一种针对拉格朗日点概念的教学工具

摘要

本发明公开了一种针对拉格朗日点概念的教学工具，涉及物理学、天文学教学器具技术领域，本发明包括拉格朗日点模型主体，所述拉格朗日点模型主体整体呈半球状结构，所述拉格朗日点模型主体上开设有第一通孔以及第二通孔，所述第一通孔中轴线与所述拉格朗日点模型主体中轴线对齐，所述第二通孔位于所述第一通孔一侧，且所述第一通孔直径大于所述第二通孔直径，所述第一通孔上端部边角做圆弧处理，所述第二通孔上端部边角做圆弧处理，拉格朗日点模型主体外壁上开设有若干沟槽，若干所述沟槽等间距阵列分布，所述沟槽让全部点等高。本发明为一种针对拉格朗日点概念的教学工具，教学展示效果好。

说明书

技术领域

本发明涉及物理学、天文学技术领域，特别涉及一种针对拉格朗日点概念的教学工具。

背景技术

拉格朗日点是天文学、力学上一个比较抽象的概念，在天体力学中是限制性三体问题的五个特解。一个小物体在两个大物体的引力作用下在空间中的一点，在该点处，小物体相对于两大物体基本保持静止。这些点的存在由瑞士数学家欧拉于1767年推算出前三个，法国数学家拉格朗日于1772年推导证明剩下两个。5个拉格朗日点中有两个是稳定的(L4、L5)，即小物体在该点处即使受外界引力的摄扰，仍然有保持在原来位置处的倾向。每个稳定点同两大物体所在的点构成一个等边三角形。

在向学生、观众介绍一些探测器的特殊位置时只能用“太空停车位”等不够准确词语进行描述。日常教学和科学普及工作中，拉格朗日点是一个较抽象的知识点，也是难点。

本专利的目的在于解决教学中缺少直观展示的模型，而提供一种针对拉格朗日点概念的教学工具，也适用服务于视力障碍群体的天文学、力学教学活动，为此，我们提出一种针对拉格朗日点概念的教学工具。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种针对拉格朗日点概念的教学工具，可以有效解决背景技术中现有的拉格朗日点教学过程中，学生难理解的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种针对拉格朗日点概念的教学工具，包括拉格朗日点模型主体，所述拉格朗日点模型主体整体呈半球状结构，所述拉格朗日点模型主体上开设有第一通孔以及第二通孔，所述第一通孔中轴线与所述拉格朗日点模型主体中轴线对齐，所述第二通孔位于所述第一通孔一侧，且所述第一通孔直径大于所述第二通孔直径，所述第一通孔上端部边角做圆弧处理，所述第二通孔上端部边角做圆弧处理吗，所述括拉格朗日点模型主体上对不同星体印刷不同颜色。

优选地，所述拉格朗日点模型主体外壁上开设有若干沟槽，若干所述沟槽等间距阵列分布，所述沟槽让全部点等高，通过沟槽线作为等势线，拉格朗日点模型主体采用立体模型的形式展示势能曲面，及势能导数为零的点(极值点)与拉格朗日点的对应关系，且通过等高沟槽作为等势面教，在印刷如图3所示的等势面图，展示引力势能的高低。

优选地，所述拉格朗日模型主体上标记有第一点、第二点、第三点、第四点以及第五点，所述第一点、所述第二点以及所述第三点位于同一条直线L上，所述第四点以及所述第五点分别位于所述直线L上两侧，且关于直线L对称分布。

优选地，所述第一点、所述第二点、所述第三点、所述第四点以及所述第五点处放置有小球。

优选地，所述小球的材质为铁，所述小球模拟航天器模型，通过设置小球模拟航天模型器更加方便教学，能够使学生直观的了解五个拉格朗日点的位置以及作用，提高教学效果。

优选地，所述第一点、所述第二点、所述第三点、所述第四点以及所述第五点正下方分别嵌设有磁体，所述磁铁与所述小球产生磁吸力，以摆放代表星球的小球，展示航天器在拉格朗日点附近停泊的稳定性。制作为大型雕塑的本教具，允许观众攀爬、站立，感受不同位置的坡度及稳定性。本专利的教具也可供学生触摸，感受微扰后停泊位置的稳定性。

优选地，所述拉格朗日模型主体由3D打印机一体打印完成，本发明不仅能够通过3D打印机打印微型模型，提供学生参观，还能够制作大型木质雕塑，允许学生攀爬、站立，感受不同位置的坡度及稳定性。本专利的教具也可供学生触摸，感受微扰后停泊位置的稳定性。

优选地，所述第一点的坐标为：

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明中，通过设置拉格朗日点模型主体，在拉格朗日点模型主体外壁上开设若干沟槽，若干沟槽等间距阵列分布，沟槽让全部点等高，通过沟槽线作为等势线，拉格朗日点模型主体采用立体模型的形式展示势能曲面，及势能导数为零的点(极值点)与拉格朗日点的对应关系，且通过等高沟槽作为等势面教，在印刷如图3所示的等势面图，展示引力势能的高低。

本发明中，通过在五个拉个朗日点中：第一点、第二点、第三点、第四点以及第五点下方嵌设磁体，在使用铁质小球默契，航天模型器更加方便教学，能够使学生直观的了解五个拉格朗日点的位置以及作用，提高教学效果。

附图说明

图1为本发明一种针对拉格朗日点概念的教学工具的整体结构示意图；

图2为本发明一种针对拉格朗日点概念的教学工具中两天体M1、M2及5个拉格朗日点位置关系示意图；

图3为本发明一种针对拉格朗日点概念的教学工具中等势面示意图；

图4为本发明一种针对拉格朗日点概念的教学工具中第一点的剖面图；

图5为本发明一种针对拉格朗日点概念的教学工具中第二点的剖面图；

图6为本发明一种针对拉格朗日点概念的教学工具中第三点的剖面图；

图7为本发明一种针对拉格朗日点概念的教学工具中第四点以及第五点的剖面图。

图中：1、拉格朗日点模型主体。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应作广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1-7所示，本发明为一种针对拉格朗日点概念的教学工具，包括拉格朗日点模型主体1，拉格朗日点模型主体1整体呈半球状结构，拉格朗日点模型主体1上开设有第一通孔以及第二通孔，第一通孔中轴线与拉格朗日点模型主体1中轴线对齐，第二通孔位于第一通孔一侧，且第一通孔直径大于第二通孔直径，第一通孔上端部边角做圆弧处理，第二通孔上端部边角做圆弧处理吗，括拉格朗日点模型主体1上对不同星体印刷不同颜色。

其中，拉格朗日点模型主体1外壁上开设有若干沟槽，若干沟槽等间距阵列分布，沟槽让全部点等高，通过沟槽线作为等势线，拉格朗日点模型主体1采用立体模型的形式展示势能曲面，及势能导数为零的点(极值点)与拉格朗日点的对应关系，且通过等高沟槽作为等势面教，在印刷如图3所示的等势面图，展示引力势能的高低。

其中，拉格朗日模型主体1上标记有第一点、第二点、第三点、第四点以及第五点，第一点、第二点以及第三点位于同一条直线L上，第四点以及第五点分别位于直线L上两侧，且关于直线L对称分布。

其中，第一点、第二点、第三点、第四点以及第五点处放置有小球。

其中，小球的材质为铁，小球模拟航天器模型，通过设置小球模拟航天模型器更加方便教学，能够使学生直观的了解五个拉格朗日点的位置以及作用，提高教学效果。

其中，第一点、第二点、第三点、第四点以及第五点正下方分别嵌设有磁体，磁铁与小球产生磁吸力，以摆放代表星球的小球，展示航天器在拉格朗日点附近停泊的稳定性。制作为大型雕塑的本教具，允许观众攀爬、站立，感受不同位置的坡度及稳定性。本专利的教具也可供学生触摸，感受微扰后停泊位置的稳定性。

其中，拉格朗日模型主体1由3D打印机一体打印完成，本发明不仅能够通过3D打印机打印微型模型，提供学生参观，还能够制作大型木质雕塑，允许学生攀爬、站立，感受不同位置的坡度及稳定性。本专利的教具也可供学生触摸，感受微扰后停泊位置的稳定性。

其中，第一点的坐标为：

本发明的工作原理为：请参照图1-7所示，本发明为一种针对拉格朗日点概念的教学工具，使用过程中，通过作为等势线的沟槽，来显示等势面以及等势线，方便学生观看拉格朗日点的势能，通过在五个拉个朗日点中：第一点、第二点、第三点、第四点以及第五点下方嵌设磁体，在使用铁质小球默契，航天模型器更加方便教学，能够使学生直观的了解五个拉格朗日点的位置以及作用，提高教学效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。