张锐波

（浙江大学 城市学院，浙江 杭州310015）

1 引 言

目前，多数高校物理实验室锥体上滚实验演示仪大同小异，即锥体轨道夹角、轨道平面与水平面倾角及锥体直径与高度均固定不变．传统的实验演示仪无法让学生弄清上滚的原因和本质特征，更无从让学生亲自动手、学习设计和推算等来完成该实验．

2 锥体上滚实验仪的设计思想

锥体上滚实验仪是锥体在其轨道上通过降低重心使势能转化为动能来验证机械能守恒定律的仪器，从表面与视角效果看，锥体在其轨道上运动是由低端向高端滚动．作者根据该实验所要达到的目的，在于让学生弄清实验原理和通过动手提高实验能力作为该实验的基本出发点，从而研究设计制作了三维可调式锥体上滚演示实验仪，实现了轨道夹角、双轨道平面倾角及双圆锥体（直径与高度）均能连续可调的锥体上滚实验仪器．

3 三维可调式锥体上滚演示仪的结构与特点

三维可调式锥体上滚演示实验仪的结构如图1所示．

实验仪各部分均采用不锈钢材料，底座尺寸300 mm×450 mm×9．00 mm；锥体后前轨道直径均为9．92 mm；曲柄上表面至曲柄与支撑杆连接轴径向距离40．18 mm，曲柄与支撑杆连接轴承螺丝直径4．60 mm；轴承支撑杆与底座固定螺丝直径31．60 mm；双轨道末端支撑杆与底座固定螺丝直径26．80 mm；在双导轨并拢平行调平前提下，轴承下支撑杆与底座固定螺丝至轨道末端支撑杆与底座固定螺丝外径之间距离为395．00 mm．

图1 三维可调式锥体上滚演……