[发明专利]多功能弹性膜教具的设计方法

权利要求书

1.一种多功能弹性膜教具的设计方法，其特征在于：所述方法包括：

两个以上方向不同的作用力施加于弹性膜上，由所述弹性膜的弹力平衡所述作用力；

通过观测所述弹性膜上的标记在处于所述作用力作用的前后所发生的形变现象，示教力学知识；

依据所述弹性膜的不同示教需求，在所述弹性膜上画上不同的所述标记，使得所述标记能够在所述示教中，产生形变效果；

所述弹性膜安装在教具的支架上，在所述支架的特定位置上画上刻度以便于观测所述形变，或采用测量设备测量所述形变，以增强观测示教效果。

2.根据权利要求1所述的一种多功能弹性膜教具的设计方法，其特征在于：所述弹性膜具依据所述示教的内容具有特定的形状结构，至少包括：

用于示教空间力学类的圆形弹性膜、用于示教矩形受力类的矩形弹性膜、用于示教单点受力类的三角形弹性膜、用于示教单方向受力类的带状弹性膜、用于示教球体受力类的球状弹性膜。

3.根据权利要求2所述的一种多功能弹性膜教具的设计方法，其特征在于：所述标记具有特定的画法，至少包括：

在所述圆形弹性膜上画上一个以上同心圆线的标记，并且所述一个以上同心圆线之间的径向距离包括等距离和不等距离，和/或，在所述同心圆线的径向上画上一个以上相邻夹角相等或者不等的径向标记，和/或，在所述圆形弹性膜上画上一个以上相互垂直并且间距相等或者不等的标记；

在矩形弹性膜上画上一个以上相互垂直并且间距相等或者不等的标记；

在矩形弹性膜上画上一个以上同心圆线的标记，并且所述一个以上同心圆线之间的径向距离包括等距离和不等距离，和/或，在所述同心圆线的径向上画上一个以上相邻夹角相等或者不等的径向标记；

在所述三角形弹性膜上画上一个以上相互垂直并且间距相等或者不等的标记，或，画上一个以上同心三角形标记，或，画上过所述三角形顶点的垂线标记；

在所述带状弹性膜上画上等间距的标记；

在所述球状弹性膜上画上经纬度标记，和/或，特定的标记；

所述标记包括实线线条、虚线线条、点划线线条和尺寸刻度。

4.根据权利要求3所述的一种多功能弹性膜教具的设计方法，其特征在于：所述教具包括弹性膜、支架和附件，所述弹性膜在所述支架的支撑下，通过操作者的操作，产生示教效果，具体工作步骤包括如下：

立体支架步骤：依据所述弹性模的外形，选用硬质的透明或不透明的材质，设计立体的开口盒子，将所述弹性模安装在所述盒子的开口处，安装包括沿所述开口处边线的紧密固定安装和采用一个点以上的单点安装固定；

杯形支架步骤：采用硬质透明材质加工成圆筒状的杯形支架，并且在所述杯体上安装一个连通的管子，所述管子与杯内空间连通，在杯口紧密固定安装所述圆形弹性模，在所述管子的另外一头，连接空气体积测量装置；

框架支架步骤：依据所述弹性模的外形，选用硬质材质，设计框架将所述弹性模紧密固定到所述框架支架上；

单边吊架步骤：依据所述弹性模的外形，选用硬质材质，设计包括单边吊架将所述弹性模紧密固定到所述单边吊架的支架上，所述单边吊架包括圆弧性、直线型和人字形；

点吊架步骤：设计一个以上所述点吊架，紧密固定所述弹性膜，所述点吊架包括可在一个以上沿直线滑动的所述点吊架和/或一个以上固定位置的点吊架；

所述附件包括：重量从1克到1000克的铁质球体、带有挂钩的任意形状的重物、永磁铁、安装框架、线状弹簧夹子、点状弹簧夹子、滑竿吊架、测力计、空气容积测量计、磁感应线圈、电压波形示波器、电压表、电流表；所述弹性模和所述支架的固定方式还包括单边弹簧夹子固定、滑竿吊架固定、点状弹簧夹子固定。

5.根据权利要求3或4所述的一种多功能弹性膜教具的设计方法，其特征在于：包括示教所述标记发生形变的步骤，具体包括：

带状弹性膜示教步骤：

在所述立体支架上安装的所述带状弹性模的下方挂上所述铁质球体，示教在放置所述铁质球体前后，所述带状弹性模由于发生拉伸形变，其上的所述标记的的形变，更换不同重量的所述铁质球体，观测比较所述标记的形变和/或产生的尺度变化；

在所述立体支架的下方挂上永磁铁，并在永磁铁外侧套上电磁感应线圈，所述电磁感应线圈接上示波器，所述永磁铁在受到向下拉力再放开后，受所述带状弹性模的弹力而发生上下往复振荡时，观测比较所述标记的形变和/或示教电磁感应原理所述示波器上电压波形的变化；

三角形弹性膜示教步骤：

在所述单边吊架上沿一边安装所述三角形弹性模，让所述三角形弹性模的一个角朝下，并且在该角上挂体质球体，观测在放置所述铁质球体前后，所述三角形弹性模由于发生拉伸形变，其上的所述标记的的形变，更换不同重量的所述铁质球体，或在所述单边吊架的下方放置永磁铁，观测示教比较所述标记的形变和/或产生的尺度变化；

矩形弹性膜示教步骤：

采用所述单边吊架和线状弹簧夹子一夹住所述矩形弹性模的上边，在所述矩形弹性模的下边，采用另外一个线状弹簧夹子二夹住所述下边，然后，通过直接拉动所述下边，或者在所述下边上挂住一个所述带有挂钩的任意形状的重物，观测所述矩形弹性模上的所述标记的形变；或，采用所述单边吊架和线状弹簧夹子一夹住所述矩形弹性模的上边，在所述矩形弹性模的下边上选取一点，挂住一个所述带有挂钩的任意形状的重物，观测所述矩形弹性模上的所述标记的变形以及与所述支架上标记的位移变化；

圆形弹性膜示教步骤：

在所述立体支架或所述框架支架上安装的圆形弹性模上放置所述铁质球体，示教在放置所述铁质球体前后，所述圆形弹性模由于发生形变，其上的所述标记的的形变，更换不同重量的所述铁质球体，或在所述立体支架的下方放置永磁铁，观测比较所述标记的形变和/或杯形支架内空间体积产生的变化，所述标记包括同心圆线和径向线；

在所述杯形支架上安装所述圆形弹性模并且密封整个所述杯形支架，将所述连通的管子通向一个水槽内的盛满水的倒扣的量杯，在所述弹性模上放置所述铁质球体，观察所述圆形弹性模产生形变后，所述量杯内的空气体积，该体积等于由于所述圆形弹性模形变下凹而发生的体积减小的体积；

球状弹性膜示教步骤：

通过所述对球状弹性模内部吹气，使得所述球状弹性模膨胀成为气球，观测所述标记的变化。