李東方

發(fā)明動(dòng)機(jī)

在一次數(shù)學(xué)課上，老師讓我在黑板上做一道有關(guān)長(zhǎng)方形周長(zhǎng)和面積的題目。盡管題目做得很好，也得到了老師的表?yè)P(yáng)，但回到座位上我才發(fā)現(xiàn)，我畫(huà)的長(zhǎng)方形很像一個(gè)斜放的平行四邊形。究其原因，主要是長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊沒(méi)有畫(huà)水平，于是我便產(chǎn)生了發(fā)明一種能在黑板上畫(huà)出水平直線的工具。

第一代和第二代多功能教學(xué)三角板的研制

在科學(xué)課上我們?cè)弥卮咕€檢驗(yàn)墻面是否豎直，只要墻面能與重垂線重合，就說(shuō)明墻面一定是豎直的。受這一原理的啟發(fā)，帶有重垂線的第一代多功能教學(xué)三角板應(yīng)運(yùn)而生。

利用第一代多功能教學(xué)三角板畫(huà)水平和豎直的直線

在普通等腰直角三角形的斜邊中點(diǎn)處安裝一個(gè)重垂線，當(dāng)重垂線過(guò)等腰直角三角形的直角頂點(diǎn)時(shí)，沿著等腰直角三角形的斜邊就可以在黑板上畫(huà)出與地面平行的水平線段。

利用第一代多功能教學(xué)三角板，還可在黑板上畫(huà)出與地面垂直的直線，在圖1的基礎(chǔ)上順時(shí)針旋轉(zhuǎn)三角板，當(dāng)重垂線與三角板的斜邊平行時(shí)，沿著三角板的斜邊就可在黑板上畫(huà)出與地面垂直的直線。

利用第一代多功能教學(xué)三角板畫(huà)平行線和平行四邊形

利用第一代多功能教學(xué)三角板，還可以在黑板上畫(huà)出標(biāo)準(zhǔn)的平行線和平行四邊形。首先，在圖1所示的情況下沿等腰直角三角形的斜邊在黑板上畫(huà)出直線AB，然后向左下方（或者右下方）平移三角板，當(dāng)重垂線過(guò)等腰直角三角形的直角頂點(diǎn)時(shí)，沿著等腰直角三角形的斜邊再畫(huà)出直線CD，這樣，AB和CD就是2條平行的直線。當(dāng)需要畫(huà)平行四邊形時(shí)，只需利用等腰直角三角形斜邊上的刻度，將AB和CD畫(huà)成2條等長(zhǎng)的線段、再連接AC和BD即可，見(jiàn)圖2。

第二代多功能教學(xué)三角板的研制

第一代多功能教學(xué)三角板研制完成后，王老師又給我提了一個(gè)更高的要求：

“如果你的三角板還能在黑板上畫(huà)出任意角度的角，那該有多好啊！”課后，我查閱了相關(guān)資料，受文章《如何測(cè)量路面的坡度》的啟發(fā)，將量角器、重垂線和三角板結(jié)合，又發(fā)明了第二代多功能教學(xué)三角板。

畫(huà)角度時(shí)首先在黑板上畫(huà)出水平的直線，此時(shí)重垂線與量角器的90°刻度線重合，然后逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)三角板，當(dāng)重垂線與量角器的70°刻度線重合時(shí)，沿三角板的斜邊畫(huà)出與剛才的水平直線相交的直線，這2條直線的夾角即為20°。用同樣的方法，可在黑板上畫(huà)出小于180°的任意角或者任意角的角平分線。

多次改進(jìn)

第三代多功能教學(xué)三角板的研制

第一代和第二代多功能教學(xué)三角板都要利用重垂線，在使用過(guò)程中，重垂線老是晃來(lái)晃去，給操作帶來(lái)許多不便。于是我就想能否用其他的什么東西取代重垂線。在一次看電視的過(guò)程中，我看到了墻上的時(shí)鐘，“用指針代替重垂線”這一想法突然從我的腦海中冒出。接下來(lái)，我用廢舊時(shí)鐘的指針代替重垂線，發(fā)明了第三代多功能教學(xué)三角板。

小水珠型第四代多功能教學(xué)三角板

第三代多功能教學(xué)三角板用指針代替了重垂線，雖然克服了重垂線晃來(lái)晃去的問(wèn)題，但在使用的過(guò)程中又出現(xiàn)了指針容易被折彎甚至被折斷的問(wèn)題，這該怎么辦呢？后來(lái)，我在查閱資料時(shí)發(fā)現(xiàn)，在房屋裝修時(shí)，為了在墻面上畫(huà)一條水平線，工人師傅常拿一根裝有水的長(zhǎng)透明塑料軟管，貼著墻面在軟管兩端的水面處做出標(biāo)記，將標(biāo)記連成線，即得到1條水平線。這不正是應(yīng)用了我們科學(xué)課上講過(guò)的連通器原理嗎？于是我就在第三代多功能三角板上沿量角器的刻度線加了一段透明的弧形軟管，在軟管里面加了一點(diǎn)水，用水珠代替指針，制作出了小水珠型第四代多功能教學(xué)三角板，如圖3。

小鋼珠型第四代多功能教學(xué)三角板

小水珠型第四代多功能教學(xué)三角板在使用的過(guò)程中存在一個(gè)問(wèn)題：有時(shí)不論怎樣旋轉(zhuǎn)三角板，軟管內(nèi)的水珠都不能移動(dòng)到量角器的0刻度線處，這是什么原因呢？咨詢了王老師后才知道，由于軟管是密封的，當(dāng)水珠不在軟管的中間時(shí)，水珠兩側(cè)軟管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)不相等，所以水珠無(wú)法移動(dòng)到軟管的兩端。后來(lái)，我用小鋼珠代替小水珠，順利制作出了小鋼珠型第四代多功能教學(xué)三角板，如圖4。

小鋼珠型第四代多功能教學(xué)三角板具備前面三代多功能教學(xué)三角板的所有功能，既能在黑板上做出水平和豎直的直線，也能做出標(biāo)準(zhǔn)的平行線或者平行四邊形，還能做出任意角度的角和任意角的平分線。同時(shí)還具備外形美觀、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便的優(yōu)點(diǎn)。

展望

我發(fā)明的多功能教學(xué)三角板目前只能在黑板上畫(huà)出水平和豎直的直線、標(biāo)準(zhǔn)的平行線或者平行四邊形，以及任意角度的角和任意角的平分線。今后，希望通過(guò)改進(jìn)，使得利用這個(gè)三角板也能畫(huà)出橢圓、雙曲線等。

專家評(píng)語(yǔ)

作者發(fā)明了一種多功能教學(xué)實(shí)用三角板。能利用重垂原理，非常方便地在黑板上做出水平線或垂直線，也能準(zhǔn)確地做出標(biāo)準(zhǔn)平行線和各種角度，是一種良好的教具，實(shí)用性強(qiáng)，使用非常方便。但三角板的功能無(wú)法在平面上實(shí)現(xiàn)，用于指示角度的小球也容易晃動(dòng)。建議增加阻尼，使鋼珠可以快速定位，并研究可以水平使用的三角板以適合學(xué)生的需要。