CN205354513U - 地球四季变化演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及教学仪器技术领域，特别涉及一种地球四季变化演示仪，包括轨道以及设置在轨道中用于模拟太阳的第一光源，所述的轨道上设置有可沿轨道运动的用于模拟地球的圆球，圆球外表面涂覆有感光材料或者轨道中设置有用于指示太阳直射方向的第二光源。通过在模拟地球的圆球上涂覆感光材料，第一光源直接照射的地方感光材料变色明显，其他地方变色不够明显，未照射的地方不变色，这样就能直观的看出太阳的直射点及其照射范围。通过设置两个光源，第二光源则专门用于指示太阳的直射点，这样就能很直观的让学生观察到地球在公转周期内太阳照射地球周期变化的情况。

Description

地球四季变化演示仪

技术领域

本实用新型涉及教学仪器技术领域，特别涉及一种地球四季变化演示仪。

背景技术

目前，地理课上常用的教学仪器是三球仪(又称月地运行仪)，它由代表太阳、地球和月球的三个小球组成，并有机械联动装置，用以演示三球关系和由此产生的一些天文现象。中国专利申请公布号CN102855809A公开了一种全仿真三球仪，由日球自转及发光装置、地球、月球的自转、公转装置、地月升级装置和调速、控制电路组成，地球公转装置长臂外端上为地月升降装置，其上设有地球自转和月球公转、自转及升降装置，这些装置一起围绕中心的日球运行，在地球绕日和月球绕地公转的同时作升降运动，这种复合运动使地球公转轨道平面与日球赤道平面、月球公转轨道平面与地球赤道平面形成应有的交角；电子调速使三球自转、公转之间的转速比与实际相仿；绘制在透明天球上的星象与真实的星象相似，能全面、真实且立体、形象地演示三球运行，通俗、快捷地揭示其运行规律及由此产生的天象和自然现象。

为了模仿自然界的真实情况，三球仪中间的太阳一般采用发光的灯泡，以照亮地球和月球。地球倾斜地在轨道上绕日旋转，月球绕地球的轨道和地球绕太阳的轨道相交成一个角度。这样就可以演示日食和月食、月球的盈亏、地球的自转和公转、昼夜和四季的交替等现象。由于三球仪的太阳一般采用的是灯泡，其光线是均匀向四周射出的，照射在地球上的时候也会很均匀，学生只能看到地球上哪些地方被光线照射到，但不能看出太阳的直射点在地球公转周期内的变化，也不能看出地球仪上被照射到部分的光线角度的不同造成地球表面受热分布不均的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种地球四季变化演示仪，能够在教学时方便观察太阳的直射点。

为实现以上目的，本实用新型采用的第一个技术方案为：一种地球四季变化演示仪，包括轨道以及设置在轨道中用于模拟太阳的第一光源，所述的轨道上设置有可沿轨道运动的用于模拟地球的圆球，圆球外表面涂覆有感光材料。

与现有技术相比，第一个技术方案存在以下技术效果：通过在模拟地球的圆球上涂覆感光材料，第一光源直接照射的地方感光材料变色明显，其他地方变色不够明显，未照射的地方不变色，这样就能直观的看出第一光源的直射点及其照射范围。

为实现以上目的，本实用新型采用的第二个技术方案为：一种地球四季变化演示仪，包括轨道，所述的轨道上设置有可沿轨道运动的用于模拟地球的圆球，轨道中设置有用于模拟太阳的第一光源以及用于指示太阳直射方向的第二光源。

与现有技术相比，第二个技术方案存在以下技术效果：通过设置两个光源，其中第一光源用于模拟太阳的实际照射效果，第二光源则专门用于指示太阳的直射点，这样就能很直观的让学生观察到太阳的照射情况。

附图说明

图1是本实用新型的俯视图，其中板或桌面上标识有24节气；

图2是本实用新型光源及光源底座的结构示意图，其中部分零件剖视、部分未剖视；

图3是本实用新型圆球、轨道等结构示意图，其中部分零件剖视、部分未剖视。

具体实施方式

下面结合图1至图3，对本实用新型做进一步详细叙述。

参阅图1-3，为了解决现有的教学装置不能明显的示出太阳直射点这个问题，本实用新型提供了两种实施例来解决这个问题：

实施例一，一种地球四季变化演示仪，包括轨道10以及设置在轨道10中用于模拟太阳的第一光源20，所述的轨道10上设置有可沿轨道10运动的用于模拟地球的圆球30，圆球30的外表面涂覆有感光材料。通过子涂覆感光材料，第一光源20只能照射到圆球30的半球面，这半球面的颜色会发生改变，另外半球面的颜色不会发生改变，这样能直观的看到那些地方有光照。同时，被照射到的半球面上，被第一光源20直射到的地方热量大，感光材料颜色变化明显，其他地方，颜色不够明显，并且有个渐变的过程，这样就能很直观的显示出太阳的直射点以及直射点对温度的影响，给学生非常直观的感受，能够充分的让学生了解知识点。

感光材料有很多，可以直接选择合适材料涂覆在圆球30上。所述的第一光源20为热光源，感光材料为高温显色温变粉或感温变色粉；采用热光源，光强足，学生看的更清楚。所述的第一光源20为紫外灯，感光材料为紫外线变色粉，紫外灯不同于热光源，其发热量小，可以避免长时间强光照射对学生的视力造成的影响。第一光源20以及感光材料可以根据教学的需求来选择，不限于上面说的两种。

作为本实用新型的优选方案，所述的轨道10固定在水平布置的板或桌面40上，轨道10的路径呈椭圆状。第一光源20通过光源底座50固定在所述的板或桌面40上，光源底座50的固定点位于前述椭圆的焦点上。这样布置轨道10和第一光源20，可以直观的让学生感受到太阳与地球之间的距离是在不断变化的。板或桌面40上可以标识有二十四节气，如图1中所示，方便教学。

优选地，所述的轨道10上设置有滑块11，滑块11可顺延轨道10的路径自由滑动，这样就能模拟地球绕太阳公转。圆球30上设置有第一转轴61，第一转轴61的轴芯线经过圆球30的圆心，第一转轴61通过支架62活动式固定在滑块11上，支架62、第一转轴61以及圆球30可同步沿铅垂方向转动，之所以采用活动式连接，是保证圆球30和滑块11在轨道10上滑动时，第一转轴61就能模拟地轴，其角度是固定不变的。所述的第一转轴61和圆球30之间或者第一转轴61和支架62之间设置有动力单元驱动圆球30绕第一转轴61的轴芯线转动，设置动力单元，可以模拟出地球的自转，如果在教学演示中没有这个需求，就可以不用设置动力单元。

轨道10和滑块11的结构有很多种，实施例一中优选地，所述轨道10沿路径方向的截面呈凹字型，滑块11的底面向下延伸有两个凸柱111，两个凸柱111置于轨道10的凹槽中。通过凸柱111和凹槽的配合，实现滑块11顺延轨道10的路径方向滑移，两个凸柱111可以避免滑块11本身发生转动。滑块11的上平面开设有沉孔，沉孔中布置有圆柱63，圆柱63的顶端固定连接所述的支架62，通过圆柱63和沉孔的配合，实现了支架62和滑块11的活动式连接，圆柱63可以在沉孔中绕自身轴芯转动，也就带动了支架62、圆球30同时转动，这样就可以在模拟地球公转时不断调整支架62的角度从而维持第一转轴61也即地轴的角度不变。

优选地，所述的支架62呈半圆环状，且半圆环的曲率中心与圆球30的球心重合，这样的支架62能很方便地实现第一转轴61的固定，第一转轴61的两端固定在支架62的两端。动力单元设置在圆球30内部，这样可以避免向圆球30外部引线接电源，整体上看起来更为简洁且方便布置。

进一步地，所述的第一光源20包括灯罩21以及置于灯罩21中的灯管22，灯罩21的敞口朝向圆球30所在位置处，设置了灯罩21，可以将光线聚集在圆球30的位置处，在教学模拟的时候，主要是看太阳光线对地球的影响，其他方向的光线并不重要，设置灯罩21后，既能满足教学需求，又降低了灯管22的能耗。由于设置了灯罩21，这样为了保证圆球30绕轨道10转动时，第一光源20能一直保持照射在圆球30位置处，所以这里的光源底座50可以相对于板或桌面40绕铅垂方向转动，光源底座50和滑块11之间通过连杆51固定连接实现两者之间的同步运动。

优选地，为了提高教学效果，所述灯罩21上还设置有第二光源70，第二光源70的出射方向与灯罩21的敞口方向相反，第二光源70为激光灯，灯罩21可相对于光源底座50绕第二转轴64转动实现两种状态的转换，该两种状态分别是灯罩21的敞口朝向圆球30所在位置和激光灯直射在圆球30上。涂覆感光材料只能模拟太阳直射点的大致位置，并不是十分准确，为了更准确的指示太阳直射点，这里用第二光源70来弥补，第二光源70采用的是激光灯，能够很准确的指示出太阳直射点。

实施例二，一种地球四季变化演示仪，包括轨道10，所述的轨道10上设置有可沿轨道10运动的用于模拟地球的圆球30，轨道10中设置有用于模拟太阳的第一光源20以及用于指示太阳直射方向的第二光源70。第一光源20用于模拟太阳，其是点光源，其光线是发散的向四周射出的，第二光源70不同于第一光源20，其是直射的，仅用来显示太阳直射点。可根据课程要求在两个光源中进行切换，比如需要演示地球绕太阳公转时，太阳的直射点在南回归线和北回归线之间来回移动，可以使用第二光源70进行演示，当需要演示日食、月食等其他现象时，可以使用第一光源20。第一、二光源20、70的布置方式，在实施例一的优选实施方式中已经述及，这里就不再详细赘述。

Claims (10)

1.一种地球四季变化演示仪，其特征在于：包括轨道(10)以及设置在轨道(10)中用于模拟太阳的第一光源(20)，第一光源(20)为点光源，轨道(10)的路径呈椭圆状，所述的轨道(10)上设置有可沿轨道(10)运动的用于模拟地球的圆球(30)，圆球(30)的外表面涂覆有感光材料。

2.如权利要求1所述的地球四季变化演示仪，其特征在于：所述的第一光源(20)为热光源，感光材料为高温显色温变粉或感温变色粉。

3.如权利要求1所述的地球四季变化演示仪，其特征在于：所述的第一光源(20)为紫外灯，感光材料为紫外线变色粉。

4.如权利要求1、2或3所述的地球四季变化演示仪，其特征在于：所述的轨道(10)固定在水平布置的板或桌面(40)上；第一光源(20)通过光源底座(50)固定在所述的板或桌面(40)上，光源底座(50)的固定点位于前述椭圆的焦点上。

5.如权利要求4所述的地球四季变化演示仪，其特征在于：所述的轨道(10)上设置有滑块(11)，滑块(11)可顺延轨道(10)的路径自由滑动；圆球(30)上设置有第一转轴(61)，第一转轴(61)的轴芯线经过圆球(30)的圆心，第一转轴(61)通过支架(62)活动式固定在滑块(11)上，支架(62)、第一转轴(61)以及圆球(30)可同步沿铅垂方向转动；所述的第一转轴(61)和圆球(30)之间或者第一转轴(61)和支架(62)之间设置有动力单元驱动圆球(30)绕第一转轴(61)的轴芯线转动。

6.如权利要求5所述的地球四季变化演示仪，其特征在于：所述轨道(10)沿路径方向的截面呈凹字型，滑块(11)的底面向下延伸有两个凸柱(111)，两个凸柱(111)置于轨道(10)的凹槽中；滑块(11)的上平面开设有沉孔，沉孔中布置有圆柱(63)，圆柱(63)的顶端固定连接所述的支架(62)。

7.如权利要求5或6所述的地球四季变化演示仪，其特征在于：所述的支架(62)呈半圆环状，且半圆环的曲率中心与圆球(30)的球心重合，第一转轴(61)的两端固定在支架(62)的两端，动力单元设置在圆球(30)内部。

8.如权利要求5或6所述的地球四季变化演示仪，其特征在于：所述的第一光源(20)包括灯罩(21)以及置于灯罩(21)中的灯管(22)，灯罩(21)的敞口朝向圆球(30)所在位置处；光源底座(50)可以相对于板或桌面(40)绕铅垂方向转动，光源底座(50)和滑块(11)之间通过连杆(51)固定连接实现两者之间的同步运动。

9.如权利要求8所述的地球四季变化演示仪，其特征在于：所述灯罩(21)上还设置有第二光源(70)，第二光源(70)的出射方向与灯罩(21)的敞口方向相反，第二光源(70)为激光灯，灯罩(21)可相对于光源底座(50)绕第二转轴(70)转动实现两种状态的转换，该两种状态分别是灯罩(21)的敞口朝向圆球(30)所在位置和激光灯直射在圆球(30)上。

10.一种地球四季变化演示仪，其特征在于：包括轨道(10)，所述的轨道(10)上设置有可沿轨道(10)运动的用于模拟地球的圆球(30)，轨道(10)的路径呈椭圆状，轨道(10)中设置有用于模拟太阳的第一光源(20)以及用于指示太阳直射方向的第二光源(70)，第一光源(20)为点光源，第二光源(70)为直射式光源。