[其他]季节变化演示仪

说明书

本发明属于地理教学中的教具。

季节变化的根本原因在于黄赤交角的存在，这一交角使得地球在公转中与太阳的相对位置不断改变，导致太阳直射点在地球表面南北移动，各不同纬度地区受热多少随之变化，形成不同的季节。对于这一原理，传统的叙述方法是采用黄道座标系，即以黄道面（地球轨道面）为水平面，地球“斜着身子”绕太阳公转，导致太阳直射点在南北回归线之间往返移动，形成不同的季节。学生对此很难理解，且原有演示地球公转运动的教具，需有运行滚轮及一整套齿轮装置，才能保证地轴北端常指北极星附近，因而结构复杂，成本较高，许多学校无力购置，形成教学手段空缺。

本发明的目的在于弥补传统演示仪器的不足，提供一种演示方法科学且结构合理的季节演示仪。

本发明演示仪改变了传统的叙述方法，以赤道面为水平面，地球在绕日公转的圆周运动中呈现出上下运动，从而排除了“地球斜着身子公转”这一不确切的概念，使学生易于理解，且可以利用本演示仪，直观地说明地球公转运动轨道的升降变化。

本发明季节演示仪由面盘、转动装置、倾角变换装置组成。

图1为面盘结构示意图。

面盘为圆形，表示地球轨道面（黄道面），在面盘周围边缘定有弧距相等的八个点，分别代表冬至、立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬八个节气，面盘中央设一半球（图1－A）表示太阳，由球心向上述八个点引出直线，代表日心与地心的连线，即太阳对地球表面的直射光线，在春分、秋分、夏至、冬至四点各设一灯泡，利用电刷（图2－B）轮流接通干电池电源，各点灯泡随着地球的公转运动所行位置依次开启，过后自行关闭，用以显示太阳直射点的位置。

图2为季节演示仪整体结构示意图。

主轴（C）垂直安置于底座（D）上，面盘安置于主轴上，与主轴中轴线之垂线呈23.5°角，活动套筒（E）包在主轴外侧，套筒上以两个螺栓（F，G）连接两支连杆（H，I），使其能上下活动，连杆另一端与金属片（J）通过两螺栓（K，L）连接，地球仪（M）的中轴（即地轴）固定于金属片（J）上，F、G、K、L构成一个可变更内角角度的平行四边形，使地球无论运行到什么位置，地轴始终处于垂直状态，套筒的下方设一圆形中空托盘（P），其上沿为一斜面，与主轴（C）中轴线之垂线成23.5°夹角，连杆（I）的下侧耽于此斜面上，用手推动地球仪（M）绕面盘作公转运动，则地球仪在作圆周运动的同时出现上下运动，由于连杆与面盘始终处于平行状态，从而使太阳直射光线的末端永远指向地心。

图3为倾角变换装置

考虑到许多教师习惯于传统的演示方法，倾角变换装置是为其能够由传统方法向现在所示演示方法过渡並能够对此两种演示方法进行对比讲解而设置的；它使得本发明演示仪既能按新方法采用赤道座标系讲解，也能按传统方法采用黄道座标系进行演示。

主轴（图3－A）嵌入十字转向部件（图3－B）的凹槽内，用一螺栓（图3－C）紧固。如图4所示，使主轴可以23.5°角向右方倾斜，此时面盘所代表的地球轨道面呈水平状态，地轴与轨道面呈66.5°夹角，即可采用黄道座标系按传统方法进行演示。

本教具演示方法科学、直观，结构合理，可有效地解决季节成因这一教学难点，且可生动地把地球公转过程中同时出现的圆周运动和升降运动阐述清楚。适用于中学地理教学，亦可供大学《地球概论》教学使用。