CN112071126A - 一种抛物线教学演示屏 - Google Patents

Abstract

本发明及辅助教具技术领域，具体为一种抛物线教学演示屏，包括基座、背景框架、弹射机构、背景板；所述背景框架设置在基座的上部；所述弹射机构设置于基座的一端且弹射机构的弹射出孔位于背景框架内部；所述背景板与背景框架内侧连接；所述弹射机构将其内部的弹射球弹出并在背景框架内形成抛物线运动。应用本发明具有使得学生直观观测到动态的抛物线展示，有助于学生了解抛物线原理，同时能够获取并显示记录弹射球的运动轨迹有利于数学分析和教学。

Description

一种抛物线教学演示屏

技术领域

本发明及辅助教具技术领域，具体为一种抛物线教学演示屏。

背景技术

抛物线是指平面内到一个定点F和一条定直线L距离相等的点的轨迹，它有许多表示方 法，例如参数表示，标准方程表示等等，它在几何光学和力学中有重要的用处，抛物线也是 圆锥曲线的一种，即圆锥面与平行于某条母线的平面相截而得的曲线，抛物线在合适的坐标 变换下，也可看成二次函数图像，在数学中，抛物线是一个平面曲线，它是镜像对称的，并 且当定向大致为U形。抛物线是数学和物理课程中会讲到的内容。

目前在教学过程中，针对抛物线教学时，老师基本是通过粉笔在黑板上绘画来进行展示， 绘画出来的抛物线在一个平面内，这样比较抽象，对于学生来说没有较强的空间几何立体感， 不利于学生的理解学习，而现有的辅助教具往往仅仅展示的是静态抛物线，与画在黑板上的 抛物线并无根区别，学生还是不能很好地直观的了解立体抛物线的状态。因此设计一种演示 抛物线运动轨迹、并且可以捕捉运动轨迹进行分析的一种抛物线教学演示屏成为一种迫切的 要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了具有演示抛物线运动轨迹、并且可以捕捉运动轨迹 进行分析的一种抛物线教学演示屏。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：一种抛物线教学演示屏，其特征在于包括基座、 背景框架、弹射机构、背景板。所述背景框架设置在基座的上部；所述弹射机构设置于基座 的一端且弹射机构的弹射出孔位于背景框架内部；所述背景板与背景框架内侧连接；所述弹 射机构将其内部的弹射球弹出并在背景框架内形成抛物线运动。

更好的，所述背景板距离背景框架边缘的长度大于弹射机构距离背景板的长度。

更好的，所述背景板为显示面板，还包括轨迹获取装置和控制器；所述轨迹获取装置包 括设置在矩形框内部的纵向位移光栅和横向位移光栅，所述纵向位移光栅的发射端和接收端 设置在背景框架上边和下边的内侧；所述横向位移光栅的发射端和接收端设置在背景框架左 边和右边，所述纵向位移光栅和横向位移光栅和控制器电气连接；

或，所述轨迹获取装置包括第一超声波测距仪、第二超声波测距仪，所述第一超声波测 距仪设于背景框架的右上角，所述第二超声波测距仪设于背景框架的左上角，所述第一、二 超声波测距仪和控制器电气连接；所述控制器和显示面板电气连接，所述控制器通过轨迹获 取装置获取弹射球的位置，并转换为显示面板上对应位置的图像信息，控制显示面板在弹射 球移动轨迹重合的位置显示一条抛物曲线。

更好的，所述背景板为透明材料，所述背景板与背景框架转动连接，所述背景板的背面 设有由变色模块组成的感应板；所述变色模块包括滑管、铁粉微粒；所述滑管一端封闭一端 敞开；滑管的封闭端为储藏端，敞开端为发光端；所述滑管的敞开端的截面形状成梯形的缩 口状，所述滑管的上部贴设有发光二极管，发光二极管距离滑管管口的长度大于铁粉微粒的 直径；所述滑管的底部对应发光二极管的位置设有限位凸起；所述铁粉微粒的直径大于敞开 端的直径小于滑管的直径；所述滑管外部设有引线端，所述引线端对内与发光二极管连接， 所述滑管紧邻拼接成感应板，所述滑管的小口端朝向背景板；

或，所述滑管一端封闭一端敞开；滑管的封闭端为受光端，敞开端为发光端；所述滑管 的敞开端的截面形状成梯形的缩口状，所述受光端采用透明材质封闭，所述滑管紧邻拼接成 感应板，所述滑管的小口端朝向背景板；所述感应板远离背景板的一侧设有发光板；所述弹 射球为磁性球；

显示弹射球运动轨迹的方法为：

演示前，转动背景板使背景板后的滑管发光端朝上，此时，铁粉微粒位于滑管远离小口 端的一端，然后将背景板转动为竖直状态；

弹射弹射球，弹射球经过变色模块的时候，对铁粉微粒进行吸附，铁粉微粒遮挡住发光 端的端口形成无光区，无光区组成弹射球的运动轨迹。

更好的，所述背景框架的内侧设有橡胶垫。

更好的，所述弹射机构包括开设于基座上的倾斜插槽，所述倾斜插槽内腔上端插接固定 有斜管，所述倾斜插槽底面固定装配有弹簧，所述弹簧另一端固定装配有滑动插接于倾斜插 槽内的活塞板，所述倾斜插槽前壁下端开设有条形通孔，所述活塞板前表面固定装配有贯穿 条形通孔的连接杆，所述倾斜插槽前壁中部开设有圆形通孔，且圆形通孔位于活塞板与斜管 下端之间，所述活塞板上端放置有弹射球。

更好的，所述条形通孔的外侧设有刻度。

更好的，所述弹射机构包括开设于基座上的安装槽，所述安装槽内部设有发射管、调压 阀以及高压气瓶；所述发射管的下端通过调压阀与高压气瓶连接，所述弹射球设置在发射管 内部。

更好的，所述发射管的上端与安装槽的内壁转动连接。

更好的，所述发射管的下端设有靠近安装槽内壁的一侧设有凸起，所述安装槽内壁上对 应凸起的位置设有滑槽，所述滑槽长度方向为弧形，且其圆心为发射管和安装槽的转动连接 点，所述凸起滑动插接在滑槽内部。

本发明的有益效果为：

1、方案采用橡胶球弹射装置和矩形框架配合使用，利用橡胶球弹射装置在矩形框架内对 橡胶球进行适当力度的弹射，使得橡胶球在矩形框架内进行动态抛物线运动展示，使得学生 直观观测到动态的抛物线展示，有助于学生了解抛物线原理。

2、可以在背景板上绘制、或者显示预定的抛物线，然后与弹射球的移动轨迹比较，可以 在利用橡胶球弹射装置进行橡胶球弹射过程中与后方绘制的抛物线进行对照、比较，提高学 习效率。

3、可以获取弹射球的运动轨迹并在背景板上显示出来，进而可以获取准确的抛物线，有 利于数学分析和教学。

附图说明

图1是本发明一种实施例的示意图

图2是本发明一种实施例的示意图

图3是图2中A区域放大图

图4是本发明一种实施例的弹射机构的示意图

图5是本发明一种实施例的示意图

图6是本发明一种实施例的示意图

图7是本发明一种实施例的感应板背景板连接示意图

图8是本发明一种实施例的感应板背景板连接示意图

图9是本发明一种实施例的感应板的变色模块拼装示意图

图10是本发明一种实施例的铁粉微粒堵塞变色模块发光端的示意图

图11是本发明一种实施例的变色模块的剖视图

图中：

990、发光板；940、限位凸起；911、储藏端；912、发光端；730b、第二超声波测距仪；730a、第一超声波测距仪；425、滑槽；930、发光二极管；920、铁粉微粒；910、滑管；900、 感应板；、轨迹获取装置；424、高压气瓶；423、调压阀；422、发射管；421、安装槽；410、 弹射球；416、圆形通孔；417、连接杆；415、条形通孔；414、活塞板；413、弹簧；412、 斜管；411、倾斜插槽；300、背景板；400、弹射机构；200、背景框架；100、基座；

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细 解释。

一种抛物线教学演示屏，包括基座100、背景框架200、弹射机构400、背景板300。背景框架200设置在基座100的上部，用以安装背景板300，其中背景板300安装在背景框架200的内侧。弹射机构400设置于基座100的一端且弹射机构400的弹射出孔位于背景框架200内部，此时弹射出的弹射球410在背景框架内部运动。所述弹射机构400将其内部的弹射球410弹出并在背景框架200内形成抛物线运动。

为了背景框架200可以为矩形框架、下部敞开的矩形框架或者是倒置的U形框架。背景 框架安装在基座上，并且与基座100围成一个运动区域。

为了实现对弹射球410的运动范围的限定，背景框架200具有一定的深度，即背景框架 200和基座100围成一个立体区域，在弹射球410移动到接近背景框架200边缘的位置时， 背景框架阻挡弹射球410移到到外侧，因此便于弹射球410的收集，同时减少弹射球410对 外部设施的破坏。基于此，所述背景板300距离背景框架200边缘的长度大于弹射机构400 距离背景板300的长度。

进一步的，为了保护背景框架200，所述背景框架200的内侧设有橡胶垫。

弹射机构400可以采用弹簧弹射或者气体喷射的方式将弹射球410弹出。

采用弹簧弹射时，所述弹射机构400包括开设于基座100上的倾斜插槽411、斜管412、 活塞板414以及连接杆417。

基座可以是立方体结构的实体或或者框架。本方式中，基座为实体。在基座上内部设有 倾斜插槽411。所述倾斜插槽411内腔上端插接固定有斜管412，所述倾斜插槽411底面固定 装配有弹簧413，所述弹簧413另一端固定装配有滑动插接于倾斜插槽411内的活塞板414。 倾斜插槽411位于基座100的一端，倾斜插槽411指向基座另一端的上方。

所述倾斜插槽411前壁下端开设有条形通孔415，，条形通孔415在侧面贯穿基座100 的侧面。所述活塞板414前表面固定装配有贯穿条形通孔415的连接杆417，连接杆417穿 过条形通孔415延伸至基座的外部。连接杆417可以在条形通孔415的长度方向上滑动。所 述倾斜插槽411前壁中部开设有圆形通孔416，且圆形通孔416位于活塞板414与斜管412下端之间，所述活塞板414上端放置有弹射球410。通过拨动连接杆417带动活塞板414移动，松手之后将弹射球410弹射出去。

更好的，为了便于调整力度，所述条形通孔415的外侧设有刻度。

采用气体喷射时，所述弹射机构400包括开设于基座100上的安装槽421，所述安装槽 421内部设有发射管422、调压阀423以及高压气瓶424。所述发射管422的下端通过调压阀 423与高压气瓶424连接，所述弹射球410设置在发射管422内部。更好的，在调压阀423与发射管422之间设有脉冲阀。在调整好调压阀423之后，打开脉冲阀，脉冲阀同样为气阀，其打开后喷射出气体之后即关闭，此时可以避免气流对弹射球410运动轨迹的影响。

脉冲阀可以采用电控的电动气阀、电磁气阀，也可以采用普通气阀，通过人为操作的方 式实现气体的短暂喷射，此时，单独采用调压阀423也可以实现。

更好的，为了实现发射角度的调整，所述发射管422的上端与安装槽421的内壁转动连 接。如在安装槽421的侧壁上开设一个圆孔，发射管422上端设有一个转轴，转轴安装在圆 孔中，即可以实现角度的调整。

进一步的，所述发射管422的下端设有靠近安装槽421内壁的一侧设有凸起，所述安装 槽421内壁上对应凸起的位置设有滑槽425，所述滑槽长度方向为弧形，且其圆心为发射管 422和安装槽的转动连接点，所述凸起滑动插接在滑槽内部。

所述背景板300为显示面板，即，背景板为液晶显示器等电子显示设备。其用以显示弹 射球410的移动轨迹。基于此，还包括轨迹获取装置和控制器。

所述轨迹获取装置包括设置在矩形框内部的纵向位移光栅和横向位移光栅。如图所示， 光栅包括发射端和接收端。纵向位移光栅发射端720a和纵向位移光栅接收端720b分别设置 在背景框架200上边和下边的内侧。所述横向位移光栅发射端710a和横向位移光栅接收端 710b分别设置在背景框架200左边和右边。所述纵向位移光栅和横向位移光栅和控制器电气 连接。纵向位移光栅和横向位移光栅设置有多条光线，每一条光线代表一个位置坐标，通过 对光栅光线的检测既可以确定弹射球410的位置坐标，进而通过控制器进行转换，在显示面 板上对应弹射球410的位置显示轨迹线。

或，所述轨迹获取装置包括第一超声波测距仪730a、第二超声波测距仪730b，所述第一 超声波测距仪730a设于背景框架200的右上角，所述第二超声波测距仪730b设于背景框架 200的左上角，所述第一、二超声波测距仪和控制器电气连接。第一超声波测距仪730a、第 二超声波测距仪730b同时检测弹射球410的距离，然后通过检测到的两个距离确定其坐标， 进而可以获取器轨迹信息。

所述控制器和显示面板电气连接，所述控制器通过轨迹获取装置获取弹射球410的位置， 并转换为显示面板上对应位置的图像信息，控制显示面板在弹射球410移动轨迹重合的位置 显示一条抛物曲线。

控制器可以设置在基座内部，或者设在背景板的背面。

所述背景板300为透明材料，或者是半透明的白板。所述背景板300与背景框架200转 动连接。背景板为矩形板，两侧边的中部可以与背景框架的两侧的中部转动连接。此时背景 板300可以在背景框架200内部转动。为了实现弹射球410的轨迹获取，所述背景板300的 背面设有由变色模块组成的感应板900。如图变色模块紧密排列，形成一个显示区域。所述 变色模块包括滑管910、铁粉微粒920。为了实现显示的清晰度，滑管910的直径可以设置为 1mm，同样也可以设置更新。此时排列成的区域每一个毫米平方内设有一个变色模块，对于演 示效果已经可以达到要求。为了试下滑管910与铁粉微粒920的配合，滑管910采用圆管， 铁粉微粒920打磨成球形微粒。

所述滑管910一端封闭一端敞开；滑管910的封闭端为储藏端911，敞开端为发光端912。 储藏端911用以在原始状态下存放铁粉微粒920。所述滑管910的敞开端的截面形状成梯形 的缩口状，所述滑管910的上部贴设有发光二极管930，发光二极管930距离滑管910管口 的长度大于铁粉微粒的直径。此时，发光二极管930发出的管在发光端912的开口处散发到 背景板上。为了防止铁粉微粒920移动，所述滑管910的底部对应发光二极管930的位置设 有限位凸起940。所述铁粉微粒920的直径大于敞开端的直径小于滑管的直径；在经过磁铁 吸附之后，铁粉微粒920吸附到发光端912的端口对发光端912的端口进行遮挡，进而器出 光量就会减少，因此黑色点或暗色点。为了实现与外部电源的连接，所述滑管910外部设有 引线端，所述引线端对内与发光二极管930连接，所述滑管910紧邻拼接成感应板，所述滑 管910的小口端朝向背景板300。

或，所述滑管910一端封闭一端敞开；滑管910的封闭端为受光端，敞开端为发光端912； 所述滑管910的敞开端的截面形状成梯形的缩口状，所述受光端采用透明材质封闭。所述滑 管910紧邻拼接成感应板，所述滑管910的小口端朝向背景板300；所述感应板远离背景板 300的一侧设有光源。如图，光源可以采用发光板990。发光板可以采用吸顶灯的样式，其发 出的光源通过发光端912直接射出，虽然具有铁粉微粒920，但是铁粉微粒920的直径小于 滑管的直径，因此同样可以将光线射出。

为了配合变色模块实现运行轨迹的获取，所述弹射球410为磁性球。

显示弹射球410运动轨迹的方法为：

演示前，转动背景板300使背景板300后的滑管910朝上。此时铁粉微粒920位于滑管 910远离小口端的一端，然后将背景板300转动为竖直状态。在限位凸起940的限定下铁粉 微粒920保持在储藏端911一侧。

弹射弹射球410，弹射球410经过变色模块900的时候，对铁粉微粒920进行吸附。弹射球410经过的变色模块的铁粉微粒920遮挡住发光端的端口形成无光区，无光区组成弹射球410的运动轨迹。

此时，发射管422或者斜管412与背景板300的间距较小，以实现弹射球410对铁粉微 粒920的吸附。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说 明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及 修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、 构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种抛物线教学演示屏，其特征在于：

包括基座(100)、背景框架(200)、弹射机构(400)、背景板(300)；

所述背景框架(200)设置在基座(100)的上部；所述弹射机构(400)设置于基座(100)的一端且弹射机构(400)的弹射出孔位于背景框架(200)内部；所述背景板(300)与背景框架(200)内侧连接；所述弹射机构(400)将其内部的弹射球(410)弹出并在背景框架(200)内形成抛物线运动。

2.根据权利要求1所述的一种抛物线教学演示屏，其特征在于：

所述背景板(300)距离背景框架(200)边缘的长度大于弹射机构(400)距离背景板(300)的长度。

3.根据权利要求2所述的一种抛物线教学演示屏，其特征在于：

所述背景板(300)为显示面板，还包括轨迹获取装置和控制器；

所述轨迹获取装置包括设置在矩形框内部的纵向位移光栅和横向位移光栅，所述纵向位移光栅的发射端和接收端设置在背景框架(200)上边和下边的内侧；所述横向位移光栅的发射端和接收端设置在背景框架(200)左边和右边，所述纵向位移光栅和横向位移光栅和控制器电气连接；

或，所述轨迹获取装置包括第一超声波测距仪、第二超声波测距仪，所述第一超声波测距仪设于背景框架(200)的右上角，所述第二超声波测距仪设于背景框架(200)的左上角，所述第一、二超声波测距仪和控制器电气连接；

所述控制器和显示面板电气连接，所述控制器通过轨迹获取装置获取弹射球(410)的位置，并转换为显示面板上对应位置的图像信息，控制显示面板在弹射球(410)移动轨迹重合的位置显示一条抛物曲线。

4.根据权利要求1所述的一种抛物线教学演示屏，其特征在于：

所述背景板(300)为透明材料，所述背景板(300)与背景框架(200)转动连接，所述背景板(300)的背面设有由变色模块组成的感应板；

所述变色模块(900)包括滑管(910)、铁粉微粒(920)；

所述滑管(910)一端封闭一端敞开；滑管(910)的封闭端为储藏端(911)，敞开端为发光端(912)；所述滑管(910)的敞开端的截面形状成梯形的缩口状，所述滑管(910)的上部贴设有发光二极管(930)，发光二极管(930)距离滑管(910)管口的长度大于铁粉微粒的直径；所述滑管(910)的底部对应发光二极管(930)的位置设有限位凸起(940)；所述铁粉微粒(920)的直径大于敞开端的直径小于滑管的直径；所述滑管(910)外部设有引线端，所述引线端对内与发光二极管(930)连接，所述滑管(910)紧邻拼接成感应板，所述滑管(910)的小口端朝向背景板(300)；

或，所述滑管(910)一端封闭一端敞开；滑管(910)的封闭端为受光端，敞开端为发光端；所述滑管(910)的敞开端的截面形状成梯形的缩口状，所述受光端采用透明材质封闭，所述滑管(910)紧邻拼接成感应板，所述滑管(910)的小口端朝向背景板(300)；所述感应板远离背景板(300)的一侧设有发光板(990)；

所述弹射球(410)为磁性球；

显示弹射球(410)运动轨迹的方法为：

演示前，转动背景板(300)使背景板(300)后的滑管发光端朝上，此时，铁粉微粒(920)位于滑管(910)远离小口端的一端，然后将背景板转动为竖直状态；

弹射弹射球(410)，弹射球(410)经过变色模块的时候，对铁粉微粒(920)进行吸附，铁粉微粒(920)遮挡住发光端的端口形成无光区，无光区组成弹射球(410)的运动轨迹。

5.根据权利要求1所述的一种抛物线教学演示屏，其特征在于：

所述背景框架(200)的内侧设有橡胶垫。

6.根据权利要求1-5所述的一种抛物线教学演示屏，其特征在于：

所述弹射机构(400)包括开设于基座(100)上的倾斜插槽(411)，所述倾斜插槽(411)内腔上端插接固定有斜管(412)，所述倾斜插槽(411)底面固定装配有弹簧(413)，所述弹簧(413)另一端固定装配有滑动插接于倾斜插槽(411)内的活塞板(414)，所述倾斜插槽(411)前壁下端开设有条形通孔(415)，所述活塞板(414)前表面固定装配有贯穿条形通孔(415)的连接杆(417)，所述倾斜插槽(411)前壁中部开设有圆形通孔(416)，且圆形通孔(416)位于活塞板(414)与斜管(412)下端之间，所述活塞板(414)上端放置有弹射球(410)。

7.根据权利要求6所述的一种抛物线教学演示屏，其特征在于：

所述条形通孔(415)的外侧设有刻度。

8.根据权利要求1-5任一所述的一种抛物线教学演示屏，其特征在于：

所述弹射机构(400)包括开设于基座(100)上的安装槽(421)，所述安装槽(421)内部设有发射管(422)、调压阀(423)以及高压气瓶(424)；

所述发射管(422)的下端通过调压阀(423)与高压气瓶(424)连接，所述弹射球(410)设置在发射管(422)内部。

9.根据权利要求8所述的一种抛物线教学演示屏，其特征在于：

所述发射管(422)的上端与安装槽(421)的内壁转动连接。

10.根据权利要求9所述的一种抛物线教学演示屏，其特征在于：

所述发射管(422)的下端设有靠近安装槽(421)内壁的一侧设有凸起，所述安装槽(421)内壁上对应凸起的位置设有滑槽(425)，所述滑槽长度方向为弧形，且其圆心为发射管(422)和安装槽的转动连接点，所述凸起滑动插接在滑槽内部。

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