“拔河比賽”典例解析

陳廣宇

拔河比賽是一項能反映團(tuán)隊協(xié)作精神的體育活動.在我們學(xué)過力的有關(guān)知識后，對拔河比賽可能會有一個新的認(rèn)識，同時也會產(chǎn)生新的疑問.如拔河比賽究竟比的是什么？很多人會不假思索地說：“就看誰的力氣大唄！”這樣的回答其實(shí)是不夠的，問題并不是那么簡單的.下面，我們就利用力的相關(guān)知識來分析一下“拔河比賽”.

1.力的作用是相互的——作用力與反作用力

例1 甲、乙兩個小朋友拔河，關(guān)于他們相互作用力大小的說法中，正確的是（ ）.

A.甲把乙拉過來，說明甲拉乙的力大于乙拉甲的力

B.甲和乙誰也沒有拉動誰，說明相互之間沒有力的作用

C.只有甲和乙誰也沒有拉動誰，他們的相互作用力大小才相等

D.他們兩人之間的相互作用力大小總是相等的

解析 根據(jù)牛頓第三定律，當(dāng)物體甲給物體乙一個作用力時，物體乙也必然同時給物體甲一個反作用力，這一對作用力與反作用力大小相等、方向相反且在同一直線上.對于拔河的兩個人，甲對乙施加了多大拉力，乙對甲也同時產(chǎn)生一個等大的拉力.故本題選D.

可見，在甲、乙雙方進(jìn)行拔河比賽時，甲拉乙的力和乙拉甲的力是一對作用力和反作用力，或者是甲拉繩子的力和乙拉繩子的力，是一對平衡力，這些也并不是最重要的，重要的是它們大小相等，也就是說雙方之間的拉力大小都不是決定比賽勝負(fù)的要素.

3.摩擦力——存在于兩個相對滑動或?qū)⒁鄬瑒拥奈矬w之間

（1）人與地面之間的摩擦力

看來，拔河比賽獲勝的關(guān)鍵是甲、乙兩人受到地面的摩擦力.甲要把乙拉動，甲對乙的拉力必須大于乙所受的地面的最大靜摩擦力，反過來說只要乙所受的拉力小于乃至等于乙所受地面的最大靜摩擦力，就不會被拉動.因此，增大與地面的摩擦力就成了勝負(fù)的關(guān)鍵.怎樣才能增大運(yùn)動員與地面之間的摩擦力呢？首先，可以穿上鞋底有凹凸花紋的鞋子，這樣能夠增大接觸面的粗糙程度從而增大摩擦力.也正是這個原因，進(jìn)行拔河比賽時往往要交換場地，以體現(xiàn)比賽的公平性；其次，就是隊員的體重，體重越重，對地面的壓力越大，摩擦力也就越大.大人和小孩拔河時，大人很容易獲勝，關(guān)鍵就是由于大人的體重比小孩大.

（2）人手與繩子之間的摩擦力——人對繩子的拉力

我們還是先來弄清楚一個問題，人對繩子的拉力是如何產(chǎn)生的？人在拉繩子時，手將要向后移動，人的手與繩子之間就有相對滑動的趨勢，在人手與繩子之間就會存在因相對滑動趨勢而產(chǎn)生的靜摩擦力.更直接地講，人手與繩子之間的拉力實(shí)質(zhì)就是人手與繩子之間的摩擦力，要使你對繩子的拉力大，就是要使你對繩子的摩擦力大，一方面，人手與繩子的接觸面越粗糙越好，抓繩子時要抓粗糙的地方；另一方面，手對繩子的握力要越大越好.在這種情況下，哪隊手與繩子之間的摩擦力大，哪隊的手和繩子之間就不容易打滑，哪隊就會取勝.

（3）利用技巧增大壓力從而增大摩擦力

當(dāng)兩隊的實(shí)力相當(dāng)時，隊員用力的技巧也能起到很大的作用.在拔河時，隊員可使自己的身體突然加速向上少許，即使人處于短時的超重狀態(tài)，以此來增加人對地面的壓力來增大地面對人的最大靜摩擦力，從而取得勝利.

解析 看誰能把凳子拉過來，主要就是看誰對凳子的摩擦力大，這就取決于人手與凳子之間的最大靜摩擦力，而兩個物體之間的最大靜摩擦力與兩個因素有關(guān)，一是兩物體之間壓力的大??；二是兩物體接觸面間的粗糙程度.題目中已經(jīng)交代凳子的下表面各處的粗糙程度相同，即最大靜摩擦因數(shù)相同，那就要看兩物體間的壓力誰大誰小了.凳子的右方，乙這一邊，加壓了四塊磚，乙方的手與凳子間的壓力大，故乙與凳子之間的最大靜摩擦力大，凳子向乙方移動，即選B.

善于思考的同學(xué)，不妨再設(shè)想一下，如果乙端沒有四塊磚，能不能略施小計而取勝呢？當(dāng)然能啊，乙方選手在手向右移動的同時，給凳子一個向上的力，使凳子向上加速，也就是使凳子處于短暫的超重狀態(tài)，從而使人手與凳子之間的壓力增大，最大靜摩擦力也同步增大，凳子也就被拉過來了.

4.力的合成

對一個隊來講，繩子兩側(cè)的運(yùn)動員要分配均勻，否則會出現(xiàn)擺尾，即左右蛇形擺動.一旦出現(xiàn)這種情況會使運(yùn)動員站立不穩(wěn)，同時合力減小，即繩上的總拉力減小.更重要的是每個隊員的拉力都要沿著繩子的方向，因為各分力方向相同時，合力最大.

總之，拔河比賽的勝負(fù)與眾多因素都有關(guān)系，用到了很多力學(xué)方面的知識.現(xiàn)在我們再來看“拔河比賽”，它可是有著豐富的力學(xué)內(nèi)涵嘍.