CN113903225A - 一种空间解析几何教学系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及教具领域，特别涉及一种空间解析几何教学系统，一种空间解析几何教学系统，包括投影模块和投影单元，所述投影模块包括正方体框架、透明板、磁性球和伸缩杆，所述正方体框架包括十二根架杆，所述架杆均设置为磁性杆，相邻所述架杆的端点处为固定连接；所述透明板四周均固定连接有磁性条，所述透明板的表面均匀开设有若干纵横交错的凹槽，所述凹槽的相交处内壁固定连接有小型磁铁，主要解决了空间几何需要老师和学生具有较好的空间想象力，而空间几何的学习和教学中，往往需要老师在黑板上画出立体图，在绘图的过程中，由于需要不停地参照题目中的空间几何体，因此会浪费课堂的很多时间的问题。

Description

一种空间解析几何教学系统

技术领域

本发明涉及教具领域，特别涉及一种空间解析几何教学系统。

背景技术

解析几何，又叫作坐标几何，早先也被称作笛卡尔几何，是使用代数方法进行研究的几何学。通常，使用二维或三维的直角坐标系来研究平面、直线、曲面和圆的方程。有人认为，解析几何的提出是现代数学的开端，解析几何又分为平面解析几何和空间解析几何。

空间几何需要老师和学生具有较好的空间想象力，而空间几何的学习和教学中，往往需要老师在黑板上画出立体图，在绘图的过程中，由于需要不停地参照题目中的空间几何体，因此会浪费课堂的很多时间。

鉴于此，提出一种空间解析几何教学系统，用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间解析几何教学系统，主要解决了空间几何需要老师和学生具有较好的空间想象力，而空间几何的学习和教学中，往往需要老师在黑板上画出立体图，在绘图的过程中，由于需要不停地参照题目中的空间几何体，因此会浪费课堂的很多时间的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种空间解析几何教学系统，包括投影模块和投影单元，所述投影模块包括正方体框架、透明板、磁性球和伸缩杆，所述正方体框架包括十二根架杆，所述架杆均设置为磁性杆，相邻所述架杆的端点处为固定连接；

所述透明板四周均固定连接有磁性条，所述透明板的表面均匀开设有若干纵横交错的凹槽，所述凹槽的相交处内壁固定连接有小型磁铁，所述透明板依靠四周的磁性条和正方体框架一侧的四根架杆可拆卸的固定连接；

所述伸缩杆的上下两端均固定连接有一号磁铁，所述伸缩杆通过一号磁铁和磁性球利用磁力相互吸引从而固定在透明板上端的小型磁铁上；

所述投影模块放在投影单元中进行投影。

当使用该发明时，老师在进行教学之前，对所需要讲解的解析几何体进行组装模型，首先将多个所需的透明板通过磁性条固定连接在正方体框架上，空间几何体是在组合完成的正方体框架的内部进行安装，随后根据题目中的空间几何体选定所需要用的小型磁铁，将磁性球吸在小型磁铁上，接着再利用一号磁铁将伸缩杆的一端吸附在磁性球上，拉伸伸缩杆，将伸缩杆的另一端吸附在另外一个磁性球上，把空间几何体的棱长表示出来，利用多个棱长形成空间几何体；例如：组成一个空间四面体，选用两块透明板，一块安装在位于正方体框架上端的水平方向的四根架杆上，一块安装在位于正方体框架下端的水平方向的四根架杆上，此时选用安装在位于正方体框架上端的水平方向的四根架杆上的透明板上的一个小型磁铁，选用安装在位于正方体框架下端的水平方向的四根架杆上的透明板上的三个小型磁铁，将磁性球吸附在四个小型磁铁上，接着是利用伸缩杆将每个小型磁铁相连，形成空间四面体；

设置磁性球是为了使得伸缩杆上端的一号磁铁能够精准的吸附；如若不设置磁性球，那么将一号磁铁和小型磁铁进行直接吸附，如若伸缩杆连接的是两个互相垂直的透明板上端的小型磁铁，那么就会出现由于伸缩杆和透明板之间的倾斜放置，导致一号磁铁和小型磁铁之间的接触面积减少，造成由于吸附力不足造成脱落的现象；同时一号磁铁、小型磁铁和磁性球均使用强磁铁制成，且伸缩杆的内部设置为为空心，磁铁的磁力大于伸缩杆的重力，不会造成脱落的现象；由于该模型是在上课前进行制作，解决了空间几何需要老师和学生具有较好的空间想象力，而空间几何的学习和教学中，往往需要老师在黑板上画出立体图，在绘图的过程中，由于需要不停地参照题目中的空间几何体，因此会浪费课堂的很多时间的问题；

在没有投影仪的教室时，当讲解时，将组装完成后的模型放入投影单元内部，投影单元进行扫描分析，在进行投影教学，使用此方法，当教室过大和学生很多时，位于教室后面的学生能够清楚地看见，有利于学习。

优选的，所述投影单元包括扫描装置、投影布和磁性贴条；

所述投影布安装在扫描装置的投影端前端的墙壁表面上端，所述投影布的外表面放置有磁性贴条；

所述扫描装置包括壳体、端盖、扫描仪、底座、转盘、电机和支撑架；所述壳体的下端外表面两端固定连接有支撑架，所述壳体的上端设置有端盖，所述壳体的内表面下端中心转动连接有转盘，所述壳体的下端外表面中心固定连接有电机，所述电机的输出端贯穿壳体的下端并与转盘的下表面固定连接，所述壳体的内壁下端且位于转盘的两端固定连接有底座，两组所述底座的上端均固定连接有扫描仪；

所述投影布包括升降装置、幕布、电磁片和配重块，所述升降装置安装在扫描装置的投影端前端的墙壁表面上端，所述升降装置的内部设置有幕布，所述幕布的中心设置有电磁片，所述幕布的下端固定连接有配重块。

当需要对拼装好的模型进行投影时，首先打开端盖，将模型放在转盘上端，电机与外部电源相连接，电机启动带动转盘缓慢转动，同时，扫描仪与外部电源相连接，进行工作，对旋转中的模型进行扫描分析，将模型传输到电脑中，

同时，升降装置工作，将幕布放下，再将模型投影到投影布上，利用鼠标可以调节导出到电脑上的模型的角度，进行讲解，更有利于空间想象能力较差学生进行学习；

在讲解的过程中，通过在幕布的中心设置有电磁片，配合磁性贴条进行使用，一方面，沿着空间体的棱将其贴在幕布上，进一步增加空间体的立体感，另一方面也可以利用磁性贴条进行增加辅助线和表示截面等操作，例如，当需要添加辅助线时，选定所要添加辅助线的空间几何体的两跟棱和位于棱上的两个点，利用磁力将磁性贴条贴在幕布上，在幕布上将所选的两点利用磁性贴条相连，从而达到作出辅助线操作，进一步的方便了老师的讲解和学生的理解。

优选的，所述伸缩杆的材质选用金属材质。

在拼接模型时，通过设置伸缩杆的材质选用金属材质，磁性球可以吸附在伸缩杆上，可以在组装的过程中，进行拼接辅助线操作，可以在课前就完成了辅助线的绘制，进一步缩减在课堂上浪费的时间，提高老师讲解和学生理解的效率。

优选的，所述壳体的两端侧壁均开设有多个散热孔。

在投影单元的使用过程中，通过在壳体的两端侧壁均开设有多个散热孔，在扫描仪的使用过程中更进行散热，防止扫描仪的长时间工作所造成的内部零件烧毁的情况，延长了零件的使用寿命。

优选的，所述磁性贴条的材质选用柔性材料。

在投影布的使用过程中，通过设置磁性贴条的材质选用柔性材料，使得在对辅助线的添加中更加灵活；提高磁性贴条使用的便利性，从而提高教学的效率。

优选的，所述扫描仪的外壳涂有隔磁涂层。

在扫描仪的使用过程中，通过在扫描仪的外壳涂有隔磁涂层，当模型放入转盘上端时，降低磁铁的磁场对于扫描仪的影响，防止磁铁磁化扫描仪内部的零件，增加扫描仪的使用寿命。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.通过设置投影模块，老师在进行教学之前，对所需要讲解的解析几何体进行组装模型，解决了空间几何需要老师和学生具有较好的空间想象力，而空间几何的学习和教学中，往往需要老师在黑板上画出立体图，在绘图的过程中，由于需要不停地参照题目中的空间几何体，因此会浪费课堂的很多时间的问题。

2.通过设置投影单元，当讲解时，将组装完成后的模型放入投影单元内部，投影单元进行扫描分析，在进行投影教学，使用此方法，当教室过大和学生很多时，位于教室后面的学生能够清楚地看见，有利于学习。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的投影模块的示意图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明中正方体框架的结构示意图；

图4为本发明中透明板的主视图；

图5为本发明中磁性球的结构示意图；

图6为本发明中伸缩杆的结构示意图；

图7为本发明中扫描装置的内部结构示意图；

图8为本发明中投影布的结构示意图；

图9为本发明中图6的A-A向剖视结构示意图；

图10为本发明中磁性贴条的结构示意图。

图中：投影模块1、正方体框架11、透明板12、磁性球13、伸缩杆14、架杆2、磁性条3、凹槽4、小型磁铁5、一号磁铁6、投影单元7、扫描装置71、壳体711、端盖712、扫描仪713、底座714、转盘715、电机716、支撑架717、投影布72、升降装置721、幕布722、电磁片723、配重块724、磁性贴条8、散热孔9。

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。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。

请参阅图1至图10，本发明提供一种技术方案：

一种空间解析几何教学系统，包括投影模块1和投影单元7，所述投影模块1包括正方体框架11、透明板12、磁性球13和伸缩杆14，所述正方体框架11包括十二根架杆2，所述架杆2均设置为磁性杆，相邻所述架杆2的端点处为固定连接；

所述透明板12四周均固定连接有磁性条3，所述透明板12的表面均匀开设有若干纵横交错的凹槽4，所述凹槽4的相交处内壁固定连接有小型磁铁5，所述透明板12依靠四周的磁性条3和正方体框架11一侧的四根架杆2可拆卸的固定连接；

所述伸缩杆14的上下两端均固定连接有一号磁铁6，所述伸缩杆14通过一号磁铁6和磁性球13利用磁力相互吸引从而固定在透明板12上端的小型磁铁5上；

所述投影模块1放在投影单元7中进行投影。

当使用该发明时，老师在进行教学之前，对所需要讲解的解析几何体进行组装模型，首先将多个所需的透明板12通过磁性条3固定连接在正方体框架11上，空间几何体是在组合完成的正方体框架11的内部进行安装，随后根据题目中的空间几何体选定所需要用的小型磁铁5，将磁性球13吸在小型磁铁5上，接着再利用一号磁铁6将伸缩杆14的一端吸附在磁性球13上，拉伸伸缩杆14，将伸缩杆14的另一端吸附在另外一个磁性球13上，把空间几何体的棱长表示出来，利用多个棱长形成空间几何体；例如：组成一个空间四面体，选用两块透明板12，一块安装在位于正方体框架11上端的水平方向的四根架杆2上，一块安装在位于正方体框架11下端的水平方向的四根架杆2上，此时选用安装在位于正方体框架11上端的水平方向的四根架杆2上的透明板2上的一个小型磁铁5，选用安装在位于正方体框架11下端的水平方向的四根架杆2上的透明板2上的三个小型磁铁5，将磁性球13吸附在四个小型磁铁5上，接着是利用伸缩杆14将每个小型磁铁5相连，形成空间四面体；

设置磁性球13是为了使得伸缩杆14上端的一号磁铁6能够精准的吸附；如若不设置磁性球13，那么将一号磁铁6和小型磁铁5进行直接吸附，如若伸缩杆14连接的是两个互相垂直的透明板12上端的小型磁铁5，那么就会出现由于伸缩杆14和透明板12之间的倾斜放置，导致一号磁铁6和小型磁铁5之间的接触面积减少，造成由于吸附力不足造成脱落的现象；同时一号磁铁6、小型磁铁5和磁性球13均使用强磁铁制成，且伸缩杆14的内部设置为空心，磁铁的磁力大于伸缩杆14的重力，不会造成脱落的现象；由于该模型是在上课前进行制作，解决了空间几何需要老师和学生具有较好的空间想象力，而空间几何的学习和教学中，往往需要老师在黑板上画出立体图，在绘图的过程中，由于需要不停地参照题目中的空间几何体，因此会浪费课堂的很多时间的问题；

在用于没有投影仪的教室时，当讲解时，将投影模块1放入投影单元7内部，投影单元7进行扫描分析，在进行投影教学，使用此方法，当教室过大和学生很多时，位于教室后面的学生能够清楚地看见，有利于学生学习。

优选的，所述投影单元7包括扫描装置71、投影布72和磁性贴条8；

所述投影布72安装在扫描装置71的投影端前端的墙壁表面上端，所述投影布72的外表面放置有磁性贴条8；

所述扫描装置71包括壳体711、端盖712、扫描仪713、底座714、转盘715、电机716和支撑架717；所述壳体711的下端外表面两端固定连接有支撑架717，所述壳体711的上端设置有端盖712，所述壳体711的内表面下端中心转动连接有转盘715，所述壳体711的下端外表面中心固定连接有电机716，所述电机716的输出端贯穿壳体711的下端并与转盘715的下表面固定连接，所述壳体711的内壁下端且位于转盘715的两端固定连接有底座714，两组所述底座714的上端均固定连接有扫描仪713；

所述投影布72包括升降装置721、幕布722、电磁片723和配重块724，所述升降装置721安装在扫描装置71的投影端前端的墙壁表面上端，所述升降装置721的内部设置有幕布722，所述幕布722的中心设置有电磁片723，所述幕布722的下端固定连接有配重块724。

当需要对拼装好的模型进行投影时，首先打开端盖712，将模型放在转盘715上端，电机716与外部电源相连接，电机716启动带动转盘715缓慢转动，同时，扫描仪713与外部电源相连接，进行工作，对旋转中的模型进行扫描分析，将模型传输到电脑中；

同时，升降装置721工作，将幕布722放下，再将模型投影到投影布72上，利用鼠标可以调节导出到电脑上的模型的角度，进行讲解，更有利于空间想象能力较差学生进行学习；

在讲解的过程中，通过在幕布722的中心设置有电磁片723，配合磁性贴条8进行使用，一方面，沿着空间体的棱将其贴在幕布722上，进一步增加空间体的立体感，另一方面也可以利用磁性贴条8进行增加辅助线和表示截面等操作，例如，当需要添加辅助线时，选定所要添加辅助线的空间几何体的两跟棱和位于棱上的两个点，利用磁力将磁性贴条8贴在幕布722上，在幕布722上将所选的两点利用磁性贴条8相连，从而达到作出辅助线操作，进一步的方便了老师的讲解和学生的理解。

优选的，所述伸缩杆14的材质选用金属材质。

在拼接模型时，通过设置伸缩杆14的材质选用金属材质，磁性球13可以吸附在伸缩杆14上，可以在组装的过程中，进行拼接辅助线操作，可以在课前就完成了辅助线的绘制，进一步缩减在课堂上浪费的时间，提高老师讲解和学生理解的效率。

优选的，所述壳体711的两端侧壁均开设有多个散热孔9。

在投影单元7的使用过程中，通过在壳体711的两端侧壁均开设有多个散热孔9，在扫描仪713的使用过程中进行散热，防止扫描仪713的长时间工作所造成的内部零件烧毁的情况，延长了零件的使用寿命。

优选的，所述磁性贴条8的材质选用柔性材料。

在投影布72的使用过程中，通过设置磁性贴条8的材质选用柔性材料，使得在对辅助线的添加中更加灵活；提高磁性贴条8使用的便利性，从而提高教学的效率。

优选的，所述扫描仪713的外壳涂有隔磁涂层。

在扫描仪713的使用过程中，通过在扫描仪713的外壳涂有隔磁涂层，当模型放入转盘715上端时，降低磁铁的磁场对于扫描仪713的影响，防止磁铁磁化扫描仪713内部的零件，增加扫描仪713的使用寿命。

工作原理：当使用该发明时，老师在进行教学之前，对所需要讲解的解析几何体进行组装模型，首先将多个所需的透明板12通过磁性条3固定连接在正方体框架11上，空间几何体是在组合完成的正方体框架11的内部进行安装，随后根据题目中的空间几何体选定所需要用的小型磁铁5，将磁性球13吸在小型磁铁5上，接着再利用一号磁铁6将伸缩杆14的一端吸附在磁性球13上，拉伸伸缩杆14，将伸缩杆14的另一端吸附在另外一个磁性球13上，把空间几何体的棱长表示出来，利用多个棱长形成空间几何体；例如：组成一个空间四面体，选用两块透明板12，一块安装在位于正方体框架11上端的水平方向的四根架杆2上，一块安装在位于正方体框架11下端的水平方向的四根架杆2上，此时选用安装在位于正方体框架11上端的水平方向的四根架杆2上的透明板2上的一个小型磁铁5，选用安装在位于正方体框架11下端的水平方向的四根架杆2上的透明板2上的三个小型磁铁5，将磁性球13吸附在四个小型磁铁5上，接着是利用伸缩杆14将每个小型磁铁5相连，形成空间四面体；

设置磁性球13是为了使得伸缩杆14上端的一号磁铁6能够精准的吸附；如若不设置磁性球13，那么将一号磁铁6和小型磁铁5进行直接吸附，如若伸缩杆14连接的是两个互相垂直的透明板12上端的小型磁铁5，那么就会出现由于伸缩杆14和透明板12之间的倾斜放置，导致一号磁铁6和小型磁铁5之间的接触面积减少，造成由于吸附力不足造成脱落的现象；同时一号磁铁6、小型磁铁5和磁性球13均使用强磁铁制成，且伸缩杆14的内部设置为空心，磁铁的磁力大于伸缩杆14的重力，不会造成脱落的现象；由于该模型是在上课前进行制作，解决了空间几何需要老师和学生具有较好的空间想象力，而空间几何的学习和教学中，往往需要老师在黑板上画出立体图，在绘图的过程中，由于需要不停地参照题目中的空间几何体，因此会浪费课堂的很多时间的问题；

在用于没有投影仪的教室时，当讲解时，将投影模块1放入投影单元7内部，投影单元7进行扫描分析，在进行投影教学，使用此方法，当教室过大和学生很多时，位于教室后面的学生能够清楚地看见，有利于学生学习。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种空间解析几何教学系统，包括包括投影模块(1)和投影单元(7)，其特征在于：所述投影模块(1)包括正方体框架(11)、透明板(12)、磁性球(13)和伸缩杆(14)，所述正方体框架(11)包括十二根架杆(2)，所述架杆(2)均设置为磁性杆，相邻所述架杆(2)的端点处为固定连接；

所述透明板(12)四周均固定连接有磁性条(3)，所述透明板(12)的表面均匀开设有若干纵横交错的凹槽(4)，所述凹槽(4)的相交处内壁固定连接有小型磁铁(5)，所述透明板(12)依靠四周的磁性条(3)和正方体框架(11)一侧的四根架杆(2)配合使用；

所述伸缩杆(14)的上下两端均固定连接有一号磁铁(6)，所述伸缩杆(14)通过一号磁铁(6)和磁性球(13)相配合固定在透明板(12)上端的小型磁铁(5)上；

所述投影模块(1)放在投影单元(7)中进行投影。

2.根据权利要求1所述的一种空间解析几何教学系统，其特征在于：所述投影单元(7)包括扫描装置(71)、投影布(72)和磁性贴条(8)；

所述投影布(72)安装在扫描装置(71)的投影端前端的墙壁表面上端，所述投影布(72)的外表面放置有磁性贴条(8)；

所述扫描装置(71)包括壳体(711)、端盖(712)、扫描仪(713)、底座(714)、转盘(715)、电机(716)和支撑架(717)；所述壳体(711)的下端外表面两端固定连接有支撑架(717)，所述壳体(711)的上端设置有端盖(712)，所述壳体(711)的内表面下端中心转动连接有转盘(715)，所述壳体(711)的下端外表面中心固定连接有电机(716)，所述电机(716)的输出端贯穿壳体(711)的下端并与转盘(715)的下表面固定连接，所述壳体(711)的内壁下端且位于转盘(715)的两端固定连接有底座(714)，两组所述底座(714)的上端均固定连接有扫描仪(713)；

所述投影布(72)包括升降装置(721)、幕布(722)、电磁片(723)和配重块(724)，所述升降装置(721)安装在扫描装置(71)的投影端前端的墙壁表面上端，所述升降装置(721)的内部设置有幕布(722)，所述幕布(722)的中心设置有电磁片(723)，所述幕布(722)的下端固定连接有配重块(724)。

3.根据权利要求1所述的一种空间解析几何教学系统，其特征在于：所述伸缩杆(14)的材质选用金属材质。

4.根据权利要求2所述的一种空间解析几何教学系统，其特征在于：所述壳体(711)的两端侧壁均开设有多个散热孔(9)。

5.根据权利要求2所述的一种空间解析几何教学系统，其特征在于：所述磁性贴条(8)的材质选用柔性材料。

6.根据权利要求2所述的一种空间解析几何教学系统，其特征在于：所述扫描仪(713)的外壳涂有隔磁涂层。

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