方逸飞

一、魔盒上圆锥体的运动违背能量守恒吗？

笔者一次在街上看到一个卖魔盒玩具的，其玩具很简单，一个双向金属圆锥体，圆锥体很光滑，如图1所示；一个有一定斜度的盒子，盒子的两条斜边上安装有金属条，也很光滑，如图2所示.出售魔盒者将金属圆锥体放在斜面的下端，稍微用手扰动一下，金属圆锥体会自动的向斜面上端滚去，且越滚越快.我静心的观察了几分钟，没有发现奥秘在哪里，只是想金属圆锥体向上滚，一般看来是违背能量守恒的，出售者也正是运用人们这样的心理来兜售这种魔盒的。对这样的物理问题我一向很感兴趣，就跟着卖魔盒的人反复观察，拿一个金属的钥匙试试，看魔盒的高端是否带有磁性，是不是磁力吸引圆锥体，结果没有磁性，卖魔盒的还把盒子打开给我看，里面就是两个粗铁丝做的导轨，没有什么秘密。对于这个魔盒我一时困惑了，怎么我们学的能量守恒定律在这里不适用了呢？

我就跟着卖魔盒的反复看，问卖魔盒的是什么原理，他说“我也不清楚”。卖魔盒的怕我看出什么奥秘，坏了他的生意，总想把我支开，或者鼓励我买一个玩玩，我想一个高中学生还玩这样的玩具，不好意思。我一边观察一边思考，发现两根导轨下边窄很多上边宽很多，导轨的坡度不算大，有半米来长，只是看上去一边高一边低比较明显，再想双向金属圆锥结构，马上发生了顿悟。原来是利用金属圆锥体的重力势能而向上滚动的。……