[发明专利]一种组装式几何体教具及其制作方法

说明书

本发明提供了一种组装式几何体教具及其制作方法，教具以新型外包式接头为主，和一些传统接头、不同长度的小棒、新型圆环、普通圆环、筒状磁铁与不同形状的磁性橡胶片，及一个铁框架正方体组成。该接头由三个或三个以上的臂组成，其中至少有两个固定臂且至少有一个活动臂，固定臂之间有固定的角度，活动臂以柔性韧带和固定臂相连。新接头连接小棒，固定臂确保组建四边形及四边以上的平面时不变形，活动臂的角度变化适应多种空间结构。以新方法，把这些组件制成不同形状的几何体框架，小棒套上筒状磁铁，再制作成几何体，吸附磁性橡胶片做成的几何体的外表面、内截面，成为几何体的表面结构模型、截面结构模型。

技术领域：

本发明涉及一种组装式几何体教具及其制作方法，特别是一种以“外包式接头”为主要连接件的组装式几何体教具及其制作方法。

背景技术：

立体几何教学中的教具可分为三大部分：框架结构模型、表面结构模型、截面结构模型。

框架结构模型可分为三大类。第一类是铁丝焊接的固定模型，这种模型的大小和角度固定，形状规整，可直接使用，缺点是很占空间，不便于存放，而且一种模型只能演示一种单一的形状，而空间几何体形状千变万化，因此固定模型不能适应多样的图形和变化情况；第二类是固定连接的可伸缩模型，这种模型是以类似天线的金属伸缩杆作为几何体的棱，用螺丝固定在类似“万向球”的结点上，通过调节伸缩杆的长度和结点的角度使模型变形。这类模型需要反复拆拧螺丝，而且变形困难，因为一根伸缩杆的伸长或缩短，会使整个模型的所有棱和结点都发生变形，得一点一点反复调节所有的伸缩杆和结点，既麻烦，又易损坏，现今在教学中已经很难见到了；第三类是组合模型，这类模型由可拆装的小棒(或小管)、接头、皮筋、平面组成，优点是体积小、方便携带，但缺点是接头的功能有限，能组成的模型种类有限，不结实，易松散。因此焊接的固定模型，还是当今教学的主体。

当前组合模型的接头，按照插入方式，可分为两种。一种是“内插式接头”，接头有多个细小突出的圆柱形榫头，该模型的制作方法是：把这种接头内插入小管中，把小管连接成几何体。“内插式接头”有不结实、无法做大的缺点，不利于课堂演示。因为几何体的棱在图纸上都是细线，细线上还常加辅助线，以演示各种线段、平面、在空间上的相互位置，所以模型的棱不能太粗(一般外径不能大于4mm)，太粗就难以展现线条之间、线面之间的各种关系。如果做细，管的内径就更小。接头和小管都是塑料件，细而中空的塑料管不结实，长了(如大于15cm)就会明显弯曲，使模型无法做大，影响演示效果，而且孔径小，使得“内插式接头”凸出的小圆隼头的外径也细，导致接头不结实。接头和塑料管的接口尺寸有公差配合，即使是在公差配合内的合格产品，也常有插接不牢固的情况；如果插接紧密，因为接头圆隼细，插拔几次容易折断在小管中，堵死小管。另一种是“外包式接头”，该接头有多个中间有孔道的臂，小管或小棒插入或卡入孔道，即接头臂外包套着小管，组成几何体。外包式接头相对结实，因为小棒可做成实心的，用铁丝、钢棒或塑包铁棒，做细(3mm左右)也有足够的强度，而且“外包式接头”管壁可以做厚以增加强度。