一種改進型教學地球儀的制作方法
【專利摘要】一種改進型教學地球儀，它包括底座、球體、帶緯度刻度半圓支撐條，球體表面繪制世界地圖，在球體外部設(shè)置一個面板，面板上標出表示太陽光線，面板沿AB軸線轉(zhuǎn)動；球體內(nèi)部裝一個隔板，把內(nèi)部空間平均隔成兩半，隔板一側(cè)裝燈，隔板沿A′B′軸線轉(zhuǎn)動，隔板水平兩側(cè)分別固定磁鐵一，隔板正中心垂直固定一根鐵絲，在鐵絲頭部再固定一磁鐵二，面板正中央表示太陽光線位置加一個小磁鐵；通過小磁鐵與磁鐵二相互吸引，面板和隔板實現(xiàn)聯(lián)動；或者在球體外另用外磁鐵吸引磁鐵一，使隔板轉(zhuǎn)動。它能適合當前科學課堂教學所需要。
【專利說明】一種改進型教學地球儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種教學儀器，具體地說是一種教學地球儀。
【背景技術(shù)】
[0002]在科學課堂教學中，地球儀是一個重要的教學模型，它能直觀地反映地球及地球表面的地理狀況，對同學們認識地球有著其他教學工具不可替代的重要作用。
[0003]然而由于傳統(tǒng)地球儀設(shè)計制作上的缺陷，導(dǎo)致教師使用過程中出現(xiàn)明顯的局限，比如老師在講晨昏線時，拿著手電筒對著地球儀照射，讓我們看明暗交界處就是晨昏線，可我們無論怎么看也看不出一條清晰的晨昏線。另外就更不能展示晨昏線位置隨季節(jié)的變化，不能展示太陽直射點在一年中的位置變化，不能展示不同地方的晝夜長短及在不同季節(jié)的晝夜長短變化等等。
[0004]如圖1所示，地球沿地軸自轉(zhuǎn)一周為一天，同時傾斜著身子繞太陽公轉(zhuǎn)，一周即為一年。地球公轉(zhuǎn)軌道所在平面稱為黃道面，與地球赤道所在平面交角約23.5°，地軸與黃道面交角約為66.5°。
[0005]如圖2所示，地球傾斜著身子繞太陽公轉(zhuǎn)一周，如以地球為研究對象，則相當于太陽繞著地球轉(zhuǎn)動一周。A、B、C、D四個位置相當于太陽依次照在地球的右側(cè)，后側(cè)、左側(cè)和前側(cè)，恰為一周。
[0006]如圖3所示，通過對地球儀的研究，不管太陽從哪一側(cè)照向地球，最上方陽光必照在地球豎直球頂上，即北極圈上，右圖中A點位置；最下方陽光必照在地球最低點，即南極圈上，右圖中B點位置。因此一年中不管什么時候晨昏線一定經(jīng)過AB兩點，即晨昏線在一年中繞AB所在的軸轉(zhuǎn)一圈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于提供一種改進型教學地球儀，它能適合當前科學課堂教學所需要。
[0008]為達到上述目的，本發(fā)明采取的解決方案是:一種改進型教學地球儀，它包括底座、球體、帶緯度刻度半圓支撐條，球體表面繪制世界地圖，在球體外部設(shè)置一個面板，面板上標出表示太陽光線，面板沿AB軸線轉(zhuǎn)動；球體內(nèi)部裝一個隔板，把內(nèi)部空間平均隔成兩半，隔板一側(cè)裝燈，隔板沿A' B'軸線轉(zhuǎn)動，隔板水平兩側(cè)分別固定磁鐵一，隔板正中心垂直固定一根鐵絲，在鐵絲頭部再固定一磁鐵二，面板正中央表示太陽光線位置加一個小磁鐵；通過小磁鐵與磁鐵二相互吸引，面板和隔板實現(xiàn)聯(lián)動；或者在球體外另用外磁鐵吸引磁鐵一，使隔板轉(zhuǎn)動。
[0009]它在現(xiàn)有的教學地球儀的基礎(chǔ)上，在球體外部設(shè)置一個面板，面板上標出光線，面板沿AB軸轉(zhuǎn)動，這樣面板轉(zhuǎn)動一周，看最中間那條光線，就可直觀展示一年中太陽直射點在地球上的位置變化；在地球儀內(nèi)部裝一個隔板，把地球儀內(nèi)部空間平均隔成兩半，然后在其中一側(cè)點燈，這樣就可以使地球儀清晰表現(xiàn)出晝半球和夜半球，同時也就可以在地球儀表面清晰表現(xiàn)出晨昏圈。它能適合當前科學課堂教學所需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是黃赤交錯角示意圖。
[0011 ] 圖2是地球公轉(zhuǎn)示意圖。
[0012]圖3是地球儀示意圖。
[0013]圖4是本實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5是本實施例局部示意圖。
[0015]圖6是隔板組件主視示意圖。
[0016]圖7是隔板組件側(cè)視示意圖。
[0017]圖8是本實施例的樣品圖。
[0018]圖中:1、面板，2、延長鐵條，3、球體，4、帶緯度刻度支撐鐵條，5、隔板，6、底座，7、表示太陽光線，8、直角鐵絲，9、弧形鐵絲，10、轉(zhuǎn)動軸，11、磁鐵一，12、燈，13、磁鐵二，14、發(fā)光
二極管。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明再作描述。
[0020]參見圖4-圖8，一種改進型教學地球儀，它包括底座6、球體3、帶緯度刻度半圓支撐條4，球體3表面繪制世界地圖，其特征是:在球體3外部設(shè)置一個面板1，面板I上標出表示太陽光線7，面板I沿AB軸線轉(zhuǎn)動；球體3內(nèi)部裝一個隔板5，把內(nèi)部空間平均隔成兩半，隔板5 —側(cè)裝燈12，隔板5沿A' B'軸線轉(zhuǎn)動，隔板5水平兩側(cè)分別固定磁鐵一 11，隔板5正中心垂直固定一根鐵絲，在鐵絲頭部再固定一磁鐵二 13，面板I正中央表示太陽光線7位置加一個小磁鐵；通過小磁鐵與磁鐵二 13相互吸引，面板I和隔板5實現(xiàn)聯(lián)動；或者在球體3外另用外磁鐵吸引磁鐵一 11，使隔板5轉(zhuǎn)動。
[0021]參見圖4和圖6，所述的隔板5固定在轉(zhuǎn)動軸10上，轉(zhuǎn)動軸10與F B'軸線重合，轉(zhuǎn)動軸10上端折成弧形、再折成直線穿過球體3與帶緯度刻度半圓支撐條4上端連接，下端折成弧形、再折成直線穿過球體3與帶緯度刻度半圓支撐條4下端連接。
[0022]參見圖4，所述的球體3北極點上用一延長鐵條2沿帶緯度刻度半圓支撐條4方向向前延伸到北極圈位置，并在延長鐵條2前端北極圈正對上方打一小孔，延長鐵條2搭接在帶緯度刻度半圓支撐條4上端；所述的面板I上端嵌入直角鐵絲8、下端嵌入弧形鐵絲9，直角鐵絲8插入小孔，弧形鐵絲9與底座6連接。
[0023]參見圖7，所述的磁鐵二 13下方加裝紅色發(fā)光二極管14。
[0024]參見圖6，所述的轉(zhuǎn)動軸10卡在固定軸一側(cè)凹槽中間且用螺絲固定，固定軸固定在隔板5正中心位置。
[0025](I)外部設(shè)計。在地球儀外部，沿圖3中光線所在范圍形狀，制作一個面板1，畫上圖示光線，并可在地球儀上沿AB所在軸線轉(zhuǎn)動，這樣面板I轉(zhuǎn)動一周，看最中間那條光線，就可直觀展示一年中太陽直射點在地球上的位置變化(見圖4)。
[0026](2)內(nèi)部設(shè)計。在地球儀即球體3內(nèi)部裝一個隔板5，把地球儀內(nèi)部空間平均隔成兩半，然后在其中一側(cè)點燈12，這樣就可以使地球儀清晰表現(xiàn)出晝半球和夜半球，同時也就可以在地球儀表面清晰表現(xiàn)出晨昏圈。該隔板5能在地球儀內(nèi)轉(zhuǎn)動起來,就可以展示晨昏線在一年中的位置變化(見圖4)。設(shè)計要求內(nèi)部隔板5能夠沿A' B'轉(zhuǎn)動。
[0027](3)外部制作。改進的地球儀采用的是32厘米地球儀，首先進行外部改進，試驗采用的材料是硬紙板，主要是材料易得，而且易加工。先根據(jù)地球儀大小，畫好形狀，并用剪刀裁好，兩邊嵌入鐵絲，即所述的面板I上端嵌入直角鐵絲8、下端嵌入弧形鐵絲9，以便固定(如圖5)。再在地球儀北極點上用一鐵條沿地球儀支撐鐵條方向向前延長到北極圈位置，并在鐵條前端北極圈正對上方打一小孔，即所述的球體3北極點上用一延長鐵條2沿帶緯度刻度支撐鐵條4方向向前延伸到北極圈位置，并在延長鐵條2前端北極圈正對上方打一小孔，兩者結(jié)合后如圖4所樘，正中間一條表示太陽光線7所對位置即為太陽直射點位置，轉(zhuǎn)動面板I (硬紙板)一圈即可顯示一年中太陽直射點隨季節(jié)改變的變化情況。
[0028](4)隔板5制作。首先把地球儀沿赤道所在位置分成兩半，經(jīng)測量地球儀直徑為32厘米，確定制作圓形隔板5直徑為30厘米。采用一整條鐵絲作為隔板的轉(zhuǎn)軸，即所述的隔板5固定在轉(zhuǎn)動軸10上(如圖6)。
[0029]然后在隔板5上安上電燈，即隔板5 —側(cè)裝燈12，燈12與導(dǎo)線連接(如圖7)，裝入地球儀中，點亮后出現(xiàn)明顯的晝夜半球現(xiàn)象。
[0030](5)如何讓隔板5轉(zhuǎn)動。如何讓隔板5轉(zhuǎn)動，這個問題困擾本 申請人:好長一段時間，最初想到的是在地球儀表面，隔板轉(zhuǎn)軸正上方開一小孔，需要轉(zhuǎn)動時用一拔桿去拔動它。但這樣就會使地球儀上有一破洞，拔桿插入時，地球儀就不能轉(zhuǎn)動，因此很快就否定了。隔著地球儀表面卻要讓里面的隔板動起來，不能接觸卻要產(chǎn)生力的作用，于是本 申請人:想到了磁鐵。因此在隔板水平兩側(cè)加上了片形磁鐵，即隔板5水平兩側(cè)分別固定磁鐵一 11。裝上后可在地球儀外用異名磁極吸引使內(nèi)部隔板轉(zhuǎn)動。這樣實現(xiàn)了點燈后能顯示晝夜半球、晨昏線及晨昏線繞軸轉(zhuǎn)動。
[0031](6)外部材料改進。原來為了制作方便，內(nèi)外面板都是用硬紙板進行試制作，但是硬紙板易變形，不耐用。因此在確定初步設(shè)計方案可行后，決定把內(nèi)外面板的材料都改成硬質(zhì)材料，在綜合考慮牢固程度、加工性能、價格等因素，最后確定采用三合板。
先是外面板換成三合板，然后對面板美化，再畫上水平光線，正中央光線位置即為太陽直射點位置。光線與水平線之間夾角即為當?shù)卣缣柛叨冉恰?br> [0032](7)內(nèi)部隔板轉(zhuǎn)動改進。內(nèi)部隔板也換成三合板后，隨著質(zhì)量的增加，隔板的轉(zhuǎn)動出現(xiàn)了較大問題，在外面用片形小磁鐵吸引時轉(zhuǎn)動不靈活，有時甚至卡住，這可說是困擾本 申請人:的時間最長難度最大的問題了。
[0033]前后共經(jīng)過了如下五個方面的不斷改進。一是磁鐵改進。最初用的是片形小磁鐵磁性較弱，后來發(fā)現(xiàn)距離遠后，磁力減弱，吸不動內(nèi)部隔板是一方面的原因。因此又另外尋找到了磁性更強的方形磁鐵，換裝后有改善。二是導(dǎo)線改進。原地球儀用的導(dǎo)線較粗而且較硬，轉(zhuǎn)動時纏繞在轉(zhuǎn)軸上需很大的力，影響轉(zhuǎn)動，于是采用了較細較軟的導(dǎo)線。三是轉(zhuǎn)動軸安裝改進。
[0034]后來又發(fā)現(xiàn)另一個影響轉(zhuǎn)動的原因是隔板的轉(zhuǎn)動軸不固定，會晃動，導(dǎo)致隔板有時會碰到地球儀內(nèi)壁。經(jīng)過對固定軸的反復(fù)琢磨后,認為如果對空心的固定軸一側(cè)開個凹槽，把轉(zhuǎn)動軸卡在中間，再用螺絲固定，即所述的轉(zhuǎn)動軸10卡在固定軸一側(cè)凹槽中間且用螺絲固定，那就比較穩(wěn)定了。四是增加第三個作用力點。原來設(shè)計是在隔板兩側(cè)裝小磁鐵，在地球儀外面用異名磁極去吸引，能否在另外什么地方再找個位置吸引，效果是否會更好？后來經(jīng)過研究后，進行了如下改進制作，在隔板正中心垂直固定一根鐵絲，在鐵絲頭部再固定一小磁鐵，正對地球儀外面就是太陽直射點處。即所述的隔板5正中心垂直固定一根鐵絲，在鐵絲頭部再固定一磁鐵二 13，做好后發(fā)現(xiàn)在該處用力效果更好。五是內(nèi)外面板聯(lián)動。在上一步改進中的第三個小磁鐵，正對地球儀外面就是太陽直射點處，因此在外面板正中央光線位置加一個小磁鐵，即面板I正中央表示太陽光線7位置加一個小磁鐵，就可以使兩個面板聯(lián)動，即太陽直射光線與晨昏線聯(lián)動。經(jīng)過上述改進后，內(nèi)部隔板終于可以與外面板在小磁鐵的相互吸引下，實現(xiàn)靈活自如地聯(lián)合轉(zhuǎn)動了。
[0035](8)燈的改進。原地球儀帶的燈是用220伏電源的，而內(nèi)部電線是會與轉(zhuǎn)軸鐵絲相接觸的，轉(zhuǎn)軸又與地球儀支架鐵條相連，因此一旦導(dǎo)線絕緣皮破損，就有可能導(dǎo)致觸電事故，有安全隱患。于是我想能否采用安全電壓，通過查找，確定使用12V1.5A電源適配器，便宜且耐用的12V水晶燈泡。在第三個小磁鐵下方加裝紅色發(fā)光二極管，即所述的磁鐵二 13下方加裝紅色發(fā)光二極管14，恰可顯示直射點位置。
[0036]經(jīng)過無數(shù)次的改進，一道道難關(guān)終于都被攻破了，一個能夠靈活自如轉(zhuǎn)動的內(nèi)部隔板終于完成了。
[0037]新型地球儀的新增功能與作用。經(jīng)過無數(shù)次的研究改進，終于制成的新型地球儀比原來增加了如下功能。
[0038](I)能動態(tài)展示太陽直射點一年中在地球表面位置的變化。可以用兩種不同方法展示:一是外面板上最中間那條光線所對位置即為直射點位置。轉(zhuǎn)動外面板一圈，就可直觀看到太陽直射點一年中在地球表面位置的變化。二是利用內(nèi)隔板轉(zhuǎn)動，展示太陽直射點一年中在地球表面位置的變化。
[0039](2)能發(fā)映不同地方正午太陽高度及正午太陽高度隨季節(jié)的變化。太陽光線與該地水平面之間的夾角即為太陽高度角，中間一條為直射光線，正午太陽高度為90°。可直觀看出如下兩點:一是以直射點為中心，正午太陽高度向南北兩側(cè)逐漸遞減。二是轉(zhuǎn)動外面板一圈，能直觀反映全球各地正午太陽高度隨季節(jié)的變化情況。
[0040](3)能反映晨昏線及晨昏線位置隨季節(jié)的變化。點亮內(nèi)部燈光，即可清晰展示晨昏線。轉(zhuǎn)動內(nèi)隔板一圈，即可展示一年中不同時候晨昏線所在的不同位置，可以直觀反映晨昏線位置隨季節(jié)的變化規(guī)律。更為重要的是利用本地球儀，還可以方便地判斷出晨線與昏線的分界點。
[0041](4)能反映兩極地區(qū)的極晝極夜現(xiàn)象及極晝極夜范圍隨季節(jié)的變化。更為重要的是使用本地球儀，轉(zhuǎn)動內(nèi)隔板可直觀顯示兩極地區(qū)極晝極夜范圍隨季節(jié)的變化規(guī)律。
[0042](5)能反映不同地方的晝夜長短及晝夜長短在不同季節(jié)的變化。冬至日，勻速轉(zhuǎn)動地球儀可直觀看出，北半球處于白晝時間短于黑夜，而南半球處于白晝時間長于黑夜，即北半球晝短夜長，南半球晝長夜短。而且還可看出北半球緯度越高，白晝越短，北極圈內(nèi)出現(xiàn)極夜現(xiàn)象；南半球緯度越高，白晝越長，南極圈內(nèi)出現(xiàn)極晝現(xiàn)象。同時轉(zhuǎn)動內(nèi)隔板，就可以動態(tài)展示全球不同地方在不同季節(jié)晝夜長短的變化情況。
【權(quán)利要求】
1.一種改進型教學地球儀，它包括底座(6)、球體(3)、帶緯度刻度半圓支撐條(4)，球體(3)表面繪制世界地圖，其特征是:在球體(3)外部設(shè)置一個面板(1)，面板(I)上標出表示太陽光線(7)，面板(I)沿AB軸線轉(zhuǎn)動；球體(3)內(nèi)部裝一個隔板(5)，把內(nèi)部空間平均隔成兩半，隔板(5) —側(cè)裝燈(12)，隔板(5)沿A, B,軸線轉(zhuǎn)動，隔板(5)水平兩側(cè)分別固定磁鐵一(11)，隔板(5)正中心垂直固定一根鐵絲，在鐵絲頭部再固定一磁鐵二(13)，面板(I)正中央表示太陽光線(7)位置加一個小磁鐵；通過小磁鐵與磁鐵二(13)相互吸引，面板(I)和隔板(5)實現(xiàn)聯(lián)動；或者在球體(3)外另用外磁鐵吸引磁鐵一(11)，使隔板(5)轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進型教學地球儀，其特征是:所述的隔板(5)固定在轉(zhuǎn)動軸(10)上，轉(zhuǎn)動軸(10)與A' B'軸線重合，轉(zhuǎn)動軸(10)上端折成弧形、再折成直線穿過球體(3)與帶緯度刻度半圓支撐條(4)上端連接，下端折成弧形、再折成直線穿過球體(3)與帶緯度刻度半圓支撐條(4)下端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進型教學地球儀，其特征是:所述的球體(3)北極點上用一延長鐵條(2)沿帶緯度刻度半圓支撐條(4)方向向前延伸到北極圈位置，并在延長鐵條(2)前端北極圈正對上方打一小孔，延長鐵條(2)搭接在帶緯度刻度半圓支撐條(4)上端；所述的面板(I)上端嵌入直角鐵絲(8)、下端嵌入弧形鐵絲(9)，直角鐵絲(8)插入小孔，弧形鐵絲(9)與底座(6)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進型教學地球儀，其特征是:所述的磁鐵二(13)下方加裝紅色發(fā)光二極管(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進型教學地球儀，其特征是:所述的轉(zhuǎn)動軸(10)卡在固定軸一側(cè)凹槽中間且用螺絲固定，固定軸固定在隔板(5)正中心位置。
【文檔編號】G09B27/08GK103730048SQ201410010211
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】章建標, 章笑儒 申請人:章建標