專利名稱:小學數(shù)學應用題演示儀的制作方法
本發(fā)明涉及一種教學用具，特別是一種將教具，學具，玩具三種特性溶為一體的一種能演示數(shù)學應用題的數(shù)學用具。
現(xiàn)有小學數(shù)學方面的教學用具極少，且只有單性能的演示儀，如時分關系演示儀。
本發(fā)明的主要目的是提供一種將抽象的數(shù)字演化變?yōu)榫唧w的形象物運動的演示儀。通過學生自己動腦動手去思考，調(diào)整，演示，從而不斷加深學生對數(shù)學應用題的理解，啟迪學生的思維能力。配備適量相應的小模型，使演示更形象，更直觀，給學生一種看得到摸得著既新鮮又好玩的感覺，進而可以提高學生對數(shù)學的興趣。
本發(fā)明的目的是利用如下原理和方式達到的基本原理在于利用機械傳動關系式來演示一般數(shù)學關系式。傳動系統(tǒng)通過齒輪傳動，無級變速帶傳動，換向機構及高速檔變速機構，由兩條獨立的傳動鏈可形成五組速比I11，I12，I13，I21，I22，(其中I12＝-I11)，可輸出五組轉數(shù)N11，N12，N13，N21，N22(其中N13＝0)，單傳動鏈的傳動關系式為N＝N0/I (一)式中N0-輸入轉數(shù)，與時間相關的量 N0＝TV0/DπN-輸出轉數(shù)，與位移相關的量 N＝S/DπI-速比，與速度相關的量 I＝TV0/S＝V0/V以上式中將角速度變換為線速度，將角位移變換為線位移，且Dπ只作為一個單位量鋼來處理，并不含實質意義。當Dπ＝1時，以上公式可整理為N0＝TV0，N＝S，I＝V0/V，代入公式(一)可得出位移關系式S＝TV0/(V0/V)＝TV (二)兩條傳動鏈聯(lián)動時，綜合利用換向鏈的正向，反向及停止，能輸入三種主動手輪轉數(shù)N01，N02，N03，兩指針之間的位移關系式為S＝N01(1/I21±1/I11)±N02(1/I21±1/I11)±N03/I21＝T1(V1±V2)±T2(V1±V2)±T3V1(三)位移，速度與時間之間的關系式為T＝S/(V1±V2) (四)＝[T1(V1±V2)±T2(V1±V2)±T3V1]/(V1±V2)小學數(shù)學題所涉及的物理量定義公式的形式均為A＝BC，B＝A/C，C＝A/B，所涉及的其它方面量的關系式也幾乎都可以演化成上述形式，從而一般小學數(shù)學題都可以演化成公式(三)，(四)的形式。根據(jù)以上對基本原理的推導可看出本演示儀可演示一般小學數(shù)學應用題。
方式是調(diào)整主動手輪與高速鏈手輪的速比I21，即輸入第一已知分量V1調(diào)整主動手輪與換向鏈手輪的速比I11，即輸入第二已知分量V2，轉動主動輪即輸入第三已知分量T1(調(diào)整換向螺釘?shù)奈恢迷俎D動主動手輪可分別輸入第四已知分量T2，第五已知分量T3)，通過兩套無級變速帶傳動，帶動兩條獨立的齒輪傳動鏈，分別按一定規(guī)律使指針產(chǎn)生位移量即輸出總量S(演示結果)。當總量為已知時，則指針所指的量為輸入總量，而主動手輪所轉的量為輸出分量即演示結果。從而達到演示的目的。
本發(fā)明的主要應用范圍是演示0-1200的整數(shù)，簡易百分數(shù)，簡易分數(shù)的四則運算;演示小學的一般應用題;演示比例關系在1∶16以內(nèi)的兩個單量運動的瞬時變化關系，可給幼兒作數(shù)數(shù)訓練，可給幼兒作辯認色彩的訓練，可作機械傳動教學的一種教具。
以下將結合附圖對發(fā)明作進一步的詳細描述。
圖1是本發(fā)明學具型(基本型)的傳動系統(tǒng)圖。
圖2是本發(fā)明的主視圖。
圖3是本發(fā)明的俯視圖。
圖4是本發(fā)明的右側視圖。
圖5是本發(fā)明的換向調(diào)整的K向示意圖。
圖6是本發(fā)明教具型的傳動系統(tǒng)增補示意圖。
圖7是本發(fā)明純教具型的傳動系統(tǒng)增補示意圖。
本發(fā)明系由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，指示系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)組成。
數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)如圖3所示，包括表盤[1]，副表盤[5]，[10]主動表盤[7]。
表盤[1]具有四套刻度組(表盤刻度組的順序均是按從外至內(nèi)，下同)，第一套刻度為0-120圓周等分用來演示一般單位量及時分關系，計數(shù)順序有順時針方向與逆時針方向兩種;第二套刻度為僅在從0起至1/N個整圓處作刻線(N是120的約數(shù))，用來演示較簡易的分數(shù)，與第一套刻度配合來演示工程問題，計數(shù)順序有順時針方向與逆時針方向兩種;第三套刻度為0-100圓周等分用來演示簡易百分數(shù)及給幼兒作數(shù)數(shù)訓練用;第四套刻度為1-100圓周等分主要是給幼兒數(shù)數(shù)訓練用。各格刻度均用彩色區(qū)別，這樣有利于對幼兒進行辨別色彩的訓練，表盤圓周邊沿對應第一套刻度有均布的120個定標安裝孔。
副表盤[5]有兩套刻度組，第一套刻度為0-60圓周等分，每格刻度值等于表盤[1]第一套刻度的1/10格(或1/2.5格)，等于表盤[1]第二套刻度的1/1200(或1/300);第二套刻度為0-50圓周等分，每格刻度值等于表盤[1]第三套刻度的1/10格(或1/2.5格)，等于表盤[1]第二套刻度的1/1000(或1/250)。(以上圓括號內(nèi)的值為高速檔的值)。
副表盤[10]有兩套刻度組，刻度及刻度值與副表盤[5]的低速檔相同。
主動表盤[7]有兩套刻度組，第一套刻度為0-60圓周等分，用來查60進制的單量及60的約數(shù)的等分量，第二套刻度為0-50圓周等分，用來查10進制的單量及小數(shù)量。
指示系統(tǒng)如圖3所示，包括指針[2]，[3]，[4]，換向鏈手輪[9](各手輪均帶指針，下同)，高速鏈手輪[6]，主動手輪[8]及定標。
指針[2]裝在附有換向機構的傳動鏈(簡稱換向鏈)的輸出軸上。用來指示位移量。
指針[3]，[4]裝在附有高速檔的傳動鏈(簡稱高速鏈)的輸出軸上。一般演示加減運算時，用手撥動指針，使兩者分別指在相應位置上，兩指針之間的扇形所對應的量即演示結果。其它演示時，將兩指針疊在一起作一個指針用，用來指示位移量。
指針采用無色透明的塑料制成。指針中間刻有一條指示線貫穿表盤的四套刻度組。此線上應涂以顯眼的顏色，以便觀察?？拷舛俗饔幸荒Ｐ桶惭b孔，指針[2]的長度比指針[3]，[4]長一個模型的位置，以免互相干擾。
換向鏈手輪[9]，高速鏈手輪[6]，是作為調(diào)整相應傳動比即輸入已知量時觀察對應刻度值使用。
主動手輪[8]用來指示輸入已知分量或輸出未知分量即演示結果。
定標是小立體模型，如人，車，樹等與題相應的物體，利用小模型演示時更形象更直觀，也可利用圖釘在頂面涂上圖形。
傳動系統(tǒng)如圖1所示，包括齒輪傳動，無級變速帶傳動，換向機構及高速檔變速機構。整個傳動系統(tǒng)由兩個獨立的傳動鏈組成。
換向鏈傳動順序，如圖1所示，主動手輪[8]，帶輪[11]，圓形帶[32]，帶輪[12]，齒輪[13]，[14]，[15]，[16]，[17]，[18]，傳至換向鏈輸出軸，帶動指針[2]順時針方向運動;當調(diào)整換向螺釘[34]至停的位置時，如圖5所示，齒輪[13]與齒輪[14]，[15]脫離嚙合，指針[2]停止運動;當調(diào)整換向螺釘[34]至反的位置時，齒輪[13]與齒輪[15]直接嚙合指針[2]向反時針方向運動。
高速鏈傳動順序，如圖1所示，主動手輪[8]，帶輪[21]，圓形帶[33]，帶輪[22]，齒輪[23]，[24]，[25]，[26]，[27]，傳至高速鏈輸出軸，帶動指針[3]，[4]逆時針方向低速運動;采用高速檔時，只需將齒輪[23]上的緊定螺釘拆下來，裝進齒輪[28]的螺孔內(nèi)即可，如圖2所示位置，高速檔傳動順序，如圖1所示，主動手輪[8]，帶輪[21]，圓形帶[33]，帶輪[22]齒輪[28]，[29]，[30]，[26]，[27]，傳至高速鏈輸出軸，帶動指針[3]，[4]順時針方向高速運動。
無級變速帶傳動，如圖4所示，采用圓形帶雙變速輪式無級變速傳動。調(diào)整螺母[37]，通過螺桿[38]，即可改變與其銷在一體的帶輪[19]的軸向位置，從而改變了帶輪[11]，[21]的作用直徑。當螺母[37]順時針方向旋轉時，帶輪[11]的作用直徑變大，帶輪[21]的作用直徑變小。同理，順時針方向轉動螺母[39]時，帶輪[20]順軸向上移，帶輪[12]的作用直徑變大。順時針方向轉動螺母[40]時帶輪[31]順軸向上移，帶輪[22]的作用直徑變大。由于帶輪作用直徑的變化，從而改變了各手輪的速比
帶輪作用直徑的改變，導致圓形帶常處于松弛狀態(tài)，為了保證圓形帶始終處于合理的張緊狀態(tài)，采用了兩套張緊輪機構[35]，[36]，張緊力靠兩根橡皮筋的彈性拉力保持相對恒定。
以上這套傳動系統(tǒng)系本發(fā)明的基本型即學具型。表盤直徑為18厘米。
教具型的傳動系統(tǒng)需在基本型的基礎上，在軸Ⅰ，Ⅱ之間加一套中間齒輪[41]，[42]。如圖6所示，表盤直徑為33厘米。
純教具型的傳動系統(tǒng)需在基本型的基礎上，在軸Ⅰ，Ⅱ之間加二套中間齒輪[41]，[42]，[43]，[44]，如圖7所示。表盤直徑為48厘米。
簡易型由表盤[1]及指針[3]，[4]三個零件組成。使用時只需另找?guī)最w大頭針或圖釘即可進行簡單的四則運算與簡單的應用題演示。
本發(fā)明所用材料，除緊固連接件外，都可采用塑料注射成型件。
本發(fā)明的演示實例例兩人先后從A地出發(fā)到B地辦事，甲每小時行12里，乙每小時行8里，乙走后2小時15分鐘，甲才出發(fā)，當甲追上乙時，剛好走完了全程的一半。甲到達B地辦事停留了1小時。在返回的路上又遇到乙。求甲追上乙用了多少時間？兩地的距離是多少？從追上到相遇的時間是多少？相遇時離B地的距離是多少？解甲追上乙用的時間為8×2.25÷(12-8)＝4.5(小時)兩地的距離為12×4.5×2＝108(里)從追上到相遇的時間為4.5+1+[54-8×(4.5+1)]÷(12+8)＝6(小時)
相遇時距B地的距離為12×(6-4.5-1)＝6(里)演示步法1.調(diào)整各帶輪的作用直徑之比，當主動手輪[8]轉2轉時，分別使換向鏈手輪[9]轉對應于表盤[1]第一套刻度的12格，即副表盤[10]第一套刻度的120格。使高速鏈手輪[6]轉對應于表盤[1]第一套刻度的8格，即副表盤[5]第一套刻度的80格。各表盤所代表的單位量分別為表盤[1]第一套刻度每格表示1里，副表盤[5]，[10]第一套刻度每格表示為0.1里，主動表盤[7]第一套刻度每格表示為0.5分鐘，即主動手輪[8]轉2轉表示為1小時。這一步調(diào)整的是兩個速度分量，即換向鏈手輪[9]代表甲的速度每小時行12里，高速鏈手輪[6]代表乙的速度每小時行8里。
2.將指針[2]，[3]，[4]及主動手輪[8]分別對準0位，指針[2]在換向鏈上代表甲，指針[3]，[4]重疊在一起代表乙。
3.將換向螺釘[34]調(diào)整到停的位置，主動手輪[8]轉(逆時針方向，下同)4.5轉，表示乙先走的時間2小時15分，此時指針[3][4]指的刻度表示乙先走的行程。演示了8×2.25＝18(里)4.將換向螺釘[34]調(diào)整到反的位置，轉動主動手輪[8]，當指針[2]與指針[3]，[4]重合時，此時指針[2]，[3]，[4]所指的刻度為甲追上乙的位置，即全程的一半，此過程中主動手輪[8]所轉的轉數(shù)除以2，即甲追上乙所用的時間或甲走完全程一半所用的時間。演示了18÷(12-4)＝4.5(小時)12×4.5＝54(里)5.將步法(4)的位置作定標，指針[3]不動，撥動指針[4]按逆時針方向撥至對應數(shù)，指針[3]與[4]所跨的扇形對應量即全程量。轉動主動手輪[8]，使指針[4]對準0位，指針[3]所指的刻度即是全程值。作全程定標。演示了54+54＝108(里)6.恢復步法(4)的各自位置，再轉動主動手輪[8]，當指針[2]對準全程定標時，表示甲已到達B地。演示了54÷12＝4.5(小時)54+12×4.5＝108(里)54+8×4.5＝90(里)7.調(diào)整換向螺釘[34]至停的位置，主動手輪[8]轉2轉，表示甲停了1小時，指針[3]，[4]所指的刻度為至甲停1小時后乙所走的行程。演示了90+8×1＝98(里)4.5+1＝5.5(小時)8.調(diào)整換向螺釘[34]至正的位置，轉動主動手輪[8]，此時指針[2]與指針[3]，[4]作相向運動，當它們重合時，指針[2]，[3]，[4]所指的位置與全程定標之間的距離即甲乙相遇時離B地的距離，從中點開始主動手輪[8]所轉的轉數(shù)除以2，即甲乙從追及至相遇所用的時間。演示了(108-98)÷(12+8)＝0.5(小時)98+8×0.5＝102(里)12×0.5＝6(里)5.5+0.5＝6(小時)(為照顧題的合理性及數(shù)的適應性，故采用了里的單位，而沒采用公里)
權利要求
1.一種小學教學應用題演示儀，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，指示系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)組成，本發(fā)明的特征在于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括表盤[1]，副表盤[5]，[10]，主動表盤[7]，指示系統(tǒng)包括指針[2]，[3]，[4]，換向鏈手輪[9]，高速鏈手輪[6]，主動手輪[8](上面三個手輪均帶指針)，定標，傳動系統(tǒng)包括齒輪傳動，無級變速帶傳動，換向機構及高速檔變速機構，并具有兩套獨立的傳動鏈。
2.按權利要求
1所述的演示儀，其特征是表盤[1]有四套刻度組，第一套刻度為0-120圓周等分，具有正反兩種計數(shù)順序，第二套刻度為僅在從0起至1/N個整圓處作刻度線，(N是120的約數(shù))具有正反兩種計數(shù)順序，第三套刻度為0-100圓周等分，第四套刻度為1-10圓周等分，圓周邊沿對應第一套刻度有均布的120個定標安裝孔。各格刻度均用彩色區(qū)別。(刻度組的順序是按從外至內(nèi))
3.按權利要求
1所述的演示儀，其特征是副表盤[5]，[10]及主動表盤[7]各有兩套刻度組，第一套刻度(外圓)為0-60圓周等分，第二套刻度為0-50圓周等分。
4.按權利要求
1所述的演示儀，其特征是指針[2]裝在換向鏈的輸出軸上，指針[3]，[4]裝在高速鏈輸出軸上，指針[3]，[4]可用手撥動進行演示，也可疊合在一起代替一個指針，在指針[2]，[3]，[4]上均刻有指示線，并在靠近尖端處作有一安裝孔。
5.按權利要求
1所述的演示儀，其特征在于定標作成各種相應形狀的小模型。
6.按權利要求
1所述的演示儀，其特征是無級變速帶傳動采用雙變速輪式，且通過主動手輪[8]同時帶動兩條獨立的傳動鏈按各自的規(guī)律運動，調(diào)整螺母[37]可同時改變帶輪[11]，[21]的作用直徑，調(diào)整螺母[39]可改變帶輪[12]的作用直徑，調(diào)整螺母[40]可改變帶輪[22]的作用直徑。
7.按權利要求
1所述的演示儀，其特征是能演示比例關系在1∶16以內(nèi)的兩個單量運動的瞬時變化關系。
8.按權利要求
1所述的演示儀，其特征是傳動系統(tǒng)如圖1所示者可作學具型。
9.按權利要求
1，8所述的演示儀，其特征是在軸Ⅰ，Ⅱ之間加一套中間齒輪，可作教具型。
10.按權利要求
1，8所述的演示儀，其特征是在軸Ⅰ，Ⅱ之間加兩套中間齒輪，可作純教具型。
11.一種小學數(shù)學應用題演示儀，由表盤及兩個指針組成，本發(fā)明的特征在于表盤有四套刻度組，第一套刻度為0-120圓周等分，具有正反兩種計數(shù)順序，第二套刻度為僅在從0起至1/N個整圓處作刻線(N是120的約數(shù))，具有正反兩種計數(shù)順序，第三套刻度為0-100圓周等分，第四套刻度為1-10圓周等分，(刻度組的順序是按從外至內(nèi))圓周邊沿對應第一套刻度有均布的120個定標安裝孔，各格刻度用彩色區(qū)別，指針上刻有指示線，并在靠近尖端處作有安裝孔。
專利摘要
一種小學數(shù)學應用題演示儀，由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，指示系統(tǒng)，傳動系統(tǒng)組成?？蛇M行小學數(shù)學一般應用題的演示，可演示一般四則運算，可演示比例關系在1∶16以內(nèi)的兩個單量運動的瞬時變化關系。是一種兼具教具，學具，玩具三方面特性的一種綜合性小學數(shù)學應用題演示儀。配備相應的模型，可使演示更加形象，直觀。僅利用一個表盤，兩個指針，即可構成一種簡易型。簡易型能演示簡單的小學數(shù)學四則運算題及簡單的應用題。本演示儀所用材料，除緊固連接件外，都可采用塑料注射成型件。
文檔編號G09B19/02GK87102087SQ87102087
公開日1988年2月24日 申請日期1987年9月10日
發(fā)明者巫石元 申請人:巫石元, 巫志凌, 巫趙文導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan