[0001] 本发明涉及实验模型技术领域，具体涉及一种用于研究正态概率分布的实验模型。

[0002] 人们在实际工作和生活中常常会遇到一些变量，它们的分布近似于正态分布，正态分布描述了这样的随机现象：如果一个随机变量的取值只受到众多的、微小的随机因素的影响，而每个因素单独所起的作用都可忽略不计，那么这个随机变量就服从正态分布，正态分布在概率论中起着重要的作用。

[0003] 而高尔顿钉板则可以很直观地展现正态分布的曲线，而高尔顿板上钉子，它们彼此的距离均相等，上一层的每一颗的水平位置恰好位于下一层的两颗正中间，在实验过程中，从入口处放进一个直径略小于两颗钉子之间的距离的小球，当小圆球向下降落过程中，碰到钉子后皆以1/2的概率向左或向右滚下，于是又碰到下一层钉子。如此继续下去，直到滚到底板的一个格子内为止，把许许多多同样大小的小球不断从入口处放下，只要球的数目相当大，它们在底板将堆成近似于正态的密度函数图形(即：中间高，两头低，呈左右对称的古钟型)。

[0004] 而现有的正态概率演示装置，在实验时，并非进行单体实验，多个实验体之间相互干扰，对实验的准确性造成了一定的影响，同时，在教学中，比较比较抽象，学生不好理解，为此，现有技术给出了一些解决方案，如中国发明专利：CN201811615482.6(公开日：2019‑03‑08)公开了一种大学数学概率演示装置，本发明通过每次输送一个实验单体，避免了人工干扰以及试验单体之间的干扰问题，同时也很直观的进行教学实验，但该装置在进行教学实验的时候，实验结果不能记录保留下来，在多次进行实验后，学生很难判断多次实验后的结果与前几次实验结果的对比。

[0005] 在现有研究正态分布的实验模型中，高尔顿板是能够很直观看见小球下落后形成的曲线，在进行实验时需要经过多次重复的实验，小球下落后的高度才能形成一条近似于正态分布曲线，但是在实验结束过后，实验结果则需要实验人员进行手动记录，每一次小球下落过后，都需要进行记录小球下落后形成的高度，这导致记录较为复杂麻烦，也浪费实验时间，同时装入高尔顿板内部的小球往往都是固定数量的，这使得在实验过程中，小球下落后形成的高度差较大，因此，需要大量增加实验次数，反复实验并记录下数据，最后才能形成一条近似于正态分布曲线，这会导致实验次数的增加，同时需要较长实验时间，实验结束后需要人工手动进行记录，费时费力。

[0006] 鉴于此，针对上述存在的不足，本发明研制出一种用于研究正态概率分布的实验模型。

[0048] 为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

[0049] 实施例一：如图3、图6、图7、图10和图11所述，当小球43的数量在3000颗时，通过实验组件4内部小球43的下落，小球43下落完成后，形成一条曲线，然后通过转换组件3上的U型管32，将小球43的重力转换为下落形成的高度，最后通过记录组件2上的铁粉，铁粉被吸附到显示板22上了，形成标记，记录下小球43的高度，经过多次反复的实验，最后小球43下落的高度形成一条拟合的正态分布曲线。

[0050] 如图1至图5所示，一种用于研究正态概率分布的实验模型，包括支架1、记录组件2、转换组件3和实验组件4；所述支架1上活动安装有记录组件2，所述记录组件2用于记录正态分布曲线；所述记录组件2上转动安装有转换组件3，所述转换组件3用于转换小球43的重力来触发记录组件2记录实验数据；所述转换组件3上固定安装有实验组件4，所述实验组件
4用于小球43的下落实验，具体安装方式可采用螺栓连接或者胶接的方式进行连接。

[0051] 当进行正态分布实验时，操作人员只需转动实验组件4，实验组件4内部的小球43通过重力作用向下落，小球43下落完成后，形成一条曲线，然后通过转换组件3将小球43的重力转换为下落形成的高度，最后通过记录组件2将小球43下落形成的高度记录下来，经过多次反复的实验，最后小球43下落的高度形成一条拟合的正态分布曲线。

[0052] 如图1、图2、图4、图5、图7和图8所示，所述记录组件2包括记录盘21、显示板22、磁条23和铁粉；所述记录盘21为圆形结构，所述记录盘21上过圆心任意一条直径两侧对称设置有矩形凸块24，两个所述矩形凸块24上阵列开设有多个矩形凹槽25；多个所述矩形凹槽25内部放置有铁粉；所述记录盘21上表面固定安装有显示板22，所述显示板22用于显示铁粉的位置，当铁粉被吸附到显示板22上，显示板22则会显示铁粉的位置，所述记录盘21下表面圆心位置与磁条23一端转动安装，且所述磁条23位于记录盘21上矩形凸块24的另一侧；
所述磁条23紧贴记录盘21下表面的一侧不带有磁性；所述记录盘21为透明状，所述磁条用于吸附铁粉。

[0053] 当小球43下落完成后，将记录组件2旋转180°，铁粉会在矩形凹槽25中通过自身重力从上往下掉落，转换组件3上的滑块34则会将矩形凹槽25内的铁粉吸附在显示板22上，形成一条清晰的曲线，经过多次实验后，显示板22上的多条清晰的曲线重叠，最后形成一条拟合的正态分布曲线，通过从记录盘21背面可以清晰的观察到这条拟合的正态分布曲线。

[0054] 当实验完成后，将转动记录盘21背面的磁条23绕自身旋转90°，然后磁条23以记录盘21为圆心转动，从矩形凹槽25背面滑过，通过磁力将铁粉从显示板22上吸附到矩形凹槽25内，从而完成显示板22的擦拭。

[0055] 如图7、图8、图10和图11所示，所述转换组件3包括透明盘31、U型管32、活塞33、滑块34和支撑块35；所述透明盘31过圆心任意一条直径两侧对称固定安装有多个U型管32，具体安装方式可采用螺栓连接或者胶接的方式进行连接。

[0056] 所述U型管32用于将小球43的重力转换为小球43下落的高度；多个所述活塞33滑动安装在U型管32两端；多个所述滑块34滑动安装在U型管32一端的活塞33上；所述滑块34用于吸附铁粉，多个所述支撑块35滑动安装在U型管32另一端的活塞33上；所述支撑块35用于支撑小球43，将重力传递到U型管32内；所述支撑块35的重力和滑块34的重力相同，且所述支撑块35和滑块34在U型管32的高度相等。

[0057] 当小球43下落完成后，拉动实验组件4上的挡板44，小球43整体下落到支撑块35上，支撑块35向下移动，并推动U型管32内的活塞33移动，U型管32另一端的活塞33向上移动，推动滑块34向上移动，在此过程中，滑块34一端始终在透明盘31上滑动，当滑块不在向上移动后，操作人员将整个转换组件3下方轻轻往上抬起，滑块34则向透明盘31另一侧移动，并将小球43下落的高度记录下，操作人员然后将整个转换组件3放下，恢复到竖直方向，滑块34则会与透明盘31相互吸附，恢复到原位，当将整个转换组件3旋转180°，U型管32内的活塞33恢复到原位。

[0058] 如图1、图3、图6和图9所示，所述实验组件4包括圆盘41、顶盖42、小球43和挡板44；所述圆盘41底部与透明盘31顶部固定安装，且多个所述U型管32位于圆盘41顶部和透明盘
31底部两侧；所述圆盘41过圆心任意一条直径两侧对称设置有等腰三角形凹槽411，且所述等腰三角形凹槽411最大角朝圆心并开设有贯通的条形凹槽412，所述条形凹槽412两侧开设有圆形通孔413；两个所述等腰三角形凹槽411两侧开设有锥形凹槽414，且所述锥形凹槽
414与条形凹槽412通过圆形通孔413贯通。

[0059] 两个所述等腰三角形凹槽411内阵列设置有多个圆柱形凸起415；两个所述等腰三角形凹槽411下方开设有长方形凹槽416，且两个所述长方形凹槽416内竖直设置有多个长条形凸起417；多个所述长条形凸起417之间的底部开设有矩形通孔418；两个所述等腰三角形凹槽411与两个长方形凹槽416贯通。

[0060] 所述小球43放置在锥形凹槽414内；所述挡板44活动安装在长方形凹槽416底部；所述顶盖42固定安装在圆盘41上表面，具体安装方式可采用螺栓连接或者胶接的方式进行连接；所述顶盖42上开设有与挡板44对应的长条形通孔421，且所述挡板44可在长条形通孔
421内滑动，所述顶盖42上开设有与圆形通孔413对应的矩形孔422；所述圆盘41和顶盖42均为透明状；所述顶盖42用于将小球43密封在圆盘41内。

[0061] 当进行小球43下落实验时，将整个圆盘41转动180°，小球43从圆盘41顶部的长方形凹槽416内落下，通过上方的等腰三角形凹槽411落入条形凹槽412，最后落入下方等腰三角形凹槽411内，小球43在等腰三角形凹槽411内与圆柱形凸起415相互碰撞，最后分别落入下方的长方形凹槽416内的多个长条形凸起417之间，当小球43下落完成后，多个小球43在长条形凸起417之间堆叠起来，形成一个个柱形状，这些柱形状的高度连接起来形成一条曲线，当通过记录组件2将小球43的高度记录下后。

[0062] 再将圆盘41转动180°，小球43又落入另一个长方形凹槽416内的多个长条形凸起417之间，又形成新的高度，经过多次反复的实验，最后小球43的高度形成一条拟合的正态分布曲线，当需要增加小球43的数量时，将整个圆盘41转动90°，可将小球43从锥形凹槽414内通过圆形通孔413倒入条形凹槽412内，最后小球43落入等腰三角形凹槽411内。

[0063] 所述透明盘31一侧面带有磁性，所述透明盘31一侧面带有磁性是为了吸附滑块34，防止滑块34吸附记录组件2内部的铁粉，当小球43下落完成后，倾斜转换组件3，滑块34由于重力，则会向远离透明盘31的一侧滑动，当转换组件3恢复倒竖直状态后，透明盘31可将滑块34吸附到透明盘31一侧。

[0064] 所述滑块34为永磁铁，所述滑块34为永磁铁是为了吸附铁粉，同时也可与透明盘31相互吸附，所述滑块34的长度为U型管32直径的一半，所述滑块34的宽度为自身长度的一半，当滑块34向远离透明盘31方向滑动后，滑块34则会吸附记录组件2内的铁粉，最后在记录组件2上的显示板22上显示出一条线。

[0065] 如图1和图3所示，所述圆盘41上的圆形通孔413上活动安装有挡块5；所述挡块5用于阻挡小球43从锥形凹槽414内滑出，当需要增加小球43的数量时，只需将挡块5打开，小球43就可以从锥形凹槽414内通过圆形通孔413滑出。

[0066] 所述圆盘41上的长条形凸起417之间的距离等于两个小球43的直径，且所述长条形凸起417之间的距离在2‑4cm之间，所述圆盘41上的长条形凸起417之间的距离等于两个小球43的直径时为了防止长条形凸起417之间的距离过宽，小球43下落后，记录组件2记录下的小球43的高度标记过宽。

[0067] 同时也防止小球43在长条形凸起417之间的堆叠不整齐，导致高度与数量不成正比，从而导致记录组件2标记错误，例如，当小球43下落完成过后，小球43的高度相同，但长条形凸起417之间的小球43数量不同，则会影响记录组件2的记录的准确性。

[0068] 所述透明盘31一侧的U型管32的直径小于长条形凸起417之间的距离，且所述透明盘31一侧的U型管32的直径1‑2cm之间，所述透明盘31一侧的U型管32的直径小于长条形凸起417之间的距离是为了减小记录组件2记录时的宽度，经过多次实验后，最后趋近于一条拟合的正态分布曲线。

[0069] 所述滑块34与透明盘31上的磁性吸附力大于滑块34与活塞33之间的摩檫力，所述滑块34与透明盘31上的磁性吸附力大于滑块34与活塞33之间的摩檫力是为了防止滑块34在上升或者下降的过程中，将记录组件2中的铁粉吸附在显示板22上，导致记录混乱，同时也是为了透明盘31能将滑块34吸附到透明盘31一侧，从而不影响记录组件2的记录。

[0070] 工作时，当进行正态分布实验时，操作人员只需转动实验组件4，将整个圆盘41转动180°，实验组件4内部的小球43通过重力作用向下落，小球43从圆盘41顶部的长方形凹槽416内落下，通过上方的等腰三角形凹槽411落入条形凹槽412，最后落入下方等腰三角形凹槽411内，小球43在等腰三角形凹槽411内与圆柱形凸起415相互碰撞，最后分别落入下方的长方形凹槽416内的多个长条形凸起417之间。

[0071] 当小球43下落完成后，多个小球43在长条形凸起417之间堆叠起来，形成一个个柱形状，拉动实验组件4上的挡板44，挡板44从长条形通孔421内滑出，小球43整体从长条形凸起417内下落到支撑块35上，支撑块35向下移动，并推动U型管32内的活塞33移动，U型管32另一端的活塞33向上移动，推动滑块34向上移动，在此过程中，滑块34一端始终在透明盘31上滑动，当滑块34不在向上移动后。

[0072] 操作人员将整个转换组件3下方轻轻往上抬起，滑块34则向远离透明盘31的另一侧移动，当滑块34接触到U型管32内壁后，将记录组件2旋转180°，铁粉会在矩形凹槽25中通过自身重力从上往下掉落，滑块34则会将矩形凹槽25内的铁粉吸附在显示板22上，形成一条清晰的曲线，将小球43下落的高度记录下来，操作人员然后将整个转换组件3放下，恢复到竖直方向，滑块34则会与透明盘31相互吸附，恢复到原位。

[0073] 同理，再将圆盘41转动180°，U型管32内的活塞33恢复到原位，小球43又落入另一个长方形凹槽416内的多个长条形凸起417之间，又形成新的高度，并记录下来，经过多次反复的实验，显示板22上形成的多条清晰的曲线重叠，最后形成一条拟合的正态分布曲线，当实验完成后，将转动记录盘21背面的磁条23绕自身旋转90°，然后磁条23以记录盘21为圆心转动，从矩形凹槽25背面滑过，通过磁力将铁粉从显示板22上吸附到矩形凹槽25内，从而完成显示板22的擦拭。

[0074] 当需要增加小球43的数量时，将整个圆盘41转动90°，将挡块5拉出，小球43就可以从锥形凹槽414内通过圆形通孔413滑出，并进入条形凹槽412内，最后小球43落入等腰三角形凹槽411内。

[0075] 实施例二：与实施例一不同的是增加了小球43的数量，而整个实验的工作过程相同，通过将整个圆盘41转动90°，挡块5拉出，小球43就可以从锥形凹槽414内通过圆形通孔413滑出，并进入条形凹槽412内，最后小球43落入等腰三角形凹槽411内。

[0076] 当小球43的数量到达5000颗时，小球43下落的概率性以及随机性增加，通过实验组件4内部小球43的下落，小球43下落完成后，小球43所形成的高度更加的趋近于一条曲线，然后通过转换组件3上的U型管32，将小球43的重力转换为下落形成的高度，最后通过记录组件2上的铁粉，铁粉被吸附到显示板22上了，形成标记，记录下小球43的高度，所需实验的次数减少，同时也减少实验时间，最后小球43形成一条拟合的正态分布曲线。

[0077] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。