CN110491253A - 一种用于数学概率统计的模拟演示教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于数学概率统计的模拟演示教具，涉及数学教学装置技术领域，包括透明箱和铁币，所述透明箱内底部一侧固定连接有发射箱，所述发射箱内安装有发射装置，所述发射箱靠近发射装置输出端一侧侧壁中部开设有发射槽，侧壁外表面两侧设有挡板，两所述挡板中间为发射位置，所述发射位置放置有铁币，所述发射槽位于铁币中部一侧，所述铁币被击打后落在展示板上，并发生旋转，所述透明箱内顶部安装有统计装置，本发明通过发射装置对铁币进行击发后，使铁币在展示板上发生旋转，最终铁币由竖直状态转变为水平状态，相比于抛掷铁币使之翻转落下，避免了发射装置的固定化对铁币实验随机性的影响，从而使实验更加具有说服力。

Description

一种用于数学概率统计的模拟演示教具

技术领域

本发明涉及数学教学装置技术领域，尤其涉及一种用于数学概率统计的模拟演示教具。

背景技术

在数学概率统计课程的教学过程中，一般教师会准备一些概率模拟演示教具，来进行一些模拟实验，如抛硬币、掷色子和正态分布实验，以方便学生们的理解。其中最常用的模拟演示教具为抛硬币实验，通过多次抛出硬币，并统计硬币正反面出现的次数，来演示统计硬币正反面向上的概率是二分之一。

目前，有些装置将传统人工抛币改为自动抛币，如专利号为CN104715655B的高等数学概率演示装置，“其特征是，包括底座、顶出总成、硬币供给总成和拨动杆，在所述底座的顶部设有圆环形的侧壁，在所述侧壁的内侧设有若干沿周向均匀设置的圆筒……”，专利号为CN108961939A的一种高等数学概率演示装置，“一种高等数学概率演示装置，包括底座，所述底座的上侧壁固定连接有演示框，所述演示框采用上侧开口结构，所述演示框采用透明塑料制成，所述底座的内底壁依次固定连接有第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述第一隔板与底座之间构成硬币供给槽……”。

这两种方案都解决了解决了人工抛币的麻烦，但是被抛掷的硬币一直受到固定化发射装置的抛掷，对硬币实验的随机性造成影响，并且在空中翻转翻转落下的硬币易在落地后继续发生翻转滚动，造成硬币收集麻烦。

发明内容

本发明提出的一种用于数学概率统计的模拟演示教具，目的是为了解决传统技术中被抛掷的硬币一直受到固定化发射装置的抛掷，对硬币实验的随机性造成影响的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种用于数学概率统计的模拟演示教具，包括透明箱和铁币，所述透明箱内底部一侧固定连接有发射箱，所述发射箱内安装有发射装置，所述发射箱靠近发射装置输出端一侧侧壁中部开设有发射槽，侧壁外表面两侧设有挡板，两所述挡板中间为发射位置，所述发射位置放置有铁币，所述发射槽位于铁币中部一侧，所述铁币被击打后落在展示板上，并发生旋转，所述透明箱内顶部安装有统计装置，所述统计装置对展示板上的铁币进行总次数及正反面次数统计，所述发射箱顶部间隙配合有输送筒，所述输送筒底部输出端向发射位置输送铁币，所述输送筒顶部一侧开设有输入口，所述输送筒靠近输入口一侧外侧壁连接有收集装置，所述收集装置对展示板上的进行收集并传送道输送筒。

优选地，所述发射装置包括驱动电磁铁、蓄力弹簧和发射块，所述驱动电磁铁输出端固定连接有蓄力弹簧，所述蓄力弹簧远离驱动电磁铁一端固定连接有发射块，所述发射块滑动连接在发射箱内，且发射块上部穿过发射箱。

优选地，所述发射块为铁磁性材料，所述发射块远离蓄力弹簧一端固定连接有发射头，所述发射头间隙配合发射槽。

优选地，所述展示板呈微弧状，所述微弧向靠近收集装置一侧中心凹陷，所述展示板最低点内部安装了一个具有较弱磁性永磁铁，在不影响收集电磁铁对铁币吸引收集的同时，提高展示板上旋转的铁币向展示板最低点移动的速度，减短收集行程，并且，降低铁币的旋转时间，提高计数效率，节省一个旋掷循环的整体时间。

优选地，所述输送筒底部开设有输送口，所述输送口连通输送通道，所述输送通道远离输送口一端连通发射位置。

优选地，所述输送筒底部开设有滑道，所述滑道高度仅有一个铁币厚度，所述滑道间隙配合有推杆，所述推杆远离滑道一端固定连接在发射块上部。

优选地，所述收集装置包括收集电磁铁、传送板和传送带，所述收集电磁铁安装在传送板上并吸引展示板上的铁币落在传送板上，所述传送板安装在传送带上，所述传送带安装在透明箱内，所述传送板上升后将铁币通过输入口送入输送筒内。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过发射装置对铁币中部一侧进行击发后，使铁币发生旋转，并滑落在展示板上继续旋转，最终铁币由旋转中的竖直状态转变为停止时的水平状态，相比于抛掷铁币使铁币翻转落下，避免了由于发射装置的固定化对铁币实验随机性的影响，从而使实验更加具有说服力；

同时铁币发生旋转，相比于抛掷翻转的铁币更加具有稳定性，不会在落下时发生与展示板的强烈撞击，且不会在落地后翻滚出展示板并与四壁撞击，造成收集麻烦。

2、本发明将展示板设置成向靠近收集装置一侧中心凹陷，进一步避免旋转中的铁币撞击到四周，并方便收集装置对铁币进行收集；

同时展示板最低点内部安装的具有较弱磁性的永磁铁，在不影响收集电磁铁对铁币吸引收集的同时，提高展示板上旋转的铁币向展示板最低点移动的速度，减短收集行程，并且，降低铁币的旋转时间，提高计数效率，节省一个旋掷循环的整体时间。

附图说明

图1为本发明提出的一种用于数学概率统计的模拟演示教具的结构示意图；

图2为本发明提出的一种用于数学概率统计的模拟演示教具的侧视示意图；

图3为本发明提出的一种用于数学概率统计的模拟演示教具的俯视示意图；

图中：1透明箱、2铁币、3发射箱、31发射槽、32挡板、33发射位置、34减震弹簧、4发射装置、41驱动电磁铁、42蓄力弹簧、43发射块、431发射头、432推杆、5展示板、51永磁铁、6统计装置、7输送筒、71输送口、72输送通道、73滑道、74输入口、8收集装置、81收集电磁铁、82传送板、83传送带、84引导板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-3，一种用于数学概率统计的模拟演示教具，包括透明箱1和铁币2，透明箱1方便进行观察，铁币2受磁性吸引。

透明箱1顶部转动连接有单开门，方便对内部的设备进行清理和更换，保持整个装置的良好运行。

透明箱1内底部一侧固定连接有发射箱3，发射箱3内安装有发射装置4，发射箱3靠近发射装置4输出端一侧侧壁中部开设有发射槽31，侧壁外表面两侧设有挡板32，两挡板32中间为发射位置33，发射位置33放置有铁币2，发射槽313位于铁币2中部一侧。

发射装置4包括驱动电磁铁41、蓄力弹簧42和发射块43，驱动电磁铁41输出端固定连接有蓄力弹簧42，蓄力弹簧42远离驱动电磁铁41一端固定连接有发射块43，发射块43周侧滑动连接在发射箱3内，且发射块43上部穿过发射箱3，发射块43为铁磁性材料，受驱动电磁铁41吸引，发射块43远离蓄力弹簧42一端固定连接有发射头431，发射头431间隙配合发射槽31。

驱动电磁铁41通电后，产生磁吸力，对发射块43进行吸引，发射块43沿向后移动压缩蓄力弹簧42，直至磁吸力与蓄力弹簧42的弹力保持平衡，再对驱动电磁铁41断电，蓄力弹簧42快速回弹，迫使发射块43迅速前移，发射块43上的发射头431沿发射槽31迅速击出，对铁币2中部一侧进行击发，使铁币2发生旋转，最终在展示板5上停止转动。

展示板5呈微弧状，所述微弧向靠近收集装置8一侧中心凹陷，避免旋转中的铁币2撞击到四周，并方便收集装置8进行收集，铁币2从旋转状态进入停止，相比于翻转抛掷的方式，提高了铁币2的随机性。

展示板5最低点内部安装了一个具有较弱磁性的永磁铁51，在不影响收集电磁铁81对铁币2吸引收集的同时，提高展示板5上旋转的铁币2向展示板5最低点移动的速度，减短收集行程，并且，降低铁币2的旋转时间，提高计数效率，节省一个旋掷循环的整体时间。

发射头431顶部固定连接有橡胶头，避免对铁币2造成击伤。

发射箱3靠近发射槽31一侧内侧壁上固定连接有减震弹簧34，减震弹簧34在发射头431沿发射槽31击发铁币2后，发射块43继续行进时，对发射块43进行减速，避免发射块43直接撞击到发射箱3内壁上，避免发射箱3和发射块43发生损坏。

透明箱1内顶部安装有统计装置6，统计装置6由计数装置和显示装置组成，计数装置对展示板5上的铁币2进行总次数及正反面次数统计，避免了人工统计的麻烦和失误产生，显示装置方便观察人员直接进行读数，得到实验数据，方便进行数据处理。

发射箱3顶部间隙配合有输送筒7，输送筒7底部开设有输送口71，输送口71连通输送通道72，所述输送通道72远离输送口71一端连通发射位置33，铁币2从输送口71被推出沿输送通道72进入发射位置33。

输送筒7底部开设有滑道73，滑道73高度仅有一个铁币2的厚度大小，方便一次只推出一枚铁币2，滑道73间隙配合有推杆432，推杆432远离滑道73一端固定连接在发射块43上部，发射块43向前移动时，带动推杆432沿滑道73推出一枚铁币2。

此时，驱动电磁铁41继续通电，预备下一次发射，同时驱动电磁铁41产生磁吸力，使被推出的铁币2沿两个挡板32进入发射位置33时，始终受到磁吸力，避免铁币2落下时脱离发射位置33影响实验过程，方便继续发射。

发射位置33呈倾斜状态，上部向发射箱3内倾斜，配合发射位置33底部固定连接的软垫，进一步避免铁币2从滑道73落下时脱离发射位置33。

输送筒7顶部一侧开设有输入口74，输送筒7靠近输入口74一侧外侧壁连接有收集装置8。

收集装置8包括收集电磁铁81、传送板82和传送带83，收集电磁铁81安装在传送板82上，传送板82安装在传送带83上，传送板82远离传送带83一侧滑动连接在输送筒7上，且底部向下倾斜，传送带83安装在透明箱1内。

收集电磁铁81吸引展示板5上的铁币2，使铁币2落在传送板82上，传送带83带动传送板82向上运动，直至铁币2沿倾斜的传送板82从输入口74滑入输送筒7内。

传送板82面向展示板5一侧透明箱1底部固定连接有引导板84，引导板84呈喇叭状开口，用于引导被收集电磁铁81吸引的铁币2顺利进入传送板82内。

现对本发明的操作原理做如下描述：

首先，开启统计装置6，给驱动电磁铁41通电，驱动电磁铁41通电产生磁吸力，对铁磁性的发射块43进行吸引，发射块43沿发射箱3内向后移动压缩蓄力弹簧42，直至磁吸力与蓄力弹簧42的弹力保持平衡，再对驱动电磁铁41断电，蓄力弹簧42迅速回弹，使发射块43迅速前移，发射块43上的发射头431沿发射槽31击出，对铁币2中部一侧进行击发，使铁币2发生旋转并滑向展示板5，最终在展示板5上停止转动。

由于展示板5呈微弧状，微弧向靠近收集装置8一侧中心凹陷，在避免旋转中的铁币2撞击到四周的同时，并方便收集装置8进行收集，铁币2从旋转状态进入停止，相比于翻转抛掷的方式，提高铁币2的随机性。

展示板5最低点内部安装的一个具有较弱磁性的永磁铁51，在不影响收集电磁铁81对铁币2吸引收集的同时，提高展示板5上旋转的铁币2向展示板5最低点移动的速度，减短收集行程，并且，降低铁币2的旋转时间，提高计数效率，节省一个旋掷循环的整体时间。

而在发射块43迅速前移的同时，发射块43带动推杆432沿输送筒7底部的滑道73推出一枚铁币2，此时，驱动电磁铁41继续通电，预备下一次发射，同时驱动电磁铁41产生磁吸力，使被推出的铁币2沿两个挡板32进入发射位置33时，始终受到磁吸力，避免铁币2落下时脱离发射位置33，方便继续发射。

发射块43击发完铁币2后，继续行进时，减震弹簧34对发射块43进行减速，避免发射块43直接撞击道发射箱3内壁上，避免发射箱3和发射块43发生损坏。

而被发射至展示板5的铁币2停止旋转后，被统计装置6计数，统计装置6对展示板5上的铁币2进行总次数及正反面次数统计，避免了人工统计的麻烦和失误产生。

通电收集电磁铁81，收集电磁铁81吸引展示板5上的铁币2，使铁币2沿引导板84落在传送板82上，启动传送带83，传送带83带动传送板82向上运动，直至传送板82底部与输入口74连通，铁币2沿倾斜的传送板82从输入口74滑入输送筒7内，完成一个实验循环。

在多次旋掷铁币2后，统计装置6完成统计，完成整个实验，关闭所有设备。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于数学概率统计的模拟演示教具，包括透明箱(1)和铁币(2)，其特征在于，所述透明箱(1)内底部一侧固定连接有发射箱(3)，所述发射箱(3)内安装有发射装置(4)，所述发射箱(3)靠近发射装置(4)输出端一侧侧壁中部开设有发射槽(31)，侧壁外表面两侧设有挡板(32)，两所述挡板(32)中间为发射位置(33)，所述发射位置(33)放置有铁币(2)，所述发射槽(313)位于铁币(2)中部一侧，所述铁币(2)被击打后落在展示板(5)上，并发生旋转，所述透明箱(1)内顶部安装有统计装置(6)，所述统计装置(6)对展示板(5)上的铁币(2)进行总次数及正反面次数统计，所述发射箱(3)顶部间隙配合有输送筒(7)，所述输送筒(7)底部输出端向发射位置(33)输送铁币(2)，所述输送筒(7)顶部一侧开设有输入口(74)，所述输送筒(7)靠近输入口(74)一侧外侧壁连接有收集装置(8)，所述收集装置(8)对展示板(5)上的进行收集并传送道输送筒(7)。

2.根据权利要求1所述的一种用于数学概率统计的模拟演示教具，其特征在于，所述发射装置(4)包括驱动电磁铁(41)、蓄力弹簧(42)和发射块(43)，所述驱动电磁铁(41)输出端固定连接有蓄力弹簧(42)，所述蓄力弹簧(42)远离驱动电磁铁(41)一端固定连接有发射块(43)，所述发射块(43)滑动连接在发射箱(3)内。

3.根据权利要求2所述的一种用于数学概率统计的模拟演示教具，其特征在于，所述发射块(43)为铁磁性材料，所述发射块(43)远离蓄力弹簧(42)一端固定连接有发射头(431)，所述发射头(431)间隙配合发射槽(31)。

4.根据权利要求1所述的一种用于数学概率统计的模拟演示教具，其特征在于，所述展示板(5)呈微弧状，所述微弧向靠近收集装置(8)一侧中心凹陷。

5.根据权利要求1所述的一种用于数学概率统计的模拟演示教具，其特征在于，所述输送筒(7)底部开设有输送口(71)，所述输送口(71)连通输送通道(72)，所述输送通道(72)远离输送口一端连通发射位置(33)。

6.根据权利要求5所述的一种用于数学概率统计的模拟演示教具，其特征在于，所述输送筒(7)底部开设有滑道(73)，所述滑道(73)间隙配合有推杆(432)，所述推杆(432)远离滑道(73)一端固定连接在发射块(43)上。

7.根据权利要求1所述的一种用于数学概率统计的模拟演示教具，其特征在于，所述收集装置(8)包括收集电磁铁(81)、传送板(82)和传送带(83)，所述收集电磁铁(81)安装在传送板(82)上并吸引展示板(5)上的铁币(2)落在传送板(82)上，所述传送板(82)安装在传送带(83)上，所述传送带(83)安装在透明箱(1)内，所述传送板(82)上升后将铁币(2)通过输入口(74)送入输送筒(7)内。