CN109637293A - 一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置 - Google Patents

Abstract

一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置，涉及一种数学教学演示装置。底板一侧与左右调节机构连接，左右调节机构与发射机构连接，发射机构下端与底板另一侧连接，发射机构上端与上下调节机构连接，发射机构的发射端与接收板配合，接收板与底板连接；接收板上表面有多条等间距的平行线，每条平行线两端均设有红外线发射器及红外线接收器，接收板侧面有显示屏和单片机，单片机通过蓄电池供电，蓄电池设在接收板内部，多个红外线发射器均与单片机输出端电连接，多个红外线接收器均与单片机输入端电连接，单片机输出端与显示屏电连接。本发明提高了实验效率，保证了实验的随机性，加深了学生对概率的理解，便于学生更好地学习概率知识。

Description

一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置

技术领域

本发明涉及一种数学教学演示装置，尤其是一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置。

背景技术

概率，又称或然率、机会率、机率(几率)或可能性，它是概率论的基本概念。概率是对随机事件发生的可能性的度量，一般以一个在0到1之间的实数表示一个事件发生的可能性大小。结果越接近1，则该事件越可能发生；结果越接近0，则该事件越不可能发生，其是客观论证，而非主观验证。概率实验一般包括摸球游戏，掷硬币，转转盘，蒲丰投针试验和掷瓶盖等，其中，蒲丰投针试验主要指：

1)取一张白纸，在上面画上许多条间距为a的平行线。

2)取一根长度为l(l≤a)的针，随机地向画有平行直线的纸上掷n次，观察针与直线相交的次数，记为m。

3)计算针与直线相交的概率。

目前，这一实验多是通过挂图讲解或原始实验或计算机模拟实验的方式来进行展现。挂图讲解比较抽象，不易理解；原始实验往往是通过一人手抛针，另一人在旁计数的方式进行实验，由于需要实验的次数较多，耗费了大量的人力物力，影响实验效率；计算机模拟实验时，学生无法参与到概率实验中，无法感受到切实的实验过程，从而无法使得学生加深对概率的理解。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置。

实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置，包括底板、接收板、蓄电池、显示屏、单片机、左右调节机构、上下调节机构、发射机构、多个红外线发射器以及多个红外线接收器，所述底板的一侧与左右调节机构连接，所述左右调节机构与发射机构连接，所述发射机构的下端与底板的另一侧滑动连接，发射机构的上端与上下调节机构连接，发射机构的发射端与接收板配合设置，所述接收板与底板固定连接；接收板的上表面绘制有多条等间距的平行线，每条所述平行线的两端均设有红外线发射器以及红外线接收器，接收板的侧面固定有显示屏和单片机，所述单片机通过蓄电池供电，所述蓄电池设置在接收板内部，多个红外线发射器均与单片机的输出端电连接，多个红外线接收器均与单片机的输入端电连接，单片机的输出端与显示屏双向电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设置了发射机构，可自动进行实验针的投射，可自动进行多次实验且节省人力物力，提高了实验效率；同时设置了左右调节机构和上下调节机构，且电机一、电机二和电机三不同步工作，使得发射的位置状态不断改变，保证了实验的随机性，试验时学生可进行亲手操作，加深了学生对概率的理解，便于学生更好地学习概率知识。

附图说明

图1是本发明的用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置的整体结构轴测图；

图2是接收板的俯视图；

图3是发射机构的结构示意图；

图4是发射箱的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式一：如图1~图4所示，本发明公开了一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置，包括底板1、接收板2、蓄电池2-4、显示屏2-5、单片机2-6、左右调节机构、上下调节机构、发射机构、多个红外线发射器2-1以及多个红外线接收器2-3，所述底板1的一侧与左右调节机构连接，所述左右调节机构与发射机构连接，所述发射机构的下端与底板1的另一侧滑动连接（底板1上表面的另一侧沿左右方向设有两个滑槽A，每个所述滑槽A内均设有滑块，所述两个滑块均与发射机构固定连接），发射机构的上端与上下调节机构连接，发射机构的发射端与接收板2配合设置，所述接收板2与底板1固定连接；接收板2的上表面绘制有多条等间距的平行线2-2，每条所述平行线2-2的两端均设有红外线发射器2-1以及红外线接收器2-3，接收板2的侧面固定有显示屏2-5和单片机2-6，所述单片机2-6通过蓄电池2-4供电，所述蓄电池2-4设置在接收板2内部，多个红外线发射器2-1均与单片机2-6的输出端电连接，多个红外线接收器2-3均与单片机10的输入端电连接，单片机10的输出端与显示屏9双向电连接。

具体实施方式二：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述左右调节机构包括电机安装座一3-1、电机一3-2、转盘一3-3、连接杆一3-4以及拉杆一3-5；所述电机一3-2竖直设置且通过电机安装座一3-1与底板1上表面的一侧固定连接，电机一3-2的输出轴与水平设置的转盘一3-3的中部固定连接，所述转盘一3-3的非中心处通过销轴一与连接杆一3-4的一端转动连接，所述连接杆一3-4的另一端与拉杆一3-5的一端转动连接，所述拉杆一3-5的另一端与发射机构固定连接。

具体实施方式三：如图1、3所示，本实施方式是对具体实施方式一或具体实施方式二作出的进一步说明，所述发射机构包括盒体4-1、伸缩立柱一4-2、伸缩立柱二4-3、伸缩立柱三4-4、发射箱4-5、发射板4-6、拉杆三4-7、连接杆三4-8、转盘三4-9、电机三4-10、计数器4-11以及辅助弹簧4-12；所述盒体4-1临近接收板2的一端设有开口，盒体4-1的一侧与拉杆一3-5的另一端固定连接，盒体4-1的内底面与伸缩立柱一4-2、伸缩立柱二4-3以及伸缩立柱三4-4的下端固定连接，所述伸缩立柱一4-2的上端与竖直设置的发射箱4-5的下端固定连接，所述发射箱4-5的上端与发射板4-6的一端滑动连接，所述发射板4-6的另一端与拉杆三4-7的一端固定连接，所述拉杆三4-7的另一端与连接杆三4-8的一端转动连接，所述连接杆三4-8的另一端与竖直设置的转盘三4-9的非中心处通过销轴二转动连接，所述转盘三4-9的中部与电机三4-10的输出轴固定连接，所述电机三4-10与伸缩立柱三4-4的固定连接，拉杆三4-7与伸缩立柱二4-3的上端滑动连接；拉杆三4-7上活动套装有辅助弹簧4-12，所述辅助弹簧4-12的两端分别抵靠在伸缩立柱一4-2和伸缩立柱二4-3的相对面上，拉杆三4-7与计数器4-11的感应端固定连接，所述计数器4-11的显示屏固定在盒体4-1的外侧面，盒体4-1上盖板的的下端与伸缩立柱一4-2、伸缩立柱二4-3以及伸缩立柱三4-4的上表面固定连接，盒体4-1上盖板的上端与上下调节机构固定连接。

具体实施方式四：如图3、4所示，本实施方式是对具体实施方式三作出的进一步说明，所述发射箱4-5包括箱体4-5-1、推板4-5-2、发射弹簧4-5-3以及若干个实验针6，所述箱体4-5-1的上端贯穿其厚度方向设有发射通槽B，所述发射板4-6的一端间隙地插入发射通槽B内，箱体4-5-1内部的前端沿竖直方向设有放置槽C，所述放置槽C与发射通槽B连通设置，放置槽C的槽底面与竖直设置的发射弹簧4-5-3的下端固定连接，所述发射弹簧4-5-3的上端与水平设置的推板4-5-2的下端固定连接，所述推板4-5-2上放置有若干个实验针6，所述若干个实验针6上下叠放设置。

具体实施方式五：如图1所示，本实施方式是对具体实施方式一作出的进一步说明，所述上下调节机构包括电机安装座二5-1、电机二5-2、转盘二5-3、连接杆二5-4以及拉杆二5-5，所述电机二5-2水平设置且通过电机安装座二5-1与盒体4-1一侧面的上端固定连接，电机二5-2的输出轴与竖直设置的转盘二5-3的中部固定连接，所述转盘二5-3的非中心处通过销轴三与连接杆二5-4的一端转动连接，所述连接杆二5-4的另一端与拉杆二5-5的一端转动连接，所述拉杆二5-5的另一端与盒体4-1的上盖板固定连接。

所述伸缩立柱一4-2、伸缩立柱二4-3以及伸缩立柱三4-4均包括相互套装的上段立柱和下段立柱，所述发射箱4-5、拉杆三4-7以及电机三4-10分别与对应的上段立柱连接。

所述计数器4-11为数显冲床计数器，为现有技术，可外购获得，品牌为：OMKQN，型号为：JSQ。

所述接收板2内部设置数据存储器，所述数据存储器与单片机2-6双向电连接。

在使用本发明时，首先开启电机三4-10，电机三4-10输出轴的转动带动转盘三4-9转动，继而通过连接杆三4-8拉动拉杆三4-7前后往复运动，继而带动发射板4-6在发射通槽B内前后往复运动，此时若干个实验针6在推板4-5-2和发射弹簧4-5-3的作用下，不断与发射板4-6接触，继而实现了实验针6的不间断自动投射；而后开启电机一3-2和电机二5-2，电机一3-2输出轴的转动带动转盘一3-3转动，继而通过连接杆一3-4带动发射机构沿滑槽A左右往复运动，电机二5-2输出轴的转动带动转盘二5-3转动，继而通过连接杆二5-4带动盒体4-1的上盖板上下往复运动，继而带动发射箱4-5、拉杆三4-7以及电机三4-10上下往复运动，实现了发射位置状态的不断改变，保证了实验的随机性。由于拉杆三4-7与计数器4-11的感应端固定连接，拉杆三4-7推动的次数即为投射的实验针6的数量，所以计数器4-11显示的数字即为实验针6投射的数量；当实验针6被投射后，所有与平行线2-2相交的实验针6，在对应的红外线发射器2-1、红外线接收器2-3和单片机2-6的作用下，数量会显示在显示屏2-5上，最后根据上述两个数据进行概率计算即可。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置，其特征在于：包括底板（1）、接收板（2）、蓄电池（2-4）、显示屏（2-5）、单片机（2-6）、左右调节机构、上下调节机构、发射机构、多个红外线发射器（2-1）以及多个红外线接收器（2-3），所述底板（1）的一侧与左右调节机构连接，所述左右调节机构与发射机构连接，所述发射机构的下端与底板（1）的另一侧滑动连接，发射机构的上端与上下调节机构连接，发射机构的发射端与接收板（2）配合设置，所述接收板（2）与底板（1）固定连接；接收板（2）的上表面绘制有多条等间距的平行线（2-2），每条所述平行线（2-2）的两端均设有红外线发射器（2-1）以及红外线接收器（2-3），接收板（2）的侧面固定有显示屏（2-5）和单片机（2-6），所述单片机（2-6）通过蓄电池（2-4）供电，所述蓄电池（2-4）设置在接收板（2）内部，多个红外线发射器（2-1）均与单片机（2-6）的输出端电连接，多个红外线接收器（2-3）均与单片机（10）的输入端电连接，单片机（10）的输出端与显示屏（9）双向电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置，其特征在于：所述左右调节机构包括电机安装座一（3-1）、电机一（3-2）、转盘一（3-3）、连接杆一（3-4）以及拉杆一（3-5）；所述电机一（3-2）竖直设置且通过电机安装座一（3-1）与底板（1）上表面的一侧固定连接，电机一（3-2）的输出轴与水平设置的转盘一（3-3）的中部固定连接，所述转盘一（3-3）的非中心处与连接杆一（3-4）的一端转动连接，所述连接杆一（3-4）的另一端与拉杆一（3-5）的一端转动连接，所述拉杆一（3-5）的另一端与发射机构固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置，其特征在于：所述发射机构包括盒体（4-1）、伸缩立柱一（4-2）、伸缩立柱二（4-3）、伸缩立柱三（4-4）、发射箱（4-5）、发射板（4-6）、拉杆三（4-7）、连接杆三（4-8）、转盘三（4-9）、电机三（4-10）、计数器（4-11）以及辅助弹簧（4-12）；所述盒体（4-1）临近接收板（2）的一端设有开口，盒体（4-1）的一侧与拉杆一（3-5）的另一端固定连接，盒体（4-1）的内底面与伸缩立柱一（4-2）、伸缩立柱二（4-3）以及伸缩立柱三（4-4）的下端固定连接，所述伸缩立柱一（4-2）的上端与竖直设置的发射箱（4-5）的下端固定连接，所述发射箱（4-5）的上端与发射板（4-6）的一端滑动连接，所述发射板（4-6）的另一端与拉杆三（4-7）的一端固定连接，所述拉杆三（4-7）的另一端与连接杆三（4-8）的一端转动连接，所述连接杆三（4-8）的另一端与竖直设置的转盘三（4-9）的非中心处转动连接，所述转盘三（4-9）的中部与电机三（4-10）的输出轴固定连接，所述电机三（4-10）与伸缩立柱三（4-4）的固定连接，拉杆三（4-7）与伸缩立柱二（4-3）的上端滑动连接；拉杆三（4-7）上活动套装有辅助弹簧（4-12），所述辅助弹簧（4-12）的两端分别抵靠在伸缩立柱一（4-2）和伸缩立柱二（4-3）的相对面上，拉杆三（4-7）与计数器（4-11）的感应端固定连接，所述计数器（4-11）的显示屏固定在盒体（4-1）的外侧面，盒体（4-1）上盖板的的下端与伸缩立柱一（4-2）、伸缩立柱二（4-3）以及伸缩立柱三（4-4）的上表面固定连接，盒体（4-1）上盖板的上端与上下调节机构固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置，其特征在于：所述发射箱（4-5）包括箱体（4-5-1）、推板（4-5-2）、发射弹簧（4-5-3）以及若干个实验针（6），所述箱体（4-5-1）的上端贯穿其厚度方向设有发射通槽（B），所述发射板（4-6）的一端间隙地插入发射通槽（B）内，箱体（4-5-1）内部的前端沿竖直方向设有放置槽（C），所述放置槽（C）与发射通槽（B）连通设置，放置槽（C）的槽底面与竖直设置的发射弹簧（4-5-3）的下端固定连接，所述发射弹簧（4-5-3）的上端与水平设置的推板（4-5-2）的下端固定连接，所述推板（4-5-2）上放置有若干个实验针（6），所述若干个实验针（6）上下叠放设置。

5.根据权利要求1所述的一种用于蒲丰投针实验的数学概率演示装置，其特征在于：所述上下调节机构包括电机安装座二（5-1）、电机二（5-2）、转盘二（5-3）、连接杆二（5-4）以及拉杆二（5-5），所述电机二（5-2）水平设置且通过电机安装座二（5-1）与盒体（4-1）一侧面的上端固定连接，电机二（5-2）的输出轴与竖直设置的转盘二（5-3）的中部固定连接，所述转盘二（5-3）的非中心处与连接杆二（5-4）的一端转动连接，所述连接杆二（5-4）的另一端与拉杆二（5-5）的一端转动连接，所述拉杆二（5-5）的另一端与盒体（4-1）的上盖板固定连接。