专利名称：几何智力拼接教具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于几何教具，亦是中学生的学具和智力玩具。
现有的几何教具，主要是单个型的，通用性差。从结构分，有实心和空心两类，实心类的几何模型是将木块，塑料等通过机械加工制成某种确定的几何形状，虽然形象比较具体，取材广泛，牢固耐用，但无法显示几何体内部的空间结构。空心类的几何模型主要是用框条或平板连接，虽能较好地显示几何体内部的空间结构，但连接技术较难。
如中国专利86200565″立体几何″组合模型是利用底板，主轴，多种几何形状的板块，细棒，线和连接件等采用不同的固定方式来演示立体几何模型的。
又如中国专利86204076榫眼拆装式″几何体″教学用具是由不同形状的平面框架，插杆以及长方形平面，半球，球带，球冠组成。
上述两种教具虽然灵活性大，但板块，框架都是固定的，因此演示范围有限，不易解决一些复杂的空间几何问题，如异面直线的距离和异面直线所成的角等就难以用板块框架来演示，而有时是需要经过多次线面关系的转化才能求得解决的。
再如中国专利86204971活动立体几何模型是由平面框架，活动杆和带钩皮筋组成的，虽然演示范围较广，但易于折损，价格较贵，而且它只能用框架，皮筋等线的形式来演示线面关系，因此，在演示面面关系时就显得不太清晰。
设计本实用新型的目的在于提供一种既可作几何体之间的有趣拼合，又可用框条，空心管的连接套合来演示多面体，多面角和正多面体的概念，性质及其点，线，面关系的教具。它能将课本或习题中较为复杂的几何问题通过直观演示体现出来，有助于观察剖析，化难为易，是开发青少年智力的有效工具。
本实用新型的特征是以锥体为基本构件相互拼合或用框条，空心管的连接套合进行演示，这两种不同的组合形式，使本教具具有构造灵活，形式多样，使用方便，能充分显示几何体内部空间结构的特点。与现有市场上的拼搭积木相比较，它具有更为深广的涵义和趣味性。
本实用新型是这样实现的用注塑或其它材料制作如下构件(本说明书内所提供的长度单位为a，在制作时可按比例放缩。)1.棱长为2]]>a的正四面体1，共8个。在其底面和侧面均是正三角形的重心处，留有连接孔。
2.长度为a的三条侧棱互相垂直，底面是边长等于
a，且与正四面体1的各个面为全等正三角形的正三棱锥2，共32个。在侧面及底面各三角形的重心处留有连接孔。
以上1.2.所述的8个正四面体1和32个正三棱锥2，通过连接可组合演示8个棱长为a的正方体，亦可组合演示1个棱长为2a的正方体或长方体，四棱柱等其它多种几何体。
3.形状，大小与上述正四面体1和正三棱锥2在各个面上所留有的连接孔相配套的连接柱3若干个，用于几何体之间的连接。
又用金属冲压或注塑制作如下构件4.长度为2a的横框4，纵框5，立框6各4根，相互连接组成框架，横框4和纵框5的形状，大小相同，且一面有凹凸槽孔，两者可以相互套合固定。立框6是用空心材料制作，两端均可经过卡夹7的连接，而与横框4和纵框5固定在某一位置。
5.用坚硬而有弹性的金属材料制成n状的卡夹7，两端有脚，可套入框条或空心管两端起连接作用。
6.长度为a或2a的空心管8各4根，共8根。两端经过卡夹7的连接，可固定在框架的任何位置。
7.由两截在一端连以一半球的套管，其半球半径和套管截面半径相等，在两半球过球心而垂直于半球大圆面的轴处，用活动铆钉铆合，构成连接管9，使之相互能够开合调整角度。
8.以连接管9为基础，再用两截一端连有半径稍大于半球半径的半球冠的套管，通过半球冠和半球以各自过球心而垂直于大圆面的轴相互垂直进行套合，可使套管绕轴进行开合旋转，构成多头连接管10。
用这些基本构件进行拼接组合，即可演示″立体几何″中多种几何体以及多面角和正多面体的概念，性质和点，线，面关系。
图1是正四面体1.的任一个面和正三棱锥2底面的示意图。
图2是正三棱锥2侧面的示意图。
图3是正四面体1。
图4是三条侧棱互相垂直，底面和正四面体1的任一个面为全等正三角形的正三棱锥2。
图5是连接柱3。
图6是横框4。
图7是纵框5。
图8是立框6。
图9是由12根框条组合而成的框架。
图10是卡夹7。
图11是空心管8。
图12是连接管9。
图13是多头连接管10。
图14至图22是本实用新型的实施举例，即由若干个正四面体1和正三棱锥2拼接组合的具体演示。
图14是由两个正四面体1组成的正六面体。
图15是由四个正三棱锥2以垂直于底面的侧面相拼合所组成的正四棱锥，可演示正四棱锥的概念，性质。
图16是由8个正三棱锥2拼合组成的正八面体。
图17是由图16中的1个正八面体(即八个正三棱锥2)和4个正四面体1所组成棱长为正四面体1两倍的正四面体。
图18是由5个正三棱锥2和1个正四面体1所组成的三棱台，可演示三棱台的概念，性质。
图19是由图18中的4个三棱台，即20个正三棱锥2和4个正四面体1，以垂直于底面的侧面相拼合所组成的正四棱台，可演示正四棱台的概念，性质。
图20是由图15中的2个正四棱锥(即8个正三棱锥2)和2个正四面体1所组成的斜三棱柱。可演示平行公理和三个平面两两相交的性质。
图21是由4个正三棱锥2和1个正四面体1所组成棱长为a的正方体，若干个这样的正方体，可组合演示长方体，四棱柱等多种几何体。
图22是本实用新型的装配图，其上部是由图21中8个棱长为a的正方体组合演示棱长为2a的正方体，或可用32个正三棱锥2和8个正四面体1组合而成，下部是横框4，纵框5，立框6连接组成的框架中，用空心管8，连接管9，多头连接管10演示几何体的两对角线和侧面一对角线分别成相交直线或异面直线的位置关系。
以下附图23，24，25是通过实施例，说明横框4，纵框5，立框6构成的框架和空心管8，经卡夹7和连接管9多头连接管10的连接，能演示多种几何体的概念，性质及其点，线，面关系。
图23是横框4，纵框5，立框6和空心管8，多头连接管10组合演示的长方体和以长方体下底面中心为顶点，这顶点和上底面四顶点连线为侧棱，以长方体上底面为底面的正四棱锥的组合关系。
图24是横框4，纵框5，立框6组合演示的平行六面体中，用空心管8，连接管9，多头连接管10演示几何体的两对角线和侧面两对角线组成的对角面。
图25是横框4，纵框5，立框6组合的四棱台，通过空心管8，连接管9，多头连接管10的连接，能组合演示四棱锥及其侧面和底面所成的二面角，二面角的平面角，高，斜高，斜高在底面的射影组成的直角三角形，演示侧棱和底面所成的角，高，侧棱，侧棱在底面的射影组成的直角三角形。
图26是演示图9中横框4，纵框5，立框6构成的框架，能用于作为图16中正八面体的支架。
从以上图23，24，25可以说明由于框条之间相互连接的位置可以调节；而空心管8，连接管9，多头连接管10相互间连接套合的长度和角度也可以调节；同时，通过卡夹7的连接，又可以任意选定位置。因此，用这些构件能演示多种几何体及其在任意位置上的点，线，面关系。尤其是为立体几何中二个难点异面直线之间的距离和异面直线所成的角，以及二面角和二面角的平面角等，提供了直观演示。
为了充分体现本实用新型的功能，再结合实施例对附图作进一步说明附图22的正方体和附图17的正四面体，除演示本身的概念，性质外，又可演示两直线平行，相交，异面的位置关系；直线和平面的包含，平行，相交等位置关系；斜线在平面上的射影，直线和平面所成的角，三垂线定理；两平面平行，相交(垂直，斜交)等位置关系；两平行平面间的距离，两相交平面组成的二面角以及二面角的平面角等。
根据演示的需要，可在有关部位涂色，以加强演示效果。
权利要求1.一种几何拼接教具，由正四面体1，正三棱锥2，横框4，纵框5，立框6，空心管8及连接部件所构成，其特征是(1).各侧面和底面是全等正三角形的正四面体1，共8个，(2).三条侧棱互相垂直，其底面是和正四面体1的各个面为全等正三角形的正三棱锥2，共32个，(3).一组有凹凸连接槽孔的横框4，纵框5和用空心材料制作的立框6，(4).一组长度与正三棱锥2的侧棱相等或为其两倍的空心管8，(5).连接部件包括连接柱3，卡夹7，连接管9，多头连接管10，
2.根据权利要求1所述的8个正四面体1和32个正三棱锥2，其特征在于正四面体1的棱长为2]]>个单位长，正三棱锥2的侧棱长为1个单位长，在这两组几何体的底面或侧面各三角形的重心处留有连接孔，可通过配套的连接柱3相互拼合演示8个棱长相等于正三棱锥2侧棱长的正方体或1个棱长相等于正三棱锥2侧棱长两倍的正方体以及其它各种多面体。
3.根据权利要求1所述的横框4，纵框5，立框6，其特征在于它们的长度为2个单位长，横框4，纵框5可通过凹凸槽孔相互连接，立框6可用卡夹7与横框4，纵框5固定，能组合演示多种几何体。
4.根据权利要求1所述的空心管8，其特征在于它们的长为1个单位长或2个单位长，可以相互连接，也可和连接管9，多头连接管10套接，还可通过卡夹7与框架固定，位置任选，能演示多种几何图形中的点，线，面关系。
5.根据权利要求1所述的连接管9，多头连接管10，其特征在于它们是通过套管一端所连有的半球或半球冠，在过球心而垂直于大圆面的轴处进行铆合或套合，能灵活开合转动，角度可调。
专利摘要几何拼接教具，由一组正四面体，一组侧棱互相垂直的正三棱锥和横框，纵框，立框构成的框架以及空心管所组成。通过连接柱，卡夹，连接管等进行拼合套接，可演示多种几何体，多面角，正多面体的概念，性质与点，线，面关系，为高中立体几何课本提供了数百处直观演示，可作为几何教学的直观教具，也是开发青少年智力的有效工具。
文档编号G09B23/04GK2033929SQ8820024
公开日1989年3月8日 申请日期1988年1月18日 优先权日1988年1月18日
发明者叶舜华 申请人:叶舜华