專利名稱：組合式幾何演示教具(智力玩具)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬幾何教具，亦可作為智力玩具。
中學(xué)幾何課本是研究平面或空間幾何圖形的概念、性質(zhì)和形狀、大小，以及點(diǎn)、線、面關(guān)系。由于這些內(nèi)容比較抽象，常給課堂教學(xué)帶來很大困難。因此研制合適的教具，使抽象、難懂的東西化為生動(dòng)、具體的形象，使之有效地輔助課堂教學(xué)是當(dāng)務(wù)之急。
目前，幾何教具缺乏，自制或購買的幾何教學(xué)模型，如園柱、園錐、園臺(tái)等，用途單一，趣味性差，在教學(xué)中只可一具一用，使用攜帶，均不方便。
中國專利公開了一種申請(qǐng)?zhí)枮?5203020的套管配接式幾何教具，是用一套尺寸成比例，形狀不一的平面線材框架作為零部件，采用套管連接的方式，交叉配接出各種幾何模型，這種教具連接復(fù)雜，靈活性差，雖能表示多種幾何圖形，但不能確切地體現(xiàn)幾何定義。
中國專利還公開了申請(qǐng)?zhí)枮?5200559多用立體幾何演示模型，它是利用一透明立方體小合和棱錐狀小合及各種插片演示幾何圖形中的點(diǎn)、線、面關(guān)系，但制作復(fù)雜，材料昂貴，而且演示范圍有限。
設(shè)計(jì)本實(shí)用新型的目的，在于提供一種功能齊全，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組合靈活，可拼可拆，趣味性強(qiáng)，制作成本低的組合式教具。
本教具是在中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?7208309由本人(葉舜華)發(fā)明創(chuàng)造名稱為組合式幾何演示教具的基礎(chǔ)上，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)，趨于科學(xué)，靈活、完善而適合實(shí)用的教具。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，用塑料、木質(zhì)或金屬材料制作如下部件
1.各側(cè)面留有矩形連接孔、一個(gè)銳角為30°，另一個(gè)60°的銳角平分線三分之一處留有園形連接孔，在60°角所對(duì)的一條直角邊上由銳角頂點(diǎn)至直角頂點(diǎn)的三分之一處，留有上述園形連接孔半個(gè)孔的直角三角形1，共12個(gè)。
或可制作6個(gè)邊長等于直角三角形1斜邊邊長的正三角形，或腰長等于直角三角形1斜邊邊長，頂角為120°的6個(gè)等腰三角形，代替上述直角三角形1。
2.各側(cè)面留有矩形連接孔，兩條直角邊邊長之比為14，其短直角邊邊長等于直角三角形1中30°角所對(duì)邊邊長的直角三角形2，共8個(gè)。
3.弦所在的側(cè)面開有矩形連接孔，弦長等于直角三角形1的斜邊邊長，弧所對(duì)園心角為60°的弓形3，共6個(gè)。
上述所有的三角形、弓形厚度相同。
4.正方形和矩形連接片4，其中矩形面積為正方形面積的兩倍，分別用于兩組直角三角形和弓形側(cè)面槽孔的連接。
5.首端有喇叭口孔眼，可以疊合的A、B旋轉(zhuǎn)鈕桿5，共兩件。鈕桿桿身底部寬度稍大于直角三角形2側(cè)面寬度，桿身長度從鈕桿首端喇叭口中心至邊緣距離為直角三角形1斜邊邊長的2倍，和鈕桿底部相連的還有兩片呈直角梯形而相對(duì)傾斜的直立夾板。兩夾板所在的直角梯形，下底長從邊緣起應(yīng)為直角三角形1斜邊長的一點(diǎn)五倍，斜邊與底邊所成的角α滿足smα＝ 1/4 。
又制作園半徑相等于直角三角形1的斜邊邊長，中心有喇叭形小孔的底盤6，在底盤6中心起始其距離為直角三角形160°銳角頂點(diǎn)至角平分線三分之一處，均勻分布和直角三角形1中所留小孔相配套的三條園柱體連接柱。
旋轉(zhuǎn)鈕桿5和底盤6之間可以通過螺絲7，螺帽8固定。
旋轉(zhuǎn)鈕桿5底部連有從邊緣起長為直角三角形1斜邊邊長的一根固定軸，軸上串以若干個(gè)其直徑相等于底盤厚度的空心珠，有利于旋轉(zhuǎn)鈕桿5保持平衡，在承受側(cè)面重量時(shí)仍能順利地繞中心旋轉(zhuǎn)。
6.寬度和厚度都相同，表面呈弧形曲面且能通過連接部件進(jìn)行開合旋轉(zhuǎn)的三組半園環(huán)，每組兩個(gè)組合成園。在不影響視覺的前提下。按X環(huán)13，Y環(huán)12，Z環(huán)11從大到小的順序排列，留有適當(dāng)間隙。
Z環(huán)11，Y環(huán)12，在環(huán)兩端和環(huán)中點(diǎn)處留有小孔，用空心鉚釘在兩端點(diǎn)鉚合，可以開合。
X環(huán)13在環(huán)兩端和環(huán)中點(diǎn)處留有小孔，用空心鉚釘在一端鉚合，另一端留有緊鄰兩小孔，能多孔連接調(diào)整園弧周長，當(dāng)不使用B支架15時(shí)，可用小螺絲通過X環(huán)13中點(diǎn)處的小孔和Y環(huán)12的小孔連接。
7.和直角三角形2的一條較長直角邊的長度相等，在中點(diǎn)處留有小孔的軸9一根，軸9兩端呈臺(tái)階形收縮，恰能同Z環(huán)11、Y環(huán)12兩端或中點(diǎn)處的小孔套合。
又制作長度為軸9二分之一的半軸10，其一端有一可和伸縮環(huán)連接的小鉤。另一端留有小孔或豁口，可用一小園環(huán)與軸9連接。
8.在兩頂端處有和半園環(huán)小孔相配套金屬小突起的叉形A支架14和B支架15，A支架14底部連有和支柱16中心園孔相配套的空心管，B支架15底部連有和A支架14底部空心管內(nèi)徑相配套的園柱，兩支架可同時(shí)使用，亦可單獨(dú)使用，連接方式任選。
9.有絲扣的喇叭形支柱16和中心有孔眼的園臺(tái)形底盤17組成底座，可裝可拆。
10.用皮革或塑料制作一帶狀伸縮環(huán)18，長度大于半園環(huán)所組成園的周長，在首端有小突起，尾端至環(huán)中點(diǎn)均勻分布可和小突起相連接的小孔，環(huán)上套以四個(gè)小環(huán)，能使兩端連接疊合，演示大小不同的園或橢園。
用這些基本構(gòu)件進(jìn)行拼接、組合，即可演示多種平面幾何及立體幾何的概念，性質(zhì)和點(diǎn)、線、面關(guān)系。
本實(shí)用新型由于采用了組合式結(jié)構(gòu)，因而要比現(xiàn)有的教具有較大的靈活性，既可演示多種平面和空間的幾何模型，又可演示不同的組合關(guān)系，功能齊全，能夠緊密結(jié)合課本內(nèi)容，知識(shí)覆蓋面大。同時(shí)，由于它組合靈活，使用方便，可拼可拆，一具多用，能作為一種趣味豐富的智力玩具使用。


圖1是直角三角形1的示意圖。
圖2是直角三角形2。
圖3是弓形3。
圖4是正方形和矩形連接片4。
圖5是旋轉(zhuǎn)鈕桿5。
圖6是底盤6。
圖7是螺絲7和螺帽8。
圖8是旋轉(zhuǎn)鈕桿5、底盤6、螺絲7、螺帽8的組合示意圖。
圖9至圖16為上述部件組合演示的部分圖形。
圖9是用直角三角形1組合的正三角形，用這樣的兩個(gè)正三角形可以分別組成菱形或平行四邊形。
圖10是用直角三角形2演示直角梯形。用這樣的兩個(gè)直角梯形可組成等腰梯形。
圖11是用直角三角形1組合的正三角形。
圖12是用直角三角形1組合的正六邊形。
圖13是直角三角形1與弓形3的組合圖形園?？裳菔緢@心角及其所對(duì)弧和弦的相等或不等關(guān)系。
圖14是用直角三角形2組合演示的空間四邊形。
圖15是用直角三角形1組合演示正四面體的示意圖。
圖16是用直角三角形1、弓形3、直角三角形2、旋轉(zhuǎn)鈕桿5底盤6、螺絲7、螺帽8組合演示園柱體定義。
圖17是用圖16中的基本件演示園臺(tái)體及其過軸的截面。
圖18是用圖16中的基本件演示二面角及其平面角。
圖19是軸9。
圖20是半軸10。
圖21是軸9和半軸10相互連接的示意圖。
圖22是半園環(huán)中Z環(huán)11和Y環(huán)12的示意圖。
圖23是半園環(huán)中X環(huán)13的示意圖。
圖24是A支架14。
圖25是B支架15。
圖26是支柱16。
圖27是底座17。
圖28是伸縮環(huán)18的展開圖和示意圖。
圖29是用三組半園環(huán)、軸、半軸及伸縮環(huán)18通過A支架14和支柱16、底盤17的連接演示球體。
圖30是用圖29中所有部件和B支架15演示球體。
本實(shí)用新型將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步說明圖16是用本實(shí)用新型所作的園柱體定義演示。其中12個(gè)直角三角形1與6個(gè)弓形3，通過連接片4組合成為一個(gè)半徑等于直角三角形1斜邊邊長的園盤，即園柱體的下底面，8個(gè)直角三角形2通過連接組合為一個(gè)矩形，其寬等于園盤的半徑長，其長為園盤半徑的4倍，即園柱體的高，A、B旋轉(zhuǎn)鈕桿5通過底盤6上均勻分布的三條園柱體連接柱與園盤所在直角三角形1上的孔相連接，即可固定于園盤上。底盤6和A、B旋轉(zhuǎn)鈕桿5之間由螺絲7、螺帽8固定，8個(gè)直角三角形2組成的矩形穩(wěn)定在兩片直立夾板中間，依靠旋轉(zhuǎn)鈕桿5的作用繞中心旋轉(zhuǎn)，即可演示園柱體定義。
若將上述矩形改為直角三角形，即可演示園錐體定義。同理可演示園臺(tái)定義等。
同時(shí)，又可用上述圖形演示直線和平面平行的判定定理和性質(zhì)定理；直線和平面垂直的判定定理和性質(zhì)定理及三垂線定理。
圖29、圖30是本實(shí)用新型的球體演示。將三組半園環(huán)Z環(huán)11Y環(huán)12、X環(huán)13，通過環(huán)兩端和中點(diǎn)處的連接孔與軸9、半軸10A支架14、B支架15、支柱16、底座17固定，可以進(jìn)行開合旋轉(zhuǎn)組成三個(gè)互相垂直的園，即可演示空間球體。
將伸縮環(huán)18套以小環(huán)使之疊合連接，可根據(jù)需要調(diào)整大小，套在三組半園環(huán)所構(gòu)成的球架上演示經(jīng)緯度和兩點(diǎn)之間的球面距離，能清晰顯示球體的空間結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種組合式幾何演示教具(智力玩具)，包括直角三角形1，直角三角形2、弓形3和旋轉(zhuǎn)鈕桿、底盤等連接部件，以及半園環(huán)、伸縮環(huán)、軸、半軸、支架、支柱、底座，其特征是1.有軸9、半軸10和可繞軸進(jìn)行開合旋轉(zhuǎn)的三組半園環(huán)Z環(huán)11、Y環(huán)12、X環(huán)13以及一周長可調(diào)整的伸縮環(huán)18。半園環(huán)每組兩個(gè)，環(huán)兩端和環(huán)中點(diǎn)處都留孔，在過環(huán)兩端的孔處鉚合或套合能展開成園，2.三組半園環(huán)Z環(huán)11、Y環(huán)12、X環(huán)13和軸9、半軸10、伸縮環(huán)18，在演示空間球體的各種概念，性質(zhì)或經(jīng)緯度時(shí)，連接部件由A支架14、B支架15、支柱16和底座17組成。A、B、兩支架，可同時(shí)使用或單獨(dú)使用。3.兩組直角三角形和弓形的連接部件，平面演示由連接片完成、空間演示由旋轉(zhuǎn)鈕桿5、底盤6和螺絲7、螺帽8完成。兩件旋轉(zhuǎn)鈕桿可同時(shí)使用，也可單獨(dú)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式幾何演示教具(智力玩具)，其特征是所述的三組半園環(huán)Z環(huán)11、Y環(huán)12、X環(huán)13的表面是弧形曲面，各園環(huán)寬度，厚度相同，但周長有適當(dāng)大小間隙，可以通過連接部件各自繞軸開合旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式幾何演示教具(智力玩具)，其特征在于三組半園環(huán)Z環(huán)11、Y環(huán)12、X環(huán)13是通過環(huán)兩端和環(huán)中點(diǎn)處的孔，由連接部件進(jìn)行組合連接的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式幾何演示教具(智力玩具)，其特征在于伸縮環(huán)可以通過展開或伸縮疊合，能演示大小不同的園，橢園和其它圖形。
專利摘要一種組合式幾何演示教具(智力玩具)，由兩組直角三角形，一組弓形和連接部件以及三組半圓環(huán)、伸縮環(huán)、軸、半軸、支架、支柱、底座所組成。用這些部件可拼接組合或演示多種不同的平面或空間幾何圖形以及點(diǎn)、線、面關(guān)系。為現(xiàn)行課本中的幾何概念、性質(zhì)提供了數(shù)百處直觀演示，是開發(fā)青少年智力的有效工具。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2034313SQ8820551
公開日1989年3月15日 申請(qǐng)日期1988年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月29日
發(fā)明者葉舜華 申請(qǐng)人:葉舜華