[其他]多向接头配接式“立体结构”教学用具

说明书

本实用新型涉及一种表现立体空间结构的综合性理科教学模型，特别可作为学生个人的学具和少儿启蒙教学用的玩具。

在学习数学“几何体”及其他空间图形，化学、生物学的“分子结构”，物理学、化学“晶体结构”等知识时，都涉及立体结构的问题，利用实体模型给学生以生动的立体形象并培养其空间想像能力是普遍采用的教学方法。现代教学更强调学生通过自己观察和动手的方法学习，以及从少儿时期就进行趣味性的启蒙教育，所以，提供一种个人能随手使用的小型学具就显得相当迫切。

目前常用的这类模型中，框架式模型的教学效果较好。而框架式模型中，又有能一件多用的配接式框架模型，特别是用接头连接接杆的接头配接式模型，因具有易装易卸、连接牢度适中的特点，很适于转化为小型学具或玩具。

但目前这类模型因分科而设，在接头与接杆的设计上缺乏综合利用的考虑；即便是单科使用的配接模型，如有的数学“几何体”插接模型，由于接头上接点方位的安排不够合理，使配接件增多，一件多用的效果不显著；因而，无论就单科，还是综合多科来说，配接效率还相当低。

本实用新型的目的是提供一种多向接头，并设置少量相应的简单辅件，形成一套数理化通用的立体模型配接用具，为各学科同时使用。这种多向接头上的接点方位又可分解在几种接头上，分别制成更简易的单科专用接头。而且，无论哪种情况均具有较高的配接效率，从而使整套配接件十分简炼，在使用、携带、制作、维修、包装、运输上都带来方便，成本大幅度降低，使之既可作为大型教具，更适宜转化为小型学具或玩具。

实用新型的内容如下：

这套配接式“立体结构”教学用具分接头与接杆两部分。用凹接法连接时，接头上的接点即小孔，接杆为插棒；用凸接法连接时，接点是凸头，接杆为套管。

接头有主接头（图1）与辅助接头（图5）各一种。为叙述方便，我们按图号记接头，该两接头就分别记为接头一和接头五（下同）。

主接头的外形视需要而定。接头一暂定外形为正方体，是为了便于说明接头上各接点之间的位置关系。接头一上有13个方位的接点，其位置安排相当于一个正方体的下底面中心Z，四侧棱的中点A、B、C、D，上底面四边的中点E、F、G、H，以及正方体不相邻的四顶点M、N、P、Q。（图1）

从正方体中心O到各接点的13个方位之间有如下的角度组合关系：

OA、OB、OC、OD在同一平面内间隔90°，此关系记作为    90°－90°－90°－90°；

OA、OB、OC、OD、OZ中任取不在同一平面内的三个，构成三个面角均为90°的直三面角，记作90°－90°－90°；

OE、OF、OG、OH顺次间隔60°，且对边成90°角，记这个四面角关系为60°－60°－60°－60°；

OF、OC、OG均间隔60°，构成各面角均为60°的三面角，记此关系为60°－60°－60°－60°；

（由对称知：OG－OD－OH，OH－OA－OE，OE－OB－OF也构成与之相同的三面角关系）；

OM垂直于OE、OF所在平面，因而与OE、OF的交角分别为90°，所以，OM－OE－OF构成三个面角分别为90°，60°，90°的三面角关系，记作90°－60°－90°；（也由对称性知：ON－OG－OH，OP－OE－OH，OQ－OF－OG也构成同关系）；

按照类似的叙述：

由于OM也垂直于AC，记OM－OA－OF所成的三面角关系为90°－120°－90°；

（OM－OE－OC，ON－OA－OG，ON－OH－OC，OP－OB－OH，OP－OE－OD，OQ－OB－OH，OQ－OE－OD同）；

由于OB垂直于OC，记OF－OB－OC所成的三面角关系为60°－90°－60°；

（OE－OA－OB，OG－OC－OD，OH－OD－OA同）；

而OA、OD分别是OC，OB的反向方位，所以可记OF－OA－OD所成的三面角关系为120°－90°－120°；（OE－OC－OD，OG－OA－OB，OH－OB－OC同）；

又OA是OC的反向方位，所以又可记OA－OF－OG所成的三面角关系为120°－60°－120°；

（OB－OG－OH，OC－OH－OE，OD－OE－OF同）；

同理，记OF－OA－OB构成的三面角关系为120°－90°－60°；（OF－OD－OC，OG－OB－OC，OG－OA－OD，OH－OB－OA，OH－OC－OD，OE－OD－OA，OE－OC－OB同）。