椎体上滚:为什么能上滚?能量从哪来?
(椎体上滚实物图)
科学原理:在重力场中,物体在地球引力的作用下,总是以降低重心来趋于稳定。本实验中锥体与轨道的形状巧妙组合,给人以锥体自动由低处向高处滚动的错觉:V形导轨的低端处,两根导轨相距较小,停于此处的锥体重心最高,重力势能最大;V形导轨的高端处,两根导轨相距较大,停于此处的锥体重心最低,重力势能最小。因此,从导轨低端处释放锥体,锥体就会沿导轨从低端滚向高端,这其间锥体的重心逐渐降低,重力势能逐渐减小,被转化为了锥体滚动时的动能,体现了机械能守恒。
具体操作:将锥体放置在分叉小的地方,自动滚到分叉大的地方,通过锥体上滚的演示,能加深理解在重力场中,物体总是以降低重心力求稳定的这一规律。
给我们的启示(小贴士):
把这个系统简化为一个模型来思考:三角形的薄板看成两条边,这两条边是同一平面上的两条交交线,而且远端两点高于近端两点。锥体自然把它看成重心所在位置的质点。
根据你所看到的现象来分析,在锥体向上运动的时候,它的重心其实是在下降的,则锥体的质点模型其实是向下的,而不是我们肉眼所看到的锥体向上滚了。判断生活中一些事物的现象,需要运用物理中的一些方法,把一个系统模型化,则可以很清楚的看到现象的本质了。