專利名稱：多功能活動型空間幾何解析模型的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于教、學用具技術領域，涉及一種空間幾何模型，特別涉及一種多功能活動型空間幾何解析模型。
背景技術：
空間幾何是數(shù)學的重要組成部分，它在土木建筑、機械設計、航海測繪等大量實際問題中都有廣泛的應用；空間幾何也是數(shù)學教學的一個突出難點。教育部制定的《普通高中數(shù)學課程標準》特別強調，“立體幾何初步的教學重點是幫助學生形成空間想象能力，教師應該提供豐富的實物模型”，“幫助學生認識空間幾何體的結構特征”?？臻g幾何體模型對于數(shù)學教學具有重要作用。現(xiàn)在市場上的空間幾何體模型主要有兩種鐵絲焊接的模型 和塑料的球棍模型。但是，這兩種模型的形狀和大小固定，均無法改變，模型無法活動，用途單一；模型的頂點難以成為真正的幾何頂點；模型沒帶刻度，不能顯示空間距離的長度及其變化；而且形狀固定，體積大，存放、使用和攜帶均不方便。這兩種模型無法滿足教師和學生的需要。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能夠活動、顯示長度、有真正幾何頂點、存放攜帶方便的多功能空間幾何模型。為達到上述目的，本實用新型的技術方案是多功能活動型空間幾何解析模型由若干個三線共點轉動副和若干根帶刻度伸縮桿連接組成；該三線共點轉動副三個連接端的軸線三線相交于一點，所述三個連接端均可繞該點轉動；該帶刻度伸縮桿能夠拉伸和收縮的各層拉桿表面均設有刻度；該帶刻度伸縮桿的兩端能與三線共點轉動副連接端連接；設有備用套筒，能與帶刻度伸縮桿兩端連接，可將帶刻度伸縮桿與帶刻度伸縮桿連接起來。作為本實用新型的進一步改進，該三線共點轉動副三個連接端的端頭，到三個連接端軸線相交點的距離一致，設為固定長度；該帶刻度伸縮桿每層拉桿的刻度，從內(nèi)層拉桿突出的一端開始標數(shù)；該帶刻度伸縮桿收縮時，其內(nèi)層拉桿露出部分的長度連同其連接端的長度保持固定，不在刻度計數(shù)范圍；備用套筒的長度設為固定。這樣使讀取長度的數(shù)值準確、高效、輕松。作為本實用新型的進一步改進，該三線共點轉動副由三個帶平板套筒和一個主軸、一個副軸組成；該主軸一端開槽，且槽兩側有通孔，安裝有副軸，這兩個軸的軸線垂直相交；所述三個帶平板套筒安裝在這兩個軸上，是三線共點轉動副的三個連接端；該帶平板套筒是套筒上連帶著有通孔平板，其平板的平面與各自套筒的軸線保持適當距離，使三個帶平板套筒的套筒軸線三線相交于一點。作為本實用新型的進一步改進，該三線共點轉動副由兩個帶平板套筒、一個連球套筒和一個球面副、一個軸構成；球面副固定在軸的一端，其球心在軸的軸線上；兩個帶平板套筒和一個連球套筒是三線共點轉動副的三個連接端；該連球套筒的一端連著球面副的球，所述兩個帶平板套筒安裝在軸上，是套筒上連帶著有通孔平板，其平板的面與各自套筒的軸線保持適當距離，使帶平板套筒和連球套筒的套筒軸線三線相交于一點。作為本實用新型的進一步改進，該帶刻度伸縮桿最內(nèi)層拉桿突出的一端鑲嵌有帶擋板螺桿，該帶刻度伸縮桿的另一端鑲嵌有螺桿；該帶擋板螺桿的擋板直徑大于三線共點轉動副連接端的套筒內(nèi)徑，三線共點轉動副連接端的套筒設有內(nèi)螺紋，與螺桿或帶擋板螺桿的螺紋相配合；備用套筒有內(nèi)螺紋，與螺桿或帶擋板螺桿的螺紋相配合。作為本實用新型的進一步改進，該帶刻度伸縮桿最內(nèi)層拉桿突出的一端鑲嵌有帶擋板圓桿，該帶刻度伸縮桿的另一端鑲嵌有圓桿；該帶擋板圓桿的擋板直徑大于三線共點轉動副連接端的套筒內(nèi)徑，三線共點轉動副連接端的套筒無內(nèi)螺紋，與圓桿或帶擋板圓桿相配合；三線共點轉動副連接端的套筒一側設有螺紋通孔，由此可用螺釘固定帶刻度伸縮桿兩端的圓桿或帶擋板圓桿；備用套筒無內(nèi)螺紋，與圓桿或帶擋板圓桿相配合，備用套筒一側設有螺紋通孔。采用本實用新型的幾何模型結構后，模型的部件少，只有兩種，但模型的重組性和 活動性很強，改變?nèi)€共點轉動副和帶刻度伸縮桿的組裝個數(shù)，或改變帶刻度伸縮桿長度或夾角，就可利用有限的部件獲得多種形狀和大小的幾何體；本模型組裝成形后，還可以通過帶刻度伸縮桿的伸縮活動，直觀生動地演示幾何體的動態(tài)變化過程；本模型可以演示平面幾何圖形、極坐標系或直角坐標系。三線共點轉動副連接端的軸線實現(xiàn)了三線相交于一個公共點，確保了模型具有幾何意義上的真正的頂點。帶刻度伸縮桿上有刻度，可直接讀取長度，實現(xiàn)了數(shù)量與模型、數(shù)與形的有機結合，使用者不僅可以定性觀察幾何模型，還可以定量觀察幾何模型，直接度量或驗證空間距離的長度及其變化。本模型的組裝、拆卸容易，模型不用拆卸后，所占空間很小，便于存放和攜帶。
以下結合附圖
對本實用新型作進一步詳細說明。圖I是本實用新型組裝的四面體模型的結構示意圖；圖2是三線共點轉動副的結構示意圖；圖3是三線共點轉動副主軸的結構示意圖；圖4是含有球面副的三線共點轉動副的結構示意圖；圖5是備用套筒的結構示意圖；圖6是套筒有內(nèi)螺紋的帶平板套筒的結構示意圖；圖7是套筒無內(nèi)螺紋的帶平板套筒的結構示意圖；圖8是帶刻度伸縮桿的結構示意圖；圖9是帶刻度伸縮桿與帶刻度伸縮桿連接的結構示意圖。
具體實施方式
本實用新型的幾何模型由若干個三線共點轉動副I和若干根帶刻度伸縮桿2連接組成。僅以四面體模型為例，如圖I所示，四面體由4個三線共點轉動副I和6根帶刻度伸縮桿2組裝而成。本實用新型幾何模型的結構如圖I至圖9所示，該三線共點轉動副I三個連接端的軸線總是三線相交于一點3，所述三個連接端均可繞該點3轉動，該點3作為幾何模型的頂點。當該三線共點轉動副I的結構采用帶平板套筒6、7、8和主軸4、副軸5組成時，該主軸4 一端開槽，且槽兩側有通孔，裝有副軸5，該主軸4、副軸5的軸線垂直相交，該主軸4的另一端有螺紋，可擰上螺母。所述帶平板套筒6、7、8是三線共點轉動副I的三個連接端，該帶平板套筒是套筒上連帶著有通孔平板，由通孔將帶平板套筒6、7安裝在主軸4上、帶平板套筒8安裝在副軸5上。所述帶平板套筒6、7、8的平板的面與各自套筒的軸線保持適當距離，使帶平板套筒6、7、8無論怎樣轉動，其套筒的三條軸線始終相交于一點3，此點3就是主軸4、副軸5的軸線交點，使模型具有真正的幾何頂點。該帶刻度伸縮桿2能夠拉伸和回縮的各層拉桿表面均帶有刻度，可直接顯示長度。該帶刻度伸縮桿2的兩端能與三線共點轉動副I連接端連接，帶刻度伸縮桿2 (包括其他連接端)作為幾何模型的棱。設有備用套筒14，能與帶刻度伸縮桿2兩端連接，可充分延長帶刻度伸縮桿2的長度。當帶刻度伸縮桿2的連接端采用螺紋連接時，該帶刻度伸縮桿2最內(nèi)層拉桿突出的一端鑲嵌有帶擋板螺桿12，另一端鑲嵌有螺桿13。三線共點轉動副I連接端的套筒設有內(nèi)螺紋，與螺桿13或帶擋板螺桿12的螺紋相配合。該帶擋板螺桿12的擋板直徑大于三線共 點轉動副I連接端的套筒內(nèi)徑，阻擋帶刻度伸縮桿2最內(nèi)層拉桿進入三線共點轉動副I連接端的套筒。備用套筒14有內(nèi)螺紋，與螺桿13或帶擋板螺桿12的螺紋相配合。使用模型時，只要將螺桿13或帶擋板螺桿12擰進三線共點轉動副I連接端的套筒即可(帶刻度伸縮桿2的各層拉桿之間既可以伸縮，也可以適當轉動)。作為本實用新型的另一種實施方式，如圖8、圖9所示，幾何模型棱的長度的顯示，也可這樣設置使讀數(shù)容易該帶刻度伸縮桿2每層拉桿的刻度，從內(nèi)層拉桿突出的一端開始標數(shù)；該帶刻度伸縮桿2完全收縮時，其內(nèi)層拉桿露出部分的長度連同其連接端的長度(即帶擋板螺桿或帶擋板圓桿的擋板長度)保持固定，不在刻度計數(shù)范圍；使該三線共點轉動副I三個連接端的端頭，到三個連接端軸線相交點3距離一致，且設為固定長度；備用套筒14的長度設為固定。讀數(shù)時只要將幾個長度累加即可。作為本實用新型的另一種實施方式，如圖4所示，三線共點轉動副I的結構也可采用一個軸9、一個球面副10和一個連球套筒11、兩個帶平板套筒6、7構成。球面副10固定在軸9的一端，其球心在軸9的軸線上。帶平板套筒6、7、連球套筒11是三線共點轉動副I的三個連接端。該連球套筒11的一端連著球面副10的球，另一端是套筒，使該連球套筒11無論怎樣轉動，其套筒軸線都通過球面副10的球心。該帶平板套筒6、7是套筒上連帶著有通孔平板，由通孔將其安裝在軸9上，該帶平板套筒6、7的平板的面與各自套筒的軸線保持適當距離，使帶平板套筒6、7、連球套筒11無論怎樣轉動，其套筒的三條軸線始終相交于一點3，此點3就是球面副10的球心。當然，三線共點轉動副I的結構還可采用帶圓桿套筒作為其連接端，這同樣能設置圓桿與套筒的軸線保持適當距離，確保三線共點轉動副I的連接端無論怎樣轉動，其套筒的三條軸線始終相交于一點3。作為本實用新型的另一種實施方式，如圖5、圖7、圖8所示，帶刻度伸縮桿2的連接端也可采用圓桿結構該帶刻度伸縮桿2最內(nèi)層拉桿突出的一端鑲嵌有帶擋板圓桿15，另一端鑲嵌有圓桿16。該帶擋板圓桿15的擋板直徑大于三線共點轉動副I連接端的套筒內(nèi)徑，使帶刻度伸縮桿2最內(nèi)層拉桿不能進入三線共點轉動副I連接端的套筒。三線共點轉動副I連接端的套筒無內(nèi)螺紋，與圓桿16或帶擋板圓桿15相配合。三線共點轉動副I連接端的套筒一側設有螺紋通孔17，可由此用螺釘鎖緊帶刻度伸縮桿兩端的圓桿或帶擋板圓桿。備用套筒14無內(nèi)螺紋，與圓桿16或帶擋板圓桿15相配合，備用套筒14 一側設有螺紋通孔17。使用本模型時，根據(jù)實際需要選取帶刻度伸縮桿2和三線共點轉動副I的個數(shù)，將帶刻度伸縮桿2連接端與三線共點轉動副I連接端連接起來，同時，調節(jié)帶刻度伸縮桿2之間的夾角及其拉伸的長度，組裝成幾何模型。模型組裝后，可以再次調節(jié)帶刻度伸縮桿2之間的夾角及其拉伸的長度，變成新模型或者演示幾何體動態(tài)變化。使用完畢后，可輕松拆卸部件，縮小體積，以便存放和攜帶。·
權利要求1.一種多功能活動型空間幾何解析模型，由若干個三線共點轉動副(I)和若干根帶刻度伸縮桿(2)連接組成，其特征在于該三線共點轉動副(I)三個連接端的軸線三線相交于一點(3)，所述三個連接端均可繞該點(3)轉動；該帶刻度伸縮桿(2)能夠拉伸和回縮的各層拉桿表面均帶有刻度；該帶刻度伸縮桿(2)的兩端能與三線共點轉動副(I)連接端連接；設有備用套筒(14)，能與帶刻度伸縮桿(2)兩端連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的多功能活動型空間幾何解析模型，其特征在于該三線共點轉動副(I)三個連接端的端頭，到點(3)距離一致，為固定長度；該帶刻度伸縮桿(2)每層拉桿的刻度標數(shù)，從內(nèi)層拉桿突出的一端開始；該帶刻度伸縮桿(2)收縮時，其內(nèi)層拉桿露出部分的長度連同其連接端的長度保持固定，不在刻度計數(shù)范圍；備用套筒(14)的長度固定。
3.根據(jù)權利要求I所述的多功能活動型空間幾何解析模型，其特征在于該三線共點轉動副(I)由三個帶平板套筒(6)、(7)、(8)和主軸(4)、副軸(5)組成；該主軸(4) 一端開槽，且槽兩側有通孔，裝有副軸(5)，該主軸(4)、副軸(5)的軸線垂直相交；所述帶平板套筒(6)、(7)、(8)安裝在主軸(4)或副軸(5)上，是三線共點轉動副(I)的連接端；帶平板套筒(6)、(7)、(8)是套筒上連帶著有通孔平板，其平板的面與各自套筒的軸線保持適當距離，使帶平板套筒(6)、(7),(8)的套筒軸線三線相交于一點(3)。
4.根據(jù)權利要求I所述的多功能活動型空間幾何解析模型，其特征在于該三線共點轉動副(I)由ー個軸(9)、ー個球面副(10)和ー個連球套筒(11)、兩個帶平板套筒(6)、(7)構成；球面副(10)固定在軸(9)的一端，其球心在軸(9)的軸線上；所述帶平板套筒(6)、(7)、連球套筒(11)是三線共點轉動副(I)的三個連接端；該連球套筒(11)的一端連著球面副(10)的球，帶平板套筒(6)、(7)安裝在軸(9)上，是套筒上連帶著有通孔平板，其平板的面與各自套筒的軸線保持適當距離，使帶平板套筒(6)、(7)、連球套筒(11)的套筒的軸線三線相交于一點(3)。
5.根據(jù)權利要求3或4所述的多功能活動型空間幾何解析模型，其特征在于該帶刻度伸縮桿(2)最內(nèi)層拉桿突出的一端鑲嵌有帶擋板螺桿(12)，另一端鑲嵌有螺桿(13);該帶擋板螺桿(12)的擋板直徑大于三線共點轉動副(I)連接端的套筒內(nèi)徑，三線共點轉動副(I)連接端的套筒有內(nèi)螺紋，與螺桿(13)或帶擋板螺桿(12)的螺紋相配合；備用套筒(14)有內(nèi)螺紋，與螺桿(13)或帶擋板螺桿(12)的螺紋相配合。
6.根據(jù)權利要求3或4所述的多功能活動型空間幾何解析模型，其特征在于該帶刻度伸縮桿(2)最內(nèi)層拉桿突出的一端鑲嵌有帶擋板圓桿(15)，另一端鑲嵌有圓桿(16);該帶擋板圓桿(15)的擋板直徑大于三線共點轉動副(I)連接端的套筒內(nèi)徑，三線共點轉動副(I)連接端的套筒無內(nèi)螺紋，與圓桿(16)或帶擋板圓桿(15)相配合，三線共點轉動副(I)連接端的套筒ー側有螺紋通孔(17);備用套筒(14)無內(nèi)螺紋，與圓桿(16)或帶擋板圓桿(15)相配合，備用套筒(14) 一側有螺紋通孔(17)。
專利摘要本實用新型公開了一種多功能活動型空間幾何解析模型，屬于教、學用具技術領域，由若干個三線共點轉動副(1)和若干根帶刻度伸縮桿(2)連接組成；三線共點轉動副(1)三個連接端的軸線三線相交于一點(3)，這三個連接端可繞該點(3)轉動；帶刻度伸縮桿(2)各層拉桿表面均設有刻度；帶刻度伸縮桿(2)能與三線共點轉動副(1)連接端連接，能與備用套筒(14)連接。本模型能夠活動、顯示距離長度、有真正的幾何頂點，存放、使用和攜帶均方便；有利于輕松、高效地培育學生的空間想象能力和探究能力。
文檔編號G09B23/04GK202632595SQ20122033046
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權日2012年7月10日
發(fā)明者程林, 程歡歡 申請人:程林