级储电能力，可提供强大的脉冲功率的物理二次电源。它是根据电化学双电层理论研制而成的，所以又称双电层电容器

20、。其基本原理为：当向电极充电时，处于理想极化电极状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使这些离子附于电极表面上形成双电荷层，构成双电层电容。由于两电荷层的距离非常小（一般 0.5mm 以下），再加之采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而产生极大的电容量。（地球的球导体电容量为708uF)4546 超级电容器的问世实现了电容量由微法级向法拉级的飞跃，彻底改变了人们对电容器的传统印象。目前，超级电容器已形成系列产品，实现电容量 0.5-1000F，工们电压 12-400V，最大放电电流 400-2000A。如第3课所述；一七六九年,瓦特把蒸汽机改成为发动力较大的单动式发动机

21、。后来又经过多次研究,于一七八二年,完成了新的蒸汽机的试制工作。机器上有了联动装置,把单动式改为旋转运动,完善的蒸汽机发明成功了。4748早期石油抽取蒸汽机火力发电蒸汽机495051525354自行回顾案例、思考；工业4.0与机器人离我们有多远；水压机的新用途（工业4.0离不开液压系统）；莱顿瓶的新用途（收集大自然的能量）；蒸汽机的新用途（构思太阳能蒸汽发电机群建设、预算、管理）551.对课程案例的思考、发现案例新用途。2.对自己的发现能力、对事件的关注力、对自己的认知能力进行再认识。56下一讲新课预告：下一讲新课预告：1.留声机的发明；2.激光器的发明；3.炸药。57没有人计划失败没有人计划失败失败都是因为没有计划失败都是因为没有计划每个人都应有积极、每个人都应有积极、进取的心态进取的心态一个人成功的关键取一个人成功的关键取决于他的心态决于他的心态59 谢谢各位！