锥体上滚
如何操作
将双圆锥体放置在轨道低端,观察它的运动情况。


现象与原理
你会看到什么现象?
双锥体缓慢的沿着轨道向上滚动。这个展品难道不受重力的控制?

锥体为什么会上滚?
由于地心引力,物体在不受外力的情况下,会向下运动,重心位置也会随之降低。如图所示,双锥体的重心在几何中心处。

请你试试趴在展台上,观看锥体的重心点(眼睛可以看锥体两侧的点)运动的轨迹,你会发现:锥体虽然看似在向上运动,但锥体的重心 是沿着轨道降低 的。锥体实际是向下运动的,仍然受重力的影响。因此,眼见不一定为实,要抛开现象看本质。


2015年“锥体上滚”中考题解析
(2015年北京中考题)学校组织学生参观中国科技馆,同学们在“探索与发现A厅”里面看到一个十分有趣的“物体上滚?”实验.实验时,将双圆锥体轻轻放在倾斜轨道的最低端,看到双圆锥体从静止向轨道高处滚去.实验引起了同学们的探讨,小军认为“双圆锥体上滚”是真的,眼见为实;小乐认为“双圆锥体上滚”是错觉,双圆锥体不可能自动由低处向高处运动.小乐和小军为证明各自的观点,取了两根木条放在水平桌面上,将木条左端垫高,做成一个倾斜轨道,将双圆锥体放在轨道右端,如图甲所示,由静止释放后双圆锥体向轨道高处滚去,双圆锥体最终停在轨道左端,如图乙所示.这个实验成功再现了在科技馆看到的现象.请你根据图甲、乙所示的实验,选择适当的器材,通过测量判断小军和小乐谁的观点正确,写出你的测量方法并简要说明.

答案:
(1)器材:刻度尺;
(2)实验步骤:
①将双锥体放在轨道右端,用刻度尺测量出双锥体锥尖到桌面的距离记为h1;
②将双锥体放在轨道左端,明刻度尺测量出双锥体锥尖到桌面的距离记为h2;
③通过测量发现h1>h2。h1、h2为双锥体重心的高度,左端轨道虽然较高,但双锥体的重心位置其实较低。双锥体由于受到重力作用,不能由低处向高处运动。所以小军的观点错误,小乐的观点正确。


展品原理应用:不倒翁

不倒翁的重心位于其底部中央位置。当不倒翁倒下的时,重心被抬高,不倒翁将回复到原来的位置以降低重心。所以无论如何摇摆,不倒翁都不会倾倒。

推荐参观展项(相同原理)
主展厅二层探索与发现展区A厅的运动之律展区内还有两项与重心有关的展品:空中自行车、飞鹰,快去体验一下吧!



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