組合式圓錐曲線畫規的製作方法

2023-09-23 18:37:00

專利名稱：組合式圓錐曲線畫規的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於教學的教具。
解析幾何中所描述的圓錐曲線，是橢圓、雙曲線和拋物線的總稱。現有教材都是採用距離定義法來定義圓錐曲線的，這樣定義的優點是擺脫了圓錐曲線必須與一個圓錐面相聯繫的觀念，所以直接在平面上定義橢圓為平面上一動點到二定點F1、F2之間的距離之和為一常數，則動點的軌跡是橢圓，F1、F2為橢圓的焦點。定義雙曲線為平面上一動點到二定點F1、F2之間的距離之差為一常數，則動點的軌跡為雙曲線，F1、F2為雙曲線的焦點等等。然而在教學中，創建已有300餘年的解析幾何，對圓錐曲線的作圖，至今仍然沒有一種適用的工具。目前國內雖有不少關於圓錐曲線規的發明，例如CN86200441、CN87212546，以及CN93105965.8等等，它們雖能畫出圓錐曲線，但作圖時不能體現圓錐曲線的定義，也不便於直接在黑板上操作使用，故都不適於課堂教學演示使用。由於在教學中教會學生對定義的深刻理解是第一位的，其它的特徵數據是次要的，如果作為教具，不能體現定義，當然在教學中就難於推廣。
本實用新型的發明目的正是在於針對上述問題，推出一種在教學中演示直觀，便於學生理解，可以完整地畫出圓錐曲線，並且完全體現出圓錐曲線定義的組合式圓錐曲線畫規。
本實用新型的發明目的可以通過以下技術方案得以實現它由橢圓畫筆、雙曲拋物畫筆、準線滑軌和焦點定位座組合而成，其中橢圓畫筆的構成是採用半圓銷2將筆體套1與筆體3聯接在一起，半圓銷2與筆體套1為固定聯接，半圓銷2與筆體3呈滑動配合；筆體在套內可靈活轉動。在筆體3下部的空腔內裝有軸承5，軸承5內裝有端部帶孔的軸6，筆體最下端可裝著色畫筆。雙曲拋物畫筆的上部為空心圓盒7，中部為管道11，下部為筆頭13；中心軸8通過帶把手的固定軸19固定裝於空心圓盒7的殼體上，外圈帶凹槽的圓環9裝在中心軸8上，旋轉帶把手的銷軸19可使中心軸8轉動。帶狀彈簧10盤繞於空心圓盒7內，其一端固定聯接在中心軸8上，另一端聯接在外圈帶槽的圓環9上，兩根等長且並齊的線段12一端固定且繞裝於圓環槽內，另一端的兩個頭通過管道11分別從筆頭13兩側的小孔內穿出並與帶環狀鉤的防縮小球14相聯，以防彈簧拉緊時，拉線縮回槽內。準線滑軌呈長條狀，其一邊是凹形滑槽，一邊是封閉管道，管道外側直邊為準線。準線滑軌具有滑軌22、滑車25、定位座20、滑輪24和配重塊26，在滑軌22的兩端裝有定位座20，在其座底具有不於膠物質；滑輪24通過螺釘固定裝於滑軌22的上部，滑軌22的滑槽內裝有滑車25，系有配重塊26的線繩通過滑輪24與滑車25相聯，配重塊26置於封閉管中。焦點定位座包括座蓋27、座體30、定位銷28、彈簧29；在座體30的底部設有凹槽，其內具有不乾膠物質，同時在座蓋頂部設有中心孔，內裝帶節的線繩31，以方便連線。
本實用新型的優點在於①作圖時能完全體現出圓錐曲線的定義，教學演示直觀，便於學生理解；②可在不同質的黑板上操作演示，且隨著曲線離心率的不同，可作出不同的圖形，故在教學中有良好效果。
附圖及圖面說明


圖1是本實用新型橢圓畫筆的剖視結構示意圖；圖2是本實用新型雙曲拋物畫筆的剖視結構示意圖；圖3是本實用新型圖2A-A向剖切放大的結構示意圖；圖4是本實用新型準線滑軌主視結構示意圖；圖5是本實用新型準線滑軌側視結構示意圖；圖6是本實用新型圖4B-B向剖切結構示意圖；圖7是本實用新型焦點定位座的剖視結構示意圖；圖8是採用本實用新型畫橢圓示意圖；圖9是採用本實用新型畫雙曲線示意圖；
圖10是採用本實用新型畫拋物線示意圖。
其中各標號為1--筆體套2--半圓銷3--筆體4--軸承蓋5--軸承 6--軸7--空心圓盒 8--中心軸9--圓環10--彈簧 11--管道 12--線段13--筆頭 14--小球 19--把手固定軸20--定位座 21、23--螺釘22--滑軌24--滑輪25--滑車26--配重塊27--座蓋28--定位銷 29--彈簧30--座體31-一帶節線繩實施例本說明書第五部分已經描述了本實用新型完整的實施例，這裡不再重複。製造本實用新型時選用塑料或金屬材料採用傳統加工技術即可。使用本實用新型可用橢圓畫筆、雙曲拋物畫筆、準線滑軌和焦點定位座的不同搭配來實現圓錐曲線中橢圓、雙曲線、拋物線的教學定義畫圖演示。如用橢圓畫筆與兩個焦點定位座搭配，將焦點定位座固定於黑板上，並將一定長度的線段穿過軸(6)的小孔，線的兩端分別與焦點定位座頂部引線(31)聯接。從(6)的小孔處到二焦點定位座的頂部，構成兩段距離r1、r2，總長r1+r2＝2a，(2a為常數)，如圖8所示，手握畫筆套，扶正畫筆，使筆端接觸黑板，然後繞二焦點定位座旋轉，便可畫出完整的橢圓。改變2a的長度或改變焦點位置，即得到離心e的不同值，這時可畫出不同的橢圓。
用雙曲拋物畫筆與兩個焦點定位座搭配，將焦點定位座固定在黑板上，並將小球(14)上的掛鈎分別與二焦點定位座引線相接。從筆頭到座頂構成兩段距離r1、r2，使r1-r2＝2a，2a是常數，如圖9所示，手握畫筆，扶正，筆端接觸黑板，移動畫筆，便畫出雙曲線的一支，改變接線位置，使r2-r1＝2a，便可畫出曲線的另一支。改變2a的長度或焦點位置，可畫出不同的雙曲線。
用雙曲拋物畫筆，滑軌和一個焦點定位座搭配，將滑軌與焦點定位座固定在黑板上，再將(14)的一個鉤子鉤住滑車拉杆，一個鉤子鉤住焦點定位座的引線，構成兩個距離r1、r2，當r1＝r2時，如
圖10所示，拉緊線繩，移動畫筆，便可畫出拋物線。改變焦點位置，便可畫出不同的拋物線。
權利要求1.一種組合式圓錐曲線畫規，其特徵在於由橢圓畫筆、雙曲拋物畫筆、準線滑軌和焦點定位座組成；其中a、橢園畫筆是採用半圓銷(2)將筆體套(1)與筆體(3)聯接在一起，半圓銷(2)與筆體套(1)為緊固聯接，半圓銷(2)與筆體(3)呈滑動配合；在筆體(3)下部的空腔內裝有軸承(5)，軸承(5)內裝有端部帶孔的軸(6)；b、雙曲拋物畫筆的上部為空心圓盒(7)，中部為管道(11)，下部為筆頭(13)，中心軸(8)通過帶把手的固定軸(19)固定裝於空心圓盒(7)的殼體上，外圈帶凹槽的圓環(9)裝在中心軸(8)上；帶狀彈簧(10)盤繞於空心圓盒(7)內，其一端固定聯接在轉動中心軸(8)上，另一端聯接在外圈帶凹槽的圓環(9)上，兩根等長且並齊的線段(12)一端固定且繞裝於圓環槽內，另一端的兩個頭通過管道(11)分別從筆頭(13)的兩側小孔內穿出並與帶環狀鉤的防縮小球(14)相聯；c、準線滑軌呈長條狀，其一邊是凹形滑槽，一邊是外側直邊為準線的封閉管道，準線滑軌具有滑軌(22)、滑車(25)、定位座(20)、滑輪(24)和配重塊(26)；在滑軌(22)的兩端裝有定位座(20)，在其座底具有不乾膠物質；滑輪(24)通過螺釘固定裝於滑軌(22)的上部，滑軌(22)的滑槽內裝有滑車(25)，系有配重塊(26)的線繩通過滑輪(24)與滑車(25)相聯、配重塊(26)置於封閉管中；d、焦點定位座包括座蓋(27)、座體(30)、定位銷(28)、彈簧(29)，在座體(30)的底部設有環形凹槽，其內具有不乾膠物，座蓋頂部設有中心孔，內裝帶節的線繩(31)。
專利摘要一種用於課堂教學中畫橢圓、雙曲線和拋物線的教具。包括橢圓畫筆、雙曲拋物畫筆、準線滑軌車和焦點定位座四個部件。橢圓畫筆具有筆體和筆體套，雙曲拋物畫筆具有空心圓盒、管道和筆頭，準線滑軌呈長條狀，是由滑軌、滑車、定位座、滑輪和配重塊組成。焦點定位座具有座蓋、座體、定位銷、彈簧，使用時將上述四種部件用不同的搭配方法，便可在黑板上準確地畫出各種圓錐曲線圖形，具有教學演示直觀，並可完全體現出曲線定義，易於學生理解的優點。
文檔編號B43L11/02GK2264675SQ9623608
公開日1997年10月15日 申請日期1996年7月17日 優先權日1996年7月17日
發明者方立政 申請人:方立政