太阳高度与影子规律演示仪

技术领域

本发明涉及太阳高度与影子规律演示仪技术领域，尤其涉及太阳高度与影子规律演示仪。

背景技术

地理学是研究地理要素或者地理综合体空间分布规律、时间演变过程和区域特征的一门学科，是自然科学与人文科学的交叉，具有综合性、交叉性和区域性的特点，随着地理信息技术发展与研究方法变革，新时期的地理学正在向地理科学进行转身，研究主题更加强调陆地表层系统的综合研究，研究范式经历着从地理学知识描述、格局与过程耦合，向复杂人地系统的模拟和预测转变，地球围绕太阳公转时，地轴与地球公转轨道面约成66.5°的固定夹角，这就使太阳直射点在南北回归线之间有规律地移动，各地正午的太阳高度也随之发生有规律的变化除了赤道，地球其他地方一年中都有昼夜长短的变化，在南北极圈以内，甚至出现“极昼”和“极夜”现象，对于地球上的某个地点，太阳高度角是指太阳光的入射方向和地平面之间的夹角，专业上讲太阳高度角是指某地太阳光线与通过该地与地心相连的地表切面的夹角，太阳高度角简称高度角，当太阳高度角为90°时，此时太阳辐射强度最大，当太阳斜射地面时，太阳辐射强度就小，这部分内容为五年级《科学》第二单元《光》的内容，要学好这部分内容，必须具备丰富的知识储备和较强的空间思维想象能力，学生对太阳高度与物体影子规律的理解有些困难，同时对这部分知识的学习存在畏难情绪，觉得抽象难懂。

现有的教学过程中老师为了给学生展示太阳直射点的移动与昼夜长短变化之间的关系以及极昼极夜的现象大多是在黑板上进行绘制来展示，绘制的过程枯燥无味，无法有效吸引学生的注意力，而且展示效果不形象，学生理解不透彻，最终导致教学效果不理想；现有的教学过程中老师也会选择在橡皮泥上固定一根木棍，让学生拿到阳光下进行观察，当遇到阴天时，观察物体的影子较为不明显，观察实验效果不好。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在老师为了给学生展示太阳直射点的移动与昼夜长短变化之间的关系以及极昼极夜的现象大多是在黑板上进行绘制来展示，绘制的过程枯燥无味，无法有效吸引学生的注意力，而且展示效果不形象，学生理解不透彻，最终导致教学效果不理想；现有的教学过程中老师也会选择在橡皮泥上固定一根木棍，让学生拿到阳光下进行观察，当遇到阴天时，观察物体的影子较为不明显，观察实验效果不好的缺点，而提出的太阳高度与影子规律演示仪。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

太阳高度与影子规律演示仪，包括底板，底板的内部中心位置开设有安装孔，底板的两侧壁上分别固定安装有第一固定板与第二固定板，第一固定板与第二固定板之间固定安装有安装架，安装架上滑动安装光照机构，第一固定板与第二固定板的顶端上均固定安装有半圆板，安装孔的内部卡接安装安装柱。

优选的，底板的顶端面上固定安装有若干个刻度环，若干个刻度环上固定安装有分区板，分区板的一端固定安装有方位板。

优选的，分区板的数量为四个，四个分区板的一端均固定安装有方位板，四个分区板呈十字交叉状固定安装在若干个刻度环上。

优选的，第一固定板上固定安装第一连接杆，安装架的一端贯穿安装在第一连接杆上。

优选的，第一连接杆的一端螺纹安装第一固定环，第一固定环螺纹安装在安装架的一侧上。

优选的，第二固定板的一侧固定安装有放置板，放置板上固定安装电机，电机的输出轴贯穿安装在第二固定板的内部。

优选的，安装架的截面形状呈半圆弧形，安装架上固定安装有刻度块，刻度块的数量为十二个。

优选的，光照机构包括滑动板，滑动板滑动安装在安装架上，滑动板的内部活动安装蓄电池，滑动板的底端面固定安装安装筒，安装筒的内部固定安装照明灯。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过底板、第一固定板、第二固定板、安装架、光照机构、半圆板以及安装柱构成太阳高度与影子规律演示仪，太阳高度与影子规律演示仪在使用时，移动安装架上的光照机构，照明灯可以对底板的安装孔上的安装柱进行照射，安装架上安装的不同刻度块可以便于使用者对太阳高度变化进行观测，从而能将一天之中,太阳高度的变化与影子长短的变化规律生动直观的展现出来，还能将不同季节的太阳高度的变化以及物体影子长短和投射方向变化规律展现出来。

2、本发明通过底板、第一固定板、第二固定板、安装架、光照机构、半圆板以及安装柱构成太阳高度与影子规律演示仪，便于使用者通过太阳高度与影子规律演示仪进行太阳高度与影子规律演示操作，使得学生在学习科学课中《光和影子》的内容是不再受天气的影响，能够进行全天候的学习，便于使用，演示仪的展示功能多样，把抽象、难懂的地理知识通过演示仪生动形象的展示出来，提高学生学习天文知识兴趣的同时，也给老师的教学带来了方便。

3、本发明第二固定板上放置板的电机在使用时，电机输出轴上第二连接杆带动安装架进行在第一固定板与第二固定板之间的转动，在安装架转动时，第一固定板与第二固定板上的半圆板能够精确的测量出太阳倾斜角度与物体影子长短、太阳高度与物体影子投射区域之间的关系，在底板上固定安装的十二个刻度环通过四个分区板进行分区，四个分区板上的方位板进行方位表示，以方便学生在使用太阳高度与影子规律演示仪演示时进行对安装柱投影的准确定位，完成对太阳直射点在南北回归线之间，在南北回归线与南北极圈之间，在南北极圈以内，物体影子的变化关系进行准确计算。

附图说明

图1为本发明提出的太阳高度与影子规律演示仪的整体结构示意图之一；

图2为本发明提出的太阳高度与影子规律演示仪的整体结构示意图之二；

图3为本发明提出的太阳高度与影子规律演示仪的整体结构示意图之三；

图4为本发明提出的太阳高度与影子规律演示仪的整体剖视结构示意图；

图5为本发明提出的太阳高度与影子规律演示仪的图4中的A处局部放大结构示意图；

图6为本发明提出的太阳高度与影子规律演示仪的图4中的B处局部放大结构示意图。

图中：1、底板；101、刻度环；102、安装孔；103、分区板；104、方位板；2、第一固定板；201、第一连接杆；202、第一固定环；3、第二固定板；301、放置板；302、电机；303、第二连接杆；304、第二固定环；4、安装架；401、刻度块；5、光照机构；501、滑动板；502、蓄电池；503、安装筒；504、照明灯；6、半圆板；7、安装柱；701、限位环；702、轴承；703、固定圈；704、刻度尺。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-6，太阳高度与影子规律演示仪，包括底板1，底板1的顶端面上固定安装有若干个刻度环101，底板1的内部中心位置开设有安装孔102，若干个刻度环101上固定安装有分区板103，分区板103的一端固定安装有方位板104，分区板103的数量为四个，四个分区板103的一端均固定安装有方位板104，四个分区板103呈十字交叉状固定安装在若干个刻度环101上，若干个刻度环101的准确数量为十二个，十二个刻度环101为同心圆，且十二个刻度环101的直径从外到内依次递减，十二个刻度环101均固定安装在底板1上，带刻度的圆盘画上十二个同心圆，测量影子投在地面的长度，底板1上的十二个刻度环101通过四个分区板103分成四个大小相同的四分之一圆，四个四分之一圆用四种不同的颜色表示，以便观察照明灯504照射安装柱7的影子的长度，安装柱7的影子投射在底板1的十二个刻度环101上，四个分区板103的一端均固定安装的方位板104，表示东西南北的四个方位，每个方位之间的十二个刻度环101表示刻度，四个分区板103的十字分区可以方便使用者读出影子投射所在的准确的方位，东西两端固定安装的第一固定板2与第二固定板3，可以用来固定带有光照机构5的安装架4和可以测量太阳倾斜角度的半圆板6，底板1的两侧壁上分别固定安装有第一固定板2与第二固定板3，第二固定板3的一侧固定安装有放置板301，放置板301上固定安装电机302，电机302的输出轴贯穿安装在第二固定板3的内部，第一固定板2与第二固定板3之间固定安装有安装架4，电机302的输出轴上固定安装第二连接杆303，安装架4的另一端固定安装在第二连接杆303上，第二连接杆303的一端螺纹安装第二固定环304，第二固定环304螺纹安装在安装架4的一侧上，第一固定板2上固定安装第一连接杆201，安装架4的一端贯穿安装在第一连接杆201上，第一连接杆201的一端螺纹安装第一固定环202，第一固定环202螺纹安装在安装架4的一侧上，安装架4的截面形状呈半圆弧形，安装架4上固定安装有刻度块401，刻度块401的数量为十二个，安装架4上滑动安装光照机构5，光照机构5包括滑动板501，滑动板501滑动安装在安装架4上，滑动板501的内部活动安装蓄电池502，滑动板501的底端面固定安装安装筒503，安装筒503的内部固定安装照明灯504，蓄电池502电性连接照明灯504，照明灯504在使用时用来表示太阳，照明灯504通过安装筒503的滑动板501滑动套接安装在安装架4上，安装架4上的十二个刻度块401，可以用来表示一个白天中太阳的高度，滑动板501的截面形状为直角U形，使用者可以从滑动板501的顶端处观察安装架4上的十二个刻度块401，从而可以读出照明灯504与底板1之间的倾斜角度，安装柱7上通过两个限位环701上轴承702的固定圈703安装的刻度尺704可以便于使用者对底板1上安装柱7的投影进行长度测量，安装架4通过第一连接杆201与第二连接杆303活动固定安装在第一固定板2与第二固定板3上，电机302在启动时，通过第一连接杆201与第二连接杆303活动固定安装的安装架4，可以进行左右两侧的90度转动，第一固定板2与第二固定板3的顶端上均固定安装有半圆板6，半圆板6上开设有若干个刻度，用来测量太阳的倾斜角度，安装孔102的内部卡接安装安装柱7，安装柱7上贯穿固定安装有两个限位环701以及轴承702，轴承702贯穿安装在两个限位环701之间，轴承702上固定安装固定圈703，固定圈703的一侧固定安装刻度尺704，刻度尺704的截面长度大于安装柱7的截面长度。

本发明的使用方法和优点：该太阳高度与影子规律演示仪在使用时，工作过程如下：

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，在使用太阳高度与影子规律演示仪时，本发明中的电器元件电性连接有内部电源以及电源开关器。将底板1放置在使用者的所需安装的指定位置上，底板1放置完成后，将安装柱7卡接放置在底板1的安装孔102上，使得安装柱7可以固定在底板1上，在滑动板501的内部安装蓄电池502，安装筒503的内部安装照明灯504，蓄电池502电性连接照明灯504，在需要对一天之中,太阳高度的变化与影子长短的变化规律进行生动直观的展现以及不同季节太阳直射点对物体影子长短和投射方向变化规律展现时，可以将滑动板501在底板1两侧第一固定板2与第二固定板3固定安装的安装架4上进行滑动，安装架4上的十二个刻度块401，可以用来表示一个白天中太阳的高度，滑动板501的截面形状为直角U形，使用者可以从滑动板501的顶端处观察安装架4上的十二个刻度块401，从而可以读出照明灯504与底板1之间的倾斜角度，光照机构5在安装架4上移动时，可以模拟太阳高度，使得照明灯504对安装孔102上安装柱7进行投射，使得安装柱7的影子可以投射在底板1上，底板1上固定安装有十二个刻度环101，通过四个分区板103分成四个大小相同的四分之一圆，四个四分之一圆用四种不同的颜色表示，以便观察照明灯504照射安装柱7的影子的长度，安装柱7的影子投射在底板1的十二个刻度环101上，四个分区板103的一端均固定安装的方位板104，表示东西南北的四个方位，每个方位之间的十二个刻度环101表示刻度，四个分区板103的十字分区可以方便使用者读出影子投射所在的准确的方位，东西两端固定安装的第一固定板2与第二固定板3，可以用来固定带有光照机构5的安装架4和可以测量太阳倾斜角度的半圆板6，安装柱7上通过两个限位环701上轴承702的固定圈703安装的刻度尺704可以便于使用者对底板1上安装柱7的投影进行长度测量，转动安装柱7上通过轴承702与固定圈703安装的刻度尺704，进行对底板1上安装柱7的投影长度测量，安装架4通过第一连接杆201与第二连接杆303活动固定安装在第一固定板2与第二固定板3上，电机302在启动时，通过第一连接杆201与第二连接杆303活动固定安装的安装架4，可以进行左右两侧的90度转动，第一固定板2与第二固定板3的顶端上均固定安装有半圆板6，半圆板6上开设有若干个刻度，用来测量太阳的倾斜角度，把抽象、难懂的地理知识通过演示仪生动形象的展示出来，提高了学生学习天文知识的兴趣的同时，也给老师的教学带来了方便，在照明灯504从南方照射过来，物体的影子朝北，同理，如果从东北照射过来，日影就会朝西南，如果从西北照射过来，日影就会朝向东南，如果从东南照射过来，日影就会朝西北，如果从西南照射过来，日影就会朝向东北。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。