用于演示球面同纬度的两点之间的弧长的教具的制作方法

本发明涉及一种演示教具，特别涉及一种用于演示球面同纬度的两点之间的弧长的教具。

背景技术：

在目前的幼儿或小学教育教学系统中，很多情况下学生都不能亲自参与其中，导致很多知识无法形象地传递给学生，例如飞机航线的确定。目前，现有的飞机航行过程演示基本上是通过图片或音像资料进行展示，通过影像资料展示的均是二维图片或视频模式，导致幼儿或小学生并不能很直观地理解飞机航线的轨迹，更不能理解飞机航线上两点之间的弧长并不是两点之间的间距。这时就需要演示球面两点之间的弧长并不是两点之间的直线距离了。目前在向学生们展示球面弧长与两点之间直线距离的区别时，通常是采用分别计算出弧长长度与两点直线距离，从而得出两者之间的区别，以便于学生理解。但是，现有技术中至少需要测量出上述两个数据，才能计算出球面两点之间的弧线长度。因此，应用现有技术，不便于测量球面两点之间的线长度的过程的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于演示球面同纬度的两点之间的弧长的教具，该教具能够快速地测量出位于球面同纬度的两点之间的弧长，节约了计算时间，提高测量效率。

为了实现上述目的，本发明提供了以下的技术方案：用于演示球面同纬度的两点之间的弧长的教具，包括支撑结构、连接机构以及测量机构，所述测量机构通过连接机构安装在支撑结构上，所述支撑结构包括底座，所述连接机构包括第一支撑杆，测量机构通过第一支撑杆固定安装在底座上；所述测量机构包括若干均匀分布的支撑经线、支撑纬线以及上支撑座，所述支撑经线的顶部通过上支撑座固定起来，支撑经线的底部与连接机构固定，所述支撑纬线固定在支撑经线上，并且支撑纬线固定安装于支撑经线的上半球，支撑纬线与所述支撑经线所围成的区域为半球状容纳空间；所述连接机构上固定安装有一根第二支撑杆，第二支撑杆沿半球状容纳空间的直径方向分布，所述第二支撑杆的一端与连接机构固定，另一端连接一根第三支撑杆的一端，第三支撑杆与第二支撑杆转动连接，第三支撑杆的另一端通过转轴铰接一根连接杆的一端，所述连接杆的另一端固定连接一个第四支撑杆的一端，第四支撑杆的另一端固定安装有一个扇形测尺，扇形测尺靠近球面的表面上设有用于测量两点之间的球面弧长的刻度线，扇形测尺所在圆弧的直径与被测位置所在的圆周的直径一致。

优选的，底座的中心设有用于安装第一支撑杆的安装孔。

优选的，连接机构还包括圆弧支撑杆、转接杆以及连接件，弧形支撑杆的一端与第一支撑杆固定，弧形支撑杆的另一端与转接杆的一端固定，转接杆的另一端通过连接件与第二支撑杆连接，所述转接杆、第二支撑杆、连接件同轴安装。

优选的，弧形支撑杆的弧形部分朝向远离测量机构的方向凸出。

优选的，转接杆与连接件之间为转动连接，第二支撑杆与连接件之间为固定连接。

优选的，支撑经线的底部均与连接件固定。

优选的，连接件的底部开设有用于转动连接转接杆的盲孔，转接杆插在盲孔内，并可自由旋转。

优选的，底座、第一支撑杆、圆弧支撑杆、转接杆、支撑经线、支撑纬线、第二支撑杆、第三支撑杆、第四支撑杆和扇形测尺的材质为金属或塑料、木材。

优选的，连接件与上支撑座采用不锈钢材料制成，所述连接件采用内六角圆柱头螺钉。

优选的，第二支撑杆与第三支撑杆连接的一端设有盲孔，第三支撑杆插在盲孔内，并通过销轴ⅰ固定；所述与第三支撑杆铰接的连接杆的端部也设有盲孔，所述第四支撑杆插在连接杆的盲孔内，并通过销轴ⅱ固定。

采用上述技术方案，本发明在使用时，首先通过支撑经线以及支撑纬线对球面进行定位，然后调节第三支撑杆在第二支撑杆上的安装位置的伸缩量，使扇形测尺的位置恰好与被测球面贴合，扇形测尺的测量弧线通过球面上需要测量的位于同一纬度的两点，然后直接读出扇形测尺上的数据，即可轻松的得出球面上两点的弧长。在测量另一纬度上的两点之间的弧长时，再次调节第二支撑杆与第三支撑杆之间安装的伸缩量，实现扇形测尺所在纬度的变化。本发明能够快速便捷地得出球面同纬度的两点之间的弧长，避免了还需要通过复杂的计算方式来得出弧长，节约了计算时间，使幼儿或小学生能够更直观地感受球面两点之间的弧长与两点之间直线长度的区别，大大地提高了球面弧长的演示效率，加强了学生对飞机航线的理解。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的支撑连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明进行进一步的说明。

如图1、2所示，本发明公开了一种用于演示球面同纬度的两点之间的弧长的教具，包括支撑结构、连接机构以及测量机构，测量机构通过连接机构安装在支撑结构上。

支撑结构包括底座101，底座101的中心设有用于安装连接机构的安装孔。连接机构包括第一支撑杆201、圆弧支撑杆202、转接杆203以及连接件204，第一支撑杆201的一端插入底座101中心的安装孔内，另一端固定与弧形支撑杆202的一端固定，弧形支撑杆202的另一端与转接杆203的一端固定，转接杆203的另一端通过连接件204与第二支撑杆304连接。为了保持本发明整体的美观性以及稳定性，使弧形支撑杆202的弧形部分朝向远离测量机构的方向凸出。转接杆203、第二支撑杆304、连接件204同轴安装，并且转接杆203与连接件204之间为转动连接，第二支撑杆304与连接件204之间为固定连接。为了实现连接件204与转接杆203之间的转动连接，连接件204的底部开设盲孔，将转接杆203插在连接件204底部的盲孔内，以实现转接杆203的自由转动。为了节约成本，并且由于内六角圆柱头螺钉的端部自带盲孔，因此，将连接件204选择为规格为m6*20的内六角圆柱头螺钉，大大地节约了成本，并且使连接件204的另一端与第二支撑杆304的固定更牢固，保证了支撑的稳定性。

测量机构通过第一支撑杆201固定安装在底座101上，测量机构包括均匀分布的支撑经线301、支撑纬线302以及上支撑座303，支撑经线301的顶部通过上支撑座303固定起来，支撑经线301的底部与连接件204固定，支撑纬线302固定在支撑经线301上，并且支撑纬线302固定安装于支撑经线301的上半球，支撑纬线302与支撑经线301所围成的区域为半球状容纳空间。

第二支撑杆304沿半球状容纳空间的直径方向分布，第二支撑杆304的一端与连接件204固定，另一端安装一根第三支撑杆305的一端，第三支撑杆305与第二支撑杆304转动连接，第三支撑杆305的另一端通过转轴铰接一根连接杆的一端，连接杆的另一端固定连接一个第四支撑杆306的一端，第四支撑杆306的另一端固定安装有一个扇形测尺307，扇形测尺307靠近球面的表面上设有用于测量两点之间的球面弧长的刻度线。

本发明的底座101、第一支撑杆201、圆弧支撑杆202、转接杆203、支撑经线301、支撑纬线302、第二支撑杆304、第三支撑杆305、第四支撑杆306和扇形测尺307的材质采用金属或塑料、木材，连接件204与上支撑座303采用不锈钢材料，一方面节约成本，另一方面能够增强连接强度，保证连接稳定。

本发明在使用时，首先通过支撑经线301以及支撑纬线302对需要测量的球面进行定位，然后调节第三支撑杆305在第二支撑杆304上的伸缩量，来实现扇形测尺307的纬度调节，然后使扇形测尺307的测量弧线通过球面上需要测量的两点，然后直接读出扇形测尺307上的数据，即可轻松的得出球面上两点的弧长。

本发明为了实现对扇形测尺307的纬度进行微调，在第二支撑杆304与第三支撑杆305连接的一端设有盲孔，第三支撑杆305插在盲孔内，并通过销轴ⅰ308固定；与第三支撑杆305铰接的连接杆的端部也设有盲孔，第四支撑杆306插在连接杆的盲孔内，并通过销轴ⅱ309固定，在调节纬度的变换时，通过销轴ⅰ308、销轴ⅱ309分别调节第三支撑杆305、第四支撑杆306的安装位置的伸缩量，从而实现扇形测尺307的纬度调节。另外，本发明在使用时，扇形测尺307所在圆弧的直径应当换成与被测位置所在的圆周的直径一致。

另外，由于某些连接杆在第三支撑杆305上自身存在的局限性，导致第四支撑杆306的活动范围仅限于左半球面或右半球面。本发明为了克服这一问题，使转接杆203与连接件204之间采用转动连接的方式，因此，当连接杆转动受限制时，能够通过转接杆203的转动对球面副307进行补偿，从而实现扇形测尺307在整个上半球的范围内活动，提高了测量范围。

本发明能够快速便捷地得出球面同纬度的两点之间的弧长，避免了还需要通过复杂的计算方式来得出弧长，大大地提高了球面弧长的演示效率。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。