專利名稱：幾何智力拼接教具的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于幾何教具，亦是中學生的學具和智力玩具。
現有的幾何教具，主要是單個型的，通用性差。從結構分，有實心和空心兩類，實心類的幾何模型是將木塊，塑料等通過機械加工制成某種確定的幾何形狀，雖然形象比較具體，取材廣泛，牢固耐用，但無法顯示幾何體內部的空間結構。空心類的幾何模型主要是用框條或平板連接，雖能較好地顯示幾何體內部的空間結構，但連接技術較難。
如中國專利86200565″立體幾何″組合模型是利用底板，主軸，多種幾何形狀的板塊，細棒，線和連接件等采用不同的固定方式來演示立體幾何模型的。
又如中國專利86204076榫眼拆裝式″幾何體″教學用具是由不同形狀的平面框架，插桿以及長方形平面，半球，球帶，球冠組成。
上述兩種教具雖然靈活性大，但板塊，框架都是固定的，因此演示范圍有限，不易解決一些復雜的空間幾何問題，如異面直線的距離和異面直線所成的角等就難以用板塊框架來演示，而有時是需要經過多次線面關系的轉化才能求得解決的。
再如中國專利86204971活動立體幾何模型是由平面框架，活動桿和帶鉤皮筋組成的，雖然演示范圍較廣，但易于折損，價格較貴，而且它只能用框架，皮筋等線的形式來演示線面關系，因此，在演示面面關系時就顯得不太清晰。
設計本實用新型的目的在于提供一種既可作幾何體之間的有趣拼合，又可用框條，空心管的連接套合來演示多面體，多面角和正多面體的概念，性質及其點，線，面關系的教具。它能將課本或習題中較為復雜的幾何問題通過直觀演示體現出來，有助于觀察剖析，化難為易，是開發青少年智力的有效工具。
本實用新型的特征是以錐體為基本構件相互拼合或用框條，空心管的連接套合進行演示，這兩種不同的組合形式，使本教具具有構造靈活，形式多樣，使用方便，能充分顯示幾何體內部空間結構的特點。與現有市場上的拼搭積木相比較，它具有更為深廣的涵義和趣味性。
本實用新型是這樣實現的用注塑或其它材料制作如下構件(本說明書內所提供的長度單位為a，在制作時可按比例放縮。)1.棱長為2]]>a的正四面體1，共8個。在其底面和側面均是正三角形的重心處，留有連接孔。
2.長度為a的三條側棱互相垂直，底面是邊長等于
a，且與正四面體1的各個面為全等正三角形的正三棱錐2，共32個。在側面及底面各三角形的重心處留有連接孔。
以上1.2.所述的8個正四面體1和32個正三棱錐2，通過連接可組合演示8個棱長為a的正方體，亦可組合演示1個棱長為2a的正方體或長方體，四棱柱等其它多種幾何體。
3.形狀，大小與上述正四面體1和正三棱錐2在各個面上所留有的連接孔相配套的連接柱3若干個，用于幾何體之間的連接。
又用金屬沖壓或注塑制作如下構件4.長度為2a的橫框4，縱框5，立框6各4根，相互連接組成框架，橫框4和縱框5的形狀，大小相同，且一面有凹凸槽孔，兩者可以相互套合固定。立框6是用空心材料制作，兩端均可經過卡夾7的連接，而與橫框4和縱框5固定在某一位置。
5.用堅硬而有彈性的金屬材料制成n狀的卡夾7，兩端有腳，可套入框條或空心管兩端起連接作用。
6.長度為a或2a的空心管8各4根，共8根。兩端經過卡夾7的連接，可固定在框架的任何位置。
7.由兩截在一端連以一半球的套管，其半球半徑和套管截面半徑相等，在兩半球過球心而垂直于半球大圓面的軸處，用活動鉚釘鉚合，構成連接管9，使之相互能夠開合調整角度。
8.以連接管9為基礎，再用兩截一端連有半徑稍大于半球半徑的半球冠的套管，通過半球冠和半球以各自過球心而垂直于大圓面的軸相互垂直進行套合，可使套管繞軸進行開合旋轉，構成多頭連接管10。
用這些基本構件進行拼接組合，即可演示″立體幾何″中多種幾何體以及多面角和正多面體的概念，性質和點，線，面關系。
圖1是正四面體1.的任一個面和正三棱錐2底面的示意圖。
圖2是正三棱錐2側面的示意圖。
圖3是正四面體1。
圖4是三條側棱互相垂直，底面和正四面體1的任一個面為全等正三角形的正三棱錐2。
圖5是連接柱3。
圖6是橫框4。
圖7是縱框5。
圖8是立框6。
圖9是由12根框條組合而成的框架。
圖10是卡夾7。
圖11是空心管8。
圖12是連接管9。
圖13是多頭連接管10。
圖14至圖22是本實用新型的實施舉例，即由若干個正四面體1和正三棱錐2拼接組合的具體演示。
圖14是由兩個正四面體1組成的正六面體。
圖15是由四個正三棱錐2以垂直于底面的側面相拼合所組成的正四棱錐，可演示正四棱錐的概念，性質。
圖16是由8個正三棱錐2拼合組成的正八面體。
圖17是由圖16中的1個正八面體(即八個正三棱錐2)和4個正四面體1所組成棱長為正四面體1兩倍的正四面體。
圖18是由5個正三棱錐2和1個正四面體1所組成的三棱臺，可演示三棱臺的概念，性質。
圖19是由圖18中的4個三棱臺，即20個正三棱錐2和4個正四面體1，以垂直于底面的側面相拼合所組成的正四棱臺，可演示正四棱臺的概念，性質。
圖20是由圖15中的2個正四棱錐(即8個正三棱錐2)和2個正四面體1所組成的斜三棱柱。可演示平行公理和三個平面兩兩相交的性質。
圖21是由4個正三棱錐2和1個正四面體1所組成棱長為a的正方體，若干個這樣的正方體，可組合演示長方體，四棱柱等多種幾何體。
圖22是本實用新型的裝配圖，其上部是由圖21中8個棱長為a的正方體組合演示棱長為2a的正方體，或可用32個正三棱錐2和8個正四面體1組合而成，下部是橫框4，縱框5，立框6連接組成的框架中，用空心管8，連接管9，多頭連接管10演示幾何體的兩對角線和側面一對角線分別成相交直線或異面直線的位置關系。
以下附圖23，24，25是通過實施例，說明橫框4，縱框5，立框6構成的框架和空心管8，經卡夾7和連接管9多頭連接管10的連接，能演示多種幾何體的概念，性質及其點，線，面關系。
圖23是橫框4，縱框5，立框6和空心管8，多頭連接管10組合演示的長方體和以長方體下底面中心為頂點，這頂點和上底面四頂點連線為側棱，以長方體上底面為底面的正四棱錐的組合關系。
圖24是橫框4，縱框5，立框6組合演示的平行六面體中，用空心管8，連接管9，多頭連接管10演示幾何體的兩對角線和側面兩對角線組成的對角面。
圖25是橫框4，縱框5，立框6組合的四棱臺，通過空心管8，連接管9，多頭連接管10的連接，能組合演示四棱錐及其側面和底面所成的二面角，二面角的平面角，高，斜高，斜高在底面的射影組成的直角三角形，演示側棱和底面所成的角，高，側棱，側棱在底面的射影組成的直角三角形。
圖26是演示圖9中橫框4，縱框5，立框6構成的框架，能用于作為圖16中正八面體的支架。
從以上圖23，24，25可以說明由于框條之間相互連接的位置可以調節；而空心管8，連接管9，多頭連接管10相互間連接套合的長度和角度也可以調節；同時，通過卡夾7的連接，又可以任意選定位置。因此，用這些構件能演示多種幾何體及其在任意位置上的點，線，面關系。尤其是為立體幾何中二個難點異面直線之間的距離和異面直線所成的角，以及二面角和二面角的平面角等，提供了直觀演示。
為了充分體現本實用新型的功能，再結合實施例對附圖作進一步說明附圖22的正方體和附圖17的正四面體，除演示本身的概念，性質外，又可演示兩直線平行，相交，異面的位置關系；直線和平面的包含，平行，相交等位置關系；斜線在平面上的射影，直線和平面所成的角，三垂線定理；兩平面平行，相交(垂直，斜交)等位置關系；兩平行平面間的距離，兩相交平面組成的二面角以及二面角的平面角等。
根據演示的需要，可在有關部位涂色，以加強演示效果。
權利要求1.一種幾何拼接教具，由正四面體1，正三棱錐2，橫框4，縱框5，立框6，空心管8及連接部件所構成，其特征是(1).各側面和底面是全等正三角形的正四面體1，共8個，(2).三條側棱互相垂直，其底面是和正四面體1的各個面為全等正三角形的正三棱錐2，共32個，(3).一組有凹凸連接槽孔的橫框4，縱框5和用空心材料制作的立框6，(4).一組長度與正三棱錐2的側棱相等或為其兩倍的空心管8，(5).連接部件包括連接柱3，卡夾7，連接管9，多頭連接管10，
2.根據權利要求1所述的8個正四面體1和32個正三棱錐2，其特征在于正四面體1的棱長為2]]>個單位長，正三棱錐2的側棱長為1個單位長，在這兩組幾何體的底面或側面各三角形的重心處留有連接孔，可通過配套的連接柱3相互拼合演示8個棱長相等于正三棱錐2側棱長的正方體或1個棱長相等于正三棱錐2側棱長兩倍的正方體以及其它各種多面體。
3.根據權利要求1所述的橫框4，縱框5，立框6，其特征在于它們的長度為2個單位長，橫框4，縱框5可通過凹凸槽孔相互連接，立框6可用卡夾7與橫框4，縱框5固定，能組合演示多種幾何體。
4.根據權利要求1所述的空心管8，其特征在于它們的長為1個單位長或2個單位長，可以相互連接，也可和連接管9，多頭連接管10套接，還可通過卡夾7與框架固定，位置任選，能演示多種幾何圖形中的點，線，面關系。
5.根據權利要求1所述的連接管9，多頭連接管10，其特征在于它們是通過套管一端所連有的半球或半球冠，在過球心而垂直于大圓面的軸處進行鉚合或套合，能靈活開合轉動，角度可調。
專利摘要幾何拼接教具，由一組正四面體，一組側棱互相垂直的正三棱錐和橫框，縱框，立框構成的框架以及空心管所組成。通過連接柱，卡夾，連接管等進行拼合套接，可演示多種幾何體，多面角，正多面體的概念，性質與點，線，面關系，為高中立體幾何課本提供了數百處直觀演示，可作為幾何教學的直觀教具，也是開發青少年智力的有效工具。
文檔編號G09B23/04GK2033929SQ8820024
公開日1989年3月8日 申請日期1988年1月18日 優先權日1988年1月18日
發明者葉舜華 申請人:葉舜華