一种数学模型演示教具
阅读说明：本技术 一种数学模型演示教具 (Mathematical model demonstration teaching aid ) 是由 龙志文 豆振江 邱波蔚 谢朝阳 于 2021-01-14 设计创作，主要内容包括：本发明属于数学模型演示教具技术领域,具体的说是一种数学模型演示教具,包括模型面板；模型面板的顶部固定设有提手；模型面板的正面开设有安装槽；安装槽的内部固定设有书写板；书写板的表面绘制有坐标系；坐标系上绘制有刻度线；书写板的正面活动设有椭圆环；本发明采用已经成型好的椭圆环,通过连接杆可带动椭圆环在竖直平面内转动,进而当连接杆位于坐标系的X轴时,椭圆环所形成的曲线为焦点在X轴上的标准椭圆曲线方程,而当连接杆转动至Y轴时,椭圆环所形成的曲线为焦点在Y轴上的椭圆曲线方程,此时可在书写板表面的椭圆环的相应位置以及在坐标系上标注出已知的参数,便于下一步的求解,有助于学生对求解过程的理解。(The invention belongs to the technical field of mathematical model demonstration teaching aids, and particularly relates to a mathematical model demonstration teaching aid which comprises a model panel; a handle is fixedly arranged at the top of the model panel; the front side of the model panel is provided with a mounting groove; a writing board is fixedly arranged inside the mounting groove; a coordinate system is drawn on the surface of the writing board; scale lines are drawn on the coordinate system; the front surface of the writing board is movably provided with an elliptical ring; the formed elliptical rings are adopted, the elliptical rings can be driven to rotate in a vertical plane through the connecting rods, further, when the connecting rods are located on an X axis of a coordinate system, a curve formed by the elliptical rings is a standard elliptical curve equation with a focus on the X axis, and when the connecting rods rotate to a Y axis, a curve formed by the elliptical rings is an elliptical curve equation with a focus on the Y axis, at the moment, known parameters can be marked on the corresponding positions of the elliptical rings on the surface of the writing board and on the coordinate system, so that the next step of solution is facilitated, and students can understand the solution process.)
技术领域
本发明属于数学模型演示教具技术领域，具体的说是一种数学模型演示教具。
背景技术
椭圆是指数学上平面内到定点F1、F2的距离之和等于常数(大于|F1F2|)的动点P的轨迹曲线。椭圆是圆锥曲线的一种，即圆锥与平面的截线。
椭圆的标准方程共分两种情况：
当焦点在x轴时，椭圆的标准方程是：x^2/a^2+y^2/b^2＝1，(a>b>0)；
当焦点在y轴时，椭圆的标准方程是：y^2/a^2+x^2/b^2＝1，(a>b>0)；
其中a^2-c^2＝b^2；
在进行标准椭圆方程的求解时，每次都需要画出方程的大致图形，也就是坐标轴、椭圆曲线以及椭圆方程的焦点，因此比较麻烦，尤其是对于一些刚代课的新手数学老师而言，绘制椭圆曲线比较费时，且不太标准，会影响授课的效果；且对于焦点在X轴以及焦点在Y轴上的椭圆的曲线形状不同，因此在进行椭圆方程的讲解时往往是多次的绘制椭圆曲线，然后在讲解完一道题后再擦掉重新绘制，比较浪费讲解的时间。
为此，本发明提出了一种数学模型演示教具来解决上述问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决在进行标准椭圆方程的求解时，每次都需要画出方程的大致图形，因此比较麻烦且浪费时间，同时影响授课效果的问题，本发明提出的一种数学模型演示教具。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种数学模型演示教具，包括模型面板；所述模型面板的顶部固定设有提手；所述模型面板的正面开设有安装槽；所述安装槽的内部固定设有书写板；所述书写板的表面绘制有坐标系；所述坐标系上绘制有刻度线；所述书写板的正面活动设有椭圆环；所述椭圆环上的长轴的位置处固定设有连接杆；所述连接杆的长度大于椭圆环长轴的长度；所述连接杆的中部通过转动柱活动连接与书写板的表面，且转动柱位于坐标系的原点处；所述转动柱与连接杆的中部固连；转动柱的内侧端伸入书写板内部的动力腔内与加速圆齿轮的一个转轴固连；所述加速圆齿轮的另一个转轴活动连接在动力腔的内壁；所述动力腔的内部位于加速圆齿轮的下方活动设有主动圆齿轮；位于所述主动圆齿轮后侧的转轴活动连接在动力腔的内壁，位于主动圆齿轮前侧的转轴伸出模型面板的表面与转盘的内侧面中心位置固连；所述转盘的边缘均匀设有拨动杆；所述加速圆齿轮和主动圆齿轮之间通过齿轮皮带传动连接；所述转盘转动时，椭圆环和连接杆绕坐标系的原点在竖直平面内转动；所述模型面板的正面靠近下方的位置处固定设有笔筒；所述连接杆的内侧面设有用于对书写板表面清洁的清洁棉垫；
工作时，在进行标准椭圆方程的求解时每次都需要画出方程的大致图形，也就是坐标轴、椭圆曲线以及椭圆方程的焦点，因此比较麻烦，尤其是对于一些刚代课的新手数学老师而言，绘制椭圆形状比较费时，且不太标准，会影响授课的效果；本发明采用已经成型好的椭圆环，通过连接杆可带动椭圆环在竖直平面内转动，进而当连接杆位于坐标系的X轴时，椭圆环所形成的曲线为焦点在X轴上的标准椭圆曲线方程，而当连接杆转动至Y轴时，椭圆环所形成的曲线为焦点在Y轴上的椭圆曲线方程，此时可在书写板表面的椭圆环的相应位置以及在坐标系上标注出已知的参数，便于下一步的求解，有助于学生对求解过程的理解；且对于不同的椭圆标准方程的求解只需通过转动连接杆实现椭圆环的转动即可，而不需要重新绘制椭圆环；
在实际操作时，如果是对于焦点在X轴上的方程式的求解，使得连接杆与坐标系上的X轴平行即可，而当需要对焦点在Y轴上的方程式进行求解时，此时可通过拨动杆转动转盘，此时转盘将会带动主动圆齿轮进行转动，主动圆齿轮将会通过齿轮皮带带动加速圆齿轮的转动，进而通过带动连接杆的转动带动椭圆环转动，当椭圆环的长轴位于Y轴时停止转动，此时可在书写板的表面标注相应的参数，绘制辅助线等；且当一个椭圆标准方程求解完以后，可以通过转盘控制连接杆转动，连接杆转动的过程中位于连接杆内侧面的清洁棉垫可以将书写板表面标注的痕迹进行擦拭，从而便于求解下一个标准方程时进行标注。
优选的，所述清洁棉垫粘设在T形滑块的表面；所述T形滑块活动插设在T形滑槽的内部；所述T形滑槽位于连接杆的内侧壁；所述T形滑槽的数量为二，两组所述T形滑槽分别位于连接杆上转动柱的两侧，且两组所述T形滑槽的端部均为开口；工作时，可以将T形滑块从连接杆上的T形滑槽内部抽离出来，进而可以将T形滑块表面的清洁棉垫进行清理，进而使得清洁棉垫对书写板表面更好的进行清洁。
优选的，所述T形滑块的底部开设有安置槽；所述安置槽的内部活动设有橡胶滚筒；所述橡胶滚筒的外边缘伸出安置槽的外端口；所述橡胶滚筒在安置槽的内部呈等距线性排列；工作时，位于安置槽内部的橡胶滚筒不仅可以将T形滑块与T形滑槽之间的面接触转换为橡胶滚筒与T形滑槽之间的线接触，进而大大减小T形滑块底部与T形滑槽内壁之间的摩擦阻力，使得T形滑块插入T形滑槽的内部更加的省力，同时，由于橡胶滚筒本身具有一定的弹性，进而橡胶滚筒可以将T形滑块弹性压紧在T形滑槽的内部，使得T形滑块在T形滑槽内部的插接更加的牢固。
优选的，所述模型面板后侧壁的左右两侧均固定设有橡胶吸盘；橡胶吸盘在模型面板的后侧壁自上往下呈等距线性排列；工作时，本发明既可以通过提手挂在黑板上，也可以通过橡胶吸盘吸附在黑板上，且橡胶吸盘在模型面板的后侧壁自上往下呈等距线性排列，进而使得模型面板在黑板上的安装更加的牢固。
优选的，所述橡胶吸盘的内部通过模型面板后侧壁的通气孔与模型面板内部的气腔连通；所述气腔与模型面板正面开设的条形通槽相互连通；所述气腔上开设有通气孔的侧壁通过弹簧与弹性压板的内侧面固连；所述弹性压板的内侧面还通过弹簧压缩管与气腔的内侧壁固连；且用于连接弹性压板和气腔内壁的弹簧位于弹簧压缩管的内部；工作时，在进行模型面板的安装时，可通过橡胶吸盘将模型面板吸附在黑板上，在操作时，先按压弹性压板将弹簧压缩管以及橡胶吸盘内部的气体挤出，然后将橡胶吸盘紧贴在黑板的表面，然后再松开弹性压板，此时弹性压板在与之固连的弹簧的作用力下恢复原状，并同时带动弹簧压缩管伸展，且通过通气孔抽取橡胶吸盘内部的气体，进而将橡胶吸盘吸附在黑板上，操作简单方便。
优选的，所述弹性压板上开设有注水口；所述注水口的内部嵌设有橡胶密封塞；工作时，在将模型面板安装在黑板上之前，可先将弹性压板上的橡胶密封塞拔下，然后向弹簧压缩管的内部灌入适量的水，然后再通过橡胶密封塞将弹性压板上的注水口进行密封，那么在按压弹性压板时，弹簧压缩管内部的水将会从橡胶吸盘喷出，从而可以起到对橡胶吸盘的内壁进行润湿的作用，从而水可以增加橡胶吸盘与黑板之间的吸附力，使得模型面板在黑板上的安装更加的牢固；同时当模型面板放置几天不用时，从橡胶吸盘喷出的水同时可以起到对橡胶吸盘内壁以及端部进行清洗的作用，从而防止粘附在橡胶吸盘上的灰尘降低橡胶吸盘与黑板之间的密封性进而降低橡胶吸盘的吸附力。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种数学模型演示教具，本发明采用已经成型好的椭圆环，通过连接杆可带动椭圆环在竖直平面内转动，进而当连接杆位于坐标系的X轴时，椭圆环所形成的曲线为焦点在X轴上的标准椭圆曲线方程，而当连接杆转动至Y轴时，椭圆环所形成的曲线为焦点在Y轴上的椭圆曲线方程，此时可在书写板表面的椭圆环的相应位置以及在坐标系上标注出已知的参数，便于下一步的求解，有助于学生对求解过程的理解；且对于不同的椭圆标准方程的求解只需通过转动连接杆实现椭圆环的转动即可，而不需要重新绘制椭圆环，可节省教学时间。
2.本发明所述的一种数学模型演示教具，通过设置清洁棉垫和T形滑块，连接杆转动的过程中位于连接杆内侧面的清洁棉垫可以将书写板表面标注的痕迹进行擦拭，从而便于求解下一个标准方程时进行标注；且可以将T形滑块从连接杆上的T形滑槽内部抽离出来，进而可以将T形滑块表面的清洁棉垫进行清理，进而使得清洁棉垫对书写板表面更好的进行清洁。
3.本发明所述的一种数学模型演示教具，通过设置橡胶吸盘和弹簧压缩管，在进行模型面板的安装时，可通过橡胶吸盘将模型面板吸附在黑板上，在操作时，先按压弹性压板将弹簧压缩管以及橡胶吸盘内部的气体挤出，然后将橡胶吸盘紧贴在黑板的表面，然后再松开弹性压板，此时弹性压板在与之固连的弹簧的作用力下恢复原状，并同时带动弹簧压缩管伸展，且通过通气孔抽取橡胶吸盘内部的气体，进而将橡胶吸盘吸附在黑板上，操作简单方便。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的第一视角结构示意图；
图2是本发明的第二视角结构示意图；
图3是橡胶吸盘与气腔的连接示意图；
图4是加速圆齿轮与主动圆齿轮的连接示意图；
图5是T形滑块与T形滑槽的连接示意图；
图中：模型面板1、坐标系2、连接杆3、椭圆环4、书写板5、笔筒6、转盘7、拨动杆8、条形通槽9、橡胶密封塞10、橡胶吸盘12、通气孔13、弹簧压缩管14、弹性压板15、动力腔16、加速圆齿轮17、齿轮皮带18、主动圆齿轮19、清洁棉垫20、气腔21、T形滑槽22、T形滑块23、橡胶滚筒24、安置槽25、安装槽26、转动柱27、注水口28、提手29。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，本发明所述的一种数学模型演示教具，包括模型面板1；所述模型面板1的顶部固定设有提手29；所述模型面板1的正面开设有安装槽26；所述安装槽26的内部固定设有书写板5；所述书写板5的表面绘制有坐标系2；所述坐标系2上绘制有刻度线；所述书写板5的正面活动设有椭圆环4；所述椭圆环4上的长轴的位置处固定设有连接杆3；所述连接杆3的长度大于椭圆环4长轴的长度；所述连接杆3的中部通过转动柱27活动连接与书写板5的表面，且转动柱27位于坐标系2的原点处；所述转动柱27与连接杆3的中部固连；转动柱27的内侧端伸入书写板5内部的动力腔16内与加速圆齿轮17的一个转轴固连；所述加速圆齿轮17的另一个转轴活动连接在动力腔16的内壁；所述动力腔16的内部位于加速圆齿轮17的下方活动设有主动圆齿轮19；位于所述主动圆齿轮19后侧的转轴活动连接在动力腔16的内壁，位于主动圆齿轮19前侧的转轴伸出模型面板1的表面与转盘7的内侧面中心位置固连；所述转盘7的边缘均匀设有拨动杆8；所述加速圆齿轮17和主动圆齿轮19之间通过齿轮皮带18传动连接；所述转盘7转动时，椭圆环4和连接杆3绕坐标系2的原点在竖直平面内转动；所述模型面板1的正面靠近下方的位置处固定设有笔筒6；所述连接杆3的内侧面设有用于对书写板5表面清洁的清洁棉垫20；
工作时，在进行标准椭圆方程的求解时每次都需要画出方程的大致图形，也就是坐标轴、椭圆曲线以及椭圆方程的焦点，因此比较麻烦，尤其是对于一些刚代课的新手数学老师而言，绘制椭圆形状比较费时，且不太标准，会影响授课的效果；本发明采用已经成型好的椭圆环4，通过连接杆3可带动椭圆环4在竖直平面内转动，进而当连接杆3位于坐标系2的X轴时，椭圆环4所形成的曲线为焦点在X轴上的标准椭圆曲线方程，而当连接杆3转动至Y轴时，椭圆环4所形成的曲线为焦点在Y轴上的椭圆曲线方程，此时可在书写板5表面的椭圆环4的相应位置以及在坐标系2上标注出已知的参数，便于下一步的求解，有助于学生对求解过程的理解；且对于不同的椭圆标准方程的求解只需通过转动连接杆3实现椭圆环4的转动即可，而不需要重新绘制椭圆环4；
在实际操作时，如果是对于焦点在X轴上的方程式的求解，使得连接杆3与坐标系2上的X轴平行即可，而当需要对焦点在Y轴上的方程式进行求解时，此时可通过拨动杆8转动转盘7，此时转盘7将会带动主动圆齿轮19进行转动，主动圆齿轮19将会通过齿轮皮带18带动加速圆齿轮17的转动，进而通过带动连接杆3的转动带动椭圆环4转动，当椭圆环4的长轴位于Y轴时停止转动，此时可在书写板5的表面标注相应的参数，绘制辅助线等；且当一个椭圆标准方程求解完以后，可以通过转盘7控制连接杆3转动，连接杆3转动的过程中位于连接杆3内侧面的清洁棉垫20可以将书写板5表面标注的痕迹进行擦拭，从而便于求解下一个标准方程时进行标注。
作为本发明的一种实施方式，所述清洁棉垫20粘设在T形滑块23的表面；所述T形滑块23活动插设在T形滑槽22的内部；所述T形滑槽22位于连接杆3的内侧壁；所述T形滑槽22的数量为二，两组所述T形滑槽22分别位于连接杆3上转动柱27的两侧，且两组所述T形滑槽22的端部均为开口；工作时，可以将T形滑块23从连接杆3上的T形滑槽22内部抽离出来，进而可以将T形滑块23表面的清洁棉垫20进行清理，进而使得清洁棉垫20对书写板5表面更好的进行清洁。
作为本发明的一种实施方式，所述T形滑块23的底部开设有安置槽25；所述安置槽25的内部活动设有橡胶滚筒24；所述橡胶滚筒24的外边缘伸出安置槽25的外端口；所述橡胶滚筒24在安置槽25的内部呈等距线性排列；工作时，位于安置槽25内部的橡胶滚筒24不仅可以将T形滑块23与T形滑槽22之间的面接触转换为橡胶滚筒24与T形滑槽22之间的线接触，进而大大减小T形滑块23底部与T形滑槽22内壁之间的摩擦阻力，使得T形滑块23插入T形滑槽22的内部更加的省力，同时，由于橡胶滚筒24本身具有一定的弹性，进而橡胶滚筒24可以将T形滑块23弹性压紧在T形滑槽22的内部，使得T形滑块23在T形滑槽22内部的插接更加的牢固。
作为本发明的一种实施方式，所述模型面板1后侧壁的左右两侧均固定设有橡胶吸盘12；橡胶吸盘12在模型面板1的后侧壁自上往下呈等距线性排列；工作时，本发明既可以通过提手29挂在黑板上，也可以通过橡胶吸盘12吸附在黑板上，且橡胶吸盘12在模型面板1的后侧壁自上往下呈等距线性排列，进而使得模型面板1在黑板上的安装更加的牢固。
作为本发明的一种实施方式，所述橡胶吸盘12的内部通过模型面板1后侧壁的通气孔13与模型面板1内部的气腔21连通；所述气腔21与模型面板1正面开设的条形通槽9相互连通；所述气腔21上开设有通气孔13的侧壁通过弹簧与弹性压板15的内侧面固连；所述弹性压板15的内侧面还通过弹簧压缩管14与气腔21的内侧壁固连；且用于连接弹性压板15和气腔21内壁的弹簧位于弹簧压缩管14的内部；工作时，在进行模型面板1的安装时，可通过橡胶吸盘12将模型面板1吸附在黑板上，在操作时，先按压弹性压板15将弹簧压缩管14以及橡胶吸盘12内部的气体挤出，然后将橡胶吸盘12紧贴在黑板的表面，然后再松开弹性压板15，此时弹性压板15在与之固连的弹簧的作用力下恢复原状，并同时带动弹簧压缩管14伸展，且通过通气孔13抽取橡胶吸盘12内部的气体，进而将橡胶吸盘12吸附在黑板上，操作简单方便。
作为本发明的一种实施方式，所述弹性压板15上开设有注水口28；所述注水口28的内部嵌设有橡胶密封塞10；工作时，在将模型面板1安装在黑板上之前，可先将弹性压板15上的橡胶密封塞10拔下，然后向弹簧压缩管14的内部灌入适量的水，然后再通过橡胶密封塞10将弹性压板15上的注水口28进行密封，那么在按压弹性压板15时，弹簧压缩管14内部的水将会从橡胶吸盘12喷出，从而可以起到对橡胶吸盘12的内壁进行润湿的作用，从而水可以增加橡胶吸盘12与黑板之间的吸附力，使得模型面板1在黑板上的安装更加的牢固；同时当模型面板1放置几天不用时，从橡胶吸盘12喷出的水同时可以起到对橡胶吸盘12内壁以及端部进行清洗的作用，从而防止粘附在橡胶吸盘12上的灰尘降低橡胶吸盘12与黑板之间的密封性进而降低橡胶吸盘12的吸附力。
本发明具体工作流程如下：
工作时，在进行标准椭圆方程的求解时每次都需要画出方程的大致图形，也就是坐标轴、椭圆曲线以及椭圆方程的焦点，因此比较麻烦，尤其是对于一些刚代课的新手数学老师而言，绘制椭圆形状比较费时，且不太标准，会影响授课的效果；本发明采用已经成型好的椭圆环4，通过连接杆3可带动椭圆环4在竖直平面内转动，进而当连接杆3位于坐标系2的X轴时，椭圆环4所形成的曲线为焦点在X轴上的标准椭圆曲线方程，而当连接杆3转动至Y轴时，椭圆环4所形成的曲线为焦点在Y轴上的椭圆曲线方程，此时可在书写板5表面的椭圆环4的相应位置以及在坐标系2上标注出已知的参数，便于下一步的求解，有助于学生对求解过程的理解；且对于不同的椭圆标准方程的求解只需通过转动连接杆3实现椭圆环4的转动即可，而不需要重新绘制椭圆环4；
在实际操作时，如果是对于焦点在X轴上的方程式的求解，使得连接杆3与坐标系2上的X轴平行即可，而当需要对焦点在Y轴上的方程式进行求解时，此时可通过拨动杆8转动转盘7，此时转盘7将会带动主动圆齿轮19进行转动，主动圆齿轮19将会通过齿轮皮带18带动加速圆齿轮17的转动，进而通过带动连接杆3的转动带动椭圆环4转动，当椭圆环4的长轴位于Y轴时停止转动，此时可在书写板5的表面标注相应的参数，绘制辅助线等；且当一个椭圆标准方程求解完以后，可以通过转盘7控制连接杆3转动，连接杆3转动的过程中位于连接杆3内侧面的清洁棉垫20可以将书写板5表面标注的痕迹进行擦拭，从而便于求解下一个标准方程时进行标注。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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