专利名称：数学演示器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学用具，尤其是一种数学演示器。
本数学演示器由以下主要部件组成万能孔尺、孔棒、底板、圆演示器及多功能棋子，这些部件均各自分别独立，并配有专用附件直角显示器、箭头和接头，以及插销、螺母、螺帽、垫片、色子、彩绳、彩色橡皮筋、硬纸片、小钩。除孔棒外以上部件所开的圆孔直径均相等，相邻两孔的孔心距相等，孤槽宽度亦相等。万能孔尺1是两端为半圆形的扁平尺上设有若干等距圆孔，孔心位于尺的中线上并有色线，相邻两圆孔孔心距为一个长度单位，万能孔尺1为套尺，各种规格的孔尺表面颜色各异。孔棒2为两端有螺牙的圆棒上设有若干等距等径圆孔。底板3是指方形底板上开有19×19个等距等径圆孔，上面标有“星”、“天元”，同时可画上中国象棋棋盘、三子棋棋盘、国际象棋棋盘。圆演示器4结构为环形圆演示器上设有24个等径圆孔，相邻两孔所夹弧长相等，圆环外边沿标有周角刻度，圆环内侧开有两段同圆心但不相连的弧槽，孔心及弧槽中线到圆心的距离均为整数单位。定角器5是指半圆形定角器边沿有单位刻度，内设一段半圆弧槽和两个空心直角扇形，在被扇形分割成的半径和直径上，离圆心整数单位处设有等径圆孔。多功能棋子6为扁鼓状的棋子圆心处开孔，上面为单色，侧面与下底面颜色相同。演示时，可将这些部件分别组装、固定，即可演示各种平面、立体模型，以及供画图、游戏用。
本数学演示器既能演示几何内容，又能演示代数内容，且其演示范围是目前使用的演示器可望而不可及的，它能演示目前国内版数学教材中小学至大学阶段的所有平面几何图形，绝大部份的立体几何图形以及部份代数内容；同时，这套演示器也能演示部份物理实验，如杠杆原理实验、钟摆实验等；此外，数学演示器还是一套理想的益智玩具，具有多种游戏功能，如拼图游戏、中国象棋、围棋、国际象棋、记忆力测试、平衡游戏等，可供娱乐用。
从造价看，数学演示器由多个部件组成，各部件既可单用，也可组合使用，拼装非常方便，由使用者根据实际需要灵活运用，具有体积小的特点，且原料易得，制做容易，造价也就低。其价格相对其它同类演示器而言是低的，更何况其功能比其它演示器多得多，因而这价格连普通学生均可接受并乐于接受，可以说，这套教具完全可以在广大师生中普及。
既然数学演示器的功能如此之多，价格也低，使用方便且安全性好，那么，将之推广应用，将会产生哪些积极效果呢？首先，数学演示器的首要职责自然是服务于数学的教学，它的推广应用，将积极推进数学的教学改革，使之满足素质教育的需要。数学演示器以其物美价廉，学生每人购置一套并不难，因而学生可以在课前借助该仪器进行预习；将之引入课堂，即可以以学生实验课的方式开展教学(用此演示器上实验课无需电源、更不需特别配套实验室，在原教室即可，极易推广普及)，这种集直观教学、目标教学、愉快教学于一身的教学方式无疑将大大激发学生学习的兴趣，充分调动学生学习的积极性与主动性，使学生在愉快的氛围中动手组图，化抽象概念为具体图形，从而能够在组图的过程中轻松地归纳出或接受相关知识；课后，学生仍可以借用该仪器帮助复习，加深理解。这种全新的教学对传统教学而言，其教学质量的显著提高是显而易见的。概而述之，数学演示器的推广应用，能提供给学生充分的动手操作机会，这既锻炼了学生的大脑与动手操作能力，又培养了学生的创造思维能力，从而为社会造就更多的“创新人才”。
其次，数学演示器作为益智玩具，其功能的多样性与娱乐性，对广大学龄前儿童与成人同样适用，在丰富人的生活的同时也开发了人们的智力。
最后，数学演示器在其它学科中也可部份应用，这样，其它学科中所用到的这些(指能用数学演示器代替的)仪器，就无需再购置，从而能为学校节约开支。
用一句话来概括本数学演示器的优点，就是功能多、用途广、造价低、使用方便、效果好。
图1为本实用新型万能孔尺结构示意图。
图2为本实用新型直角显示器结构示意图。
图3为本实用新型箭头部件结构示意图。
图4为本实用新型底板正面结构示意图。
图5为本实用新型底板背面用于作三子棋棋盘示意图。
图6为本实用新型底板背面用于作中国象棋棋盘示意图。
图7为本实用新型底板背面用于作国际象棋棋盘示意图。
图8为本实用新型孔棒结构示意图。
图9为本实用新型圆演示器结构示意图。
图10为本实用新型定角器结构示意图。
图11为本实用新型多功能棋子结构示意图。
图12为本实用新型色子结构示意图。
图13为本实用新型接头1结构示意图。
图14为本实用新型接头2结构示意图。
图15为本实用新型插销结构示意图。
图16为本实用新型用于演示正方体示意图。
图17为本实用新型用于演示C23组合示意图。
图18为本实用新型用于演示排列P23示意图。
图19为本实用新型用于演示各种分类角示意图。
图20为本实用新型用于演示二次函数图像示意图。
2、直角显示器7如图2所示，直角显示器呈扁平状，两直角边宽度与万能孔尺的宽度相同，两直角边中线上各有两等距圆圆孔(含公共圆孔——顶点所对应的圆孔)，孔心距为一个长度单位。
3、箭头8如图3所示，箭头为红色的扁平的等腰三角形，底边的中线上有两圆孔，孔心距为一个长度单位，且底边的宽度比万能孔尺的宽度略大。
4、底板3见图4、5、6、7。底板为方形，厚度要比万能孔尺的厚度大许多，底板上均匀设有许多间距相等的等径圆孔，各横排圆孔孔心所在直线与各竖排圆孔孔心所在直线互相垂直，通常横排、竖排均为19个圆孔，相邻两圆孔孔心距是一个单位，边孔孔心到底板边的距离为半个单位，正面标有围棋盘上的“星”、“天元”。同时可绘上中国象棋棋盘、三子棋棋盘、国际象棋棋盘。
5、孔棒2如图8，孔棒为圆柱形，其两端有螺牙，棒上有间距为一个单位的等径圆孔。一套演示器中有若干根孔棒，每根孔棒表面颜色各异，且与每圆孔对应的圆周有红色色线表示。
6、圆演示器4，又名角演示器如图9所示，圆演示器为扁平状的圆环，上边标有一个周角的刻度，在15°的整数倍刻度处设有等径圆孔，这些圆孔孔心在同一圆周上，此圆周半径为整数单位，并有色线表示出该圆周，在此圆周内侧0°～180°及180°～360°之间各有一段同圆心但不相连的弧槽，弧槽宽度与圆周上圆孔的直径相等，其半径为整数单位。
7、定角器5平面图如
图10所示。定角器与普通量角器相似，为扁平半圆状，并标有一个平角的刻度，在90°所在半径的左右两侧各有一个空心的90°的扇形。在扇形外侧的圆环上有一段弧槽，其中线到圆心的半径长为整数单位，其两端与两扇形的一边在同一直线上。在90°对应半径及0°对应直径上，离圆心整数单位处均设有一直径与弧槽宽度相等的圆孔，直径与万能孔尺一样，宽度相同且标有同种单位刻度。
8、多功能棋子6如
图11。多功能棋子如扁鼓形，每枚棋子的上底面为单色，且每套演示器中棋子的上底面的颜色有多种，而下底面及侧面同色，并依游戏双方划分，黑色下底面与白色下底面的棋子各占一半，上下底面圆心间有一圆孔贯穿，圆孔半径略大于或等于孔棒的半径。
9、色子9如
图12。色子与常规色子相似，为正方体，其六个表面为六种不同的单色，并与多功能棋子上底面的颜色对应相同。
10、接头10接头是专为连接孔棒而设计的，与水管接头相似，为管状结构，管子内径与孔棒的直径相等，按其外部特征划分，有“一”字型，“L”型、“T”型、带环接头如
图13、墙角型接头如
图14，五种类型。带环接头一端为管子，另一端封口，且顶端部接有一可变换方位的圆形环扣，墙角型接头因其三管互相垂直如墙角状而得名。
11、插销11见
图15。插销分插杆及销夹两部份，插杆为圆柱形，其直径与底板上的圆孔直径相等，销夹底部与插杆相连，两夹把之间有空隙，夹把由韧性材料制成。
12、彩绳，可用彩色管状胶质线代替，其直径与销夹的两夹把之间空隙宽度相当。
13、小钩，是用小号硬铁丝弯成的秤钩状小钩，铁丝直径小于孔棒上圆孔的直径。
14、硬纸片，为小块的方状或圆状，靠近边缘区设有一至两个圆孔。
15、螺母、螺帽、彩色橡皮筋(其直径小于孔棒上圆孔的直径)、垫片的结构为已有产品，大家已熟知，在此不再赘述。
本说明书中所提到的圆孔，除孔棒上的圆孔外，其直径均相等。除圆周上的圆孔外，相邻两孔孔心距均为一个长度单位。
以下为各组成部件的功能万能孔尺，将之看作线段，即可演示与线段有关的内容，如线段的和差；配以箭头，即可演示直线、射线、有向线段等；若与螺母、孔棒等配套使用可组装各种平面、立体模型；此外，也可供作图用。
直角显示器，用于固定模型或演示直角。
箭头，主要与万能孔尺配套使用，用于指示方向。
底板，可用于固定模型，使之悬挂于黑板上，让模型面向学生，增强教学效果；也可用孔心距与万能孔尺、孔棒上的对应相等的特性，与万能孔尺、孔棒等配套使用，即可演示直角坐标系、三维坐标系及面积公式推导等；用其下底面的各棋盘，即可进行对应的游戏。
孔棒，主要用于组装立体模型，如柱体、锥体、算盘等，常与接头、万能孔尺、彩色橡皮筋、多功能棋子、底板等配套使用，也可用于演示直线等。
圆演示器，又名角演示器，多与万能孔尺、箭头、孔棒、彩色橡皮筋配合使用，用于演示与角、圆有关的内容。
定角器，可作量角器使用；也可用于演示与圆、角有关的内容；或用于固定夹角，使模型稳定。
多功能棋子，将其下底面朝上，即可作围棋，三子棋、四子棋等棋子用；用上底面颜色的相异性则可演示四则运算、排列、组合等代数内容，也可玩拼图游戏，若与色子配套使用还可进行记忆力测试等游戏；与万能孔尺、孔棒等可组装成算盘。
色子，与多功能棋子配套使用，用于玩记忆力测试游戏。
接头，与孔棒配套使用，用于连接孔棒，以组装平面、立体模型。
插销，用于固定模型、夹牢彩绳、悬挂纸片。
彩绳，用于演示线，主要演示曲线。
小钩，与彩色橡皮筋配套使用。
硬纸片，上边有小孔，在其上边写上字符，用插销或螺母固定于模型对应位置，起指示作用，还可与底板配套使用，在其它学科中开展一些与学习密切相关的游戏，如部首组字、英汉互译比赛等游戏。
彩色橡皮筋，用于演示线或线段，往往与小钩、垫片组合使用。
螺母、螺帽、垫片，它们的基本功能不变，在组装模型时起连接、固定作用。
各部件上的颜色，均为增强视觉效果，颜色的相异则可增强对比效果，使模型给人的直观效果更强。
各部件上的圆孔，一方面是为方便用螺母连接各部件进行组模，另一方面，孔棒、万能孔尺、底板上的圆孔，其相邻两圆孔孔心距均相等，且具有直观性特征，可作长度单位使用，即便于快捷组图，也方便进行比较和计算(在使用时，万能孔尺、孔棒的长度是指其两端圆孔孔心的距离)，同理，圆演示器上相邻两圆孔孔心所在弦所对的圆心角是相等的，即都是15°，也是为了组模方便与增强直观效果。
在使用时，使用者可依据以上功能简介，选择所需部件，充分发挥各部件的功能，就能组装出满意的模型。
应用举例1、演示内容正方体。演示器材孔棒、接头。
演示方法用墙角型接头连接等长孔棒组成如
图16所示模型。若用带环接头连接亦可，但是带环接头具有活动性，适合演示活动变化模，用在固定的正方体则不太合适，此例还可用万能孔尺与孔棒组合演示，原理是一样的，在此就不用介绍演示方法了。
2、演示内容组合、排列、四则运算、记忆力测试游戏。
演示器材多功能棋子、色子。
组合、排列的演示方法，这里以C23与P23为例任意选三种颜色的多功能棋子，然后挑选其中的两种颜色的棋子各选一枚并摆出来，即可摆出如
图17、18所示的平面示意图，图中三种符号(无符号即是一种符号)分别代表三种颜色，原棋子上没有这些符号，是为了区分而人为加上这些符号以示区别。
四则运算演示方法略。
记忆力测试游戏规则将棋子上底面朝下，转动色子，转到何色，即要求揭对应色的棋子。
3、演示内容角的分类、互余角、互补角、弧的分类、直径所对的圆周角是直角。
演示器材圆演示器(也可用两个定角器对接组成)、万能孔尺、螺母、螺帽、垫片、彩色橡皮筋、直角显示器。结构如
图19所示。
演示方法取一根与圆演示器上弧槽所在圆的直径等长的万能孔尺，用螺母、螺帽将两端固定在0°与180°对应圆孔上，再取一段与半径等长的万能孔尺，一端固定于圆心，然后取两根彩色橡皮筋，每根橡皮筋两端都连接垫片，将各一端连接直径一端点，另一端连接半径活动的一端端点，绕圆心旋转半径即可演示上述内容。在演示直径所对圆周角是直角时，需用直角显示器(或定角器)来显示(或测量)，以增强直观效果。
4、演示内容二次函数图像 y＝x2+1演示器材万能孔尺、箭头、底板、彩绳、插销、螺母、螺帽、硬纸片。结构如图20所示。演示方法略。
权利要求1.一种数学演示器，包括插销、螺母、螺帽、垫片，彩绳、橡皮筋、硬纸片、色子和小钩，其特征在于由万能孔尺(1)、孔棒(2)、底板(3)、圆演示器(4)、定角器(5)及多功能棋子(6)各自分别独立的主要部件组成，并配有专用附件直角显示器(7)、箭头(8)和接头(10)，除孔棒外以上部件所开的圆孔直径均相等，相邻两孔的孔心距相等，孤槽宽度亦相等，使用时用螺母将各部件按演示所需连接固定；①万能孔尺(1)是两端为半圆形的扁平尺上设有若干等距圆孔，孔心位于尺的中线上并有色线，相邻两圆孔孔心距为一个长度单位，在圆孔旁标有对应数字，万能孔尺(1)为套尺，各种规格的孔尺表面颜色各异；②孔棒(2)为两端有螺牙的圆棒上设有若干等距等径圆孔；③底板(3)是指方形底板上开有19×19个等距等径圆孔，上面标有“星”、“天元”，背面可画上中国象棋棋盘、三子棋棋盘、国际象棋棋盘；④圆演示器(4)结构为环形圆演示器上设有24个等径圆孔，相邻两孔所夹弧长相等，圆环外边沿标有周角刻度，圆环内侧开有两段同圆心但不相连的弧槽，孔心及弧槽中线到圆心的距离均为整数单位；⑤定角器(5)是指半圆形定角器边沿有单位刻度，内设一段半圆弧槽和两个空心直角扇形，在被扇形分割成的半径和直径上，离圆心整数单位处设有等径圆孔；⑥多功能棋子(6)为扁鼓状的棋子圆心处开孔，上面为单色，侧面与下底面颜色相同。
专利摘要本实用新型提供了一种数学演示器，由以下部件组成万能孔尺、孔棒、底板、圆角器及多功能棋子，并配专用附件直角显示器、箭头和接头，以及插销、螺母、螺帽、垫片、色子、彩绳、彩色橡皮筋、硬纸片、小钩。除孔棒外以上部件所开的圆孔直径均相等，相邻两孔的孔心距相等，孤槽宽度亦相等。演示时，可将这些部件分别组装、固定，即可演示各种平面、立体模型，以及供画图、游戏用。既能演示几何内容，又能演示代数内容，功能多、用途广、造价低、使用方便、效果好。
文档编号G09B23/00GK2552110SQ0227805
公开日2003年5月21日 申请日期2002年6月17日 优先权日2002年6月17日
发明者陆成雨 申请人:陆成雨