连杆式多功能四季演示教具的制作方法

本发明涉及一种地理学科中关于四季形成原因的演示教具。为了演示地理学科中地球公转造成一年四季的现象，获得最大相似度地再现教科书中插图情境的演示效果，尤其采用简单的连杆和齿轮装置来实现地球在公转运动中的倾斜方向的稳定性，精确地演示了太阳直射点在南北回归线之间移动的演示效果，而且一具多用：可以演示四季形成，可以演示极昼、极夜的形成，还可以演示地球的远日点在夏至、近日点在冬至，从而实现一种全新的连杆式多功能四季演示教具。

背景技术：

教科书中关于地球公转造成一年四季的形成原因，多是采用插图来说明。然而要学生真正理解这其中的原因，则需要很强的空间运动的想象能力，这一直以来都是学生学习掌握的难点。目前常用的四季演示教具是三星仪，但是三星仪中地球模型太小，很难展示地球公转中太阳直射点的变化，演示效果不理想。

技术实现要素：

为了能够在教学过程中更形象直观地演示四季形成的原因，本发明采用的解决方案是：采用了一个简单的曲轴和连杆装置，来控制地球在围绕太阳做运动时，地球倾斜的方向始终不变，也就是地球北极指向的方向不变，以最大相似度地再现教科书中插图情境，更好地获得太阳直射点在南北回归线之间移动的演示效果。

附图说明

图1是连杆式多功能四季演示教具结构图，图2是连杆式多功能四季演示教具原理图。

具体实施

结合说明书附图图1具体说明：地球公转轨道设计。地球安装在一个曲轴的主轴上面，曲轴由上曲轴臂、曲轴连杆轴和下曲轴臂[地球轮]三个部分组成，曲轴的主轴安装在一个带柄圆环的摇臂上面，摇臂的圆环套在固定在底板中心的托芯上，推动摇臂，可以让地球围绕着托芯的中心点做圆形轨道的公转。

控制地球倾斜方向的连杆设计。曲轴和连杆共同作用可以控制地球倾斜方向稳定性，连杆的一头固定在太阳的中心位置。地球绕太阳公转的轨道被设置成向左偏移的等圆上，向左偏移的量l和曲轴臂的长度l是一致的。连杆可以让地球公转时保持倾斜的方向保持一致，如说明书附图图2所示：由于地球的轨道偏移到了太阳中心点的左边，当地球在春分时，由于连杆的作用，使曲轴臂指向3时的方向；当地球运动到夏至时，连杆把曲轴臂拉向6时的方向；当地球到达秋分时，连杆又控制着曲轴臂指向9时的方向；当地球在冬至时，连杆把曲轴臂推向12时的方向了。这样一圈下来，地球受曲轴和连杆的共同作用，正好使倾斜的方向保持一致性。

控制地球倾斜转动的齿轮组设计。地球在公转过程中，曲轴臂的指向决定了地球倾斜的方向：地球绕太阳做逆时针旋转一周，曲轴臂也围绕曲轴的主轴做顺时针旋转一周。这里设计了一组齿轮来控制曲轴臂的转动，太阳轮被固定在底板的中心位置，是不可转动的；当推动摇臂时，太阳轮推动大小行星轮转动；再由减速小行星轮推动地球轮转动。齿轮组的转动比例设计成(60:20)*(10:30)＝1:1，利用整个齿轮组达到转向相反，转速相等的传动。

功能拓展设计。1、由于使用曲轴和连杆来控制地球的倾斜方向，使得连接地球和太阳的连杆巧妙地充当指针的第二个作用。利用这个特点，在连杆的太阳端设计了一个中直柱，在中直柱上安装一个小灯泡，使小灯泡的光线沿连杆方向射向地球，模拟太阳光的照射。这样，当地球运行在公转的轨道上时，太阳的直射点会在南北回归线之间移动，能形象直观地展示四季的形成原因。2、在摇臂上面添加了一块昼夜分割线的小挡板，有了这块小挡板，就能够直观的展示地球上的极昼极夜的形成原因。3、由于地球绕太阳公转的轨道被设置成太阳中心向左偏移的等圆上，这样恰好和地球的远日点在夏至、近日点在冬至的现象相吻合。

本发明的有益效果是，在太阳直射点变化引起四季形成原因的教学演示活动中，实现形象直观、空间立体型强、运动变化控制精确的良好效果，学生对知识点掌握起来就很容易了。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种地理学科中关于四季形成原因的演示教具。为了演示地理学科中地球公转造成一年四季的现象，获得最大相似度地再现教科书中插图情境的演示效果，尤其采用简单的连杆和齿轮装置来实现地球在公转运动中的倾斜方向的稳定性，精确地演示了太阳直射点在南北回归线之间移动的演示效果，而且一具多用：可以演示四季形成，可以演示极昼、极夜的形成，还可以演示地球的远日点在夏至、近日点在冬至，从而实现一种全新的连杆式多功能四季演示教具。

技术研发人员：童跃
受保护的技术使用者：童跃
技术研发日：2017.04.23
技术公布日：2017.08.29