[0001] 本发明涉及及曲线建模装置技术领域，具体涉及一种函数图像演示装置。

[0002] 函数与空间曲线、空间曲面及其多元函数等函数与空间概念教学困难的原因一方面是老师已经有了空间曲线或空间曲面的概念，不能完全站立的学生的角度去讲解，另一方面它涉及空间的三维度，接受新知识的学生对空间想象能力不足而导致无法准确在脑海中想象出具体的形状。

[0003] 对于这种难以用语言表述的形状，老师们通常会在黑板上、PPT上使用图形来辅助，但是黑板上、PPT上的图形是平面的二维图片，对于空间想象能力弱的学生依然很难去建立一个空间曲线的概念，在这时候无论老师怎么讲解，学生如何努力，学生掌握程度还是不高，进而导致教学进度缓慢。

[0004] 如申请号为202210726562  .9的专利公开了高等数学曲线建模装置，但是该装置绘制的图形依然是平面图形，对于空间曲线或空间曲面的演示不适用，仍然不能提高和直观的帮助学生了解空间曲线。

[0020] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“底面”和“顶面”等方向词汇指的是附图中的方向，词语 “内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

[0021] 如图1～图7所示，一种函数图像演示装置，包括坐标体、x导电杆1、y导电杆2和灯杆3；所述坐标体是由多个正方形的基体4固定连接形成的透明正方体，所述基体4均是
由高透光率、低反射率的透明绝缘材料制成的正方体，本实施例中使用减反射玻璃，或对基体4进行表面处理，提高光透过率、降低反射率，每个所述基体4上均设有前后、上下、左右贯穿基体4的x贯穿孔5、y贯穿孔6和z贯穿孔7，所述x贯穿孔5贯穿基体4前后侧面，y贯穿孔6贯穿基体4顶面和底面，z贯穿孔7贯穿基体4左右侧面，x贯穿孔5、y贯穿孔6和z贯穿孔7两两之间均有间距，x贯穿孔5的内壁下端与z贯穿孔7的内壁上端之间有间距，x贯穿孔5的内壁左端与y贯穿孔6的内壁右端之间有间距，y贯穿孔6的内壁前端与z贯穿孔7的内壁后端之间有间距，x贯穿孔5与z贯穿孔7之间设有连通x贯穿孔5和z贯穿孔7的第一导体孔，所述第一导体孔内固定有xz导体8，y贯穿孔6与z贯穿孔7之间设有连通y贯穿孔6和z贯穿孔7的第二导体孔，所述第二导体孔内固定有yz导体9，xz导体8和yz导体9为导电的金属弹片，xz导体8的两个触点分别伸出所在的第一导体孔的上端和下端，yz导体9的两个触点分别伸出所在的第二导体孔的前端和后端，多个基体4自前向后或自后向前呈线状固定连接形成一排，多排基体4阵列后固定连接形成坐标体，多个基体4自左向右或自右向左呈线状固定连接形成一行，多个基体4自上向下或自下向上呈线状固定连接形成一列，每排基体4的x贯穿孔5同轴且首尾依次连通，每行基体4的z贯穿孔7同轴且首尾依次连通，每列基体4的y贯穿孔6同轴且首尾依次连通；
坐标体的前侧面上设有阴极导电薄膜10，坐标体的上侧面上设有阳极导电薄膜
11，所述阴极导电薄膜10和阳极导电薄膜11均为TCO材料（透明导电氧化物材料）制成的片状体，所述阴极导电薄膜10、阳极导电薄膜11均与所在的坐标体的侧面边缘之间有间距,阴极导电薄膜10和阳极导电薄膜11上分别设有与x贯穿孔5和y贯穿孔6相对应的孔，所述阴极导电薄膜10与阳极导电薄膜11分别经导线连接蓄电池12的两个电极，所述蓄电池位于坐标体外侧；
所述x导电杆1前后贯穿同一排上的多个基体的x贯穿孔5，且分别与阴极导电薄膜
10、所穿过的基体内的xz导体8接触形成电连接，所述y导电杆2上下贯穿同一列上的多个基体的y贯穿孔6，且分别与阳极导电薄膜11、所穿过的基体内的yz导体9接触形成电连接，所述灯杆3左右贯穿同一行上的多个基体的z贯穿孔7，灯杆3内相间隔设有与所贯穿的基体数量相同的灯珠20（如灯杆3左右贯穿同一行上的10个基体时，灯杆3内的灯珠20的数量也是
10个），任意一个灯珠20与所在基体4内的xz导体8、yz导体9电连接或与所在基体4内的xz导体8、yz导体9电绝缘。

[0022] 所述x导电杆1包括导电片13和导体杆14，所述导电片13为金属制成的圆板体，导电片13的后侧面中心固定连接有导体杆14，x导电杆1与y导电杆2的形状结构均一致。

[0023] 所述导体杆14包括芯杆15和导电层16，所述芯杆15为透明绝缘材料制成的圆杆体，所述导电层16为连接在芯杆15外周的透明导电材料制成的层状结构，导电层16电连接导电片13，导电层16的材料与阴极导电薄膜和阳极导电薄膜11材料一致。

[0024] 如图6～图7所示，所述灯杆3包括绝缘杆17、间隔套18和转换套19，所述绝缘杆17为透明绝缘材料制成的圆杆，多个灯珠20间隔设在绝缘杆17内，每个所述灯珠20的两个引线分别贯穿绝缘杆17周壁、且与绝缘杆17的周壁在同一圆柱面上，绝缘杆17外间隔固定连接有多个绝缘的间隔套18，所述间隔套18为圆管体，所述间隔套18的外径与x导电杆的导体杆外径一致，每相邻两个间隔套18之间的绝缘杆17上转动连接有分别与灯珠20一一对应的转换套19，所述转换套19的外径与间隔套18的外径一致，旋转所述转换套19用以切换灯珠20与转换套19之间电连接或电绝缘的状态。

[0025] 所述转换套19包括绝缘部21和导电部22，所述绝缘部21和导电部22均为长方形板体弯曲呈弧形构成，所述绝缘部21为透明绝缘材料制成的弧形板体，所述导电部22为透明导电材料制成的弧形板体，两个导电部22形状大小均一致，所述导电部22所对的圆心角大于30°、小于90°，两个绝缘部21的弧长一个长、另一个短，弧长短的一个绝缘部21所对的圆心角大于30°、小于60°，两个所述绝缘部21与两个导电部22间隔连接形成圆环状，旋转转换套19，当两个导电部22分别与灯珠20的两个引线自由端接触时，灯珠20与转换套19电连接，当两个导电部22与灯珠20的两个引线自由端脱离时（即两个绝缘部21与灯珠20的两个引线自由端接触时），灯珠20与转换套19电绝缘。

[0026] 所述坐标体的棱上设有坐标轴，所述坐标轴以坐标体的左前角为原点，左下棱为x轴、左前棱为y轴、前下棱为z轴，这样设置可以使学生正面所对的是正常教学常用的空间坐标系，每个基体4的边长为坐标轴的一个刻度值，坐标体的左侧面为xy平面坐标系，坐标体的前侧面为yz平面坐标系，坐标体的底面为xz平面坐标系，也即：x贯穿孔5垂直于yz平面坐标系，y贯穿孔6垂直于xz平面坐标系，z贯穿孔7垂直于xy平面坐标系。

[0027] 每个所述转换套19均与左侧相邻的一个间隔套18构成一组调节体，每一组调节体中的转换套19与间隔套18上设有相同的标记符号23，标记符号23为阿拉伯数字，灯杆3上自左向右的调节体上的数值从小到大依次递增，且每组调节体均与所在灯杆3贯穿的同一行上的一个基体相对应，每组调节体的长度（每一组调节体中的转换套19与间隔套18的长度之和等于调节体的长度）等于一个基体的边长，当任意一组调节体中的间隔套18和转换套19上的标记符号23左右相对时，该调节体内的两个导电部22分别与该调节体相对应的基体内的灯珠20的两个引线自由端接触，形成该组调节体中的灯珠20与转换套19电连接状态。

[0028] 本实施例中，每个转换套19上的标记符号23均设置在两个导电部22之间的绝缘部21上，在灯杆3左右贯穿同一行上的多个基体的z贯穿孔时，灯杆3的间隔套上的标记符号23朝向后侧上方，调节任意一组调节体上的标记符号23左右相对，该组调节体内的转换套的两个导电部22分别与该组调节体所对应的基体内的xz导体8和yz导体9接触，该组调节体内的灯珠通电发光；而当任意一组调节体上的标记符号23左右相错位时，该组调节体内的转换套的两个导电部22因为被旋转而与灯珠的两个引线相错位，同时也会与该组调节体所对应的基体内的xz导体8和yz导体9错位，即该组调节体内的灯珠20与转换套19电绝缘的同时，该组调节体内的转换套的两个导电部22分别与xz导体8和yz导体9相错位，所以该组调节体内的灯珠不通电，不会发光。

[0029] 所述x导电杆1的导体杆14、y导电杆2的导体杆14、灯杆3的绝缘杆17长度一致，且均与坐标体的边长相等。

[0030] 所述导电片13上背离导体杆14的侧面上设绝缘的第一把手24，灯杆3左端设有绝缘的第二把手25，第二把手25与最左端的间隔套18相连接。

[0031] 一个所述基体4内的x贯穿孔5、y贯穿孔6和z贯穿孔7分别被一个x导电杆1、一个y导电杆2与一个灯杆3穿过时，当位于该基体4内的灯珠20与该灯珠20对应的转换套19电连接时，该灯珠20与所在基体4内的xz导体8、yz导体9电连接，该灯珠20发光；当位于该基体4内的灯珠20与该灯珠20所对应的转换套19电绝缘时，该灯珠20不发光；所述x导电杆1、y导电杆2和灯杆3均有多个，当坐标体内插入多个x导电杆1、y导电杆2和灯杆3，且使任意几个基体内的灯珠20发光时，发光的灯珠20在坐标体内形成多个发光点，坐标体内的多个发光点在坐标体内发光形成空间曲线或空间曲面。

[0032] 在使用时，本发明的使用原理是：一个所述基体4内的x贯穿孔5、y贯穿孔6和z贯穿孔7分别被一个x导电杆1、一个y导电杆2与一个灯杆3穿过时，由于蓄电池12经阴极导电薄膜10与阳极导电薄膜11分别连接x导电杆1与y导电杆2，当x导电杆1与y导电杆2经xz导体8和yz导体9与灯杆3内的任意一个灯珠20的引线电连接时，该灯珠20通电发光，即显示一个发光点。

[0033] 本发明以发光点的形式在三维空间演示空间曲线，甚至还能够显示一种立体图形，如正方体、长方体，圆锥、四棱锥等，能够明确的表示出空间曲线的形状、位置，使学生对空间曲线有一个明确的掌握。

[0034] 比如，根据函数计算出多组相对应的（x，y，z）数值，先旋转灯杆3的转换套19使所有灯珠20与相对应的两个导电部22电绝缘，然后取一个x导电杆1、一个y导电杆2和一个灯杆3为一组功能杆，此组功能杆对应一组（x，y，z）数值，本实施例以（6，3，5）这一组（x，y，z）数值为例，将灯杆3上数值等于5的标记符号23所对应的转换套19旋转，使该转换套19与所对应的灯珠20电连接，所述x导电杆1自坐标体的前侧面对应yz平面坐标系上（3，5）坐标（y坐标为3、z坐标为5）的x贯穿孔5伸进坐标体且导电片13与阴极导电薄膜10电连接，所述y导电杆2自坐标体的上侧面对应的xz平面坐标系上（6，5）坐标的y贯穿孔6伸进孔坐标体且导电片13与阳极导电薄膜11电连接，所述灯杆3自坐标体的左侧面对应xy平面坐标系上（6，3）坐标的z贯穿孔7伸进坐标体，此时，x导电杆1、y导电杆2与灯杆3必然共同穿过同一个基体4（即坐标体上对应空间坐标系（6，3，5）处的基体），且仅在该基体4内的灯珠20与相对应的两个导电部22电连接，两个导电部22分别经该基体4内的xz导体8和yz导体9电连接x导电杆1和y导电杆2，x导电杆1和y导电杆2分别经阴极导电薄膜10和阳极导电薄膜11电连接蓄电池12，因此，该基体4内的灯珠20发光，其它基体4内即使有灯珠20也因为灯珠20没有完整导电回路而不发光。

[0035] 依照上述方法对多组（x，y，z）数值在坐标体内插入多个x导电杆1、y导电杆2和灯杆3，在坐标体内形成多个发光点，坐标体内的多个发光点在坐标体内发光形成空间曲线或空间曲面，因为坐标体是透明的，学生可以从多角度观察空间曲线或曲面，从而让学生直观了解到函数曲线的具体走向和空间曲面的形态，使学生能够快速掌握空间曲线和空间曲面的概念、快速将函数与空间曲线或空间曲面相结合，提高教学效率。

[0036] 本发明中的x导电杆1、y导电杆2和灯杆3的数量根据所演示的函数图像而设定，x导电杆1、y导电杆2和灯杆3的数量均最多不超过任意一个yz平面坐标系或xz平面坐标系或xy平面坐标系内所在的基体的数量，如x导电杆1的数量最多不超过yz平面坐标系内所在的基体的数量（如图1所示，坐标体的前侧面排列有100个基体时，x导电杆1的数量小于100个）。

[0037] 以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施例，在不违背本发明的精神即公开范围内，可以对本发明的技术方案进行多种变形。