王洛陽(yáng)

☆教具制作☆

教具“多功能坡角測(cè)量器”設(shè)計(jì)制作

王洛陽(yáng)

多功能坡角測(cè)量器適用于測(cè)量斜坡的傾斜角(即坡角)是多少，也可用于測(cè)量物體高度時(shí)仰角是多少，也可用于測(cè)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(shuō)明

多功能坡角測(cè)量器利用重力原理和兩直線平行內(nèi)錯(cuò)角相等的原理來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。(1)測(cè)量坡角時(shí)，由于坡往往是實(shí)體的，不可能把坡的水平面挖開(kāi)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(cè)量器上，從而讀出來(lái)。當(dāng)測(cè)量器放在坡面上時(shí)，由于重力的關(guān)系，測(cè)量器上的量角器隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)之后量角器的水平線和木塊標(biāo)的原水平線成一個(gè)夾角，并指向量角器的讀數(shù)。此時(shí)，夾角即坡角，其讀數(shù)是坡角的度數(shù)。(2)測(cè)量仰角時(shí)，其原理和測(cè)量坡角相似，正放測(cè)量器后，進(jìn)行調(diào)整，視線通過(guò)木塊上面平面指向測(cè)量物(測(cè)量目標(biāo))時(shí)，讀數(shù)即仰角。(3)判斷物體是否居于水平位置時(shí)，把測(cè)量器放于物體上，若量角器的水平線和木塊標(biāo)識(shí)水平線重合時(shí)，物體處于水平位置，否則不是。這是因?yàn)槟苻D(zhuǎn)動(dòng)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(shí)，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(cè)量斜坡的傾斜角有關(guān)問(wèn)題時(shí)，課本沒(méi)有明確的方法介紹。對(duì)坡角測(cè)量和對(duì)旗桿高度計(jì)算時(shí)所用的仰角是多少往往束手無(wú)策，因此，設(shè)計(jì)出多功能坡角測(cè)量器，這樣讓學(xué)生直觀簡(jiǎn)便地測(cè)量出坡角，從而計(jì)算出坡的垂直高度和水平寬度，滿(mǎn)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(dòng)的需要。

三、使用現(xiàn)狀及發(fā)展方向

本測(cè)量器具有測(cè)坡角和仰角的功能，還可能測(cè)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(jiǎn)單科學(xué)，用一塊六面平滑的長(zhǎng)方體和一個(gè)量角器即可，測(cè)量直觀簡(jiǎn)便，有利于教師教學(xué)和學(xué)生研究性學(xué)習(xí)的開(kāi)展。

四、原理圖

1.圖1為多功能坡角測(cè)量器實(shí)物圖

圖1

2.多功能坡角測(cè)量器設(shè)計(jì)原理圖

(1)測(cè)量坡角(如圖2所示)：∠1=∠2=∠3

圖2

(2)測(cè)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(gè)比值，它并不表示一個(gè)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(shí)使用百分比表示，即：i=h/L×100%，通常用來(lái)說(shuō)明汽車(chē)的爬坡能力。在修堤、筑壩、開(kāi)渠、挖河時(shí)，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(hào)：P1101071

作者姓名：王洛陽(yáng)，本科，副校長(zhǎng)。

福建省晉江陳埭民族中學(xué)。