关于教具《立体双曲线规》的设计与制作

2017-05-08杜平

学周刊·上旬刊 2017年14期

杜平

摘要：立体双曲线规可供双曲线的演示教学和生产中双曲线的图像以及学生学习使用，它能做出标准规范的图像，便于对实验数据的进一步处理和验证，便于师生在教学中的使用。不仅如此，立体双曲线规结构简单、轻巧灵活、操作简单，画出的图像光滑规范、可视性强，且能够长期使用。

关键词：高中数学；立体双曲线规；教具设计；制作

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1673-9132（2017）14-0136-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2017.14.088

一、开发背景及理论指导

高中数学中涉及到了双曲线的内容，而其特殊的图像性质为其图像绘制带来许多问题，因其双向弯曲的图像形状，从而使手中工具无法发挥丝毫作用，因而想起了圆规带来的种种便捷。根据双曲线的定义和参考圆规的形状，笔者开始着手双曲线作图工具研究，通过不断尝试改进，最终确立了立体双曲线规的初步结构与设计思路。在制作的過程中严格按照中学数学课本中双曲线的定义，以便于让学生与老师能够快速地画出双曲线的图像并进行观察使用。

二、组成及其结构功能

随着人类社会的不断进步和科技的不断发展，人们对工具的需要不断提高。为了便于师生更好地学习双曲线，本论文根据双曲线的定义设计出了立体双曲线规，它主要由执行装置、控制装置和辅助装置等三部分组成。其中执行装置由绘图机构、输线机构和收线机构。绘图机构由笔筒和笔芯组成，且与输线机构输出线相连接，笔芯将其输出线分成两份，且分别位于支撑机架的调节螺钉之上，并能够进行前后活动，从而实现绘制双曲线的目的，当双曲线绘制完成后，通过收线机构将输出的线回收于输出装置之中。控制装置由调节卡槽构成，调节卡槽由调节螺钉和卡槽组成，调节卡槽位于带有刻度的支撑机架之内，调节螺钉与输出线相连接，通过调节螺钉在卡槽内上下的移动从而根据不同的刻度来控制输出线的长度，以便于绘制出不同形状的双曲线，达到教学的要求。辅助装置由支撑机架、调节螺母、输线装置和收线装置构成。其中支撑机架起到支撑固定的作用，保证了立体双曲线工具能够正常的运转；调节螺母位于支撑机架外壳的顶部，通过调节螺母可以调节两支撑机架开口的大小并进行固定；输线装置由滑轮、铆钉和输出口组成，滑轮通过铆钉固定与支撑机架外壳的内部并能够进行转动，其上饶有输出线，输出线在支撑机架的下部的铆钉上进行固定，并通过输出口进行输出；收线装置由滑轮、发条弹簧和构成，其原理类似于卷尺的自动回收原理，其安装于齿轮之上能够使齿轮转动以后反向转动回复初始位置。

三、使用说明

本论文设计出的立体双曲线规使用简单方便，且便于观察理解。在使用的过程中支撑机架应竖直固定于纸面上，其固定点为双曲线的焦点，两固定点之间的距离为双曲线的焦距。在绘制双曲线图像的过程中手应该时刻紧握住绘图机构，而且笔芯的位置为双曲线的顶点，在此过程中向上下拉动绘图机构从而带动输出线伸长，而滑轮的转动保证了输出线的伸长长度，当绘制出一侧曲线时，通过调节调节螺母使绘图机构左右移动从而可以绘制出另一侧的双曲线。