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廣州開發(fā)區(qū)外國語學(xué)校  彭振建 

最近在繪制初中化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)裝置，碰到一些很有意思的移動(dòng)對(duì)齊問題。液體過濾裝置涉及的器材有：鐵架臺(tái)、漏斗、濾紙、燒杯、玻璃棒。采取預(yù)先繪制單體后導(dǎo)入組合成整個(gè)液體過濾裝置。

最有意思的是如何將導(dǎo)入的單體能按實(shí)際情況移動(dòng)到位。下面按順序講述與分享繪制過程中的精準(zhǔn)移動(dòng)。

一、基準(zhǔn)參考體移動(dòng)

鐵架臺(tái)作為液體過濾底座，其他器材的位置都會(huì)以它為參考，所以鐵架臺(tái)作為“基準(zhǔn)參考體”最好放置在一個(gè)比較“規(guī)范”的位置（坐標(biāo)）。

鐵架臺(tái)的底臺(tái)是相對(duì)規(guī)則的幾何體（梯臺(tái)），我們可以先利用實(shí)體切割創(chuàng)造出特殊點(diǎn)（上表面中心點(diǎn)），利用點(diǎn)到點(diǎn)移動(dòng)將鐵架臺(tái)各個(gè)部分移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)（0,25,0）。

二、漏斗與濾紙的點(diǎn)到點(diǎn)移動(dòng)

作為基準(zhǔn)參考體的鐵架臺(tái)方式后，漏斗、濾紙、燒杯、玻璃棒的放置順序可以按照化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置安裝順序處理，先放置漏斗和濾紙。

漏斗可以看成圓錐與圓柱組合后抽空，或利用草圖圖形旋轉(zhuǎn)為實(shí)體。我們將預(yù)先繪制的漏斗和濾紙導(dǎo)入鐵架臺(tái)文件。如何精準(zhǔn)地將它們“安裝”到鐵架臺(tái)上的鐵環(huán)，我們有必要對(duì)它們做些處理和觀察它們的幾何關(guān)系。

前期處理，將鐵架臺(tái)按坐標(biāo)平面切割；將漏斗對(duì)半切割并移至坐標(biāo)平面。我們需要找一個(gè)特殊點(diǎn)將漏斗點(diǎn)到點(diǎn)移動(dòng)過來。

首先過鐵環(huán)右圓心作漏斗外壁平行線，然后平行偏移鐵環(huán)半徑得到與漏斗外壁切線，最后利用延長功能和鏡像得到漏斗外壁圓錐頂點(diǎn)。這個(gè)頂點(diǎn)就是我們需要的終點(diǎn)。

下圖就是將漏斗外壁三角形掃掠后的狀況，能很清楚地看出點(diǎn)到點(diǎn)移動(dòng)的起點(diǎn)、終點(diǎn)。

通過一定的幾何規(guī)律的應(yīng)用，確定點(diǎn)到點(diǎn)移動(dòng)的起點(diǎn)和終點(diǎn)，可以將半邊漏斗和濾紙精準(zhǔn)地移動(dòng)到鐵架臺(tái)鐵環(huán)中，實(shí)現(xiàn)與實(shí)際符合的相切關(guān)系，后可運(yùn)用鏡像與組合編輯將各個(gè)儀器完成。

三、燒杯對(duì)齊移動(dòng)

根據(jù)液體過濾實(shí)驗(yàn)要求，漏斗應(yīng)緊貼燒杯內(nèi)壁，這給予我們選擇移動(dòng)方案的線索。同樣需要對(duì)漏斗、燒杯進(jìn)行對(duì)半切割以呈現(xiàn)對(duì)齊的“線”，即漏斗左邊外壁與燒杯左邊內(nèi)壁，下圖展現(xiàn)了“對(duì)齊移動(dòng)”的過程，僅僅缺少燒杯與鐵架臺(tái)底部的重合。

在基準(zhǔn)參考體移動(dòng)過程中我們已經(jīng)將鐵架臺(tái)放置在一個(gè)相對(duì)特殊的位置，可以通過尺寸的測量或點(diǎn)移動(dòng)過程中看到某些給予燒杯底部移動(dòng)的數(shù)據(jù)，此時(shí)可以利用動(dòng)態(tài)移動(dòng)將燒杯沿Z軸移動(dòng)至合理位置即可，結(jié)果如下圖。

三、玻璃棒輔助體移動(dòng)

過濾實(shí)驗(yàn)要求玻璃棒緊貼濾紙，并低于濾紙邊緣，有一定角度傾斜。在我們的3D虛擬實(shí)驗(yàn)裝置中我們?cè)O(shè)計(jì)的玻璃棒是半徑為3mm、倒圓角1mm的圓柱體。為了移動(dòng)的方便，我們將玻璃棒和濾紙單獨(dú)呈現(xiàn)。

在坐標(biāo)平面預(yù)計(jì)玻璃棒與濾紙接觸點(diǎn)位置畫十字，將濾紙分割為四份，留左邊作為參考體。將玻璃棒對(duì)半切割，使用對(duì)齊移動(dòng)中的面對(duì)齊，使半玻璃棒與半濾紙界面處于同一平面。

根據(jù)玻璃棒倒角半徑1mm，作濾紙內(nèi)壁距離1mm的平行線，與其在玻璃棒切點(diǎn)處的垂線交點(diǎn)為圓心作半徑1mm的圓，向后拉伸0.5mm，得一圓柱體作為移動(dòng)的輔助體。利用輔助圓柱體和對(duì)齊移動(dòng)可以把玻璃棒移動(dòng)到濾紙對(duì)應(yīng)位置。并利用該圓柱體圓心將半玻璃棒進(jìn)行圓形陣列30°角，過程如上圖所示實(shí)現(xiàn)玻璃棒與濾紙內(nèi)壁相切且合理傾斜。

濾液燒杯位于漏斗上方，燒杯嘴貼緊引流玻璃棒，構(gòu)圖關(guān)系同上，需補(bǔ)充輔助圓柱體。情況類同不做贅述，截圖示意如下。

通過一系列的對(duì)齊移動(dòng)我們可以將不同化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器導(dǎo)入同一文件并合理構(gòu)圖。

小文寫道這里業(yè)已結(jié)束，其實(shí)初衷是不想自己都忘記其中的器械對(duì)齊方法的操作過程。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)器材與裝置的繪制過程中有許多能記錄的東西，興許能為以后的教學(xué)提供素材。