一种教具的制作方法

本实用新型涉及教学用品领域，具体而言，涉及一种教具。

背景技术：

自然界或水利工程的河流等水系中，水沙运动遵循一种重要的运动规律原理——弯道环流的原理。即当河道比较直的时候，水流做直线运动，水流中泥沙的分布也是基本均匀的；而当河流是弯道的时候，水流并不是简单的做曲线运动，而是呈螺旋式向下游运动，并且在横断面上产生一个封闭的环流。目前学习弯道环流原理所使用的展示教具不能很好地展示弯道水流情况，导致学习者学习该原理时面临诸多困难，理解效果较差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种教具，其能够更生动地展示水沙运动的弯道环流原理，使学习者更容易理解该原理，达到更好的学习效果。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种教具，包括供应组件以及依次连通的进水口、弯道、出水口。供应组件用于向进水口提供含沙水。

在本实用新型的一种实施例中，供应组件包括沙盒。沙盒用于向进水口投放沙粒。

在本实用新型的一种实施例中，沙盒设有通孔以及与通孔匹配的孔塞，孔塞可选地打开或关闭通孔。

在本实用新型的一种实施例中，弯道包括第一支流道和第二支流道。第一支流道和第二支流道之间设置有第一分流堤。第一支流道的水平面高于第二支流道的水平面。出水口包括第一支流出口和第二支流出口。第一支流道与第一支流出口相互连通，第二支流道与第二支流出口相互连通。

在本实用新型的一种实施例中，第二支流道设有沉积池。沉积池与第一分流堤相对设置于第二支流道的两侧。

在本实用新型的一种实施例中，第一支流道和第二支流道之间还设置有第二分流堤。第一分流堤包括相对设置的第一端和第二端，第二端位于第一端远离进水口的一侧。第二端与第二分流堤之间留置缺口以使第一支流道与第二支流道相互连通。缺口的水平面高于第二支流道的水平面。

在本实用新型的一种实施例中，第二支流道包括第一段和第二段。第一段位于第二分流堤与进水口之间，第二段位于第二分流堤与第二支流出口之间。第二段内设置有第三分流堤，第三分流堤将第二段分隔为第一岔道和第二岔道。第一岔道由第三分流堤与第二分流堤限定形成。第一岔道的水平面高于第二岔道的水平面。第二支流出口包括第一岔道出口和第二岔道出口，第一岔道出口与第一岔道相互连通，第二岔道出口与第二岔道相互连通。

在本实用新型的一种实施例中，第一岔道的入口口径大于第二岔道的入口口径。

在本实用新型的一种实施例中，出水口连接有过滤件，过滤件用于将沙粒滤出。

一种教具，包括供应组件以及依次连通的进水口、弯道、出水口。供应组件包括水泵。出水口与水泵通过第一管道连接，进水口与水泵通过第二管道连接。水泵用于向进水口提供含沙水。

本实用新型实施例至少具有如下优点或有益效果：

本实用新型实施例提供一种教具，主要用作讲解辅助用展示工具，便于学习者更好地理解水沙运动中的弯道环流原理。该教具主要包括供应组件以及依次连通的进水口、弯道、出水口。供应组件用于向进水口提供含沙水，含沙水在弯道内沿弯道进行流动，最后从出水口流出。整个展示过程中，水流为动态流动，当水流经过弯道中的弯曲段时，学习者能够更直观地观察到在弯曲段出现的弯道环流现象，即当水流经过弯道的时候，水流并不是简单的做曲线运动，而是呈螺旋式向下游运动，并且在横断面上产生一个封闭的环流。由于该教具的展示更为直观、生动，因此，借助该教具为学习者讲解弯道环流原理能够使学习者更容易理解弯道环流原理，使学习者达到更好的学习效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的教具的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的弯道的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的固定框的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的铲子的结构示意图。

图标：100-教具；110-供应组件；112-沙盒；114-通孔；116-水泵；118-第一管道；120-第二管道；130-进水口；150-弯道；152-第一支流道；154-第二支流道；156-第一分流堤；158-第二分流堤；160-缺口；162-第一支流出口；164-第三分流堤；166-第一岔道；168-第二岔道；170-第一岔道出口；172-第二岔道出口；174-沉积池；180-固定框；182-第一收集池；184-第二收集池；186-第三收集池；188-第一过滤件；190-第二过滤件；192-第三过滤件；194-铲子。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1，图1所示为教具100的结构示意图。本实施例提供一种教具100，主要用于辅助讲解人员向学员展示水沙运动中的弯道环流现象，以便于学员更好地理解和掌握弯道环流原理。弯道环流原理对于水利工程中如何更好地将水和沙进行分离具有重要意义，因此理解和掌握弯道环流原理对于水利工作者具有重要意义。

本实施例提供的教具100主要包括供应组件110以及依次连通的进水口130、弯道150、出水口(图中未标出)。供应组件110用于向进水口130提供含沙水，以便于学员能够在弯道150内观察到水沙运动中的弯道环流现象。同时，水流在弯道150内的流动使展示更加生动，有助于学员更好地理解和掌握弯道环流原理。

为更好地模拟泥沙随着水流流动的状态，本实施例中，供应组件110还可以包括沙盒112，沙盒112用于向进水口130投放沙粒。沙盒112位于进水口130上方，沙盒112持续向进水口130内漏沙，当水流到达沙盒112下方时，水流可带走沙盒112内漏出的沙粒，并携带沙粒一起由进水口130进入弯道150内。为保证沙粒的顺利漏出，沙盒112可以进一步参照沙漏的形状进行设置(当然，其他实施例中，不限制沙盒112的形状，只要能够向水流中投放沙粒即可)。另外，为了回收沙粒更加方便，本实施例所使用的沙粒可以使用模拟泥沙，模拟泥沙单颗颗粒尺寸比一般沙子尺寸大。

当然，其他实施例中，也可以预先将沙粒与水进行混合，再将混合而成的含沙水直接提供给进水口130。

当教具100闲置时，为便于沙盒112内沙粒的储存，沙盒112可以进一步设置通孔114以及与通孔114匹配的孔塞(图中未示出)。孔塞可以打开或者关闭通孔114，当进行教学展示时，打开通孔114，使沙粒可以漏出至进水口130；在不进行教学展示的状态下，可关闭通孔114，为下次教学展示储存好沙粒。

为提高供应组件110的自动化程度，本实施例中，供应组件110还可以包括水泵116。水泵116通电后，可将水源的水泵送至进水口130，方便讲解人员可以快速对水流运动情况进行解说。

本实施例中，水泵116的开启和关闭由旋转开关(图1中未示出)控制，旋转开关开启水泵116时，具有第一档和第二档两种选择，第一档泵送水量较大，可模拟丰水期的水流情况；第二档泵送水量较小，可模拟枯水期的水流情况。该设置可以便于学员对比观察弯道环流原理中水的水量、流速大小与弯道环流分水、分沙效果的不同。

为提高水源的重复利用率，本实施例中可以进一步将出水口与水泵116通过第一管道118连接，进水口130与水泵116通过第二管道120相连。则水泵116可以将出水口流出的水循环泵送至进水口130。该设置也便于教具100的携带，减少了用户单独携带水源的麻烦。

当然，其他实施例中也可以采用手动向进水口130进水的方式。

本实施例中，弯道150可以包括第一支流道152和第二支流道154。第一支流道152和第二支流道154之间设置有第一分流堤156。其中第一支流道152的水平面高于第二支流道154的水平面，即第一支流道152相对于第二支流道154为凸岸侧，第二支流道154相对于第一支流道152为凹岸侧。当进水口130的带沙水流流入弯道150后，水流和沙粒都将被第一分流堤156分流。

第一支流道152和第二支流道154的凹凸程度的变化将改变水流和沙粒的分流情况。为使学员能够观察到由于流道凹凸程度的变化而带来的分流情况的改变，本实施例中可以将第一支流道152的平面和第二支流道154的平面设置为高度可调，以达到变化凹凸程度的目的。例如，可以将第一支流道152的平面与教具100的固定部滑动连接，使第一支流道152的平面的高度可以进行调整。第二支流道154的平面也可以与教具100的固定部滑动连接，使第二支流道154的平面的高度可以进行调整。

第一分流堤156的位置变化也将引起第一支流道152和第二支流道154的宽度变化，进而导致水流和沙粒的分流情况的变化。为使学员能够了解到第一分流堤156的位置变化与水流、沙粒的分流情况的变化之间的关系，本实施例中，第一分流堤156的位置可调。第一分流堤156位置可调的设置方式有多种，例如将第一分流堤156底部设置多个固定条(图中未示出)，流道表面开设多个与固定条匹配的插孔(图中未示出)，将固定条插入不同的插孔中即可实现第一分流堤156的位置调节。

本实施例中第一分流堤156所处位置下，水流和沙粒分流情况如下：

当旋转开关开启第一档时，大约60vol％的水和80vol％的沙粒会流入第一支流道152内，大约40vol％的水和20vol％的沙粒会流入第二支流道154内。

当旋转开关开启第二档时，水流分流将会发生较大变化，大约60vol％的水将流入第二支流道154内，大约40vol％的水将流入第一支流道152内。水量越大，沙粒进入第二支流道154越少，沙粒的分流会有小比例变化，但变化不大，一般教学展示中可以认为基本不变。

第一支流道152和第二支流道154之间还设置有第二分流堤158。第一分流堤156包括相对设置的第一端(图中未标出)和第二端(图中未标出)，第二端位于第一端远离进水口130的一侧。第二端与第二分流堤158之间留置缺口160以使第一支流道152与第二支流道154相互连通。缺口160的水平面高于第二支流道154的水平面。缺口160的设置有利于将第二支流道154内的沙粒进行再次分流，进一步减少第二支流道154内的沙粒含量。

由于第一支流道152和第二支流道154内流出的水流含沙量不同，实际的水利工程中往往需要为第一支流道152和第二支流道154分别开设不同的水流出口，以将两种水流应用在不同的场所。为便于学员观察两个流道内流出的水流的质量不同，本实施例中，出水口包括第一支流出口162和第二支流出口(图中未标出)。第一支流道152与第一支流出口162相互连通，第二支流道154与第二支流出口相互连通。

第二支流道154包括第一段(图中未标出)和第二段(图中未标出)。其中，第一段位于第二分流堤158与进水口130之间，第二段位于第二分流堤158与第二支流出口之间。为了对第二支流道154内的水流进行进一步的分沙，第二段内还可以设置有第三分流堤164。第三分流堤164将第二段分隔为第一岔道166和第二岔道168。第一岔道166由第三分流堤164与第二分流堤158限定形成。第一岔道166的水平面高于第二岔道168的水平面。如图1所示，第一岔道166的入口口径大于第二岔道168的入口口径。当第二支流道154中的水以巨大的冲击力流到缺口160时，会被其旁边狭窄的第二岔道168的入口所制约，加上第三分流堤164的顶托作用，在缺口160附近形成漩涡，第一段水流中剩余的沙粒大部分被甩至缺口160上或同时有部分沙粒进入到第一支流道152内。

当旋转开关开启为第一档时，大量的水会被第二岔道168的入口阻拦，水面上升，当水面超过旁边的缺口160时，水和沙就会沿缺口160排至第一支流道152，达到继第一分流堤156之后的第二次分洪排沙。当旋转开关开启为第二档时，大量的水会被第二岔道168的入口阻拦，水面上升，水面无法超过旁边的缺口160时，沙就会留在缺口160上，达到继第一分流堤156之后的第二次排沙。

由于第一岔道166和第二岔道168的含沙量不同，为便于观察到水流质量的不同，本实施例中第二支流出口包括第一岔道出口170和第二岔道出口172，第一岔道出口170与第一岔道166相互连通，第二岔道出口172与第二岔道168相互连通。一般，经过分沙后，第二岔道出口172流出的水含沙量较其他出口较小。

为了进一步减少第二岔道168内的沙粒含量，还可以在第一段设置沉积池174。如图1所示，沉积池174与第一分流堤156相对设置于第一段的两侧。沉积池174相对于第一段向下凹陷，以保证沙粒的沉积效果。当第二支流道154的水流在缺口160附近形成漩涡，大量沙粒被甩出缺口160后，剩余的大部分沙粒会在缺口160对面的沉积池174沉积，达到进一步减少第二岔道168内的沙粒的目的。当沉积池174内沉积一定的沙粒后，可将沙粒挖出。

请进一步参照图2，图2所示为弯道150的结构示意图。图2中可以更清楚地观察到各个流道的水平面高低情况。

请参照图3，图3所示为固定框180的结构示意图。为进一步提高教具100的便携性，教具100还包括固定框180。结合图1和图3可知，弯道150安装于固定框180内。沙盒112和旋转开关(图3中未标出)安装于固定框180上，水泵116、第一管道118、第二管道120均安装于固定框180内，大大提高了教具100的便携性。

由于本实施例中各个出口的流水最后将集中再进行循环使用，为避免沙粒对水泵116的损坏，以及便于对沙粒进行回收，固定框180上安装有第一收集池182、第二收集池184以及第三收集池186。第一支流出口162与第一收集池182相互连通，第一岔道出口170与第二收集池184相互连通，第二岔道出口172与第三收集池186相互连通。第一收集池182、第二收集池184以及第三收集池186均与第一管道118相互连通。第一收集池182、第二收集池184、第三收集池186内分别设置第一过滤件188、第二过滤件190、第三过滤件192，使水流中的沙粒被各个过滤件滤出，既达到收集沙粒的目的，也避免了过多的沙粒进入水泵116对水泵116造成损害。过滤件可以是常见的滤网。

请参照图4，图4所示为铲子194的结构示意图。为方便各处沙粒的收集，还可以为教具100配置铲子194。也可以在固定框180上设置收纳腔(图中未示出)，方便模具中常用的小型工具的收纳整理，例如可收纳铲子194、桥梁标志、地形标志等。

教具100的工作原理是：

沙盒112位于进水口130上方，沙盒112持续向进水口130内漏沙，当水流到达沙盒112下方时，水流可带走沙盒112内漏出的沙粒，并携带沙粒一起由进水口130进入弯道150内，更好地模拟泥沙随着水流流动的状态

水泵116的开启和关闭由旋转开关控制，旋转开关开启水泵116时，具有第一档和第二档两种选择，第一档泵送水量较大，可模拟丰水期的水流情况；第二档泵送水量较小，可模拟枯水期的水流情况。当旋转开关开启第一档时，大约60vol％的水和80vol％的沙粒会流入第一支流道152内，大约40vol％的水和20vol％的沙粒会流入第二支流道154内。当旋转开关开启第二档时，水流分流将会发生较大变化，大约60vol％的水将流入第二支流道154内，大约40vol％的水将流入第一支流道152内。水量越大，沙粒进入第二支流道154越少，沙粒的分流会有小比例变化，但变化不大，一般教学展示中可以认为基本不变。

当第二支流道154中的水以巨大的冲击力流到缺口160时，会被其旁边狭窄的第二岔道168的入口所制约，加上第三分流堤164的顶托作用，在缺口160附近形成漩涡，第一段水流中剩余的沙粒大部分被甩至缺口160上或同时有部分沙粒进入到第一支流道152内，剩余的大部分沙粒会在缺口160对面的沉积池174沉积。一般，经过分沙后，第二岔道出口172流出的水含沙量较其他出口较小，在实际的水利工程中，可以根据该种方式的设置使含沙量更少的水用于人们的生活用水。

水流由各个出口流出后，水泵116将出水口流出的水循环泵送至进水口130。第一收集池182、第二收集池184、第三收集池186内分别设置第一过滤件188、第二过滤件190、第三过滤件192，使水流中的沙粒被各个过滤件滤出，既达到收集沙粒的目的，也避免了过多的沙粒进入水泵116对水泵116造成损害。

本实施例提供的教具100不仅能够生动地展示弯道环流现象，增强教学效果，使学员的学习效果更好，同时还能够让学员更深入地学习如何在水利工程中更好地利用弯道环流原理使分沙效果更好，减少人们生活用水后续的净化压力。当然，其他实施例中，若仅仅是为了更好地展示弯道环流现象，以便于学员更好地理解，也可以简单的设置一条没有任何支流的弯道即可。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。