CN203706586U - 一种改进型教学地球仪 - Google Patents

Abstract

一种改进型教学地球仪，它包括底座、球体、带纬度刻度半圆支撑条，球体表面绘制世界地图，在球体外部设置一个面板，面板上标出表示太阳光线，面板沿AB轴线转动；球体内部装一个隔板，把内部空间平均隔成两半，隔板一侧装灯，隔板沿A′B′轴线转动，隔板水平两侧分别固定磁铁一，隔板正中心垂直固定一根铁丝，在铁丝头部再固定一磁铁二，面板正中央表示太阳光线位置加一个小磁铁；通过小磁铁与磁铁二相互吸引，面板和隔板实现联动；或者在球体外另用外磁铁吸引磁铁一，使隔板转动。它能适合当前科学课堂教学所需要。

Description

一种改进型教学地球仪

技术领域

本实用新型涉及一种教学仪器，具体地说是一种教学地球仪。 

背景技术

在科学课堂教学中，地球仪是一个重要的教学模型，它能直观地反映地球及地球表面的地理状况，对同学们认识地球有着其他教学工具不可替代的重要作用。 

然而由于传统地球仪设计制作上的缺陷，导致教师使用过程中出现明显的局限，比如老师在讲晨昏线时，拿着手电筒对着地球仪照射，让我们看明暗交界处就是晨昏线，可我们无论怎么看也看不出一条清晰的晨昏线。另外就更不能展示晨昏线位置随季节的变化，不能展示太阳直射点在一年中的位置变化，不能展示不同地方的昼夜长短及在不同季节的昼夜长短变化等等。 

如图1所示，地球沿地轴自转一周为一天，同时倾斜着身子绕太阳公转，一周即为一年。地球公转轨道所在平面称为黄道面，与地球赤道所在平面交角约23.5°，地轴与黄道面交角约为66.5°。 

如图2所示，地球倾斜着身子绕太阳公转一周，如以地球为研究对象，则相当于太阳绕着地球转动一周。A、B、C、D四个位置相当于太阳依次照在地球的右侧，后侧、左侧和前侧，恰为一周。 

如图3所示，通过对地球仪的研究，不管太阳从哪一侧照向地球，最上方阳光必照在地球竖直球顶上，即北极圈上，右图中A点位置；最下方阳光必照在地球最低点，即南极圈上，右图中B点位置。因此一年中不管什么时候晨昏线一定经过AB两点，即晨昏线在一年中绕AB所在的轴转一圈。 

发明内容

本实用新型目的在于提供一种改进型教学地球仪，它能适合当前科学课堂教学所需要。 

为达到上述目的，本实用新型采取的解决方案是：一种改进型教学地球仪，它包括底座、球体、带纬度刻度半圆支撑条，球体表面绘制世界地图，在球体外部设置一个面板，面板上标出表示太阳光线，面板沿AB轴线转动；球体内部装一个隔板，把内部空间平均隔成两半，隔板一侧装灯，隔板沿A′B′轴线转动，隔板水平两侧分别固定磁铁一，隔板正中心垂直固定一根铁丝，在铁丝头部再固定一磁铁二，面板正中央表示太阳光线位置加一个小磁铁；通过小磁铁与磁铁二相互吸引，面板和隔板实现联动；或者在球体外另用外磁铁吸引磁铁一，使隔板转动。 

它在现有的教学地球仪的基础上，在球体外部设置一个面板，面板上标出光线，面板沿AB轴转动，这样面板转动一周，看最中间那条光线，就可直观展示一年中太阳直射点在地球上的位置变化；在地球仪内部装一个隔板，把地球仪内部空间平均隔成两半，然后在其中一侧点灯，这样就可以使地球仪清晰表现出昼半球和夜半球，同时也就可以在地球仪表面清晰表现出晨昏圈。它能适合当前科学课堂教学所需要。 

附图说明

图1是黄赤交错角示意图。 

图2是地球公转示意图。 

图3是地球仪示意图。 

图4是本实施例结构示意图。 

图5是本实施例局部示意图。 

图6是隔板组件主视示意图。 

图7是隔板组件侧视示意图。 

图中：1、面板，2、延长铁条，3、球体，4、带纬度刻度支撑铁条，5、隔板，6、底座，7、表示太阳光线，8、直角铁丝，9、弧形铁丝，10、转动轴，11、磁铁一，12、灯，13、磁铁二，14、发光二极管。 

下面结合实施例及其附图对本实用新型再作描述。 

具体实施方式

参见图4-图7，一种改进型教学地球仪，它包括底座6、球体3、带纬度刻度半圆支撑条4，球体3表面绘制世界地图，其特征是：在球体3外部设置一个面板1，面板1上标出表示太阳光线7，面板1沿AB轴线转动；球体3内部装一个隔板5，把内部空间平均隔成两半，隔板5一侧装灯12，隔板5沿A′B′轴线转动，隔板5水平两侧分别固定磁铁一11，隔板5正中心垂直固定一根铁丝，在铁丝头部再固定一磁铁二13，面板1正中央表示太阳光线7位置加一个小磁铁；通过小磁铁与磁铁二13相互吸引，面板1和隔板5实现联动；或者在球体3外另用外磁铁吸引磁铁一11，使隔板5转动。 

参见图4和图6，所述的隔板5固定在转动轴10上，转动轴10与A′B′轴线重合，转动轴10上端折成弧形、再折成直线穿过球体3与带纬度刻度半圆支撑条4上端连接，下端折成弧形、再折成直线穿过球体3与带纬度刻度半圆支撑条4下端连接。 

参见图4，所述的球体3北极点上用一延长铁条2沿带纬度刻度半圆支撑条4方向向前延伸到北极圈位置，并在延长铁条2前端北极圈正对上方打一小孔，延长铁条2搭接在带纬度刻度半圆支撑条4上端；所述的面板1上端嵌入直角铁丝8、下端嵌入弧形铁丝9，直角铁丝8插入小孔，弧形铁丝9与底座6连接。 

参见图7，所述的磁铁二13下方加装红色发光二极管14。 

参见图6，所述的转动轴10卡在固定轴一侧凹槽中间且用螺丝固定，固定轴固定在隔板5正中心位置。 

(1)外部设计。在地球仪外部，沿图3中光线所在范围形状，制作一个面板1，画上图示光线，并可在地球仪上沿AB所在轴线转动，这样面板1转动一周，看最中间那条光线，就可直观展示一年中太阳直射点在地球上的位置变化(见图4)。 

(2)内部设计。在地球仪即球体3内部装一个隔板5，把地球仪内部空间平均隔成两半，然后在其中一侧点灯12，这样就可以使地球仪清晰表现出昼半球和夜半球，同时也就可以在地球仪表面清晰表现出晨昏圈。该隔板5能在地球仪内转动起来，就可以展示晨昏线在一年中的位置变化(见图4)。设计要求内部隔板5能够沿A′B′转动。 

(3)外部制作。改进的地球仪采用的是32厘米地球仪，首先进行外部改进，试验采用的材料是硬纸板，主要是材料易得，而且易加工。先根据地球仪大小，画好形状，并用剪刀裁好，两边嵌入铁丝，即所述的面板1上端嵌入直角铁丝8、下端嵌入弧形铁丝9，以便 固定(如图5)。再在地球仪北极点上用一铁条沿地球仪支撑铁条方向向前延长到北极圈位置，并在铁条前端北极圈正对上方打一小孔，即所述的球体3北极点上用一延长铁条2沿带纬度刻度支撑铁条4方向向前延伸到北极圈位置，并在延长铁条2前端北极圈正对上方打一小孔，两者结合后如图4所樘，正中间一条表示太阳光线7所对位置即为太阳直射点位置，转动面板1(硬纸板)一圈即可显示一年中太阳直射点随季节改变的变化情况。 

(4)隔板5制作。首先把地球仪沿赤道所在位置分成两半，经测量地球仪直径为32厘米，确定制作圆形隔板5直径为30厘米。采用一整条铁丝作为隔板的转轴，即所述的隔板5固定在转动轴10上(如图6)。 

然后在隔板5上安上电灯，即隔板5一侧装灯12，灯12与导线连接(如图7)，装入地球仪中，点亮后出现明显的昼夜半球现象。 

(5)如何让隔板5转动。如何让隔板5转动，这个问题困扰本申请人好长一段时间，最初想到的是在地球仪表面，隔板转轴正上方开一小孔，需要转动时用一拔杆去拔动它。但这样就会使地球仪上有一破洞，拔杆插入时，地球仪就不能转动，因此很快就否定了。隔着地球仪表面却要让里面的隔板动起来，不能接触却要产生力的作用，于是本申请人想到了磁铁。因此在隔板水平两侧加上了片形磁铁，即隔板5水平两侧分别固定磁铁一11。装上后可在地球仪外用异名磁极吸引使内部隔板转动。这样实现了点灯后能显示昼夜半球、晨昏线及晨昏线绕轴转动。 

(6)外部材料改进。原来为了制作方便，内外面板都是用硬纸板进行试制作，但是硬纸板易变形，不耐用。因此在确定初步设计方案可行后，决定把内外面板的材料都改成硬质材料，在综合考虑牢固程度、加工性能、价格等因素，最后确定采用三合板。 

先是外面板换成三合板，然后对面板美化，再画上水平光线，正中央光线位置即为太阳直射点位置。光线与水平线之间夹角即为当地正午太阳高度角。 

(7)内部隔板转动改进。内部隔板也换成三合板后，随着质量的增加，隔板的转动出现了较大问题，在外面用片形小磁铁吸引时转动不灵活，有时甚至卡住，这可说是困扰本申请人的时间最长难度最大的问题了。 

前后共经过了如下五个方面的不断改进。一是磁铁改进。最初用的是片形小磁铁磁性较弱，后来发现距离远后，磁力减弱，吸不动内部隔板是一方面的原因。因此又另外寻找到了磁性更强的方形磁铁，换装后有改善。二是导线改进。原地球仪用的导线较粗而且较硬，转动时缠绕在转轴上需很大的力，影响转动，于是采用了较细较软的导线。三是转动轴安装改进。 

后来又发现另一个影响转动的原因是隔板的转动轴不固定，会晃动，导致隔板有时会碰到地球仪内壁。经过对固定轴的反复琢磨后，认为如果对空心的固定轴一侧开个凹槽，把转动轴卡在中间，再用螺丝固定，即所述的转动轴10卡在固定轴一侧凹槽中间且用螺丝固定，那就比较稳定了。四是增加第三个作用力点。原来设计是在隔板两侧装小磁铁，在地球仪外面用异名磁极去吸引，能否在另外什么地方再找个位置吸引，效果是否会更好？后来经过研究后，进行了如下改进制作，在隔板正中心垂直固定一根铁丝，在铁丝头部再固定一小磁铁，正对地球仪外面就是太阳直射点处。即所述的隔板5正中心垂直固定一根铁丝，在铁丝头部再固定一磁铁二13，做好后发现在该处用力效果更好。五是内外面板联动。在上一步改进中的第三个小磁铁，正对地球仪外面就是太阳直射点处，因此在外面板正中央光线位置加一个小磁铁，即面板1正中央表示太阳光线7位置加一个小磁铁，就可以使两个面板联动，即太阳直射光线与晨昏线联动。经过上述改进后，内部隔板终于可以与外面板在小磁铁的相互吸引下，实现灵活自如地联合转动了。 

(8)灯的改进。原地球仪带的灯是用220伏电源的，而内部电线是会与转轴铁丝相接触的，转轴又与地球仪支架铁条相连，因此一旦导线绝缘皮破损，就有可能导致触电事故，有安全隐患。于是我想能否采用安全电压，通过查找，确定使用12V1.5A电源适配器，便宜且耐用的12V水晶灯泡。在第三个小磁铁下方加装红色发光二极管，即所述的磁铁二13下方加装红色发光二极管14，恰可显示直射点位置。 

经过无数次的改进，一道道难关终于都被攻破了，一个能够灵活自如转动的内部隔板终于完成了。 

新型地球仪的新增功能与作用。经过无数次的研究改进，终于制成的新型地球仪比原来增加了如下功能。 

(1)能动态展示太阳直射点一年中在地球表面位置的变化。可以用两种不同方法展示：一是外面板上最中间那条光线所对位置即为直射点位置。转动外面板一圈，就可直观看到太阳直射点一年中在地球表面位置的变化。二是利用内隔板转动，展示太阳直射点一年中在地球表面位置的变化。 

(2)能发映不同地方正午太阳高度及正午太阳高度随季节的变化。太阳光线与该地水平面之间的夹角即为太阳高度角，中间一条为直射光线，正午太阳高度为90°。可直观看出如下两点：一是以直射点为中心，正午太阳高度向南北两侧逐渐递减。二是转动外面板一圈，能直观反映全球各地正午太阳高度随季节的变化情况。 

(3)能反映晨昏线及晨昏线位置随季节的变化。点亮内部灯光，即可清晰展示晨昏线。转动内隔板一圈，即可展示一年中不同时候晨昏线所在的不同位置，可以直观反映晨昏线位置随季节的变化规律。更为重要的是利用本地球仪，还可以方便地判断出晨线与昏线的分界点。 

(4)能反映两极地区的极昼极夜现象及极昼极夜范围随季节的变化。更为重要的是使用本地球仪，转动内隔板可直观显示两极地区极昼极夜范围随季节的变化规律。 

(5)能反映不同地方的昼夜长短及昼夜长短在不同季节的变化。冬至日，匀速转动地球仪可直观看出，北半球处于白昼时间短于黑夜，而南半球处于白昼时间长于黑夜，即北半球昼短夜长，南半球昼长夜短。而且还可看出北半球纬度越高，白昼越短，北极圈内出现极夜现象；南半球纬度越高，白昼越长，南极圈内出现极昼现象。同时转动内隔板，就可以动态展示全球不同地方在不同季节昼夜长短的变化情况。 

Claims (5)

1.一种改进型教学地球仪，它包括底座(6)、球体(3)、带纬度刻度半圆支撑条(4)，球体(3)表面绘制世界地图，其特征是：在球体(3)外部设置一个面板(1)，面板(1)上标出表示太阳光线(7)，面板(1)沿AB轴线转动；球体(3)内部装一个隔板(5)，把内部空间平均隔成两半，隔板(5)一侧装灯(12)，隔板(5)沿A′B′轴线转动，隔板(5)水平两侧分别固定磁铁一(11)，隔板(5)正中心垂直固定一根铁丝，在铁丝头部再固定一磁铁二(13)，面板(1)正中央表示太阳光线(7)位置加一个小磁铁；通过小磁铁与磁铁二(13)相互吸引，面板(1)和隔板(5)实现联动；或者在球体(3)外另用外磁铁吸引磁铁一(11)，使隔板(5)转动。

2.根据权利要求1所述的一种改进型教学地球仪，其特征是：所述的隔板(5)固定在转动轴(10)上，转动轴(10)与A′B′轴线重合，转动轴(10)上端折成弧形、再折成直线穿过球体(3)与带纬度刻度半圆支撑条(4)上端连接，下端折成弧形、再折成直线穿过球体(3)与带纬度刻度半圆支撑条(4)下端连接。

3.根据权利要求1所述的一种改进型教学地球仪，其特征是：所述的球体(3)北极点上用一延长铁条(2)沿带纬度刻度半圆支撑条(4)方向向前延伸到北极圈位置，并在延长铁条(2)前端北极圈正对上方打一小孔，延长铁条(2)搭接在带纬度刻度半圆支撑条(4)上端；所述的面板(1)上端嵌入直角铁丝(8)、下端嵌入弧形铁丝(9)，直角铁丝(8)插入小孔，弧形铁丝(9)与底座(6)连接。

4.根据权利要求1所述的一种改进型教学地球仪，其特征是：所述的磁铁二(13)下方加装红色发光二极管(14)。

5.根据权利要求1所述的一种改进型教学地球仪，其特征是：所述的转动轴(10)卡在固定轴一侧凹槽中间且用螺丝固定，固定轴固定在隔板(5)正中心位置。