教具“多功能坡角測量器”設(shè)計(jì)制作

王洛陽

☆教具制作☆

教具“多功能坡角測量器”設(shè)計(jì)制作

王洛陽

多功能坡角測量器適用于測量斜坡的傾斜角(即坡角)是多少，也可用于測量物體高度時仰角是多少，也可用于測量物體是否居于水平位置，是教師的教具，又是學(xué)生的學(xué)習(xí)用品。

一、設(shè)計(jì)原理和使用說明

多功能坡角測量器利用重力原理和兩直線平行內(nèi)錯角相等的原理來進(jìn)行設(shè)計(jì)。(1)測量坡角時，由于坡往往是實(shí)體的，不可能把坡的水平面挖開后用量角器量出坡角，于是設(shè)計(jì)的思路是把坡角轉(zhuǎn)化到測量器上，從而讀出來。當(dāng)測量器放在坡面上時，由于重力的關(guān)系，測量器上的量角器隨之轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動之后量角器的水平線和木塊標(biāo)的原水平線成一個夾角，并指向量角器的讀數(shù)。此時，夾角即坡角，其讀數(shù)是坡角的度數(shù)。(2)測量仰角時，其原理和測量坡角相似，正放測量器后，進(jìn)行調(diào)整，視線通過木塊上面平面指向測量物(測量目標(biāo))時，讀數(shù)即仰角。(3)判斷物體是否居于水平位置時，把測量器放于物體上，若量角器的水平線和木塊標(biāo)識水平線重合時，物體處于水平位置，否則不是。這是因?yàn)槟苻D(zhuǎn)動的量角器受地球引力影響，重力向下，其水平線能處于水平位置，而木塊放在物體上時，木塊的水平線反映了物體的水平情況，它與量角器的水平線重合與否反映了物體是否處于水平位置。

二、設(shè)計(jì)背景

在進(jìn)行計(jì)算和測量斜坡的傾斜角有關(guān)問題時，課本沒有明確的方法介紹。對坡角測量和對旗桿高度計(jì)算時所用的仰角是多少往往束手無策，因此，設(shè)計(jì)出多功能坡角測量器，這樣讓學(xué)生直觀簡便地測量出坡角，從而計(jì)算出坡的垂直高度和水平寬度，滿足了教學(xué)需要和學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)實(shí)生活中有關(guān)直角三角形研究性學(xué)習(xí)活動的需要。

三、使用現(xiàn)狀及發(fā)展方向

本測量器具有測坡角和仰角的功能，還可能測物體是否處于水平位置。緊扣教材需要，既現(xiàn)實(shí)又方便，新穎別致。創(chuàng)新之處是結(jié)構(gòu)簡單科學(xué)，用一塊六面平滑的長方體和一個量角器即可，測量直觀簡便，有利于教師教學(xué)和學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的開展。

四、原理圖

1.圖1為多功能坡角測量器實(shí)物圖

圖1

2.多功能坡角測量器設(shè)計(jì)原理圖

(1)測量坡角(如圖2所示)：∠1=∠2=∠3

圖2

(2)測量仰角(如圖3所示)：∠1=∠2=∠3

圖3

(3)判斷物體是否居于水平位置(如圖4所示)

六、概念分析鏈接

1.坡角：坡面與水平面的夾角叫做坡角。

2.坡度(或坡比)：坡面的鉛直高度(h)和水平寬度(L)的比叫做坡度(或坡比)，“坡度”是一個比值，它并不表示一個角度。

我們把斜坡面與水平面的夾角叫做坡角，設(shè)坡角為α，坡度為i，則坡度i＝h/L=tanα。坡度有時使用百分比表示，即：i=h/L×100%，通常用來說明汽車的爬坡能力。在修堤、筑壩、開渠、挖河時，我們常常需要表示斜坡的傾斜程度，坡度越大，則坡角越大，坡面越陡。

稿件編號：P1101071

作者姓名：王洛陽，本科，副校長。

福建省晉江陳埭民族中學(xué)。