CN109166411B - 一种概率事件趣味教学模型 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种概率事件趣味教学模型，包括壳体，所述的壳体上经转轴连接有凸轮，壳体上有沿转轴的轴线径向滑动的第一滑杆，所述的第一滑杆经第一弹簧弹力向转轴的轴线方向滑动，使第一滑杆与凸轮上的外缘面挤压接触；所述的壳体上有接触开关，第一滑杆上有与接触开关对应的拨块；本发明简化了随机事件演示和统计的步骤，缩短了演示和统计的时间，演示和统计效率高，便携性好，并支持多种采样统计方法。
Description
技术领域
本发明涉及教学用具，特别是一种概率事件趣味教学模型。
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事件趣味教学模型，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，所述的壳体上经水平设置的转轴连接有凸轮，壳体上有置于凸轮的圆周外侧并沿转轴的轴线径向滑动的第一滑杆，所述的第一滑杆与壳体经第一弹簧连接，在第一弹簧的弹力作用下，第一滑杆向转轴的轴线方向向心滑动，使第一滑杆的靠近转轴的一端与凸轮上的外缘面挤压接触；所述的壳体上有接触开关，第一滑杆上有与接触开关对应的拨块，当第一滑杆离心滑动至离心方向的行程末端时，拨块随第一滑杆移动至与接触开关挤压接触使接触开关通路，当第一滑杆向心滑动至向心方向的行程末端时，拨块随第一滑杆移动至与接触开关分离使接触开关断路。
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，缩短了演示和统计的时间，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快速统计；同时，本发明演示和统计效率高，便携性好，支持多种采样统计方法，有助于深入理解随机概率事件。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的A-A剖面示意图。
图3为本发明的轴测图。
图4为本发明的立体剖视图。
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4给出，本发明包括壳体1，所述的壳体1上经水平设置的转轴2连接有凸轮3，壳体1上有置于凸轮3的圆周外侧并沿转轴2的轴线径向滑动的第一滑杆4，所述的第一滑杆4与壳体1经第一弹簧5连接，在第一弹簧5的弹力作用下，第一滑杆4向转轴2的轴线方向向心滑动，使第一滑杆4的靠近转轴2的一端与凸轮3上的外缘面挤压接触，当凸轮3转动时，第一滑杆4受到凸轮3的外缘面的挤压和弹簧5的弹力作用，从而使第一滑杆4在壳体1上产生径向往复滑动；所述的壳体1上有接触开关6，第一滑杆4上有与接触开关6对应的拨块7，当第一滑杆4离心滑动至离心方向的行程末端时，拨块7随第一滑杆4移动至与接触开关6挤压接触使接触开关6通路，当第一滑杆4向心滑动至向心方向的行程末端时，拨块7随第一滑杆4移动至与接触开关6分离使接触开关6断路。
作为优选，所述的壳体1上有置于凸轮3的圆周外侧并沿转轴2的轴线径向滑动的第二滑杆8，所述的第二滑杆8与壳体1经第二弹簧9连接，在第一弹簧9的弹力作用下，第二滑杆8向转轴2的轴线方向向心滑动，使第二滑杆8的靠近转轴2的一端与凸轮3上的外缘面挤压接触；所述的第一滑杆4与第二滑杆8在任意时刻的径向滑动方向相反，也即：当第一滑杆4向心滑动时，第一弹簧5伸长使第一滑杆4对凸轮3的挤压力逐渐变小，而此时第二滑杆8离心滑动，第二弹簧9压缩使第二滑杆8对凸轮3的挤压力逐渐增大；当第一滑杆4离心滑动时，第一弹簧5压缩使第一滑杆4对凸轮3的挤压力逐渐增大，而此时第二滑杆8向心滑动，第二弹簧9伸长使第二滑杆8对凸轮3的挤压力逐渐减小；这一设置旨在使第一滑杆4和第二滑杆8对凸轮3的挤压所产生的摩擦力之和始终不变或变化浮动控制在较小范围内，以确保凸轮3的在任意时刻的惯性转动平稳连续，使凸轮3的停止位置具备更好的随机性；而为了实现这一技术效果，可以对第一滑杆4和第二滑杆8的材质及相对位置、第一弹簧5和第二弹簧9的材质及弹性系数等进行选择和设定，这一设定方式是本领域技术人员遇到同类技术问题时的常规设置手段，不存在技术难度，故本说明书中不做例举及赘述。
作为优选，所述的凸轮3为设有外齿的盘状轮结构，第一滑杆4的靠近转轴2的一端为弧形端部，所述弧形端部的弦高大于凸轮3外齿的齿高。
作为优选，所述的凸轮3与转轴2之间经第一单向轴承10连接；当转轴2停止时，凸轮3可在其自身惯性作用下持续转动而不受转轴2的影响，同时可使转轴2与凸轮3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。
作为优选，所述的凸轮3与壳体1之间经第二单向轴承11连接，第二单向轴承11可避免特定状态下如第一滑杆4的端部与凸轮3的凸起部和平滑部之间的过渡面接触时，凸轮3受到第一滑杆4经第一弹簧5产生的推力而发生反转，从而影响正确的概率统计结果。
作为优选，所述的转轴2上装有置于壳体1外部的手柄12。
作为优选，所述的壳体1上有显示屏13，所述的接触开关6的通、断路信号经控制芯片14进行随机采样后将采样结果统计计数并传递至显示屏13上进行实时显示。
作为优选，所述的壳体1安装于固定支架15上，以提高操作时的便捷性和稳定性。
作为优选，所述的第一单向轴承10和第二单向轴承11的传动方向一致。
作为优选，所述的凸轮3的凸出部和平滑部应均匀间隔分布，以使凸轮3匀速转动时第一滑杆4与突出部和相邻的平滑部的接触时间尽可能保持相等，确保接触开关6的相邻的两次通、断路时长相等，提高随机采样结果的准确性。
本发明使用时，参考附图4，顺时针转动手柄12使转轴2转动，凸轮3经第一单向轴承10的传动而随转轴2同时转动；凸轮3转动过程中，第一滑杆4受到凸轮3的外缘面的挤压和第一弹簧5弹力的共同作用而在壳体1上产生径向往复滑动，拨块7跟随第一滑杆4不断往复移动并与接触开关6不断地挤压和分离，使接触开关6不断地通路和断路；当手柄12停止转动后，凸轮3在其自身惯性作用下继续转动，而在凸轮3转动过程中，接触开关6的通、断路信号经控制芯片14进行随机采样后将采样结果统计计数并传递至显示屏13上进行实时显示；每次转动凸轮3，控制芯片14完成至少依次采样计数，故经过多次试验之后，即可得到足够的样本数量和对应的统计结果。
显然，还可以对凸轮3每次转动初始或转动停止时接触开关6的通、断路信号作为一个采样样本，故应保证凸轮3每次停止时位置的随机性，为了解决这一技术问题，本发明中采用了第二滑杆8和第二弹簧9，在凸轮3转动过程中，第二滑杆8受到凸轮3的外缘面的挤压和第二弹簧9弹力的共同作用而在壳体1上产生径向往复滑动，且第二滑杆8的径向滑动方向与第一滑杆4的径向滑动方向始终相反，可确保凸轮3在转动过程中受到的摩擦力均匀稳定，以达到平稳连续的转动效果。
同时，本发明还可以将凸轮3转动过程中任意时刻或转动结束后接触开关的通路次数、断路次数或通、断路的总次数的奇偶性为随机事件的结果进行统计，同样可获得准确的随机事件的概率统计结果。
此外，为了提高课堂教学的趣味性，可以采用控制开关来手动控制控制芯片14的采样计数，以便于同学们都可以参与，提高课堂教学的互动性。
本发明结构巧妙，操作便捷，不仅可真实模拟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，缩短了演示和统计的时间，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快速统计。
同时，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；此外，本发明所采用的随机事件的演示方式不同于传统的演示方式，多种采样统计方法有助于帮助同学们深刻理解随机事件的产生过程。
Claims (7)
1.一种概率事件趣味教学模型，包括壳体（1），其特征在于，所述的壳体（1）上经转轴（2）连接有凸轮（3），壳体（1）上有沿转轴（2）的轴线径向滑动的第一滑杆（4），所述的第一滑杆（4）经第一弹簧（5）弹力向转轴（2）的轴线方向滑动，使第一滑杆（4）与凸轮（3）上的外缘面挤压接触；所述的壳体（1）上有接触开关（6），第一滑杆（4）上有与接触开关（6）对应的拨块（7），第一滑杆（4）径向往复滑动时，拨块（7）与接触开关（6）不断挤压或分离，实现接触开关（6）的通、断路控制；所述的壳体（1）上有沿转轴（2）的轴线径向滑动的第二滑杆（8），所述的第二滑杆（8）经第二弹簧（9）弹力向转轴（2）的轴线方向滑动，使第二滑杆（8）与凸轮（3）上的外缘面挤压接触；所述的第一滑杆（4）与第二滑杆（8）在任意时刻的径向滑动方向相反。
2.根据权利要求1所述的一种概率事件趣味教学模型，其特征在于，凸轮（3）为设有外齿的盘状轮结构，第一滑杆（4）的靠近转轴（2）的一端为弧形端部，所述弧形端部的弦高大于凸轮（3）外齿的齿高。
3.根据权利要求1所述的一种概率事件趣味教学模型，其特征在于，凸轮（3）与转轴（2）之间经第一单向轴承（10）连接。
4.根据权利要求1所述的一种概率事件趣味教学模型，其特征在于，凸轮（3）与壳体（1）之间经第二单向轴承（11）连接。
5.根据权利要求1所述的一种概率事件趣味教学模型，其特征在于，转轴（2）上装有置于壳体（1）外部的手柄（12）。
6.根据权利要求1所述的一种概率事件趣味教学模型，其特征在于，壳体（1）上有显示屏（13），所述的接触开关（6）的通、断路信号经控制芯片（14）进行随机采样后将采样结果统计计数并传递至显示屏（13）上进行实时显示。
7.根据权利要求1所述的一种概率事件趣味教学模型，其特征在于，壳体（1）安装于固定支架（15）上。
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