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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)實驗裝置，碰到一些很有意思的移動對齊問題。液體過濾裝置涉及的器材有：鐵架臺、漏斗、濾紙、燒杯、玻璃棒。采取預(yù)先繪制單體后導(dǎo)入組合成整個液體過濾裝置。

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

一、基準參考體移動

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

鐵架臺的底臺是相對規(guī)則的幾何體（梯臺），我們可以先利用實體切割創(chuàng)造出特殊點（上表面中心點），利用點到點移動將鐵架臺各個部分移動到目標點（0,25,0）。

二、漏斗與濾紙的點到點移動

作為基準參考體的鐵架臺方式后，漏斗、濾紙、燒杯、玻璃棒的放置順序可以按照化學(xué)實驗裝置安裝順序處理，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)為實體。我們將預(yù)先繪制的漏斗和濾紙導(dǎo)入鐵架臺文件。如何精準地將它們“安裝”到鐵架臺上的鐵環(huán)，我們有必要對它們做些處理和觀察它們的幾何關(guān)系。

前期處理，將鐵架臺按坐標平面切割；將漏斗對半切割并移至坐標平面。我們需要找一個特殊點將漏斗點到點移動過來。

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。這個頂點就是我們需要的終點。

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

通過一定的幾何規(guī)律的應(yīng)用，確定點到點移動的起點和終點，可以將半邊漏斗和濾紙精準地移動到鐵架臺鐵環(huán)中，實現(xiàn)與實際符合的相切關(guān)系，后可運用鏡像與組合編輯將各個儀器完成。

三、燒杯對齊移動

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

在基準參考體移動過程中我們已經(jīng)將鐵架臺放置在一個相對特殊的位置，可以通過尺寸的測量或點移動過程中看到某些給予燒杯底部移動的數(shù)據(jù)，此時可以利用動態(tài)移動將燒杯沿Z軸移動至合理位置即可，結(jié)果如下圖。

三、玻璃棒輔助體移動

過濾實驗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虛擬實驗裝置中我們設(shè)計的玻璃棒是半徑為3mm、倒圓角1mm的圓柱體。為了移動的方便，我們將玻璃棒和濾紙單獨呈現(xiàn)。

在坐標平面預(yù)計玻璃棒與濾紙接觸點位置畫十字，將濾紙分割為四份，留左邊作為參考體。將玻璃棒對半切割，使用對齊移動中的面對齊，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，與其在玻璃棒切點處的垂線交點為圓心作半徑1mm的圓，向后拉伸0.5mm，得一圓柱體作為移動的輔助體。利用輔助圓柱體和對齊移動可以把玻璃棒移動到濾紙對應(yīng)位置。并利用該圓柱體圓心將半玻璃棒進行圓形陣列30°角，過程如上圖所示實現(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。

通過一系列的對齊移動我們可以將不同化學(xué)實驗儀器導(dǎo)入同一文件并合理構(gòu)圖。

小文寫道這里業(yè)已結(jié)束，其實初衷是不想自己都忘記其中的器械對齊方法的操作過程。在化學(xué)實驗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。