CN207134017U - 一种数学教学概率演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数学教学概率演示装置，属于教学器械领域。该装置包括筒体、位于筒体内部的支撑板、安装在所述支撑板上的驱动电机、处理器、红外发射器和用于接收红外发射器发送的信号的红外接收器，所述驱动电机的输出端固定连接有转轴，所述转轴远离所述驱动电机的一端连接有料斗，所述转轴上固定设置有落料板，所述落料板位于所述支撑板和所述料斗之间，现有技术中的普丰概率实验，存在随机性不够，容易受人为因素影响，耗时耗力，人工统计容易出错的问题，本实用新型通过多重落料，增加了随机性，全自动操作，节省人力，自动统计压线小针的数量，避免人工统计费时费力，也避免了人工统计容易出错的问题。

Description

一种数学教学概率演示装置

技术领域

本实用新型涉及教学器械领域，特别涉及一种数学教学概率演示装置。

背景技术

在概率论的教学中，往往会由于知识本身的抽象性而使得学生无法对概率形成比较直观的概念，因此需要使用教学仪器来演示概率的分布或其形成的过程，使学生对概率分布形成直观的理解，达到更好的教学效果。

法国科学家普丰(Buffon)在1777年出版了一本名叫《或然性的算术试验》，在这本书，他介绍了著名的“投针实验”，该实验是在一个水平面上画上一些平行线，使它们相邻两条直线之间的距离都为a，然后，把一个长为l(l＜a)的均匀小针任意抛到这一平面上去。如果针与这组平行线中的任一条直线相交，则该次扔出被认为是有利的，否则则认为是不利的。如果投针的次数为n，有利的扔出次数为m，那么当n相当大时，得到普丰实验公式：π＝2nl/ma。

这样，只需实际去进行大量次数的这样的实验，并计算有利的次数，就可以通过上面的公式求出π的近似值。扔的次数越多，由此能求出越为精确的π的值。这就是利用概率求π值的方法。

对于这个很有意思的普丰实验，历代有很多人对它进行了模拟，并得到了一些不错的结果。对于如何实现这个实验，前人在相关文献中提的很少。法国科学家普丰(Buffon)先生是在宴请宾客时，在客人不知情的情况下请客人将长度相同的小针随便扔到画有间距相同的平行线的地板上，最后统计投针次数和针与平行线的长度计算得到π的结果。其他实验者对于如何实现普丰实验在文献中均没有提及。

在现实中对普丰先生所做的普丰概率实验进行模拟有很多的困难。首先，在现实生活中找很多对本实验毫不知情的实验者来做这个实验非常困难。如果一直让几个人重复投针，小针在接针盘上的分布必然受个人习惯的影响，小针可能在接针盘的某几个区域比较集中，并且小针的分布可能有一定的方向性，无法满足小针的随机均匀分布条件。其次，人为投针必然影响到投针的效率，重复多次实验需要耗费很多时间。再次，由于小针数量众多，人工统计费时费力，且容易出错。

为了既满足本实验的随机均匀条件，同时提高实验的效率，有必要设计一种实验仪器，用机器代替人力对普丰概率实验进行有效地模拟，提高了实验效率。

综上所述，现有技术中的普丰概率实验，存在随机性不够，容易受人为因素影响，耗时耗力，人工统计容易出错的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种数学教学概率演示装置，可以解决现有技术中的普丰概率实验，存在随机性不够，容易受人为因素影响，耗时耗力，人工统计容易出错的问题。

一种数学教学概率演示装置，包括筒体、处理器、红外发射器、用于接收红外发射器发送的信号的红外接收器、位于筒体内部的支撑板和安装在所述支撑板上的驱动电机，所述驱动电机的输出端固定连接有转轴，所述转轴远离所述驱动电机的一端连接有料斗，所述转轴上固定设置有落料板，所述落料板位于所述支撑板和所述料斗之间，所述料斗的侧壁上开设有圆形的第一落料口，所述落料板上开设有圆形的第二落料口，所述支撑板上开设有圆形的第三落料口，所述红外发射器和所述红外接收器位于所述筒体的底壁上，所述红外发射器与所述红外接收器一一对应并等距排列设置，所述红外接收器与所述处理器相连接，所述处理器设置在所述筒体上，所述第一落料口、所述第二落料口和所述第三落料口的最小直径均大于用于实验的小针的长度。

更优地，任意两个第一落料口、任意两个第二落料口和任意两个第三落料口之间的最小距离均小于用于实验的小针的长度的一半。

本实用新型提供一种数学教学概率演示装置，通过多重落料，增加了随机性，全自动操作，节省人力，通过红外发射器和红外接收器的配合作用，可以实现自动统计压线小针的数量，避免人工统计费时费力，也避免了人工统计容易出错的问题。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种数学教学概率演示装置的结构示意图；

图2为图1中A-A剖面示意图(红外线路径虚拟示意)；

图3为图1中B-B剖面示意图。

附图标记说明：

10-筒体，11-支撑板，12-第三落料口，20-驱动电机，21-转轴，22-料斗，23-落料板，24-第一落料口，30-红外发射器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的一种数学教学概率演示装置，包括筒体10、位于筒体10内部的支撑板11、安装在支撑板11上的驱动电机20、处理器、红外发射器30和用于接收红外发射器30发送的信号的红外接收器，支撑板11的形状与筒体10的内腔的形状相适应，驱动电机20的输出端固定连接有转轴21，转轴21远离驱动电机20的一端连接有料斗22，料斗22为锥形，用于倒入小针，料斗22上开设有圆形的第一落料口24，圆形的落料口可以保证小针在不同方向和角度掉落时均可以通过，而不会因为过多的设计因素而导致影响随机性，小针随着料斗22旋转的过程中由于重力作用下滑，从而实现小针在不同高度随机掉落，实现一级随机，转轴21上固定设置有落料板23，落料板23位于支撑板11和料斗22之间，落料板23上开设有圆形的第二落料口，小针从料斗22落下经过落料板23，小针在空中的时候落料板23已经移动，这个过程是随机的，形成二级随机，支撑板11上开设有圆形的第三落料口12，形成三级随机，红外发射器30和红外接收器固定安装在筒体10的底壁上，红外发射器30与红外接收器一一对应并等距排列设置，任意相邻的两个红外发射器30之间的距离相等，第一落料口24、第二落料口和第三落料口12的最小直径均大于用于实验的小针的长度，以便于小针可以有效地下落，任意两个第一落料口24、任意两个第二落料口和任意两个第三落料口12之间的最小距离均小于用于实验的小针的长度的一半，使小针不至于被料斗22的侧壁遮挡而无法掉落，当小针下落到筒体10下部时，部分压线的小针会经过红外发射器30和红外接收器的工作路径上，即模拟小针压线，每个小针遮挡红外发射器30发出的红外线，形成一个电压信号，处理器接收信号并自动计数，处理器上连接有显示屏，用于显示压线小针的数量，整个装置采用外部供电，在其他实施例中，也可采用蓄电池供电。

本实用新型提供一种数学教学概率演示装置，通过多重落料，增加了随机性，全自动操作，节省人力，通过红外发射器和红外接收器的配合作用，可以实现自动统计压线小针的数量，避免人工统计费时费力，也避免了人工统计容易出错的问题。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种数学教学概率演示装置，其特征在于，包括筒体、处理器、红外发射器、用于接收红外发射器发送的信号的红外接收器、位于筒体内部的支撑板和安装在所述支撑板上的驱动电机，所述驱动电机的输出端固定连接有转轴，所述转轴远离所述驱动电机的一端连接有料斗，所述转轴上固定设置有落料板，所述落料板位于所述支撑板和所述料斗之间，所述料斗的侧壁上开设有圆形的第一落料口，所述落料板上开设有圆形的第二落料口，所述支撑板上开设有圆形的第三落料口，所述红外发射器和所述红外接收器位于所述筒体的底壁上，所述红外发射器与所述红外接收器一一对应并等距排列设置，所述红外接收器与所述处理器相连接，所述处理器设置在所述筒体上，所述第一落料口、所述第二落料口和所述第三落料口的最小直径均大于用于实验的小针的长度。

2.如权利要求1所述的一种数学教学概率演示装置，其特征在于，任意两个第一落料口、任意两个第二落料口和任意两个第三落料口之间的最小距离均小于用于实验的小针的长度的一半。