锥体上滚的实验报告

锥体上滚的实验报告范文

篇一：锥体上滚实验

今天老师进行了现场教学，让我们收获颇丰，印象深刻。这堂课里，老师操作了诸多实验。其中，最吸引我的是圆锥体滚动。当我目睹这个现象时，一个圆锥体从下方移动到上方，却不会自行返回，觉得非常奇妙。这个装置由两段金属管构成，安装在同一个基座上，位置较低的那段间距较窄，位置较高的那段间距较宽，一个锥形部件放置在两根管子之间，当锥形部件被移到金属管较低的一端时，它就会自行滑向较高的位置。

这个实验起初令我惊讶不已，以为出现了某种反常现象。但深入探究后发现，这其实源于一种视觉误差。这条轨道呈现倾斜状态，物体从较低端向较高端移动，表面看像是重心在上升，但仔细推敲便会明白，情况并非如此。倘若真是那样，就会违反能量守恒的基本原理。首先这是一个锥体而非圆柱状，其次这并非斜面而是两条轨道，而且轨道是呈八字形分布的，并且在高处时更为分散，这样的构造使得锥体处于高位时重心位置较低，而在低位时由于轨道收窄导致重心升高，并且高于高位时的重心，这样看来这个实验就变成了重心从高处向低位移动的常规现象，也就不违背能量定理了。

椎体滚动实验揭示，重力环境下所有物体都倾向于从能量较高的位置移动到能量较低的位置。这个实验启发我，若将此原理应用于日常，便可节省大量资源。

能源用途广泛，建筑工地可作运输工具，医院能担起运送伤员的任务，游乐园是人们休闲娱乐的好去处。实验表明，表象有时会迷惑人，但若我们用心审视，便容易识破真相，不能仅凭视觉判断事物。

一、演示目的

通过观察双锥体沿斜面轨道滚动的情况，可以增进对物体在重力作用下总是以降低重心、趋向稳定状态运动原理的认识。

物体倾向于从能量较高的状态移动到能量较低的状态，这个过程伴随着势能向动能的转化，或者动能向势能的转化。

二、原理

这项研究的重点是物体在重力环境下的稳定状态，不受外力影响的物体在重力影响下会稳定在重力势能最低的地方。假如物体不在重力势能最小的位置，重力的作用会促使它向势能降低的方向移动。这个实验展示了锥体在斜双杠上自主旋转的情景开yun体育app入口登录，通过借助锥体的几何特征，把支撑点沿着锥体中心线方向的变化（左右移动）对锥体中心位置的作用，和斜双杠的坡度（前后倾斜）对锥体中心位置的作用融合在了一起，当左右移动的影响占据上风时，甚至会出现令人惊奇的异常现象，也就是锥体会自行滚向斜双杠地势较高的那头开元棋官方正版下载，详细说明如下：

先观察锥体在平衡状态下所处的位置，如图1所示。AA1这一端明显高于其他部分，不过AA1位置上的两条横杆是向外侧倾斜的。较高的支撑点会促使锥体的质心向上移动，而支撑点较宽则会因为锥体中间粗两端细的构造，导致质心有向下移动的倾向。这两种相反的倾向相互抵消，因此锥体可以在图4所展示的任何位置上保持稳定。若AA1略微加宽，或BB1稍稍缩窄，则锥体在AA1处比在BB1处时，质心高度会降低，它会持续朝AA1方向（高端）滚动，从B端望向A端，如图2所示。

AA1端位于高端宽面，BB1端位于低端窄面，当支撑点与锥面相切时如图2所示，锥体若滚动，质心将在水平面内移动，此时锥体保持稳定状态。假设BB1端固定不动，AA1端宽度保持不变，仅调整其高度

若AA1端向下移动，就会发生从稳定状态开始向下滑动的情形。AA1端最多会降到BB1端所在的高度，但在这个位置，虽然滑动现象较为显著，然而向上移动的迹象并不明显。因此，本实验装置的上下、宽窄比例需恰当安排，让AA1端比平衡点稍低一些，这样锥体就能自行滑动。

三 注意事项

1  锥体放在最低端

2  锥体应该放平

3  手放开时要轻轻的放，不要让锥体掉在地上

篇二：锥体上滚实验

实验基于锥体滚动时的几何规则,探究双圆锥沿斜面上升的内在机理,同时考察了形状尺寸对现象的作用。

关键词: 演示实验; 锥体上滚; 力矩; 转动动能

一、原理：

本实验的核心在于刚体在重力场中的平衡问题，而自由运动的物体在重力的作用下总是平衡在重力势能极小的位置。如果物体不是处于重力场中势能极小值状态，重力的作用总是使它往势能减小的方向运动。本实验演示锥体在斜双杠上自由滚动的现象，巧妙地利用锥体的形状，将支撑点在锥体轴线方向上的移动(横向)对锥体质心的影响同斜双杠的倾斜(纵向)对锥体质心的影响结合起来，当横向作用占主导时，甚至表现为出人意料的反常运动，即锥体会自动滚向斜双杠较高的一端开元ky888棋牌官网版，具体分析如下：

首先看平衡(锥体质心保持水平)时锥体的位置，如图1。AA1端较高，但AA1处两横杆向外测倾斜，较高的支撑有使锥体质心向上移的趋势，而支撑点较宽又使锥体因其中间粗两端细而使质心有向下移动的趋势，两种趋势互相抵消可使锥体在图4所示任何位置都处于平衡状态。如果此时使AA1稍变宽或使BB1稍变窄，会使锥体在AA1端比在BB1端时质心位置更低，它将总往AA1(高端)滚动，从B端向A端看，如图2所示。

AA1端位于高端宽面，BB1端位于低端窄面，当支撑点与锥面相切处于图2所示位置时，锥体滚动过程中质心在水平面内移动，此时锥体保持稳定状态。假设BB1端固定不动，AA1端宽度不变，仅改变其高度，若AA1端向下移动，会引发从稳定状态向下滑动的情形。AA1端最多只能降至与BB1端同高度的水平面，然而在这个位置虽然滚动现象较为显著，但向上运动趋势并不明显。因此该实验设备的高度与宽度比例，以及长宽尺寸安排，需要恰当调整，确保AA1那一端比中间基准点稍低一些，这样锥形部件就能自行滚动。

二、装置：

双锥体，V字形斜面轨道

三、心得体会：

根据前述探讨可知, 在锥体滚动测试里, 双圆锥体之所以能沿斜面上升, 是因为当装置符合特定空间关系时, 双圆锥体的重心位置始终位于双圆锥体与轨道接触点的行进前方, 由此使得重力形成驱动力, 此驱动力充当了推动力, 最终促使双圆锥体沿轨道方向移动。从能量转换角度而言, 这一现象的产生, 是因为重力矩做了正功, 从而使得双圆锥体的重力势能, 转化为了它的转动动能。