地球运动教学演示用具的制作方法
专利名称：地球运动教学演示用具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种教学演示用具，尤其是能模拟地球自转运动和公转运动的演示用具。
背景技术：
目前，中学生在学习地理学科中关于地球自转、公转运动知识时，实用方便的学习工具很少，公知的学习工具如“可绕太阳转动地球仪”，包括基座、支撑管、发光体、轨道盘、 地球体、滑槽等部件(参见专利号“032357877)；又如“地球自转与公转模拟装置”，包括电动机、减速器、、地球体、伞形罩、磁铁固等部件(参见专利号20072011M91X)；再如“多功能三球仪”，包括底座、中轴、传动机构、太阳、地球、月球等(参见专利号032780990)； 再如“地球自转时差显示仪”，包括支架、模拟时钟、模拟地球仪盘面等(参见专利号 2007200111531)。以上装置最大的缺点在于，结构复杂，所呈现的现象在地球表面界线模糊，要依靠学生的想象，空间思维能力较差的学生理解较困难；而且造价较高，携带不便。
发明内容
为了克服以上不足，本发明提供了一种多功能地球运动教学演示用具。由于该教学演示用具为平面结构，其载体可以为直尺、量角器、文具盒、三角板等各种平面文具或教具。做为教具时，将本发明等比例放大3 10倍即可。本发明以直尺为案例，具体阐释了地球自转运动和公转运动现象在平面内呈现的技术方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是(1)该发明案例包括直尺、两个转动副板三个主要部件，以及全球时间分布刻度外环①、全球经线分布刻度内环②、国际M 时区辐凑线③、零点日期分界标记线④a及国际日期分界标记线④b、地球(亦即赤道座标系天球)经纬网侧视图⑤、日照示意图⑥、地平座标系天球简易图⑦七个基本要素，分别构成地球自转和地球公转两个方案；( 地球自转方案所述全球时间分布刻度外环①位于直尺左侧圆形凹槽的外缘且设有沿圆周均勻分布的M个单元共计360条时间刻度、沿 24时所在半径设有零点日期分界线标记④a ；所述全球经线分布刻度内环②位于副板上且设有沿圆周均勻分布的360条经线刻度、沿180°经线所在半径设有国际日期分界线标记 ④b;国际M时区辐凑线③位于副板全球经线分布刻度内环②的中部并且由从圆心发出的 48条均勻布局的放射线构成；连接上述表征地球本体平面上的诸要素②、③、④b与表征地球自转平面上的诸要素①、④a在两个平面内分别呈现，用铆钉在圆心处连接，以圆心为旋转中心且能够全角度绕转。( 地球公转方案所述地球(亦即赤道座标系天球)经纬网侧视图⑤位于直尺的右侧圆形凹槽内且为以赤道(亦即天赤道)为中心的侧视图；所述日照示意图⑥、地平座标系天球简易图⑦位于另一个转动副板；连接上述表征地球(亦即赤道座标系天球)本体平面上的要素⑤与表征地球公转平面诸要素⑥、地平座标系天球要素⑦在两个平面内分别呈现，用铆钉在圆心处连接，以圆心为旋转中心且能够全角度绕转。本发明的有益效果是地球自转方案可以静态和动态呈现关于地球自转若干问题——地方时、区时、两日图等，地球公转方案可以静态和动态呈现关于地球公转的若干问题——太阳直射点的回归运动、正午太阳高度、昼夜长短、日照图、日出日落方位、黄赤交角、四季更替、五带的形成，还可表示各地天体周日视运动状况、确定恒显星、恒隐星、出没星的纬度范围，各地全年太阳周日视运动轨迹等。其优点在于该发明能将中学地理中地球运动的多数知识点以形象、直观方式呈现，所呈现的现象在地球表面界线清晰可见，学生通过亲手操作，仔细观察，即能全面理解相关知识，且以平面方式呈现，结构简单、价格低廉、 操作简单、携带方便。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明整体效果图，图2是本发明缩略图(①全球时间分布刻度外环②全球经线分布刻度内环③国际 24时区辐凑线④a零点日期分界标记线④b国际日期分界标记线⑤地球(亦即赤道天球) 经纬网侧视图⑥日照示意图⑦地平座标系天球简易图，以下各图中①、②、③、④a、④b、 ⑤、⑥、⑦所代表内容与此相同)图3是直尺左右两个圆形凹槽效果图；图4是自转方案直尺左侧效果图，图5是自转方案副板效果图，图6是自转方案直尺左侧与副板的连接方式图，其中01为副板剖视图，02为直尺左侧剖视图，05为铆钉(上)，06为垫片，07铆钉眼，08为铆钉(下)；图7是自转方案局部放大图；图8是公转方案直尺右侧效果图，图9是公转方案副板效果图，图10是公转方案直尺右侧与副板的连接方式图，其中03为副板剖视图，04为直尺右侧剖视图，05为铆钉(上)，06为垫片，07铆钉眼，08为铆钉(下)；图11为自转方案实施例；图12为公转方案实施例；图13为公转方案另一个实施例。
具体实施例方式参见图1 图10。本发明包括直尺、两个转动副板三个主要部件。将直尺加宽(其宽度约5cm IOcm)，在直尺左右两侧分别制作大小相等、半径约为1. 5cm km的两个圆形凹槽(如图3)，凹槽内各镶嵌相应的转动副板，将要表达的要素绘制在圆形凹槽内外及两个副板上(如图1、图幻，通过转动副板分别呈现地球自转和公转运动以及天体周日视运动或太阳周日视运动。具体方案如下一、自转方案(左)(1)主板(如图4)直尺左侧圆形凹槽外缘Icm范围内设有全球时间分布刻度外环①即沿圆周均勻分布的M个单元格共计360条时间刻度，每单位刻度表示4分钟，每单元格代表1小时，把数字从1到M按逆时针方向依次标注在M个单元格内，表示从北极上空俯视全球各地时间递变规律为逆时针方向递增(即全球各地时间向
4东递增)；沿M时所在半径设有零点日期分界线锯齿形箭头标记④a，指向逆时针方向，表示该界线以东为新的一天，以西为旧的一天；圆形凹槽内18时至6时所在半圆设有夜半球涂层。(2)副板(如图5)副板为与直尺圆形凹槽大小相等的圆盘，其上设有全球经线分布刻度内环②即沿圆周均勻分布的M个单元格共计360条经线刻度；经线分布刻度内环 ②中间位置设有与经线分布刻度内环M个单元格对应的国际M时区辐凑线③，由从圆心发出的48条均勻布局的放射线构成(包括M条时区边界线和M条中央经线)，在M个单元格内按逆时针方向依次标出经度值和时区序号——0°、东一、30°、东三、60°、东五、 90°、东七、120°、东九、150°、东i^一、180°、西i^一、150°、西九、120°、西七、90°、西五、60°、西三、30°、西一，表示从北极上空俯视各地经度数、时区数递变顺序；沿180°经线所在半径设有国际日期分界线锯齿形箭头标记④b，指向顺时针方向，表示该界线以西为新的一天，以东为旧的一天；120° E处标注显著记号，表示北京时间所在地，方便学生快速确定自己所在位置。( 连接(如图6、图7)将该副板镶嵌在直尺左侧圆形凹槽，使全球时间分布刻度外环①刻度线与全球经线分布刻度内环②刻度线紧密相对(如图7)，能够体现出全球经线分布刻度内环②1个单位刻度对应全球时间分布刻度外环①1个单位，即经度相差1度对应时差为4分钟。圆心处用铆钉连接，以圆心为旋转中心，可全角度旋转。二、公转方案(右)(1)主板(如图8)直尺右侧圆形凹槽内设有以赤道为中心的地球经纬网侧视图⑤，包括13条经线共12个间隔，包括11条纬线一赤道、南北回归线、南北极圈、南北纬20度、40度、60度，包括1条地轴线，所做地球经纬网侧视图亦即赤道座标系天球经纬网图。(2)副板(如图9)副板半径比直尺圆形凹槽半径稍长(长出0. 5cm lcm)，形状为半圆与矩形结合体；中部设有日照示意图⑥，由表示地球且与地球经纬网侧视图⑤等大的圆圈、以及位于该圆圈外侧表示太阳光线的平行线构成，在平行线与圆圈切线垂直的垂足点上标记直角符号表示太阳直射点，在与平行线相对的半圆内涂有表示夜半球涂层标记；日照示意图⑥也可以表示地平座标系天球将晨昏线(即昼夜半球分界线)延长至副板边缘做为地平座标系之地平圈，在其铅锤线上下方天顶和天底位置标注显著记号 “顶”和“底”；副板日照示意图⑥与主板地球经纬网侧视图⑤组合表达地球日照状况，主板地球经纬网侧视图⑤作为赤道座标系天球经纬网侧视图时，与副板地平座标系天球简易图 ⑦组合可表达各地天体周日视运动特别是各地太阳视运动状况。( 连接(如图10)副板背面为中部比边缘略厚且恰好能镶嵌在直尺圆形凹槽的圆形凸起，将此副板镶嵌在主板直尺的右侧圆形凹槽，圆心处用铆钉连接，以圆心为旋转中心，可全角度旋转。所述表征地球本体平面上的诸要素②、③、④b与表征地球自转平面上的①、④a 诸要素以及表征地球本体平面上的要素⑤与表征地球公转平面上的⑥、表征地平天球⑦诸要素在不同平面内分别呈现，其载体可以为直尺、文具盒、量角器、三角板等各种平面文具或教具。所构成的自转方案与公转方案，为分体或一体结构。所述全球时间分布刻度外环①和全球经线分布刻度内环②的刻度线条数为M 360条之间 ’当为M条时，是本发明的简化方案 ’当为360条时，能将各地经度差精确到1 度，时间差精确到4分钟，其优选方案为360条。全球经线分布刻度内环②之经度数值与国际M时区辐凑线③之时区序号相间分布，其顺序为0°、东一、30°、东三、60°、东五、90°、东七、120°、东九、150°、东—^一、 180°、西i^一、150°、西九、120°、西七、90°、西五、60°、西三、30°、西一，或为零时区、15°、东二、45°、东四、75°、东六、105°、东八、1；35°、东十、165°、东西十二、165°、西十、135°、西八、105°、西六、75°、西四、45°、西二、15°，其中上述第一组数列为优选方案。所述全球时间分布刻度外环①之时间序号1 M和全球经线分布刻度内环②之经度数值与时区序号是同为逆时针方向标注，表示从北极上空观察到的地球上各要素递变状况；亦可同为顺时针方向标注，表示从南极上空观察到的地球上各要素递变状况；优选方案是同为逆时针方向标注。所述零点日期分界标记线④a及国际日期变更标记线④b有方向指示性，可用锯齿形、半圆形、箭头形标记线等做标记，二条标记线朝向相反，表示箭头相对的一侧为同一天，箭尾相对的一侧为另一天；优选方案为锯齿形。所述全球时间分布刻度外环②内部设有表示夜间的涂层标记、所述日照示意图⑥ 内设有表示夜半球涂层标记，如半透明或不透明彩色涂层或是斜线阴影涂层等，优选方案为半透明彩色阴影。所述地平座标系天球简易图⑦天顶和天底之位置做明显标记，如“顶”和“底”或 “N”和“N, ”等，所述全球经线分布刻度内环②东经120°处设有明显标记，如“京”、“中”、 “C”、“CN”等，优选方案为“顶”、“底”、“京”等汉字标记。参见图11 图13，该发明使用方法的三个使用方法例子。(如图11)左侧地球自转方案的使用确定某地时间，全球各地地方时、区时、新旧日期范围全部确定；此图表示北京时间6:00全球各地地方时、区时和新旧日期分布，此时伦敦时间22:00、115° E地方时5:40、从30° E向东到180°为新的一天，其它地区为旧的一天；逆时针转动副板(模拟从北极上空观察到的地球自转状况)，学生可以体会到上述各种现象的日变化。(如图12)右侧地球公转方案的使用确定直射点在纬度位置，全球各地昼夜长短、正午太阳高度、日出日落方位等问题都可以显示出来；此图表示夏至日地球日照状况， 此日，全球各地日出于东北方，北半球昼长夜短、北极圈内极昼、南半球昼短夜长、南极圈内极夜、赤道昼夜等长，正午太阳高度从北回归线向南北两侧递减；在南北回归线之间上下移动直射点，可模拟上述自然现象的全年变化状况，以及黄赤交角、四季更替、五带形成等现象。(图1 右侧地球公转方案亦可用于表达天体视运动特别是太阳视运动状况由于地球自转，造成天体或太阳在天球上的周日视运动，其视运动轨迹与天体或太阳所在赤纬线圈相同，副板作为天球时，中心点为观察者所在地，地平圈以上的天体或太阳视运动轨迹可见；地平圈以下部分不可见。此图为在北极点上看到的全年周日太阳视运动状况(主要通过二分二至日四天来体现全年状况)，图中显示在北极点上同一天内太阳高度不变， 夏半年太阳位于地平线以上为极昼，太阳高度为0 23. 5°，冬半年太阳位于地平线以下为极夜。此图也可以看出北极点上北半天球上各天体始终位于地平圈以上，全天可见到各天体视运动，为恒显星；南半天球上各天体始终位于地平圈以下，全天不可见，为恒隐星； 北极点上无出没星。确定观察者所在地的纬度，将副板地平座标系天球的天顶标志移致赤道座标系天球相应纬度位置，可直观呈现出此地二分二至日以及全年的周日太阳视运动轨迹；亦可观察到该地星空中天体周日视运动状况，确定恒显星、恒隐星、出没星的纬度范围。
权利要求
1.一种多用途直尺，其特征在于包括直尺、两个转动副板三个主要部件，以及全球时间分布刻度外环、全球经线分布刻度内环、国际M时区辐凑线、零点日期分界及国际日期分界标记线、地球(亦即赤道座标系天球)立体经纬网、日照示意图、地平座标系天球简易图七个基本要素；所述全球时间分布刻度外环位于直尺左侧圆形凹槽的外缘且设有沿圆周均勻分布的M小时共计M 360条时间刻度、沿M时所在半径设有零点日期分界线标记，全球经线分布刻度内环位于副板上且设有沿圆周均勻分布的M 360条经线刻度、沿 180°经线所在半径设有国际日期分界线标记，国际M时区辐凑线位于副板全球经线分布刻度内环的中部并且由从圆心发出的48条均勻布局的放射线构成；地球(亦即赤道座标系天球)立体经纬网位于直尺的右侧圆形凹槽内且为以赤道(亦即天赤道)为中心的侧视图，日照示意图、地平座标系天球简易图位于另一个转动副板；将表征地球本体平面上诸要素与表征地球自转平面上诸要素以及表征地球本体平面上要素与表征地球公转平面上诸要素分别在两个平面内呈现，以圆心连接点为旋转中心且能够全角度绕转。
2.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述全球时间分布刻度外环内部设有表示夜间的涂层标记；所述日照示意图(或地平座标系天球示意图)内设有表示夜半球(或地平座标系天球之地平圈以下部分)涂层标记。
3.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述零点日期分界标记线及国际日期变更标记线有方向指示性。
4.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述全球经线分布刻度环之经度数值与国际24时区时区序号相间分布。
5.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述地平座标系天球简易图天顶和天底之位置设有明显标记，全球经线分布刻度内环东经120°处设有明显标记。
6.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述全球时间分布刻度外环和全球经线分布刻度内环的刻度线条数为M 360条之间。
7.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于表征地球本体、自转现象、公转现象诸要素的载体可以为直尺、文具盒、量角器、三角板等各种平面文具或教具。
8.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述自转方案与公转方案，为分体或一体结构。
全文摘要
本发明涉及一种教学演示用具，尤其是能模拟地球运动的演示用具。包括直尺、两个转动副板三个主要部件，以及全球时间分布刻度外环、全球经线分布刻度内环、国际24时区辐凑线、零点日期分界标记线及国际日期分界标记线、地球(亦即赤道座标系天球)经纬网侧视图、日照示意图、地平座标系天球简易图七个基本要素，分别构成地球自转和地球公转两个方案。本发明的优点在于能将中学地理中地球运动的多数知识点以形象、直观方式呈现，所呈现的现象在地球表面界线清晰可见，学生通过亲手操作，仔细观察，即能全面理解相关知识，且以平面方式呈现，结构简单、价格低廉、操作简单、携带方便。
文档编号B43L7/00GK102275427SQ20111014231
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月18日 优先权日2010年9月30日
发明者阮凌云 申请人:阮凌云
技术领域：
本发明涉及一种教学演示用具，尤其是能模拟地球自转运动和公转运动的演示用具。
背景技术：
目前，中学生在学习地理学科中关于地球自转、公转运动知识时，实用方便的学习工具很少，公知的学习工具如“可绕太阳转动地球仪”，包括基座、支撑管、发光体、轨道盘、 地球体、滑槽等部件(参见专利号“032357877)；又如“地球自转与公转模拟装置”，包括电动机、减速器、、地球体、伞形罩、磁铁固等部件(参见专利号20072011M91X)；再如“多功能三球仪”，包括底座、中轴、传动机构、太阳、地球、月球等(参见专利号032780990)； 再如“地球自转时差显示仪”，包括支架、模拟时钟、模拟地球仪盘面等(参见专利号 2007200111531)。以上装置最大的缺点在于，结构复杂，所呈现的现象在地球表面界线模糊，要依靠学生的想象，空间思维能力较差的学生理解较困难；而且造价较高，携带不便。
发明内容
为了克服以上不足，本发明提供了一种多功能地球运动教学演示用具。由于该教学演示用具为平面结构，其载体可以为直尺、量角器、文具盒、三角板等各种平面文具或教具。做为教具时，将本发明等比例放大3 10倍即可。本发明以直尺为案例，具体阐释了地球自转运动和公转运动现象在平面内呈现的技术方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是(1)该发明案例包括直尺、两个转动副板三个主要部件，以及全球时间分布刻度外环①、全球经线分布刻度内环②、国际M 时区辐凑线③、零点日期分界标记线④a及国际日期分界标记线④b、地球(亦即赤道座标系天球)经纬网侧视图⑤、日照示意图⑥、地平座标系天球简易图⑦七个基本要素，分别构成地球自转和地球公转两个方案；( 地球自转方案所述全球时间分布刻度外环①位于直尺左侧圆形凹槽的外缘且设有沿圆周均勻分布的M个单元共计360条时间刻度、沿 24时所在半径设有零点日期分界线标记④a ；所述全球经线分布刻度内环②位于副板上且设有沿圆周均勻分布的360条经线刻度、沿180°经线所在半径设有国际日期分界线标记 ④b;国际M时区辐凑线③位于副板全球经线分布刻度内环②的中部并且由从圆心发出的 48条均勻布局的放射线构成；连接上述表征地球本体平面上的诸要素②、③、④b与表征地球自转平面上的诸要素①、④a在两个平面内分别呈现，用铆钉在圆心处连接，以圆心为旋转中心且能够全角度绕转。( 地球公转方案所述地球(亦即赤道座标系天球)经纬网侧视图⑤位于直尺的右侧圆形凹槽内且为以赤道(亦即天赤道)为中心的侧视图；所述日照示意图⑥、地平座标系天球简易图⑦位于另一个转动副板；连接上述表征地球(亦即赤道座标系天球)本体平面上的要素⑤与表征地球公转平面诸要素⑥、地平座标系天球要素⑦在两个平面内分别呈现，用铆钉在圆心处连接，以圆心为旋转中心且能够全角度绕转。本发明的有益效果是地球自转方案可以静态和动态呈现关于地球自转若干问题——地方时、区时、两日图等，地球公转方案可以静态和动态呈现关于地球公转的若干问题——太阳直射点的回归运动、正午太阳高度、昼夜长短、日照图、日出日落方位、黄赤交角、四季更替、五带的形成，还可表示各地天体周日视运动状况、确定恒显星、恒隐星、出没星的纬度范围，各地全年太阳周日视运动轨迹等。其优点在于该发明能将中学地理中地球运动的多数知识点以形象、直观方式呈现，所呈现的现象在地球表面界线清晰可见，学生通过亲手操作，仔细观察，即能全面理解相关知识，且以平面方式呈现，结构简单、价格低廉、 操作简单、携带方便。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1是本发明整体效果图，图2是本发明缩略图(①全球时间分布刻度外环②全球经线分布刻度内环③国际 24时区辐凑线④a零点日期分界标记线④b国际日期分界标记线⑤地球(亦即赤道天球) 经纬网侧视图⑥日照示意图⑦地平座标系天球简易图，以下各图中①、②、③、④a、④b、 ⑤、⑥、⑦所代表内容与此相同)图3是直尺左右两个圆形凹槽效果图；图4是自转方案直尺左侧效果图，图5是自转方案副板效果图，图6是自转方案直尺左侧与副板的连接方式图，其中01为副板剖视图，02为直尺左侧剖视图，05为铆钉(上)，06为垫片，07铆钉眼，08为铆钉(下)；图7是自转方案局部放大图；图8是公转方案直尺右侧效果图，图9是公转方案副板效果图，图10是公转方案直尺右侧与副板的连接方式图，其中03为副板剖视图，04为直尺右侧剖视图，05为铆钉(上)，06为垫片，07铆钉眼，08为铆钉(下)；图11为自转方案实施例；图12为公转方案实施例；图13为公转方案另一个实施例。
具体实施例方式参见图1 图10。本发明包括直尺、两个转动副板三个主要部件。将直尺加宽(其宽度约5cm IOcm)，在直尺左右两侧分别制作大小相等、半径约为1. 5cm km的两个圆形凹槽(如图3)，凹槽内各镶嵌相应的转动副板，将要表达的要素绘制在圆形凹槽内外及两个副板上(如图1、图幻，通过转动副板分别呈现地球自转和公转运动以及天体周日视运动或太阳周日视运动。具体方案如下一、自转方案(左)(1)主板(如图4)直尺左侧圆形凹槽外缘Icm范围内设有全球时间分布刻度外环①即沿圆周均勻分布的M个单元格共计360条时间刻度，每单位刻度表示4分钟，每单元格代表1小时，把数字从1到M按逆时针方向依次标注在M个单元格内，表示从北极上空俯视全球各地时间递变规律为逆时针方向递增(即全球各地时间向
4东递增)；沿M时所在半径设有零点日期分界线锯齿形箭头标记④a，指向逆时针方向，表示该界线以东为新的一天，以西为旧的一天；圆形凹槽内18时至6时所在半圆设有夜半球涂层。(2)副板(如图5)副板为与直尺圆形凹槽大小相等的圆盘，其上设有全球经线分布刻度内环②即沿圆周均勻分布的M个单元格共计360条经线刻度；经线分布刻度内环 ②中间位置设有与经线分布刻度内环M个单元格对应的国际M时区辐凑线③，由从圆心发出的48条均勻布局的放射线构成(包括M条时区边界线和M条中央经线)，在M个单元格内按逆时针方向依次标出经度值和时区序号——0°、东一、30°、东三、60°、东五、 90°、东七、120°、东九、150°、东i^一、180°、西i^一、150°、西九、120°、西七、90°、西五、60°、西三、30°、西一，表示从北极上空俯视各地经度数、时区数递变顺序；沿180°经线所在半径设有国际日期分界线锯齿形箭头标记④b，指向顺时针方向，表示该界线以西为新的一天，以东为旧的一天；120° E处标注显著记号，表示北京时间所在地，方便学生快速确定自己所在位置。( 连接(如图6、图7)将该副板镶嵌在直尺左侧圆形凹槽，使全球时间分布刻度外环①刻度线与全球经线分布刻度内环②刻度线紧密相对(如图7)，能够体现出全球经线分布刻度内环②1个单位刻度对应全球时间分布刻度外环①1个单位，即经度相差1度对应时差为4分钟。圆心处用铆钉连接，以圆心为旋转中心，可全角度旋转。二、公转方案(右)(1)主板(如图8)直尺右侧圆形凹槽内设有以赤道为中心的地球经纬网侧视图⑤，包括13条经线共12个间隔，包括11条纬线一赤道、南北回归线、南北极圈、南北纬20度、40度、60度，包括1条地轴线，所做地球经纬网侧视图亦即赤道座标系天球经纬网图。(2)副板(如图9)副板半径比直尺圆形凹槽半径稍长(长出0. 5cm lcm)，形状为半圆与矩形结合体；中部设有日照示意图⑥，由表示地球且与地球经纬网侧视图⑤等大的圆圈、以及位于该圆圈外侧表示太阳光线的平行线构成，在平行线与圆圈切线垂直的垂足点上标记直角符号表示太阳直射点，在与平行线相对的半圆内涂有表示夜半球涂层标记；日照示意图⑥也可以表示地平座标系天球将晨昏线(即昼夜半球分界线)延长至副板边缘做为地平座标系之地平圈，在其铅锤线上下方天顶和天底位置标注显著记号 “顶”和“底”；副板日照示意图⑥与主板地球经纬网侧视图⑤组合表达地球日照状况，主板地球经纬网侧视图⑤作为赤道座标系天球经纬网侧视图时，与副板地平座标系天球简易图 ⑦组合可表达各地天体周日视运动特别是各地太阳视运动状况。( 连接(如图10)副板背面为中部比边缘略厚且恰好能镶嵌在直尺圆形凹槽的圆形凸起，将此副板镶嵌在主板直尺的右侧圆形凹槽，圆心处用铆钉连接，以圆心为旋转中心，可全角度旋转。所述表征地球本体平面上的诸要素②、③、④b与表征地球自转平面上的①、④a 诸要素以及表征地球本体平面上的要素⑤与表征地球公转平面上的⑥、表征地平天球⑦诸要素在不同平面内分别呈现，其载体可以为直尺、文具盒、量角器、三角板等各种平面文具或教具。所构成的自转方案与公转方案，为分体或一体结构。所述全球时间分布刻度外环①和全球经线分布刻度内环②的刻度线条数为M 360条之间 ’当为M条时，是本发明的简化方案 ’当为360条时，能将各地经度差精确到1 度，时间差精确到4分钟，其优选方案为360条。全球经线分布刻度内环②之经度数值与国际M时区辐凑线③之时区序号相间分布，其顺序为0°、东一、30°、东三、60°、东五、90°、东七、120°、东九、150°、东—^一、 180°、西i^一、150°、西九、120°、西七、90°、西五、60°、西三、30°、西一，或为零时区、15°、东二、45°、东四、75°、东六、105°、东八、1；35°、东十、165°、东西十二、165°、西十、135°、西八、105°、西六、75°、西四、45°、西二、15°，其中上述第一组数列为优选方案。所述全球时间分布刻度外环①之时间序号1 M和全球经线分布刻度内环②之经度数值与时区序号是同为逆时针方向标注，表示从北极上空观察到的地球上各要素递变状况；亦可同为顺时针方向标注，表示从南极上空观察到的地球上各要素递变状况；优选方案是同为逆时针方向标注。所述零点日期分界标记线④a及国际日期变更标记线④b有方向指示性，可用锯齿形、半圆形、箭头形标记线等做标记，二条标记线朝向相反，表示箭头相对的一侧为同一天，箭尾相对的一侧为另一天；优选方案为锯齿形。所述全球时间分布刻度外环②内部设有表示夜间的涂层标记、所述日照示意图⑥ 内设有表示夜半球涂层标记，如半透明或不透明彩色涂层或是斜线阴影涂层等，优选方案为半透明彩色阴影。所述地平座标系天球简易图⑦天顶和天底之位置做明显标记，如“顶”和“底”或 “N”和“N, ”等，所述全球经线分布刻度内环②东经120°处设有明显标记，如“京”、“中”、 “C”、“CN”等，优选方案为“顶”、“底”、“京”等汉字标记。参见图11 图13，该发明使用方法的三个使用方法例子。(如图11)左侧地球自转方案的使用确定某地时间，全球各地地方时、区时、新旧日期范围全部确定；此图表示北京时间6:00全球各地地方时、区时和新旧日期分布，此时伦敦时间22:00、115° E地方时5:40、从30° E向东到180°为新的一天，其它地区为旧的一天；逆时针转动副板(模拟从北极上空观察到的地球自转状况)，学生可以体会到上述各种现象的日变化。(如图12)右侧地球公转方案的使用确定直射点在纬度位置，全球各地昼夜长短、正午太阳高度、日出日落方位等问题都可以显示出来；此图表示夏至日地球日照状况， 此日，全球各地日出于东北方，北半球昼长夜短、北极圈内极昼、南半球昼短夜长、南极圈内极夜、赤道昼夜等长，正午太阳高度从北回归线向南北两侧递减；在南北回归线之间上下移动直射点，可模拟上述自然现象的全年变化状况，以及黄赤交角、四季更替、五带形成等现象。(图1 右侧地球公转方案亦可用于表达天体视运动特别是太阳视运动状况由于地球自转，造成天体或太阳在天球上的周日视运动，其视运动轨迹与天体或太阳所在赤纬线圈相同，副板作为天球时，中心点为观察者所在地，地平圈以上的天体或太阳视运动轨迹可见；地平圈以下部分不可见。此图为在北极点上看到的全年周日太阳视运动状况(主要通过二分二至日四天来体现全年状况)，图中显示在北极点上同一天内太阳高度不变， 夏半年太阳位于地平线以上为极昼，太阳高度为0 23. 5°，冬半年太阳位于地平线以下为极夜。此图也可以看出北极点上北半天球上各天体始终位于地平圈以上，全天可见到各天体视运动，为恒显星；南半天球上各天体始终位于地平圈以下，全天不可见，为恒隐星； 北极点上无出没星。确定观察者所在地的纬度，将副板地平座标系天球的天顶标志移致赤道座标系天球相应纬度位置，可直观呈现出此地二分二至日以及全年的周日太阳视运动轨迹；亦可观察到该地星空中天体周日视运动状况，确定恒显星、恒隐星、出没星的纬度范围。
权利要求
1.一种多用途直尺，其特征在于包括直尺、两个转动副板三个主要部件，以及全球时间分布刻度外环、全球经线分布刻度内环、国际M时区辐凑线、零点日期分界及国际日期分界标记线、地球(亦即赤道座标系天球)立体经纬网、日照示意图、地平座标系天球简易图七个基本要素；所述全球时间分布刻度外环位于直尺左侧圆形凹槽的外缘且设有沿圆周均勻分布的M小时共计M 360条时间刻度、沿M时所在半径设有零点日期分界线标记，全球经线分布刻度内环位于副板上且设有沿圆周均勻分布的M 360条经线刻度、沿 180°经线所在半径设有国际日期分界线标记，国际M时区辐凑线位于副板全球经线分布刻度内环的中部并且由从圆心发出的48条均勻布局的放射线构成；地球(亦即赤道座标系天球)立体经纬网位于直尺的右侧圆形凹槽内且为以赤道(亦即天赤道)为中心的侧视图，日照示意图、地平座标系天球简易图位于另一个转动副板；将表征地球本体平面上诸要素与表征地球自转平面上诸要素以及表征地球本体平面上要素与表征地球公转平面上诸要素分别在两个平面内呈现，以圆心连接点为旋转中心且能够全角度绕转。
2.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述全球时间分布刻度外环内部设有表示夜间的涂层标记；所述日照示意图(或地平座标系天球示意图)内设有表示夜半球(或地平座标系天球之地平圈以下部分)涂层标记。
3.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述零点日期分界标记线及国际日期变更标记线有方向指示性。
4.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述全球经线分布刻度环之经度数值与国际24时区时区序号相间分布。
5.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述地平座标系天球简易图天顶和天底之位置设有明显标记，全球经线分布刻度内环东经120°处设有明显标记。
6.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述全球时间分布刻度外环和全球经线分布刻度内环的刻度线条数为M 360条之间。
7.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于表征地球本体、自转现象、公转现象诸要素的载体可以为直尺、文具盒、量角器、三角板等各种平面文具或教具。
8.根据权利要求1所述的多用途直尺，其特征在于所述自转方案与公转方案，为分体或一体结构。
全文摘要
本发明涉及一种教学演示用具，尤其是能模拟地球运动的演示用具。包括直尺、两个转动副板三个主要部件，以及全球时间分布刻度外环、全球经线分布刻度内环、国际24时区辐凑线、零点日期分界标记线及国际日期分界标记线、地球(亦即赤道座标系天球)经纬网侧视图、日照示意图、地平座标系天球简易图七个基本要素，分别构成地球自转和地球公转两个方案。本发明的优点在于能将中学地理中地球运动的多数知识点以形象、直观方式呈现，所呈现的现象在地球表面界线清晰可见，学生通过亲手操作，仔细观察，即能全面理解相关知识，且以平面方式呈现，结构简单、价格低廉、操作简单、携带方便。
文档编号B43L7/00GK102275427SQ20111014231
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月18日 优先权日2010年9月30日
发明者阮凌云 申请人:阮凌云
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