TWP-W210型 锥体上滚演示实验仪

本仪器顺利获得观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚现象，使学生加深分析在重力场中物体总是以降低重心，趋于稳定的规律运动。也说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。

【实验目的】

1. 顺利获得观察与思考双锥体沿倾斜轨道上滚的现象,使学生加深分析重力场中物体总是以降低重心、趋于稳定的规律运动。

2. 说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。

【实验仪器】

仪器由不锈钢导轨、可调支座、优质碳钢制作的双锥体及底板（防火板）组成。

【实验原理】

   本实验的关键是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最小的位置。如果物体不是处于重力场中势能最小值状态，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纵向反常运动，即锥体会自动滚向斜双杠较高的一端。

   第一时间看随遇平衡（锥体质心保持水平）时锥体的位置。AA'端较高，但AA'处两横杆向外侧倾斜，较高的支撑有使锥体质心上移的趋势，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（a）所示任何位置都处于平衡状态。如果此时使AA'稍变宽或使BB'稍变窄，会使锥体在AA'端比BB'端时质心位置更低，它将总往AA'端（高端）滚动。从B端向A端看。

AA'端处于高宽端，BB'端处于低窄端，若支撑点与锥面切位置，则当锥体滚动时，质心在水平面内运动，锥体处于随遇平衡状态。设BB'端固定，AA'端宽度一定，只调节其高度，则AA'端下降，将会出现由随遇平衡状态上滚的现象。AA'端至多下降到CC'即BB'端所在水平面上，不过此时滚动虽明显，但“往上”不明显。故本实验装置高低宽窄布局要适度，使AA'端比随遇平衡位置略低，锥体能自动滚动即可。