[实用新型]多功能数学组合教具

说明书

本实用新型属于数学教具。

在第三届全国发明展览会上展品了漳州五中退休教师黄庭燎的发明“多功能几何智力教具”，它是一套六族叠合式几何图形。

本实用新型是对上述几何教具的改进，提供一套功能多，组合简便，结构、工艺简化，适应于中小学和幼儿园师生课堂演示、学习和游戏的数学教具，可简便地随时组合、变换、演示各种图形，学习相应的数学知识，尤其是几何基本知识。

该教具包括一套几何图形部件、连接轴和接插件。几何图形部件为框架式或平面式。众所周知，在同一个平面内，若有一条定直线a和一条动线l，则当这个面绕着a旋转一周时，动线l所形成的面称旋转面，定直线a称旋转面的轴，动线l称旋转面的母线，封闭的旋转面所围成的立体称旋转体。框架式为母线型或由母线与轴组成，可设置直线族、直角三角形族、矩形族、直角梯形族、半圆族和扇形族，每族设2～10个相同或相似的图形部件，几何图形部件上有接插梢和孔，便于几何图形部件相互配接，也可以接插固定在接插件上，为此接插件的侧面上有用于固定几何图形部件的槽。接插件的轴心设有用于固定连接轴的孔，连接轴为杆状或棒状。

接插件采用圆柱体，其侧面上的槽是沿轴心方向的直形槽或沿环绕轴心方向的环形槽，直形槽对称设置，数目为2至10，以4至6为佳。上述各族几何图形部件可以将接插梢插入接插件的槽中，组成所需的旋转面和旋转体，以直角梯形族为例说明如下。

用两个直角梯形部件对称插入接插件上，则形成等腰梯形。随着插入的直角梯形的增加，图形相应变化，从而可以演示、学习棱台和圆台的有关概念和知识，例如多棱台和圆台的轴、母线、高、侧面、截面（含轴截面、中截面）、底面、投影、侧面积、全面积、体积等以及它们的性质，例如1）圆台的两个底面是两个圆，它们所在的平面平行；2）圆台的轴经过两个底面的圆心，并且和底面垂直，连结两个底面圆心的线段的长等于圆台的高；3）圆台的母线都相等，各条母线的延长线相交于一点；4）圆台的上、下底面圆心的连结线段，一条母线和经过这条母线的端点的上、下底面的半径组成一个直角梯形；等等。

同理可得多棱台和正棱台的性质。

显然直线族部件可以组合变换演示许多数学基础知识，例如自然数、整数、等分、小数、分数、百分率、百分比、四则运算和几何初步知识，其中包括直线、射线、线段、垂线、平行线，各种角、三角形、多边形及其性质，还可以与其他族几何图形部件组合演示相应的几何知识，如图4所示，直线族可设2至20个长度相同或成比例的图形部件，可选用红、兰、黄三基色。

几何图形部件上若设置若干空心的几何图形或图案，则可以兼有曲线板的功能；若标有角度、长度，则兼有三角尺、量角器和直尺的功能。

扇形族几何图形部件其圆心角选为30°、45°、60°、90°。

各族几何图形部件的大小若选择得当，还能够变换各种图形之间的关系，例如圆内接三角形、圆内接多边形、直线与平面、直线与圆等等。

显而易见，本实用新型仅用少量的几何图形部件和接插件，就能够组合、变换、演示大量的数学基础知识和平面几何、立体几何知识，一套教具即能广泛适应于中小学和幼儿园师生的数学教学和少儿游戏。对更新旧的数学教具，培养学生的逻辑思维和空间想象能力，提高教学质量，缩短学时，一物多用，具有实际的意义。该教具用料省、结构工艺简化、成本低。

图1为各族几何图形部件的结构示意图。

图2为接插件结构视图。

图3为几何图形部件上的长度、角度、图形和图案。

图4为直线族部件的功能举例。

图5为直角梯形族部件的功能举例。

其中1是几何图形部件，a）为母线型框架式，b）为母线与轴组成的框架式，C）为平面式，2是接插梢，3是接插孔，4是接插件，5是直形槽，6是环形槽，7是长度刻度，8是角度刻度，9是空心几何图形，10是空心图案，11是连接轴。