胡箏

【摘要】 本文以分析決定拔河勝負(fù)的主要因素為案例，對(duì)物理力學(xué)知識(shí)進(jìn)行了一些拓展探究。

【關(guān)鍵詞】 拔河勝負(fù) 主要因素

【中圖分類號(hào)】 G635.5 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1992-7711（2017）05-198-01

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我國(guó)拔河運(yùn)動(dòng)起源于春秋時(shí)期，楚、越兩國(guó)的水軍交戰(zhàn)，魯班設(shè)計(jì)了一種叫“鉤強(qiáng)”兵器，用于阻止敵船逃跑：如果敵船逃跑就用鉤強(qiáng)鉤住，使之靠近己方的船隊(duì)。后來，在沒有戰(zhàn)爭(zhēng)的情況下，士兵們就在將軍的指導(dǎo)下，分成兩方，同時(shí)拉鉤強(qiáng)，用于模擬防止敵船逃跑的情形。最后，為了方便，士兵們用繩子代替了鉤強(qiáng)，因此，拔河這一運(yùn)動(dòng)就流傳了下來。

以前，很多人，包括我在內(nèi)，都認(rèn)為拔河時(shí)，哪方的力氣大，哪方就會(huì)贏，但是，學(xué)了牛頓第三定律之后，我就產(chǎn)生了疑問。由于力的作用是相互的，忽略繩子本身的重力，你對(duì)敵方施加多大力，也就等于敵方對(duì)你施加了多大的力。這就與我們所了解的產(chǎn)生了出入，那么決定拔河的勝利的因素是什么呢？

拔河時(shí)，畫出雙方在水平方向上受到力，如下圖：

由于F乙→甲=F甲→乙，所以在水平方向只剩下了摩擦力。于是我猜想拔河的勝利與摩擦力的大小有關(guān)。為此，我設(shè)計(jì)了這樣的實(shí)驗(yàn)：把兩輛規(guī)格完全相同的玩具汽車，一輛放在玻璃板上（車A），另一輛放在木板上（車B），然后用繩子把兩輛車的尾部系起來，調(diào)整兩車距離，使繩子崩直，然后同時(shí)啟動(dòng)，如下圖所示：

重復(fù)了很多次，除去幾次操作不當(dāng)，其余的全部都是車B把車A拉下玻璃板。由此可以看出，拔河的勝利確實(shí)與摩擦力有很大的關(guān)系。由f=μFn，顯然可以得出穿底面花紋多的鞋子，增大μ，以及選用重力大的選手，增大FN，都可以提高拔河的勝率。

當(dāng)然，在實(shí)際情況中，不可能這么簡(jiǎn)單，我們拔河時(shí)，都會(huì)往后仰，此時(shí)，我們受到敵方的拉力就不會(huì)在水面上了，如下圖：

（θ角可近似看作人與地面的夾角）

為了證明身子往后仰時(shí)更容易勝利，我找來了兩個(gè)身體素質(zhì)接近的人，當(dāng)一個(gè)人與地面有一定的夾角（甲），而另一個(gè)則垂直于地面站立（乙），兩人同時(shí)拉繩子，結(jié)果甲每一局都可以勝利，且與地面的夾角越小時(shí)，越容易勝利，但是如果θ角太小，甲則滑倒了。對(duì)此，我的解釋為當(dāng)甲往后傾斜時(shí)，乙拉甲還要克服甲的重力，但甲拉乙則不需要克服乙的重力，所以甲更容易勝利；但當(dāng)θ角越來越小時(shí)，克服的重力就越大，由于mg=Fn+F乙→甲·cos θ F乙→甲-cosθ越大，F(xiàn)n也就越小，由f=μFn得出f越小，所以甲就滑倒了。

由此不難看出，當(dāng)θ角在某個(gè)范圍時(shí)，可使拔河最容易勝利。因此，我設(shè)計(jì)了這樣的一個(gè)實(shí)驗(yàn)：找一根勁度系數(shù)較高的彈簧，分別在彈簧的兩頭系上繩子，并把一根繩子系在一根鐵柱上，另一端讓人拉，并且不斷改變其與地面的夾角θ，由F=kx，通過彈簧的伸長(zhǎng)反應(yīng)出F的大小。多次實(shí)驗(yàn)后繪出如下表格

（由于器材有限，只能粗略測(cè)試）

這也就說明了，當(dāng)我們與地面的夾角在35o～60°時(shí)，效果比較好，且通過不斷比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)與地面的夾角達(dá)到了40°時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)夠長(zhǎng)，且不容易滑倒，則此時(shí)贏的幾率最大，但基于場(chǎng)地等一系列外在因素，可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與地面的夾角。

此時(shí)，由于我們都往后傾斜了，使我們受力的方向變成了斜向上，所以此時(shí)的隊(duì)伍按從前到后，由高到矮的順序排列更容易使力。并且拉的時(shí)候要“勁往一處使”，繩子不能搖晃，不然出現(xiàn)了這樣兩種情況就費(fèi)力不討好了，如圖：

綜合以上所述，我們可以得出結(jié)論：

1.穿花紋較多的鞋：增大μ；

2.選體重大的選手：增大FN；

3.人往后仰：與地面夾角在40°左右；

4.隊(duì)形：從前都往后，由高到矮；

5.繩不能彎：力要在一條直線上。