锥体上滚轮演示.doc

实验报告实验人员：孙红梅 周丹丹 邓艺 专业：自动化 班级：09503班 指导老师：李庆福【实验名称】 锥体上滚轮演示 【实验目的】1. 通过锥体上滚轮的演示，观察与思考沿斜面轨道上滚的现象，加深了解在重力场中，物体总是以降低重心，趋于稳定的规律2. 说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置欲动的趋势，同时说明，物体势能和动能的相互转换关系实验仪器】 下图一a和b为锥体上滚轮演示装置结构图，a为平视图，b为俯视图：图一a 图一b 【实验原理】 图二为锥体上滚轮原理图： 在本装置中，影响锥体滚动的参数有三个，即导轨的坡度角α，双轨道的夹角γ和双锥体的锥顶角ββ角是固定的，夹角γ与α是可调的双锥体重心0能否移动与此三个角的大小有关系 双锥体重心0位于锥体轴线的中点当锥体置于轨道最低点时（见图二）锥体在轨道上的支点为M,重心0距底座台面的高度为HM“当锥体位于轨道较高处时，由于两轨道存在夹角而变宽，使锥体支点支于N点，重心0距台面高度降低为HN，由于HN＜HM，此时重心0下降了，锥体所以上滚，就是因为在重力作用下，重心0下降引起的。

计算表明，当角α.β.γ三角满足下面关系时： 就会出现锥体主动上滚的现象　【实验内容】1 、取其它一圆柱形物，置于导轨的高端，放手后自动滚落2 、将锥体置于同一位置，锥体静止不动轻推锥体锥体下滚并返回3 、将锥体置于导轨的低端，松手后锥体上滚 【实验现象】圆柱体下落不返回，锥体总是会到导轨高端实验结论】1. 物体或系统的能量总是自然趋向最低状态；2. 本实验导轨的低端两根导轨的间距小，锥体停在此处重心被抬高了；相反，在高端两根导轨较为分开，锥体在此处下陷，重心实际上降低了总结】由实验可知，锥体上滚是由于V型轨道使锥体重心下降重心越低越稳定在日常生活中，飞机能很平衡的在天空中飞行,就是飞机的重心,是在飞机全身的中心点上,使飞机趋于稳定的状态，从而不会产生任何不平衡的现象；吊车能平稳的吊起重物,就是这台吊车的重心也是在整台吊车的中心点上. 当不倒翁在竖立状态处于平衡时，重心和接触点的距离最小，即重心最低偏离平衡位置后，重心总是升高的因此，这种状态的平衡是稳定平衡。

所以不倒翁无论如何摇摆，总是不倒的 不倒翁原理 上轻下重的物体比较稳定，也就是说重心越低越稳定当不倒翁在竖立状态处于平衡时，重心和接触点的距离最小，即重心最低偏离平衡位置后，重心总是升高的因此，这种状态的平衡是稳定平衡所以不倒翁无论如何摇摆，总是不倒的再比如像我们在科技馆看到的“锥体上滚”实验，也是这个道理，由于锥体的形状和两边轨道的形状，使它的重心在下降，但看起来好像在上升，向上滚与生活中的事实不符合但它只是一种假像，看到它的本质，还是重心降低了，因此重心越低越稳定在生活中为增加物体的稳定性，我们常采用加重下面的重量，如电扇底座、话筒架、公共汽车站牌等 利用重心这种特点，还可以做许多有趣的实验和解释一些现象如可以做一个斤头虫，把一粒胶囊打开，装入一个小滚珠，即可来回翻跟头我们常见一个盒子只放在桌上一点，但却不掉下去，这是因为盒子靠桌子的一头，是“重心”所在，所以盒子悬空，但不掉下来走钢丝的杂技演员，手持平衡棒也是为降低重心，达到平衡的目的 不倒翁的自制方法：选用球形塑料中药丸的包装盒，这种盒可以从中间打开，正好是两个半球在一个半球内放入适量的橡皮泥或湿胶泥，成为不倒翁的底部，在另一个半球外粘一个圆锥形的帽子，成为不倒翁上部。

将两个半球扣合后，画上面部，就制成了实验心得】初次进入实验室的时候，看到这个椎体上滚的实验装置，把他弄到下端以后发现它立刻又返回到上端，当时就想去弄明白这个东西到底是怎么回事的回来后发现这个装置原来是因为物体重心的下移以及装置的倾角造成，联想到其他一些东西，例如：不倒翁，走钢丝的杂技演员等这些都是利用重心的位置去实现我们想要的效果因此发现生活中的一些东西是需要我们去探索然后去证实的希望以后还有机会去接触成绩：95分评语： 报告内容全面、细致，说明对该实验理解深刻，理论分析也比较到位，同时对实验给出总结与心得，将该问题进行引申，融会贯通，比较难能可贵。