专利名称:电子云、原子轨道教学模型电动演示装置的制作方法
本发明是用于化学教学的一种电子云、原子轨道教学模型电动演示装置。
现有的电子云、原子轨道实验教具大体上可分为两类一类是用木材、塑料或其它材料制成的实体模型，这类教具虽然能呈现各种不同形状的电子云和原子轨道，但不形象，无法体现电子在核外空间的动态几率分布和电子云的内部形象;另一类教具是借用幻灯片，这类教具虽有动态感觉，但仍然是平面图像，无立体感觉。这两类教具用于化学教学时，学生难于理解，也不易形成正确的概念。
本发明的目的就在于为化学教学提供一种动态、立体和形象生动的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置。
本发明的装置，具有演示平台(1)、电动演示装置(2、3、4)和教学模型(5～21)(如图1)。
教学模型(5)用来演示氢原子电子云;(6)用来演示P电子云;(7)用来演示d2z电子云;(8)用来演示杂化电子云;(9)用来组合演示杂化电子云。
教学模型(11)用来演示1S原子轨道;(12)用来演示“1S+2S”原子轨道;(13)用来演示2P原子轨道，也用来组合演示π键;(14)用来演示“2P+3P”原子轨道;(15)用来演示d原子轨道;(16)用来演示SP杂化轨道;(17)、(18)用来演示δ键;(19)用来演示P原子轨道;(20)用来组合演示SP3、SP2杂化轨道;(21)用来演示苯分子大π键。
教学模型(5～21)的透明薄片(22、24)和骨架(25、28)的形状是与实体模型在正投影视图上的形状相符的。
教学模型(5、6、7、8)由透明薄片(22)和插杆(23)组成(如图2)，透明薄片(22)上有若干按核外电子几率分布的微小的通孔，其中教学模型(5)的透明薄片(22)的中心还有一个彩色园球(26)，插杆(23)沿透明薄片(22)的竖直中心线在其底部与之联接，透明薄片(22)的厚度为1～2毫米。
教学模型(5、6、7、8)也可由插杆(23)、透明薄片(24)和骨架(25)组成(如图4)，透明薄片(24)厚度为0.2～0.8毫米，其上有若干按核外电子几率分布的微小的通孔，其中教学模型(5)的透明薄片(24)的中心还有一个彩色园球(26)，透明薄片(24)与骨架(25)联接，插杆(23)沿骨架(25)的竖直中心线在其底部与之联接。
教学模型(9、10)由插杆(23)、透明薄片(24)、骨架(25)和套筒(27)组成(如图3)，透明薄片(24)厚度为0.2～0.8毫米，其上有若干按核外电子几率分布的微小的通孔，它与骨架(25)联接，插杆(23)沿骨架(25)的竖直中心线在其底部与之联接，套筒(27)套装在骨架(25)的过渡段上。
骨架(25)提高了教学模型(5～10)的强度和刚度，也防止了教学模型(5～10)旋转时可能产生的摆动，插杆(23)在施加一预应力后，能插入电动演示装置(2、4)的微型电动机(37)轴上的涨套(38)中一定深度。
演示时，快速转动的教学模型(5～10)上的微小的通孔所留下的清晰的影迹，便立体、动态和形象生动地体现了电子在核外空间的动态几率分布和电子云的内部形象。彩色园球(26)清晰地表示了氢原子核。
教学模型(11～18)由插杆(23)和骨架(28)组成(如图5)，插杆(23)与骨架(28)的联接除教学模型(12)是插杆(23)沿骨架(28)的竖直中心线在其内骨架的底部与之联接外，其它的均沿骨架(28)的竖直中心线在其底部与之联接，骨架(28)上有毛状物质。
教学模型(19、20)由插杆(23)、骨架(28)和套筒(27)组成(如图6)，插杆(23)沿骨架(28)的竖直中心线在其底部与之联接，套筒(27)套装在骨架(28)的过渡段上，骨架(28)上有毛状物质。
教学模型(21)由插杆(23)、骨架(28)、正六边形骨架(29)和横梁(30)组成(如图7)，横梁(30)在正六边形骨架(29)的一对对应边的两个中点与之联接，插杆(23)在正六边形骨架(29)的竖直平面内与横梁(30)的中点相联接且垂直于横梁(30)，骨架(28)和正六边形骨架(29)上有毛状物质。
教学模型(11～21)快速旋转，便得到了立体、动态和形象生动的原子轨道影迹，毛状物质增加了这种影迹的可见度。
演示平台由底坐(31、34)、调节元件(32)、支撑杆(33)和锁紧元件(35、36)组成(如图8)，支撑杆(33)垂直于底坐(31)的表平面，其竖直中心线在其底坐(31)的表平面上的连线呈正三角形。为了便于组合演示时各个教学模型位置的调整，底坐(34)的两个端面，一个与支撑杆(33)的竖直中心线平行，另一个则与之成109°28′角度，端面上分别有安装电动演示装置(4)的微型电动机(37)的孔，孔中心线垂直于其端面。支撑杆(33)与底坐(31)的联接是可拆卸的，底坐(34)上有将底坐(34)与支撑杆(33)锁紧的锁紧元件(35)，有将微型电动机(37)与底坐(34)锁紧的锁紧元件(36)，演示平台(1)的水平位置是通过调节元件(32)来调节的。
电动演示装置(2)由微型电动机(37)、涨套(38)、加固套(39)和外壳(40)组成(如图10);电动演示装置(3)由微型电动机(37)、涨套(38)、加固套(39)、外壳(40)和齿轮(41～44)组成(如图11);电动演示装置(4)由微型电动机(37)、涨套(38)和加固套(39)组成(如图9);
电动演示装置(2、3、4)的涨套(38)是由弹性材料制成的，在施加一预应力后能装入加固套(39)中，在其一端施加一预应力后，另一端能装入微型电动机(37)的轴或齿轮(41、44)的轴一定深度(如A放大)，涨套(38)的设置是为了便于教学模型(5～21)的插杆(23)能方便插入和拔出，加固套(39)是防止演示中可能出现的教学模型(5～21)的摇晃。
电动演示装置(3)的齿轮(41)、(43)、(44)的齿数是相同的，这样就使齿轮(41)、(44)的轴得到方向相反、大小相同的转速，这样就可以用来演示π键。
本发明与现有的实验教具相比有如下的优点1.演示时所得到的是立体、动态和形象生动的影迹，使学生易于理解和易形成正确的概念。
2.本发明既可单独演示，又可组合演示，而且教学模型(5～20)都是平面的薄片或骨架，因而使教学模型的数量减少且易于携带。
附图1 电子云、原子轨道教学模型电动演示装置示意图。
附图2 教学模型(5～8)示意图。
附图3 教学模型(9、10)示意图。
附图4 教学模型(5～8)示意图。
附图5 教学模型(11～18)示意图。
附图6 教学模型(19、20)示意图。
附图7 教学模型(21)示意图。
附图8 演示平台(1)示意图。
附图9 电动演示装置(4)示意图。
附图10 电动演示装置(2)示意图。
附图11 电动演示装置(3)示意图。
下面结合一种较好的实施方式对本发明进行进一步说明教学模型(5、6、7、8)(如图2)，透明薄片(24)厚度为0.2毫米，其上钻有若干按核外电子几率分布的微小的通孔，教学模型(5)的透明薄片(22)的中心还镶嵌有一个红色园球(26)，插杆(23)是一金属园棍，它沿透明薄片(22)的竖直中心线在其底部与之粘接。
教学模型(9、10)(如图3)，透明薄片(24)厚度为0.2毫米，其上钻有若干按核外电子几率分布的微小的通孔，骨架(25)由金属丝弯制而成，插杆(23)是一金属园棍，透明薄片(24)粘接在骨架(25)上，插杆(23)沿骨架(25)的竖直中心线在其底部与之焊接，套筒(27)套装在骨架(25)的过渡段上后，能转动。
教学模型(11～18)(如图5)，骨架(28)由金属丝弯制而成，插杆(23)是一金属园棍，它与骨架(28)的联接除教学模型(12)是插杆(23)沿骨架(28)的竖直中心线在其内骨架的底部与之焊接外，其它的均沿竖直中心线在其底部与之焊接，骨架(28)上缠有浅色毛线。
教学模型(19、20)(如图6)，骨架(28)由金属丝弯制而成，插杆(23)是一金属园棍，它沿骨架(28)的竖直中心线在其底部与之焊接，套筒(27)套装在骨架(28)的过渡段上，能转动，骨架(28)上缠有浅色毛线。
教学模型(21)(如图7)，骨架(26)和正六边形骨架(29)由金属丝弯制而成，横梁(30)和插杆(23)均为金属园棍，骨架(28)和正六边形骨架(29)的联接均为焊接，横梁(30)焊接在正六边形骨架(29)的一对对应边的两个中点上，插杆(23)在正六边形骨架(29)的垂直平面内与横梁(30)的中点相焊接且垂直于横梁(30)，骨架(28)和正六边形骨架(29)上缠有浅色毛线。
演示平台(1)(如图8)，调节元件(32)及锁紧元件(35、36)均是螺纹件，支撑杆(33)垂直于底坐(31)的表平面，它的竖直中心线在底坐(31)的表平面上的连线呈正三角形，它与底坐(31)的联接是可拆卸的。支撑杆(33)上的底坐(34)可绕其转动，当底坐(34)的位置确定后，由锁紧元件(35)锁紧固定。底坐(34)的两个端面，一个与支撑杆(33)的竖直中心线平行，而另一个则与之成109°28′角度，其上各开有安装电动演示装置(4)的微型电动机(37)的孔，孔中心线与端面相垂直，微型电动机(37)由锁紧元件(36)锁紧固定。
电动演示装置(2、3、4)(如图10、11、9)，涨套(38)是弹性材料制成的，它在施加一预应力后装入加固套(39)中，在施加一预应力后插入电动演示装置(2、4)的微型电动机(37)的轴和电动演示装置(3)的齿轮(41)、(44)的轴一定深度，电动演示装置(3)的齿轮(41)、(43)、(44)的齿数相同。
教学模型(5～21)的插杆(23)在施加一预应力后能插入电动演示装置(2、3、4)的涨套(38)中一定深度。
权利要求
1.电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，具有演示平台(1)、电动演示装置(2、3、4)和教学模型(5～21)。本发明的特征是教学模型(5～21)，其特征在于a.教学模型(5、6、7、8)由透明薄片(22)、插杆(23)组成，b.教学模型(5、6、7、8)由插杆(23)、透明薄片(24)、骨架(25)组成。c.教学模型(9、10)由插杆(23)、透明薄片(24)、骨架(25)、和套筒(27)组成，d.教学模型(11～18)由插杆(23)和骨架(28)组成，e.教学模型(19、20)由插杆(23)、套筒(27)和骨架(28)组成，f.教学模型(21)由插杆(23)、骨架(28)、正六边形骨架(29)和横梁(30)组成。
2.根据权力要求1.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于透明薄片(22)上有若干按核外电子云几率分布的微小的通孔。
3.根据权力要求1.或2.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于插杆(23)沿透明薄片(22)的竖直中心线在其底部与之联接。
4.根据权力要求1.、2.或3.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于教学模型(5)的透明薄片(22)的中心还有一个彩色的园球(26)。
5.根据权力要求1.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于透明薄片(24)上有若干按核外电子几率分布的微小的通孔。
6.根据权力要求1.或5.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于透明薄片(24)与骨架(25)联接，插杆(23)沿骨架(25)的竖直中心线在其底部与之联接。
7.根据权力要求1.、5.或6.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于教学模型(9、10)的骨架(25)的过渡段上套装着套筒(27)。
8.根据权力要求1.、5或6.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于教学模型(5)的透明薄片(24)的中心还有一个彩色园球(26)。
9.根据权力要求1.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于插杆(23)与骨架(28)的联接，除教学模型(12)是插杆(23)沿骨架(28)的竖直中心线在其内骨架的底部与之联接外，其它均沿骨架(28)的竖直中心线在其底部与之联接。
10.根据权力要求1.或9.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于教学模型(19、20)的骨架(28)的过渡段上套装着套筒(27)。
11.根据权力要求1.、9.或10.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于骨架(28)上有毛状物质。
12.根据权力要求1.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于横梁(30)在正六边形骨架(29)的一对对应边的两个中点上与之联接，插杆(23)在正六边形骨架(29)的垂直平面内与横梁(30)的中点相联接，且垂直于横梁(30)。
13.根据权力要求1.或12所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于骨架(28)和正六边形骨架(29)上有毛状物质。
14.根据权力要求1.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于插杆(23)在施加一预应力后能插入电动演示装置(2、3、4)的涨套(38)一定深度。
15.电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，具有演示平台(1)、电动演示装置(2、3、4)和教学模型(5～21)。本发明的特征是演示平台(1)，演示平台(1)具有底坐(31、34)、调节元件(32)、支撑杆(33)、锁紧元件(35、36)，其特征在于a.支撑杆(33)垂直于底坐(31)的表平面，其竖直中心线在底坐(31)的表平面上的连线呈正三角形，b.支撑杆(33)与底坐(31)的联接是可拆卸的，c.底坐(34)的两个端面，一个与支撑杆(33)的竖直中心线平行，另一个则与之成109°28′角度，端面上分别有安装电动演示装置(4)的微型电动机(37)的孔，孔中心线垂直于端面。
16.根据权力要求15.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于底坐(34)上有将底坐(34)与支撑杆(33)锁紧的锁紧元件(35)，有将微型电动机(37)与底坐(34)锁紧的锁紧元件(36)。
17.根据权力要求15.或16.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于演示平台(1)的水平位置是通过调节元件(32)来调节的。
18.电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，具有演示平台(1)、电动演示装置(2、3、4)和教学模型(5～21)，本发明的特征是电动演示装置(2、3、4)。电动演示装置(2)具有微型电动机(37)、涨套(38)、加固套(39)和外壳(40)，电动演示装置(3)具有微型电动机(37)、涨套(38)、加固套(39)、外壳(40)和齿轮(41～44)，电动演示装置(4)具有微型电动机(37)、涨套(38)和加固套(39)，其特征在于a.涨套(38)在施加一预应力后能装入加固套(39)中，b.涨套(38)的一端施加一预应力后，另一端能插入微型电动机(37)的轴或齿轮(41、44)的轴一定深度，c.齿轮(41)、(43)、(44)的齿数相同。
19.根据权力要求1.或18.所述的电子云、原子轨道教学模型电动演示装置，其特征在于涨套(38)是由弹性材料制成的。
专利摘要
一种电子云、原子轨道教学模型电动演示装置。具有演示平台、电动演示装置和教学模型。
文档编号G09B23/24GK86101102SQ86101102
公开日1987年9月2日 申请日期1986年2月2日
发明者张同辉 申请人:四川省西昌市第一中学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan