Учебно-демонстрационный прибор

 

Использование: учебно-наглядные .пособия для демонстрационных построений по различным учебным дисциплинам - физике , математике и др. Сущность изобретения; прибор содержит панель с отверстиями, набор стержней для геометрических построений, набор информационных символов, стержни, имитирующие векторы и стержни, имитирующие координатные оси. Набор стержней для геометрических построений дополнительно имеет стержни, имитирующие пунктирные линии. Все стержни и символы имеют элементы крепления на панели. Вокруг панели по ее периметру нанесена градусная шкала и могут быть устроены пеналы-кассы для размещения элементрв прибора. Прибор также может содержать по крайней мере одну дополнительную съемную панель. 5 з.п. ф-лы, 16 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1808137 АЗ (я)л G 09 В 23/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО- ССР (ГОСПАТЕН1 СССР) ;.; . р, )fats р л 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4901017/12 (22) 11.01.91 (46) 07,04.93. Бюл, ¹ 13 (76) А.Ж.Насипов и А.В.Поздняков (56) Авторское свидетельство СССР № 953657,. кл, 6 09 B 23/22 1980.(54) УЧЕБНО-ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ

ПРИБОР (57) Использование: учебно-наглядные пособия для демонстрационных построений по различным учебным дисциплинам — физике, математике и др. Сущность изобретения; прибор содержит панель с

Изобретение относится к учебно-наглядным принадлежностям, которые могут использоваться, например, для демонстрации различных физических законов, графических построений при решении задач по физике, математике, инженерной графике и другим дисциплинам, изучаемым в средней и высшей школе, Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей учебно-демонстрационного прибора.

На фиг.1 показан схематично прибор; на фиг,2 и 3 — соответственно метка и фиксатор; на фиг.4 — отдельные варианты выполнения информационных символов; на фиг,5 — стержень, имитирующий направленный отрезок и/или координатную ось; на фиг.6 — стыковое соединение двух стержней; на фиг.7 — варианты стержней, имитирующих пунктирные линии; на фиг.8 — узел отверстиями, набор стержней для геометрических построений, набор информационных символов, стержни, имитирующие векторы и стержни, имитирующие координатные оси, Набор стержней для геометрических построений дополнительно имеет стержни, имитирующие пунктирные линии. Все стержни и символы имеют элементы крепления на. панели. Вокруг панели по ее периметру нанесена градусная шкала и могут быть устроены пеналы-кассы для размещения элементов прибора. Прибор также может содержать по крайней мере одну дополнительную сьемную панель, 5 з.п. ф-лы, 16 ил, 1 на фиг.б; на фиг. 9 и 10 — соответстве но собирающая и рассеивающая линзы, на фиг.11 — 16 — отдельные варианты решения практических задач и демонстрационных построений из большого их разнообразия, Предлагаемый прибор содержит основную панель 1 с ортогонально-расположенными отверстиями 2 и градусной шкалой 3, нижний пенал-кассу 4, полость которого разделена перегородками 5 на отсеки 6 для мелких элементов набора и закрывается откидной крышкой 7, левый боковой пеналкассу 8, разделенный перегородками 9 на отсеки 10 для среднеразмерных элементов набора и снабженный откидной крышкой

11, правый боковой пенал-кассу 12, разделенный перегородкой 13 на два больших отсека 14, закрываемых крышкой 15 . Пеналы-кассы 4,8 и 12 совместно с единым основанием (не показано) прибора

1808137 ными, соответственно ориентированными вершиной наружу или во внутрь, наконечниками 32, внутри которых выполнены по размеру сечения основ полости-углубления 33 и 34, разделенные перегородкой 35, ограничивающей глубину посадки основ. Основы выполняют. как и вышеописанные стержни, с элементами крепления. например, со сквозными отверстиями 36. обеспечивающими возможность закрепления моделей на плоскости, и торцевыми углублениями

37, позволяющими с помощью шпилек 29 производить стыковку-соединение основ между собой и для изменения длины с другими стержнеобразными элементами, а так50 конструктивно объединены в жесткий каркас, внутри которого под закрепляемой сверху панелью 1 имеется для хранения сменных панелей-экранов полость, вход 16 в. которую перекрывается откидной крышкой 17, Каждая из крышек 7,11,15 и 17 имеет рукоятки 18. При этом вышеуказанная шкала 3, может быть нанесена непосредственно на поверхности этих крышек, что расширяет свободное рабочее пространство на повер- "0 хности панели 1, В комплект прибора входит система разнообразных по назначению, форме (например, прямые, дугообразные), размеру, цвету и другим показателям стержнеобразных элементов, в том числе стержни, имитирующие координатные оси (на фиг,1 показаны лишь два из возможно большого количества стержни 19 и 20, изобра>кающие оси OX u OY на плоскости). имеющие концевые стрелки 21 (они могут быть съемными), систему равноотстоящих друг от друга сквозных отверстий 22 и при необходимости не менее двух штыревых выступа (не показаны) на тыльной стороне, с помощью которых, как и с помощью отверстий 22, также можно обеспечить закрепление осей на панели их посадки в соответствующие отверстия 2; стержни 23 и 24, например, двух типов, имитирующие пунктирные ли- 30 нии, которые могут иметь крепежные отверстия, выступы или торцевые углубления (не показаны); данные стержни обеспечивают, в частности, возможность наглядного представления объемных фигур на плоскости, стержни, имитирующие прочие сплошные линии; они имеют торцевые углубления, обеспечивающие возможность осевой стыковки и тем самым увеличения их длины, например, стержни 25 и 26, имеющие тор- 40 цевые углубления 27 и.28, стыкуются между собой с помощью соединительной шпильки

29; модели зеркал. а также собирающих и рассеивающих линз, содержащих стержневые основы 30 и 31 со съемными треуголь-.45 же закреплять их нормально к поверхности панели 1.

Для нанесения условных изобра>кений и крепления вышеописанных элементов на плоскости панели 1 служат метки 38 и фиксаторы 39, которые могут быть взаимозаменяемыми, а также иметь на лицевой поверхности информационные символы необходимого содержания, назначения, либо выполняться по форме непосредственно как информационные символы, например, типа 40 и 41 (см. фиг.4).

Указанные элементы набора — стержни, модели, метки, фиксаторы, информационные символы — располагают по соответствующим отсекам пеналов-касс, причем длинные стержни 19 и 20, могут храниться совместно с дополнительными панелями в соответствующих гнездах внутренней полости (не показана).

Если основная панель 1 выполнена из немагнитного материала, то элементы набора механически крепятся на ней с помощью меток и фиксаторов, Однако данный вариант исключает возможность смещения этих элементов, когда это необходимо, на расстояние, меньшее расстояния между двумя соседними отверстиями 2. Это ограничивает возможности демонстратора, например, при изучении задач динамики. С другой стороны, выполнение основной панели магнитной и без отверстий затрудняет или даже делает невозможным пространственные построения. Поэтому в числе вспомогательных панелей, на которые заранее может быть нанесена необходимая для последующих действий — построений — графическая информация (например, изобра>кения фигур, кривых, координатно-масштабные сетки и т.п.) и которые входят в приборный комплект (на фиг.1 видны края двух из них — 42 и

43), по меньшей мере одна должна быть выполнена из материала, обеспечивающего ее магнитное сцепление с элементами набора, не исключая при этом и возможности механического их соединения, т.е. иметь крепежные углубления или отверстия.

Работу предлагаемого прибора поясним на примере решения задач на плоскости по некоторым дисциплинам — векторной алгебре, физике, аналитической геометрии, геометрии, графике, Пример 1. Сложение векторов (см. фиг.11), На координатной плоскости закрепляют стержни, соответствующие векторам i u

j, выходящим из точки А. Параллельно векторам i u j на плоскости закрепляют стержни

24, имитирующие пунктирные линии, проходящие через концы указанных векторов. Со1808137

20

30

55 единив точку их пересечения B с началом заданных векторов — точкой А, получим вектор к являющийся суммой векторов! и j.

Опустив из точек А и В нэ координатные оси перпендикуляры — стержни, имитирующие пунктирные линии, получим проекции кх и ку результирующего вектора к, Пример 2, Изучение законов отражения и преломления света (см. фиг.12).

Под углом а к оси OY закрепляют стержень АО со стрелкой 44, соответствующий лучу света, падающему на ось ОХ, через которую проходит плоскость разделения двух сред с разным показателем преломления, Под таким же углом к оси OY закрепляют другой стержень со стрелкой 45, соответствующий отраженномулучу ОВ, Затем под углом/3 к оси OY в третьем квадранте закрепляют стержень ОС со стрелкой 46 соответствующий преломленному лучу.

Процесс построения сопровождается необходимыми комментариями. разъяснениями преподавателя, Для наглядности целесообразно использовать стержни АО. ОВ и ОС различной окраски, Пример 3. Построение изображений в собирающей линзе (см. фиг.13), На вспомогательной панели 43 закрепляют стержень, имитирующий оптическую ось, совпадающую с осью ОХ, Перпендикулярно ему закрепляют модели собирающей линзы 30 и предмета АВ, а в точках. соответствующих положениям фокусов линзы, закрепляют метки с символами F 1 и F2. Затем точку А предмета и вершину линзы соединяют направленным отрезком 47., соответствующим падающему лучу, а через вершину линзы и фокус Fz и ровешивают стержень 48, соответствующий преломленному лучу. Соединив точку А предмета стержнем 49, проходящим через оптический центр О линзы до пересечения со стержнем 48, получим точку А, соответствующую изображению точки А. Пересечение перпендикуляра из точки А с осью дает изображение точки В— точку В, В итоге получаем перевернутое действительное изобра>кение предмета АВ в собирающей линзе, которое фиксируют моделью АВ, Пример 4. Аналитическая геометрия на плоскости — координаты точек, расстояние между точками в прямоугольной системе координат (см. фиг:14)..

Используют панель, имеющую градусную шкалу 3. В ходе объяснения материала на панели закрепляют стержни, имитирующие координатные оси OX и ОУ, символы точек К, М и N u символы их координат (х,у), (x,ft) и (х,у ), Для наглядности координаты точек M и К отмечают соответствующими символами — метками на осях OX и ОУ. которые соединяют с точками, соответствующими направленным пунктирным линиям, Если требуется определить расстояние между точками M и N, то после соответствующих разъяснений точки соединяют стержнем, возле которого закрепляют меткутабличку . c изобра>кением выражения

Лх +Ау, являющегося расчетной формулой, Для воспроизведения численного расчета величины ММ возле осей закрепляют символы чисел 2,4.6,... метрической шкалы, по которым считывают "íà чения Лх и Лу.

Угол наклона а прямой MN определяют непосредственно по шкале 3 либо вычисляют

Лх врез щ —.

h,y

Пример 5. Тема Четырехугольники" — доказательство формы и площади вписанной фигуры, образованной линиями, соединяющими середины сторон заданного четырехугольника (см. фиг.15).

На поверхности панели. имеющей свет- . лый тон, строят изображение заданного четырехугольника АВСД с помощью стержней одного цвета. Сеоедины его сторон соединяют стержнями другого цвета — образуется вписанный четырехугольник EF Gk. Для доказательства того, что он является параллелограммом, а его площадь равна половине площади заданного четырехугольника

АВСД, вершины последнего соединяют стержнями АС и ВД, имитирующими пунктирнгяе линии — диагонали. После их закрепления становится очевидным, что вписанная фигура — параллелограмм. Доказательство величины площади последнего сводится к сравнению образованных малых параллелограммов ELOK. LFMO. MGNO u

КНКО с соответствующими треугольниками

АОД, АОВ, ВОС и СОД.

Пример 6. Деление прямой на равные отрезки (см. фиг.16).

На панели с закрепленными стержнями, имитирующими ocu OX u OY. фиксируют прямой стержень АВ . Пусть требуется разделить его на четыре равные части. Для этого с помощью стержней, имитирующих пунктирные линии, переносят начало координат в точку А, а на оси ОЧ устанавливают отметки-символы 1,2,3 и 4 метрической шкалы выбранного масштаба, Затем соединяют метку "4" с концом В исходного стержня AB тонким направленным стержнем, соответствующим секущей линии, параллельно которому закрепляют другие секущие, 18081 37 шкала. на гРадуснаЯ

7 панел и нанесена P ческих поиметру ля геоме ет и жни

° и "1" на стержнеи 4 имеет стер ки "3" а набор с z íèòeëüí0 им . ез отметки M0A А оходящие чер секущих с пр строе е пунктирнь ю шийся оси О мое решение. Онстрацион- 2. ПрибоР "î „ крайней мер и дает иском - и учебно-демон, еше- 5 щ он имеет по ° анель. а стержляет пр ения тельную и глу пе ибор поза ионные постр дополни торцовым е4ством ный при — емонстрацион - истеме ко- ыполнены с то ины посре4с ния зад и в двухмер инатной еличения соединит ач — де ной си ни вы своеи дл ельного как на пл ехмерной ипли- 4 - ковк с пом W глублении оскости - коорди, ля уве ьюс так и B тре бным дисци осеи стыко НОГО В У щ иординат о азли чным У «е

HMlo C M заест- " а установл 2, т л и ч э ю системе и Р о по сравне его э . ибор по пп ти Ующие ко Р лемент,,1ИИ о— ественно „„р 3. П ЖНИ ИМИТИР СТЬЮ нам и сущ ниями ра . ополни- - тем, что стер ы с возможно и решени можности. оп A с я тем выполнены с ных по t4x

НЫМ ИОННЫЕВОЗМ НОСЧИтатЬтО, иНатНЫЕ ОСИ, ния В Разли"í ю демонстрац еством можн ческие ди ro соединени метрическу тЕЛЬНЬ М преимуще и оводить

b и логич 15 Взаимно" 6 азующи" о чках, о Р н позволяет р наборы инф р длине то ийся что 0 " я рп этого на нты набо- .„л „ч а l0 W используя Очие элеме шка У б по п,З, О лы нанесе игры и °,лов и про 4, При ОР ные симВ

„ионгн lx Сима „, ормаЦионн етe Hè ТЕМ, 4Т0 ИН ЕПЛЕНИЯ иймула О из об Ре - прибор лементах Р 4 тличающ ч о Р— емонстрац и, стерж- 2 Прибор по лненные по кр пп 1- о к аям

1. учебно-де отвеРстиями, ИМЕЕТ ВЫПО ЕНИЯ В НИХ и панель с бо моделе z тем, что он им ля размещен одержащии кторы, на по- с я алы-кассы 4 . еналы-касс

ПРИ ЭТОМ П ющийс" ли, о т л траци 2 6 Прибор ПО " нанесена на " елью Расш Р еет стеРжни м что градусн алов-касс тем, что с ц тей, он им ные те крышек пен маЦИОННЬ Е "1808137

1808137

Составитель А,Насипов

Те:<ред M,Mîðãåíòàë

Корректор М.Андрушенко

Редактор Л.Волкова

Заказ 1401 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101