拔河比赛向后仰的物理原理?

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拔河比赛并不是那边力气大就获胜(参加拔河的两个队,他们相互之间的力是没有大小之分的,甲对乙施加了多大拉力,乙对甲也同时产生一样大小的拉力;反过来,乙对甲的情况也是如此),而是看哪边摩擦力大。

决定摩擦力的因素只有:1.物体对接触面产生的压力 2.接触面光滑程度

向后仰降低了重心,借助对方拉力来增大对地面的压力,从而增大了摩擦力

一根绳子左端500N 右端400N

甲对乙的拉力和乙对甲的拉力是一对作用力和反作用力,根据牛顿第三定律,它们的大小一定相等,由对整体受力分析知,地面对乙的最大静摩擦力小于地面对甲的最大静摩擦力,所以甲对乙的拉力大于地面对乙的最大静摩擦力,乙队被拉动,甲队胜.

教学实践发现,由于对拔河比赛的物理模型不明确引起的困惑非常普遍,最常见的疑问是:为什么没提及拔河中的重要器材—— 一根又粗又长的绳子?“甲对乙的拉力”是甲对绳子的拉力呢,还是绳子对乙的拉力呢?如何理解“甲对乙的拉力

和乙对甲的拉力是一对作用力和反作用力”?

观察拔河比赛可知,获胜的一方稳步地把绳子拉向自己的一侧,输方的表现则不尽相同:有因姿势不对而被对方拉倒的;有因感觉要输而松手让对方把绳子拉过去的;而绝大多数是在与地面发生相对滑动的情况下被对方硬拉过去的,本文就依“乙队与地面发生相对滑动而被甲方硬拉过去”为背景,通过不同的物理模型。

模型一:考虑绳子质量,把绳子当作甲、乙以外的第三者

1、对这样的拔河模型,题目中“甲对乙的拉力”和“乙对甲的拉力”是不存在的因为甲和乙并没有发生作用,而是分别向相反的方向拉绳子。所以,“甲对乙的拉力”既不可能是甲对绳子的拉力,也不可能是绳子对乙的拉力,也就更谈不上“甲对乙的拉力和乙对甲的拉力是一对作用力和反作用力”了。

2、设甲、乙对绳子的拉力分别为F甲→绳和F乙→蝇,地面对甲和乙的摩擦力分别为F地→甲和F地→乙;甲队、乙队和绳子的质量分别为M甲、M乙和m。(下同)

(1)甲队把乙队以加速度a拉过去

分别以绳子和整体为研究对象,由牛顿第二定律可得

F甲→绳-F乙→蝇=ma ①

F地→甲-F-地→乙=(M甲+m+M乙)a ②

由此可知

F甲→绳>F乙→蝇 ,F地→甲>F地→乙

又因为F地→甲为静摩擦力,F-地→乙为滑动摩擦力,所以,地面对甲的最大静摩擦力大于地面对乙的最大静摩擦力。

(2)甲队把乙队匀速拉过去

此时,相当于① ② 式中的a= 0,所以有F甲→绳=F乙→蝇 ,F地→甲=F地→乙

即甲对绳子的拉力与乙对绳子的拉力、地对甲的摩擦力与地对乙的摩擦力均大小相等,但由于F地→甲为静摩擦力,F地→乙为滑动摩擦力,所以仍然是地面对甲的最大静摩擦力大于地面对乙的最大静摩擦力。

模型二:不计绳子质量,并把绳子当作甲(或乙)的一部分

1、由于把绳子看作了甲(或乙)的一部分,则拔河比赛中甲和乙才可以认为相互作用,这时才有“甲对乙的拉力”和“乙对甲的拉力”的说法,且二者显然是作用力与反作用力,由牛顿第三定律可知,二者的大小始终相等,即

F甲→绳=F乙→蝇 ③

2、(1)甲队把乙队以加速度a拉过去分别以甲和乙为研究对象,由牛顿第二定律可得

F地→甲-F乙→甲=M甲a ④

F甲→乙-F地→乙= M乙a ⑤

即地对甲的摩擦力大于乙对甲的拉力,乙对甲的拉力等于甲对乙的拉力,甲对乙的拉力大于地对乙的摩擦力。进一步分析摩擦性质可知:地面对甲的最大静摩擦力必然大于地面对乙的最大静摩擦力。

(2)甲队把乙队匀速拉过去

此时相当于④ ⑤ 式中的a=0,类似地可以得出:

F地→甲= F乙→甲= F甲→乙= F地→乙

即地对甲的摩擦力等于乙对甲的拉力,乙对甲的拉力等于甲对乙的拉力,甲对乙的拉力等于地对乙的摩擦力,可以得出:地面对甲的最大静摩擦力大于地面对乙的最大静摩擦力。

模型三:以绳子上判断胜负的标志点为界将绳子一分为二,并分别看作是甲、乙的一部分与对模型二的讨论类似;从略。

综上分析可知,一般给出的关于拔河比赛的习题,都是将拔河比赛抽象为“不计绳子质量,并且把绳子当作甲(或乙)的一部分”,或“以绳子上判断胜负的标志点为界将绳子一分为二,并分别看作是甲、乙的一部分”的物理模型,否则无法理解“甲对乙的拉力”、“乙对甲的拉力”以及二者是“一对作用力和反作用力”等说法。

对拔河比赛不管采取何种模型,也不管“甲队把乙队是加速拉过去还是匀速拉过去”,都可以得出“地面对甲的最大静摩擦力大于地面对乙的最大静摩擦力”的结论。所以,拔河比赛的较量,实质上是甲乙双方与地面的最大静摩擦力的较量。

这种情况存在。

一个物体同时受两个不等的力,存在,只不过这个物体是受非平衡力,不是静止或匀速运动,而是变速运动。

拔河比赛时,人对绳的力和绳对人的力是相互作用力,大小是相等的,但当绳子加速运动时,两队对绳的力并不相等。

若绳子两端的拉力始终相等的话,绳子将永远保持静止。

关于“拔河比赛向后仰的物理原理?”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!

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    觅珍 2026年02月12日

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  • 觅珍
    觅珍 2026年02月12日

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  • 觅珍
    用户021202 2026年02月12日

    文章不错《拔河比赛向后仰的物理原理?》内容很有帮助