用于演示球面经纬度均不同的两点之间的弧长的教具

摘要

本发明公开了用于演示球面经纬度均不同的两点之间的弧长的教具，包括支撑结构、连接机构以及测量机构，测量机构包括均匀分布的支撑经线、支撑纬线以及上支撑座，连接机构上固定安装有一根第二支撑杆，第二支撑杆的另一端位于半球状容纳空间的球心处，并且第二支撑杆端部通过一个球面副连接第三支撑杆，第三支撑杆的另一端固定安装有一个扇形测尺，扇形测尺的弧形端面贴着半球状容纳空间的球面。本发明能够快速地测量出位于球面两点之间的弧长，节约了计算时间，使幼儿或小学生能够更直观地感受球面两点之间的弧长与两点之间直线长度的区别，大大地提高了球面弧长的演示效率，加强了学生对飞机航线的理解。

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学用具，特别涉及一种用于演示球面经纬度均不同的两点之间的弧长的教具。

背景技术

在目前的幼儿或小学教育教学系统中，很多情况下学生都不能亲自参与其中，导致很多知识无法形象地传递给学生，例如飞机航线的确定。目前，现有的飞机航行过程演示基本上是通过图片或音像资料进行展示，通过影像资料展示的均是二维图片或视频模式，导致幼儿或小学生并不能很直观地理解飞机航线的轨迹原理。事实上，飞机的飞行轨迹是连接某球面上两个点的球面距，该连线并不是平面地图上两点的直线距离。由于中小学生没有立体几何的概念，难以基于弧长计算对球面距离和飞机航线的原理进行准确理解，在这种情况下，让小学生能够直观定量的了解飞机航线的原理比较困难。

目前在向学生们展示球面弧长与两点之间直线距离的区别，通常是采用分别计算出弧长长度与两点直线距离，从而得出两者之间的区别，以便于学生理解。但是，现有技术中至少需要测量出上述两个数据，再进行计算，才能确定出球面两点之间的弧线长度，因此应用现有技术，不便于测量球面两点之间的线长度的过程的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于演示球面经纬度均不同的两点之间的弧长的教具，该教具能够快速地得出球面不同经纬度的两点之间的弧长，节约了计算时间，提高教具的演示效率。

为了实现上述目的，本发明提供了以下的技术方案：用于演示球面经纬度均不同的两点之间的弧长的教具，包括支撑结构、连接机构以及测量机构，所述测量机构通过连接机构安装在支撑结构上，所述支撑结构包括底座，所述连接机构包括第一支撑杆，测量机构通过第一支撑杆固定安装在底座上；所述测量机构包括若干均匀分布的支撑经线、支撑纬线以及上支撑座，所述支撑经线的顶部通过上支撑座固定起来，支撑经线的底部与连接机构固定，所述支撑纬线固定在支撑经线上，并且支撑纬线固定安装于支撑经线的上半球，支撑纬线与所述支撑经线所围成的区域为半球状容纳空间；所述连接机构上固定安装有一根第二支撑杆，第二支撑杆沿半球状容纳空间的直径方向分布，所述第二支撑杆的一端与连接机构固定，另一端位于半球状容纳空间的球心处，并且第二支撑杆位于球心处的端部通过一个球面副连接一根第三支撑杆的一端，所述第三支撑杆的另一端固定安装有一个扇形测尺，扇形测尺靠近球面的表面上设有用于测量两点之间的球面弧长的刻度线；所述扇形测尺的弧形端面贴着半球状容纳空间的球面，并且扇形测尺所在的圆周的直径与半球状容纳空间的球体半径一致。

优选的，底座的中心设有用于安装第一支撑杆的安装孔。

优选的，连接机构还包括圆弧支撑杆、转接杆以及连接件。

优选的，第一支撑杆的一端插入底座中心的安装孔内，另一端固定与弧形支撑杆的一端固定，弧形支撑杆的另一端与转接杆的一端固定，转接杆的另一端通过连接件与第二支撑杆连接，所述转接杆、第二支撑杆、连接件同轴安装。

优选的，弧形支撑杆的弧形部分朝向远离测量机构的方向凸出。

优选的，转接杆与连接件之间为转动连接，第二支撑杆与连接件之间为固定连接。

优选的，支撑经线的底部均与连接件固定。

优选的，连接件的底部开设有用于转动连接转接杆的盲孔，转接杆插在盲孔内，并可自由旋转。

优选的，底座、第一支撑杆、圆弧支撑杆、转接杆、支撑经线、支撑纬线、第二支撑杆、第三支撑杆、球面副和扇形测尺的材质为金属或塑料、木材。

优选的，连接件与上支撑座采用不锈钢材料制成，所述连接件采用内六角圆柱头螺钉。

采用上述技术方案，本发明在使用时，首先通过支撑经线以及支撑纬线对球面进行定位，然后调节第三支撑杆在球面副上的角度，来实现扇形测尺的位置，使扇形测尺的测量弧线通过球面上需要测量的两点，由于扇形测尺的弧形端面贴着半球状容纳空间的球面，并且扇形测尺所在的圆周的直径与半球状容纳空间的球体半径一致，因此直接读出扇形测尺上的数据，即可轻松的得出球面上两点之间的弧长。本发明能够快速便捷地得出球面不同经纬度的两点之间的弧长，避免了还需要通过复杂的计算方式来得出弧长，节约了计算时间，使幼儿或小学生能够更直观地感受球面两点之间的弧长与两点之间直线长度的区别，大大地提高了球面弧长的演示效率，加强了学生对飞机航线的理解。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的支撑连接关系示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明进行进一步的说明。

如图1、2所示，本发明公开了一种用于演示球面经纬度均不同的两点之间的弧长的教具，包括支撑结构、连接机构以及测量机构，测量机构通过连接机构安装在支撑结构上。

支撑结构包括底座101，底座101的中心设有用于安装连接机构的安装孔。连接机构包括第一支撑杆201、圆弧支撑杆202、转接杆203以及连接件204，第一支撑杆201的一端插入底座101中心的安装孔内，另一端固定与弧形支撑杆202的一端固定，弧形支撑杆202的另一端与转接杆203的一端固定，转接杆203的另一端通过连接件204与第二支撑杆304连接。为了保持本发明整体的美观性以及稳定性，使弧形支撑杆202的弧形部分朝向远离测量机构的方向凸出。转接杆203、第二支撑杆304、连接件204同轴安装，并且转接杆203与连接件204之间为转动连接，第二支撑杆304与连接件204之间为固定连接。为了实现连接件204与转接杆203之间的转动连接，连接件204的底部开设盲孔，将转接杆203插在连接件204底部的盲孔内，以实现转接杆203的自由转动。为了节约成本，并且由于内六角圆柱头螺钉的端部自带盲孔，因此，将连接件204选择为规格为M6*20的内六角圆柱头螺钉，大大地节约了成本，并且使连接件204的另一端与第二支撑杆304的固定更牢固，保证了支撑的稳定性。

测量机构通过第一支撑杆201固定安装在底座101上，测量机构包括均匀分布的支撑经线301、支撑纬线302以及上支撑座303，支撑经线301的顶部通过上支撑座303固定起来，支撑经线301的底部与连接件204固定，支撑纬线302固定在支撑经线301上，并且支撑纬线302固定安装于支撑经线301的上半球，支撑纬线302与支撑经线301所围成的区域为半球状容纳空间。

第二支撑杆304沿半球状容纳空间的直径方向分布，第二支撑杆304的一端与连接件204固定，另一端位于半球状容纳空间的球心处，并且第二支撑杆304位于球心处的端部通过一个球面副307连接一根第三支撑杆305的一端，第三支撑杆305的另一端固定安装有一个扇形测尺306，扇形测尺306靠近球面的表面上设有用于测量两点之间的球面弧长的刻度线。

扇形测尺306的弧形端面贴着半球状容纳空间的球面，并且扇形测尺306所在的圆周的直径与半球状容纳空间的球体半径一致。

本发明的底座101、第一支撑杆201、圆弧支撑杆202、转接杆203、支撑经线301、支撑纬线302、第二支撑杆304、第三支撑杆305、球面副307和扇形测尺306的材质采用金属或塑料、木材，连接件204与上支撑座303采用不锈钢材料，一方面节约成本，另一方面能够增强连接强度，保证连接稳定。

本发明在使用时，首先通过支撑经线301以及支撑纬线302对需要测量的球面进行定位，然后调节第三支撑杆305在球面副307上的角度，来实现扇形测尺306的位置，使扇形测尺306的测量弧线通过球面上需要测量的两点，由于扇形测尺306的弧形端面贴着半球状容纳空间的球面，并且扇形测尺306所在的圆周的直径与半球状容纳空间的球体半径一致，因此直接读出扇形测尺上的数据，即可轻松的得出球面上两点的弧长。

另外，由于球面副307自身存在的局限性，导致第三支撑杆305的活动范围仅限于左半球面或右半球面。本发明为了克服这一问题，使转接杆203与连接件204之间采用转动连接的方式，因此，当球面副307转动受限制时，能够通过转接杆203的转动对球面副307进行补偿，从而实现扇形测尺306在整个上半球的范围内活动，提高了测量范围。

本发明能够快速便捷地得出球面不同经纬度的两点之间的弧长，避免了还需要通过复杂的计算方式来得出弧长，大大地提高了球面弧长的演示效率。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。