本發(fā)明涉及數(shù)學(xué)模型，特別是一種數(shù)列螺旋線作圖儀。

背景技術(shù)：

在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，大多數(shù)各種數(shù)學(xué)公式和函數(shù)都可以生成直觀準(zhǔn)確的連續(xù)曲線，而數(shù)列作為一種不連續(xù)的數(shù)集形式的函數(shù)，往往不能用連續(xù)的曲線進(jìn)行直觀表達(dá)。而在數(shù)列學(xué)習(xí)過(guò)程中，雖然數(shù)列的定義與數(shù)集不難以數(shù)字表示和理解，但其學(xué)習(xí)的意義與用途很難被體會(huì)與認(rèn)同。實(shí)際上，數(shù)列在自然界和日常生活中隨處可見，如向日葵果實(shí)的螺旋狀排列、一些貝殼生物的貝殼上的螺旋花紋、藝術(shù)創(chuàng)作中常用的螺旋構(gòu)圖法或機(jī)械加工中一些特殊齒輪的螺旋齒廓線等，均是某種數(shù)列的數(shù)集構(gòu)成的螺旋線形狀。因此，如何將數(shù)列轉(zhuǎn)化為螺旋線，讓同學(xué)們既能深刻理解數(shù)列的意義，又可以在生活中積極發(fā)現(xiàn)數(shù)列的存在，對(duì)于數(shù)列教學(xué)和學(xué)習(xí)來(lái)說(shuō)，是提高同學(xué)們數(shù)列學(xué)習(xí)的積極性的有效方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述情況，為彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種數(shù)列螺旋線作圖儀。

其解決的技術(shù)方案是：包括直尺，直尺上套裝有可在直尺上滑動(dòng)的連接塊，直尺的一端插裝有與直尺的上端面垂直設(shè)置的轉(zhuǎn)軸，構(gòu)成直尺可在轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)軸下端安裝有定位針，定位針的針尖置于轉(zhuǎn)軸的軸線上；連接塊上固定有與直尺的上端面垂直設(shè)置的繪圖筆，繪圖筆的筆尖置于連接塊的下方；

繪圖筆上套裝有置于連接塊下方的摩擦盤，摩擦盤的下端面與直尺的上端面平行設(shè)置；摩擦盤上有置于直尺兩側(cè)并與直尺的上端面垂直的多個(gè)導(dǎo)向柱，導(dǎo)向柱的一端與摩擦盤連接，另一端穿過(guò)連接塊并置于連接塊的上方，連接塊的上方有與多個(gè)導(dǎo)向柱的上端面相連接的按壓塊，構(gòu)成按壓塊經(jīng)導(dǎo)向柱在連接塊上豎向滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)，按壓塊與連接塊之間的導(dǎo)向柱上套裝有推力彈簧。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)巧妙，操作簡(jiǎn)單，按下按壓塊，摩擦盤下端面的摩擦力使繪圖筆進(jìn)行可靠定位，松開按壓塊，摩擦盤上的推桿與直尺擠壓接觸，使繪圖過(guò)程中直尺在連接塊上不產(chǎn)生滑動(dòng)位移；滑動(dòng)直尺來(lái)調(diào)節(jié)定位針位置即可繪制出多段不同心的圓弧連接在一起構(gòu)成的螺旋線。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的主視圖。

圖2為本發(fā)明的右視圖。

圖3為本發(fā)明的俯視圖。

圖4為本發(fā)明所例舉的斐波那契螺旋線的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

由圖1至圖3給出，本發(fā)明包括直尺1，直尺1上套裝有可在直尺1上滑動(dòng)的連接塊2，直尺1的一端插裝有與直尺1的上端面垂直設(shè)置的轉(zhuǎn)軸3，構(gòu)成直尺1可在轉(zhuǎn)軸3上轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)軸3下端安裝有定位針4，定位針4的針尖置于轉(zhuǎn)軸3的軸線上；連接塊2上固定有與直尺1的上端面垂直設(shè)置的繪圖筆5，繪圖筆5的筆尖置于連接塊2的下方；

繪圖筆5上套裝有置于連接塊2下方的摩擦盤6，摩擦盤6的下端面與直尺1的上端面平行設(shè)置；摩擦盤6上有置于直尺1兩側(cè)并與直尺1的上端面垂直的多個(gè)導(dǎo)向柱7，導(dǎo)向柱7的一端與摩擦盤6連接，另一端穿過(guò)連接塊2并置于連接塊2的上方，連接塊2的上方有與多個(gè)導(dǎo)向柱7的上端面相連接的按壓塊8，構(gòu)成按壓塊8經(jīng)導(dǎo)向柱7在連接塊2上豎向滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)，按壓塊8與連接塊2之間的導(dǎo)向柱7上套裝有推力彈簧9。

為了使本發(fā)明達(dá)到更好的繪圖效果，所述的摩擦盤6上裝有置于直尺1和摩擦盤6之間的多個(gè)推桿10，推桿10的一端固定在摩擦盤6上，另一端穿入連接塊2并與直尺1的下端面擠壓接觸，構(gòu)成推桿10隨摩擦盤6豎向移動(dòng)時(shí)，推桿10與直尺1接觸或分離的結(jié)構(gòu)；推桿10為橡膠材質(zhì)制成的棒體；在繪制圖形過(guò)程中，推桿10與直尺1擠壓接觸產(chǎn)生的摩擦力使直尺1在連接塊2上可靠停止。

為了使本發(fā)明達(dá)到更便捷的使用效果，所述的轉(zhuǎn)軸3的下端套裝有固定在轉(zhuǎn)軸上的刻度盤11，定位針4的針尖置于刻度盤11的下端面所在的平面上；刻度盤11為塑料材質(zhì)制成的透明圓盤，刻度盤11的下端面設(shè)有防滑紋。

為了使本發(fā)明達(dá)到更便捷的使用效果，所述的直尺1上插裝有與轉(zhuǎn)軸3平行設(shè)置的可在直尺1上豎向滑動(dòng)的矩形豎桿12，構(gòu)成矩形豎桿12隨直尺1在轉(zhuǎn)軸3上轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，矩形豎桿12下端裝有置于刻度盤11的上端面上的指針13；當(dāng)直尺1在轉(zhuǎn)軸3上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，豎桿12和指針13隨直尺1同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。

為了使摩擦盤6的下端面達(dá)到更大的摩擦力，所述的摩擦盤6的下端面裝有橡膠層14。

本發(fā)明使用前，推力彈簧9產(chǎn)生的向上的推力作用于按壓塊8上，經(jīng)導(dǎo)向柱7和摩擦盤6的傳遞，與摩擦盤6相連接的推桿10與直尺1產(chǎn)生擠壓接觸。

本發(fā)明使用時(shí)，向下按住按壓塊8并使其向下移動(dòng)，此時(shí)推桿10隨摩擦盤6向下移動(dòng)并與直尺1分離，滑動(dòng)直尺1使定位針4的針尖與繪圖筆5的筆尖之間的距離為所繪制的第一段圓弧的半徑；松開按壓塊8使推桿10再次與直尺1擠壓接觸，此時(shí)直尺1在連接塊2上可靠停止；將定位針4的針尖置于所繪制的第一段圓弧的圓心處，將繪圖筆5的筆尖置于繪圖起點(diǎn)；使轉(zhuǎn)軸3保持豎直并向下按壓，使與轉(zhuǎn)軸3相連的刻度盤11的下端面與繪圖平面充分?jǐn)D壓接觸；記錄此時(shí)指針13在刻度盤11上所指向的角度值，撥動(dòng)直尺1使其在轉(zhuǎn)軸3上轉(zhuǎn)動(dòng)，繪圖筆5隨即同向轉(zhuǎn)動(dòng)并繪制出圓??；

由于刻度盤11與繪圖平面擠壓接觸，當(dāng)直尺1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)軸3在刻度盤11上保持靜止，同時(shí)矩形豎桿12隨直尺1同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，指針13隨矩形豎桿12同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)可在刻度盤11上直觀看到直尺1所轉(zhuǎn)過(guò)的角度；

當(dāng)直尺1轉(zhuǎn)過(guò)預(yù)定角度時(shí)，按下按壓塊8使摩擦盤6的下端面的橡膠層與繪圖平面充分?jǐn)D壓接觸，同時(shí)推桿10與直尺1分離；橡膠層與繪圖平面之間的摩擦力使連接塊2保持靜止，此時(shí)向上提起轉(zhuǎn)軸3，與轉(zhuǎn)軸3相連的刻度盤11帶動(dòng)矩形豎桿12和指針13同時(shí)向上移動(dòng)；當(dāng)刻度盤11與繪圖平面分離后，滑動(dòng)直尺1使定位針4的針尖與繪圖筆5的筆尖之間的距離為所繪制的第二段圓弧的半徑；按下轉(zhuǎn)軸3并松開按壓塊8，按上述方法再次繪制所需的圓弧。

同樣，依照上述繪圖方法，可繼續(xù)繪制多段互相相連的不同半徑的圓弧，多段圓弧的半徑值依次排列即為某一數(shù)列中的多項(xiàng)。

以著名的斐波那契數(shù)列為例，根據(jù)該數(shù)列的特性，從該數(shù)列的第3項(xiàng)開始，每一項(xiàng)都等于前兩項(xiàng)之和，其數(shù)列為：

1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233，377，610，987，1597，2584，4181，6765，10946，17711，28657，46368，……

從該數(shù)列中的任一項(xiàng)開始，例如當(dāng)從第三項(xiàng)開始時(shí)，按上述操作方法調(diào)節(jié)直尺1使直尺1的刻度為2個(gè)單位長(zhǎng)度，以任意點(diǎn)為圓心順時(shí)針繪制第一段圓心角為90°的圓弧，按下按壓塊8使保持連接塊2靜止，再次調(diào)節(jié)直尺1使其刻度為3個(gè)單位長(zhǎng)度，按下轉(zhuǎn)軸3并松開按壓塊8，以此時(shí)的定位針4的針尖位置為圓心繪制第二段圓心角為90°的圓弧。按同樣方法，依次順時(shí)針繪制5個(gè)單位長(zhǎng)度、8個(gè)單位長(zhǎng)度、13個(gè)單位長(zhǎng)度、……為半徑的多段圓心角為90°的圓弧，所繪制的圓弧連接在一起構(gòu)成螺旋線，該螺旋線即為斐波那契螺旋線中的一段。

其他數(shù)列的螺旋線繪制方法與斐波那契螺旋線畫法相同，此說(shuō)明書中不再一一例舉。

對(duì)于同一數(shù)列，選取的每段圓弧的圓心角不同，所繪制的螺旋線亦不盡相同。

本發(fā)明可作為圓規(guī)使用。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)巧妙，操作簡(jiǎn)單，按下按壓塊，摩擦盤下端面的摩擦力使繪圖筆進(jìn)行可靠定位，松開按壓塊，摩擦盤上的推桿與直尺擠壓接觸，使繪圖過(guò)程中直尺在連接塊上不產(chǎn)生滑動(dòng)位移；滑動(dòng)直尺來(lái)調(diào)節(jié)定位針位置即可繪制出多段不同心的圓弧連接在一起構(gòu)成的螺旋線，繪制時(shí)只需直接讀取直尺和刻度盤的數(shù)據(jù)即可準(zhǔn)確定位，無(wú)需做任何輔助線；使每段圓弧的半徑或周長(zhǎng)依次對(duì)應(yīng)數(shù)列中的不同項(xiàng)，即可得到與該數(shù)列相對(duì)應(yīng)的螺旋線；通過(guò)對(duì)每段圓弧的圓心角的設(shè)定，同一數(shù)列不同的圓心角得出的螺旋線形狀均不盡相同。在數(shù)列教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合本發(fā)明的使用，不僅使同學(xué)們深刻理解了數(shù)列的實(shí)際意義，同時(shí)可激發(fā)同學(xué)們探索和學(xué)習(xí)的興趣。