CN109147496A - 一种概率统计教学演示模型 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种概率统计教学演示模型，包括壳体，所述的壳体上有主动轴和与主动轴同轴设置的从动轴，所述主动轴在壳体上转动，从动轴在壳体上转动并可轴向滑动，主动轴与从动轴经螺纹连接，从动轴上有惯性轮，所述从动轴的远离主动轴的一端有与从动轴同轴设置的端面凸轮槽，壳体上有与端面凸轮槽对应的按钮开关，当端面凸轮槽的槽底与按钮开关挤压接触时，端面凸轮槽的变化槽深使端面凸轮槽的不同部位对按钮开关挤压时产生的按压距离不同，以此实现按钮开关的通、断路操作；本发明真实模拟了随机事件的产生过程，简化了随机事件演示和统计的步骤，可进行随机事件的连续演示和大样本的不间断统计。
Description
技术领域
本发明涉及教学用具，特别是一种概率统计教学演示模型。
背景技术
在概率教学过程中，为了让同学们直观理解概率的分布与统计情况，通常要用到各种演示装置，既可以生动形象地表达概率事件，也可以提高同学们的学习兴趣；但是，目前常见的概率演示装置仍然局限于硬币投掷、小球掉落这种繁琐枯燥的模拟方法，不利于概率事件的连续演示和大量统计，同时还会使同学们局限于这种固有模式中，极大地限制了同学们的思维发散能力。
此外，现有装置由于依赖于硬币或小球等，因此其体积较为庞大，搬运和保存较为麻烦，不便于课堂教学使用，每次使用完毕还需将硬币或小球复位，操作极为不便，占用过多课堂时间。
发明内容
针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种概率统计教学演示模型，旨在解决现有技术中存在的操作繁琐、统计次数受限、模拟演示方法传统单一的问题。
其解决的技术方案是：包括壳体，所述的壳体上有水平设置的主动轴和与主动轴同轴设置的从动轴，所述主动轴在壳体上转动，从动轴在壳体上转动并可轴向滑动，主动轴与从动轴经螺纹连接，从动轴上有与从动轴同轴设置的惯性轮，当主动轴改变运动状态时，惯性轮的惯性作用使从动轴保持当前运动状态不变，从而使从动轴与主动轴之间产生螺纹传动；所述从动轴的远离主动轴的一端有与从动轴同轴设置的端面凸轮槽，壳体上有与端面凸轮槽对应的按钮开关，当端面凸轮槽的槽底与按钮开关挤压接触时，端面凸轮槽的变化槽深使端面凸轮槽的不同部位对按钮开关挤压时产生的按压距离不同，以此实现按钮开关的通、断路操作。
本发明结构巧妙，操作便捷，不仅真实模拟了随机事件的产生过程，同时也简化了随机事件演示和统计的步骤，且统计次数不受外在条件制约，理论上可进行随机事件的连续演示和大样本的不间断统计；同时，本发明演示和统计效率高，便携性好，方便教学使用。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的图1中A部分的放大图。
图3为本发明的轴测剖视图。
图4为本发明的从动轴的正视图。
图5为本发明的从动轴的左视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1至图5给出，本发明包括壳体1，所述的壳体1上有水平设置的主动轴2和与主动轴2同轴设置的从动轴3，所述主动轴2在壳体1上转动，从动轴3在壳体1上转动并可轴向滑动，主动轴2与从动轴3经螺纹连接，从动轴3上有与从动轴3同轴设置的惯性轮4，当主动轴2改变运动状态时，惯性轮4的惯性作用使从动轴3保持当前运动状态不变，从而使从动轴3与主动轴2之间产生螺纹传动；所述从动轴3的远离主动轴2的一端有与从动轴3同轴设置的端面凸轮槽5，壳体1上有与端面凸轮槽5对应的按钮开关6，所述按钮开关6的按钮部可在端面凸轮槽5内滑动；当从动轴3与主动轴2之间产生螺纹传动使从动轴3向远离主动轴2的方向移动至最大位移时，端面凸轮槽5的槽底对按钮开关6的按钮部形成按压，根据此时端面凸轮槽5槽底的不同部位对按钮开关6的按钮部的按压距离的不同来实现按钮开关6的即时通、断路操作。
作为优选，所述的主动轴2上有置于壳体1外部的用于驱动主动轴2的手柄7。
作为优选，所述的端面凸轮槽5包括与从动轴3同轴设置的半环槽51，半环槽51的圆周方向上的两个端面为朝向槽外的倾斜端面52。
作为优选，所述的从动轴3的远离主动轴2的端部开设有减重槽8，减重槽8与端面凸轮槽5匹配设置使从动轴3的重心位于其自身轴线上，也即使从动轴3转动过程中任意径向方向受到的两个方向相反的离心力大小相等，以确保从动轴3的转动平稳无跳动并可在任意位置可靠停止。
作为优选，所述的手柄7与主动轴2之间经单向轴承9连接；当手柄7停止转动时，主动轴2可在其自身惯性作用下持续转动而不受手柄7的影响，同时可使主动轴2与手柄7之间的相对转动位置具有不确定性，确保随机事件的随机性；所述的手柄7上有置于手柄7的远离壳体1一侧的支撑板10，支撑板10上有与主动轴2同轴设置的可轴向滑动的制动滑块11，制动滑块11与支撑板10之间经弹簧12连接，在弹簧12的弹力作用下，制动滑动11向远离主动轴2的方向滑动；当按压制动滑块11使其向主动轴2方向滑动并与主动轴2产生挤压接触时，制动滑块11与主动轴2之间的摩擦力使二者之间的相对转动受阻，以此实现主动轴2的制动操作。
作为优选，所述的壳体1上有与从动轴3的远离主动轴2的一端相匹配的减速带13，所述减速带13由平行于从动轴3的轴线并设置于从动轴3外侧圆周分布的多个摩擦条组成；当从动轴3在螺纹传动作用下移动至该位置时，减速带13可使从动轴3在到达其自身轴向移动的行程末端时有效减速，以避免惯性轮4高转速时产生的较大扭矩使从动轴3与主动轴2之间的轴向挤压力过大导致机构锁死或损坏等情况。
作为优选，所述的按钮开关6有两个并沿从动轴3的轴线圆周均布设置，以每个按钮开关6的通路状态分别代表随机事件的一个结果。
作为优选，所述的按钮开关6的通、断路信号经控制芯片进行计数统计后将结果传递至显示设备上进行实时显示。
作为优选，所述的壳体1安装于固定支架14上，以提高操作时的便捷性和稳定性。
本发明使用时，参考附图3，逆时针转动手柄7使主动轴2转动，在惯性轮4的静止惯性作用下，从动轴3保持不动或与主动轴2缓慢耦合，在此过程中，主动轴2与从动轴3之间的转速不同而发生螺纹传动使从动轴3带动惯性轮4向主动轴2不断旋紧，从动轴3与按钮开关6逐渐分离；当从动轴3与主动轴2之间的螺纹传动停止后，二者经螺纹连接在一起并同时逆时针转动。
当惯性轮4转动平稳后停止手柄7的转动，此时由于单向轴承9的单向传动特性，主动轴2不随手柄7停止并继续在其自身惯性及惯性轮4的惯性作用下持续转动；当需要进行随机事件的结果采样时，保持手柄7不动并迅速按压制动滑块11使制动滑块11向主动轴2方向滑动并与之挤压接触，制动滑动11与主动轴2之间的摩擦力迅速增大使主动轴2减速，但由于惯性轮4的惯性作用，从动轴3继续转动并与主动轴2产生反向的螺纹传动，故从动轴3逐渐旋松并远离主动轴2；当从动轴3在螺纹传动作用下轴向移动至减速带13所在区域后，从动轴13被减速并继续向按钮开关6方向移动；当从动轴3向远离主动轴2的方向移动至最大位移时，在减速带13和从动轴3与主动轴2之间螺纹传动的摩擦力及二者距离增大产生的轴向力的共同作用下，从动轴3可靠停止在当前位置，端面凸轮槽5的槽底对按钮开关6的按钮部形成按压，根据此时端面凸轮槽5槽底的不同部位对按钮开关6的按钮部的按压距离的不同来确定按钮开关6的即时通、断路状态，并将该通、断路状态作为试验结果进行一次统计计数，则完成一次随机事件的演示和统计。
按照上述方法，重复进行多次演示后即可获得所需的概率统计结果。
显然，基于上述实施方式，本发明中还可采用其他开关或感应装置代替按钮开关6，以得到从动轴3每次停止转动时端面凸轮槽5的不同槽深在其圆周方向上的任一点出现的概率，以此得到多结果随机事件的演示与统计。
另外，本发明还可以利用芯片控制采样过程，实现惯性轮4转动过程中的动态随机取样，以提高统计速度，这一实施方法作为现有技术中的常规技术手段，本说明书中不做赘述。
本发明结构巧妙，不仅可真实模拟随机事件的产生过程，简化了随机事件演示与统计的操作，同时也提高了随机事件演示和统计的趣味性，且统计次数不受外在条件制约，理论上可进行随机事件的连续演示和大样本的不间断统计。
此外，本发明摒弃了传统的硬币投掷、小球掉落等试验方式，使得随机事件的演示不必依赖于硬币或小球等，极大地减小了试验装置的体积，既提高了演示和统计效率，又具备良好的便携性，方便随时取用和保存；而且，本发明所采用的随机事件的演示方式完全不同于传统的演示方式，有助于帮助同学们培养思维发散能力，提高学习兴趣。
Claims (9)
1.一种概率统计教学演示模型，包括壳体（1），其特征在于，所述的壳体（1）上有主动轴（2）和与主动轴（2）同轴设置的从动轴（3），所述主动轴（2）在壳体（1）上转动，从动轴（3）在壳体（1）上转动并可轴向滑动，主动轴（2）与从动轴（3）经螺纹连接，从动轴（3）上有惯性轮（4）；所述从动轴（3）的远离主动轴（2）的一端有与从动轴（3）同轴设置的端面凸轮槽（5），壳体（1）上有与端面凸轮槽（5）对应的按钮开关（6），当端面凸轮槽（5）的槽底与按钮开关（6）挤压接触时，端面凸轮槽（5）的变化槽深使端面凸轮槽（5）的不同部位对按钮开关（6）挤压时产生的按压距离不同，以此实现按钮开关（6）的通、断路操作。
2.根据权利要求1所述的一种概率统计教学演示模型，其特征在于，主动轴（2）上有置于壳体（1）外部的手柄（7）。
3.根据权利要求1所述的一种概率统计教学演示模型，其特征在于，端面凸轮槽（5）包括与从动轴（3）同轴设置的半环槽（51），半环槽（51）的圆周方向上的两个端面为朝向槽外的倾斜端面（52）。
4.根据权利要求1所述的一种概率统计教学演示模型，其特征在于，从动轴（3）的远离主动轴（2）的端部开设有减重槽（8）。
5.根据权利要求2所述的一种概率统计教学演示模型，其特征在于，手柄（7）与主动轴（2）之间经单向轴承（9）连接，所述的手柄（7）上有置于手柄（7）的远离壳体（1）一侧的支撑板（10），支撑板（10）上有与主动轴（2）同轴设置的可轴向滑动的制动滑块（11），制动滑块（11）与支撑板（10）之间经弹簧（12）连接，在弹簧（12）的弹力作用下，制动滑动（11）向远离主动轴（2）的方向滑动。
6.根据权利要求1所述的种种概率统计教学演示模型，其特征在于，壳体（1）上有与从动轴（3）的远离主动轴（2）的一端相匹配的减速带（13），所述减速带（13）由平行于从动轴（3）的轴线并设置于从动轴（3）外侧圆周分布的多个摩擦条组成。
7.根据权利要求1所述的一种概率统计教学演示模型，其特征在于，按钮开关（6）有两个并沿从动轴（3）的轴线圆周均布设置，以每个按钮开关（6）的通路状态分别代表随机事件的一个结果。
8.根据权利要求1所述的一种概率统计教学演示模型，其特征在于，按钮开关（6）的通、断路信号经控制芯片进行计数统计后将结果传递至显示设备上进行实时显示。
9.根据权利要求1所述的一种概率统计教学演示模型，其特征在于，壳体（1）安装于固定支架（14）上。
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