“錐體上滾”是科技館中常見(jiàn)的學(xué)生比較感興趣的展品，它的原理是重心的運(yùn)動(dòng)。雖然看到的現(xiàn)象好像是錐體在上滾，但是從側(cè)面觀察，錐體重心其實(shí)是下移的。造成錯(cuò)覺(jué)的原因是因?yàn)閮蓷l支撐桿雖然是向上抬起，但是桿間距離在不斷增大，也就是說(shuō)，桿支撐錐體的位置在向外移動(dòng)，錐體的重心在錐體的內(nèi)部整合中心上，具體位置在錐體的中心軸的中間，因此，從表面上看物體是由低向高運(yùn)動(dòng)，但這其實(shí)是錐體的形狀以及導(dǎo)軌高低不等，給人造成了一種視覺(jué)錯(cuò)覺(jué)，實(shí)際上錐體的重心自始至終還是在下降。我們可以動(dòng)手做個(gè)小實(shí)驗(yàn)體會(huì)一下。

空飲料瓶（1.5升）2個(gè)、中號(hào)漏斗2個(gè)、不銹鋼光滑蚊帳撐桿（50cm長(zhǎng)）2根、泡沫墊3塊、透明膠布（或膠水）、剪刀（圖1）。

（1）把2個(gè)空飲料瓶含瓶嘴部分（約占整瓶三分之一）用剪刀剪開(kāi)，并用膠布粘在一起制成錐體，把2個(gè)漏斗用膠布粘在一起制成雙錐體（圖2）。

（2）高度大小合適的泡沫在泡沫的側(cè)端自上而下間隔3厘米（孔離桌面分別約13.20厘米、10.20厘米），各挖兩個(gè)孔。（圖3）

（3）用2根撐桿及泡沫墊構(gòu)建合適傾角斜坡。

幾個(gè)角度控制好（關(guān)鍵3個(gè)角度：導(dǎo)軌的坡度角α、雙軌道的夾角γ，雙錐體的錐頂角β，滿(mǎn)足tanβ/2tanγ/2tanα錐體會(huì)上滾）。本次實(shí)驗(yàn)雙軌道的夾角γ約41度，斜坡矮側(cè)離桌面高5.10cm，高側(cè)離桌面高13.20cm 時(shí)，把漏斗錐體放至軌道頂角稍遠(yuǎn)點(diǎn)的地方，可觀察到漏斗自動(dòng)沿斜面爬升。

當(dāng)斜坡矮側(cè)離桌面高5.10cm，高側(cè)離桌面高10.20cm 時(shí)，把飲料瓶雙錐體放至離軌道頂角稍遠(yuǎn)點(diǎn)的地方，可觀察到飲料瓶錐體自動(dòng)沿斜面爬升。（圖4、圖5）

科技館中老展品“錐體上滾”斜面傾角固定、兩軌道間夾角固定，使用者只能動(dòng)手體驗(yàn)一下，笨重、不易攜帶，不便于下鄉(xiāng)開(kāi)展科普活動(dòng)。我從三點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)：一是輕快（重量輕）、簡(jiǎn)易（器材生活中易得），便于拆卸、攜帶，通過(guò)空心不銹鋼管實(shí)現(xiàn)。二是兩軌道間夾角可調(diào)，通過(guò)兩個(gè)螺母實(shí)現(xiàn);斜面傾角可調(diào)，通過(guò)彎鉤調(diào)整軌道長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)。三是錐體內(nèi)重心可見(jiàn)，通過(guò)在錐體中央放置小紅珠實(shí)現(xiàn)。讓使用者加深對(duì)“錐體上滾”原理的理解及探究控制錐體上滾的三個(gè)角度間的關(guān)系獲得新體驗(yàn)，效果明顯。升級(jí)展品可用于科技老師便捷攜帶，演示錐體上滾時(shí)原理時(shí)使用。（圖6）

重力和重心與人類(lèi)的生活有著密切的聯(lián)系，早在屬于母系社會(huì)的西安半坡村遺址中，曾發(fā)掘到一種提水壺，這種水壺裝水時(shí)就會(huì)往一邊傾斜，裝滿(mǎn)水后則會(huì)自動(dòng)立起來(lái)，非常方便于打水，這是古人智慧的體現(xiàn)?，F(xiàn)如今，重心在運(yùn)動(dòng)、生活、建筑中等應(yīng)用很多。

不倒翁是一種古老的中國(guó)兒童玩具，最早記載出現(xiàn)于唐代，形狀像人，而在造型和重量上制成一經(jīng)觸動(dòng)就搖擺，然后恢復(fù)直立狀態(tài)。不倒翁的形體結(jié)構(gòu)為空心殼體，重量很輕，下半身是一個(gè)實(shí)心的半球體，重量較大。利用的就是：上輕下重的物體比較穩(wěn)定，即重心越低越穩(wěn)定原理。生活中裝載運(yùn)輸時(shí)，總是把重的物體放在下面，輕的物體放在上面。物體的重心在支撐面上時(shí)物體不會(huì)翻，落地式電風(fēng)扇、話筒架、扎馬步等都是這個(gè)原理。爬山走下坡是要放低重心，增加身體的穩(wěn)定性。汽車(chē)在設(shè)計(jì)制造時(shí)，通過(guò)增加底盤(pán)占整個(gè)車(chē)體重量的比例，降低汽車(chē)的重心，可以使汽車(chē)在緊急剎車(chē)或者轉(zhuǎn)彎時(shí)保持平衡狀態(tài)，不容易側(cè)翻，這些都是利用重心造福我們的生活。

不倒翁手機(jī)主要原理是在機(jī)身底部有電磁鐵，當(dāng)來(lái)電話或鬧鈴響起時(shí)，電磁起作用改變了手機(jī)的重心，手機(jī)就會(huì)像不倒翁一樣自動(dòng)站立起來(lái)，提示您接聽(tīng)電話或者查看鬧鐘，如果將其推倒，各種提示都會(huì)停止。這是一款能跳舞、真正好玩的手機(jī)，能給操控帶來(lái)一些新意。

有1300年歷史的西安小雁塔，歷經(jīng)幾十次地震而不倒，尤其是1556年的一次地震，將其由56米的完整高度降為43米的現(xiàn)存高度，但是其塔身不傾斜，讓人驚奇，原因何在？小雁塔塔基四周直徑60米左右的地下，由外至塔基中心處的夯土層逐漸加深。中心部位是數(shù)層青石，上面用磚砌出塔基，同時(shí)地面壘了3米高的臺(tái)基，其正上方才是塔身。這使得此塔整體上好似不倒翁一般，雖經(jīng)千年而無(wú)大恙。