一种概率学演示教具

1.本发明属于教学辅助器具技术领域，涉及一种概率学演示教具。


背景技术：

2.概率学是数学的一个分支,它研究随机现象的数量规律，其抽象难于理解，在数学概率课程讲解过程时，为了方便学生的理解，需要演示教具使其生动易懂。常见的演示方式为抛硬币实验，即多次随机抛出硬币，统计硬币正反面出现的次数。由于抛硬币的次数越多，对于概率事件越具有说服力，因为概率是客观存在的一个概念，它表明的是事件的可能性的问题，只有当做大量重复的实验时，才能把这种恒定的可能性表现出来，恒定的趋近于某一数值即为该事件的发生概率，实验次数越多，数值越稳定；传统的手持投币实验显然存在统计繁琐、效率低下等问题，现有技术中也存在通过抛币机构进行概率演示的仪器，大都通过连续的拾取机构和抛出机构进行，使学生没有参与感，而且，由于仪器设备相对复杂，故障等因素影响统计结构和银币处理的随机性，说服力不强。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种概率学演示教具，本发明所要解决的技术问题是如何提高硬币选别效率。
4.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种概率学演示教具，其特征在于，包括若干硬币和一个选择器，所述硬币的一侧面为平整面，所述硬币的另一面为粗糙面，所述硬币内埋设有一铁环；所述选择器包括抓取盘和气泵，所述气泵的壳体固定在抓取盘的上表面，所述抓取盘的下表面设置若干抓取单元，所述抓取单元包括电磁吸附件和吸盘，各吸盘并联后与气泵的进气端相连；所述硬币的两侧面均能够被电磁吸附件吸附后固定在抓取盘上，所述硬币的平整面能够被吸盘吸附后固定在抓取盘上。
5.进一步的，所述电磁吸附件包括与铁环适配的环形衔铁块，所述环形衔铁块上饶设有通电线圈，各通电线圈并联后与一电源相连。
6.进一步的，所述吸盘位于环形衔铁块中部，所述抓取盘内具有一负压腔，所述负压腔与气泵的进气端相连通，所述吸盘的尾部连接有一吸气管，所述吸气管的顶部与负压腔相通。
7.进一步的，所述吸气管内孔的上段呈锥形，所述吸气管内设置有一限压堵球，所述限压堵球与吸气管内孔的顶部之间连接有一复位弹簧。
8.进一步的，所述限压堵球上固定设置有一导杆，所述导杆滑动连接在吸气管上，所述复位弹簧套设在导杆外。
9.当吸盘正对硬币平整面时，因吸盘开口被硬币瞬间封堵，限压堵球基本不动，使吸气管内孔维持通畅的状态；当吸盘正对的硬币粗糙面时，由于吸盘的入口不能给被封堵，吸气管内存在进入负压腔的高速气流，限压堵球能够上移封堵吸气管内孔，避免持续通气造成负压腔内气压的波动，在负压腔气压稳定后，电磁吸附件才断电，确保平整面正对吸盘的
硬币能够被吸住。
10.进一步的，所述概率学演示教具还包括一个储币容器和两个分装容器。
11.进一步的，所述分装容器的横截面为半圆形，所述储币容器的横截面为直径与分装容器相同的圆形，两个分装容器能够扣盖在储币容器的开口处。
12.进一步的，所述硬币的粗糙面具有若干条内凹的泄气槽，所述泄气槽通过硬币的中心，所述泄气槽的端部延伸至硬币的周面。
13.进一步的，所述抓取盘的下表面具有位于抓取单元外侧的圆形挡圈。
14.圆形挡圈可方便操作者去除可能叠置的硬币。
15.进一步的，所述气泵的壳体上固定设置有一把手。
16.演示过程：较多数量的硬币最初全部存于储币容器内，操作者手持选择器，搅动储币容器内的银币后，使各电磁吸附件均通电，使抓取盘的下表面的每个电磁吸附件处均磁吸有一枚硬币，确保每个电磁吸附件对于的位置处均磁吸有一枚硬币后，取出选择器至抓取盘下表面位于其中一个分装容器上方，随后，先启动气泵，使硬币在被磁吸的状态下接受吸盘的选择，再使电磁吸附件断电，此时，粗糙面朝向吸盘的硬币因失去磁吸力、也不能给被吸盘吸附而掉落至其中一个分装容器内，而平整面朝向吸盘的硬币则依然被吸附在抓取盘上；完成部分硬币的释放后，使选择器位于另一个分装容器的上分，使气泵断电、负压腔与外界相通，则剩余部分硬币也脱离抓取盘；如此，在每次抓取数量较多的情况下，重复多次以上操作，即可高效的对较大数量的硬币进行随机选取，进而统计两个分装容器内硬币数量即可得到概率趋近值，以生动的演示概率学投币实验。
17.两个分装容器内硬币数量可直接对两者进行分别称重得到。
18.可设置多个选择器，使较大数量的硬币能够更快速的完成，也使更多的学生能够同时参与。
19.把手上设置有两个开关，一个是同时控制各电磁吸附件通断电的开关，另一个是同时控制气泵和负压腔上的电子阀门的开关，用于控制各电子件。
20.硬币内埋设的环形的铁环与电磁吸附件的环形衔铁块对应，用于对硬币进行“正位”，也能过确保每次吸附的硬币总数量一致，如18枚，被“正位”的硬币在受到吸盘吸附时更加可靠，确保平整面正对吸盘可被吸附，而粗糙面因其表面具有长条状的泄气槽而无法被吸附。
21.本演示教具结构简单，操作方便，且单次可完成数十枚硬币的选别，效率较高，学生的参与程度较高，而且，其中涉及负压吸附、磁吸等物理知识，使学习过程更加有趣、多元。
附图说明
22.图1是本演示教具储币容器和分装容器组装后的结构示意图。
23.图2是本演示教具储币容器和分装容器分开后的结构示意图。
24.图3是选择器的立体结构示意图。
25.图4是选择器的剖视图。
26.图5是图4中局部a的放大图。
27.图6是抓取盘的下表面平面图。
28.图7是硬币在抓取盘上的三个状态示意图。
29.图8是硬币的结构示意图(可视面为粗糙面)。
30.图中，1、硬币；11、铁环；12、泄气槽；2、选择器；21、抓取盘；22、气泵；211、电磁吸附件；222、吸盘；223、环形衔铁块；224、通电线圈；225、负压腔；226、吸气管；227、限压堵球；228、复位弹簧；229、导杆；23、圆形挡圈；24、把手；3、储币容器；4、分装容器。
具体实施方式
31.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
32.如图1至图8所示，演示教具包括若干硬币1和一个选择器2，所述硬币1的一侧面为平整面，所述硬币1的另一面为粗糙面，所述硬币1内埋设有一铁环11；所述选择器2包括抓取盘21和气泵22，所述气泵22的壳体固定在抓取盘21的上表面，所述抓取盘21的下表面设置若干抓取单元，所述抓取单元包括电磁吸附件221和吸盘222，各吸盘222并联后与气泵22的进气端相连；所述硬币1的两侧面均能够被电磁吸附件221吸附后固定在抓取盘21上，所述硬币1的平整面能够被吸盘222吸附后固定在抓取盘21上。
33.所述电磁吸附件221包括与铁环11适配的环形衔铁块223，所述环形衔铁块223上饶设有通电线圈224，各通电线圈224并联后与一电源相连。
34.所述吸盘222位于环形衔铁块223中部，所述抓取盘21内具有一负压腔225，所述负压腔225与气泵22的进气端相连通，所述吸盘222的尾部连接有一吸气管226，所述吸气管226的顶部与负压腔225相通。
35.所述吸气管226内孔的上段呈锥形，所述吸气管226内设置有一限压堵球227，所述限压堵球227与吸气管226内孔的顶部之间连接有一复位弹簧228。
36.所述限压堵球227上固定设置有一导杆229，所述导杆229滑动连接在吸气管226上，所述复位弹簧228套设在导杆229外。
37.当吸盘222正对硬币1平整面时，因吸盘222开口被硬币1瞬间封堵，限压堵球227基本不动，使吸气管226内孔维持通畅的状态；当吸盘222正对的硬币1粗糙面时，由于吸盘222的入口不能给被封堵，吸气管226内存在进入负压腔225的高速气流，限压堵球227能够上移封堵吸气管226内孔，避免持续通气造成负压腔225内气压的波动，在负压腔225气压稳定后，电磁吸附件221才断电，确保平整面正对吸盘222的硬币1能够被吸住。
38.所述概率学演示教具还包括一个储币容器3和两个分装容器4。
39.所述分装容器4的横截面为半圆形，所述储币容器3的横截面为直径与分装容器4相同的圆形，两个分装容器4能够扣盖在储币容器3的开口处。
40.所述硬币1的粗糙面具有若干条内凹的泄气槽12，所述泄气槽12通过硬币1的中心，所述泄气槽12的端部延伸至硬币1的周面。
41.所述抓取盘21的下表面具有位于抓取单元外侧的圆形挡圈23。圆形挡圈23可方便操作者去除可能叠置的硬币1。
42.所述气泵22的壳体上固定设置有一把手24。
43.演示过程：电磁吸附件通电前的状态如图7中的(a)图所示，较多数量的硬币1最初全部存于储币容器3内，操作者手持选择器2，搅动储币容器3内的银币后，使各电磁吸附件
221均通电，使抓取盘21的下表面的每个电磁吸附件221处均磁吸有一枚硬币1，确保每个电磁吸附件221对于的位置处均磁吸有一枚硬币1后，取出选择器2至抓取盘21下表面位于其中一个分装容器4上方，如图7中的(b)图所示；随后，先启动气泵22，使硬币1在被磁吸的状态下接受吸盘222的选择，再使电磁吸附件221断电，此时，粗糙面朝向吸盘222的硬币1因失去磁吸力、也不能给被吸盘222吸附而掉落至其中一个分装容器4内，而平整面朝向吸盘222的硬币1则依然被吸附在抓取盘21上；完成部分硬币1的释放后，使选择器2位于另一个分装容器4的上分，使气泵22断电、负压腔225与外界相通，则剩余部分硬币1也脱离抓取盘21，如图7中的(c)图所示；如此，在每次抓取数量较多的情况下，重复多次以上操作，即可高效的对较大数量的硬币1进行随机选取，进而统计两个分装容器4内硬币1数量即可得到概率趋近值，以生动的演示概率学投币实验。
44.两个分装容器4内硬币1数量可直接对两者进行分别称重得到。
45.可设置多个选择器2，使较大数量的硬币1能够更快速的完成，也使更多的学生能够同时参与。
46.把手24上设置有两个开关，一个是同时控制各电磁吸附件221通断电的开关，另一个是同时控制气泵22和负压腔225上的电子阀门的开关，用于控制各电子件。
47.硬币1内埋设的环形的铁环11与电磁吸附件221的环形衔铁块223对应，用于对硬币1进行“正位”，也能过确保每次吸附的硬币1总数量一致，如18枚，被“正位”的硬币1在受到吸盘222吸附时更加可靠，确保平整面正对吸盘222可被吸附，而粗糙面因其表面具有长条状的泄气槽12而无法被吸附。
48.本演示教具结构简单，操作方便，且单次可完成数十枚硬币1的选别，效率较高，学生的参与程度较高，而且，其中涉及负压吸附、磁吸等物理知识，使学习过程更加有趣、多元。
49.电磁吸附件通电后的磁力不宜太大，避免硬币叠置；硬币的材质可以是塑料，也可以是玻璃。
50.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。