剖析拔河比赛.docx

剖析拔河比赛拔河比赛除参加比赛的运发动多以外，还有更多的啦啦队员积极参与，所以，拔河比赛是常见的群众性体育比赛之一。比赛时，最终获胜的原因是什么呢？当然是关注拔河比赛中两队运发动的拉力大小。多数人认为：最终获胜的队拉力比拟大。学习物理过程中常说：不管哪一队赢，两队运发动的拉力是相等的。物理学中能听到这样的理论分析：因为这两个力是相互作用力，所以，拉力大小总是相等的。物理学中会看到这样的实验检验（1）：在绳子中间接入弹簧测力计甲、乙，模拟甲、乙两队运发动进行拔河比赛时，甲、乙弹簧测力计示数相等，所以，两队运发动的拉力是相等的。正确的答案是？下面，对拔河比赛作一剖析，希望得到同行们指教。1 .受力分析对拔河比赛中两队运发动和绳子进行受力分析。1.1 建立理想模型把拔河比赛中两队运发动和绳子看成理想的模型，在水平方向上受到的力如图1所示，甲队运发动受到二个力f甲、F甲&rsquo；,绳子受到二个力F甲、F乙，乙队运发动受到二个力F乙&rsquo；、f乙。1.2 判定相互作用力F甲&rsquo；与F甲是相互作用力，FZL&rsquo；与F乙是相互作用力，根据牛顿第三运动定律可知，相互作用力的大小相等，即：F甲&rsquo；=F甲、F乙&rsquo；=F乙。但是，绳子所受到的二个力F甲、F乙并不是相互作用力，所以，说“这两个力是相互作用力是错误的。1.3F甲、F乙的性质甲、乙两队运发动进行拔河比赛时，甲队运发动拉力F甲施力物体是甲队运发动，受力物体是绳子；乙队运发动拉力F乙施力物体是乙队运发动，受力的物体是绳子。从施力物体与受力物体可以看出F甲、F乙是可以不依赖于对方而独立存在，且F甲与F乙受力物体都是绳子，所以，F甲与F乙并不是相互作用力。因此，力F甲与F乙的大小不一定相等。(有关人员意识到F甲、F乙不是相互作用力时，就用附加“绳子质量不计这样条件，是有违物理思维的。)2.分析拉力大小绳子受到二个力F甲、F乙的大小决定着绳子的运动状态。2.1F甲二F乙当F甲二F乙时，绳子受到的力是平衡力，可以用牛顿第一运动定律解释。(1)如果绳子原来是静止的，绳子将保持静止状态。(2)如果绳子原来是运动的，绳子将保持原来运动状态，继续沿原先方向运动。可见，拔河比赛过程让绳子向运发动自己一方运动是非常重要的，一当绳子向运发动自己这个方向运动了，这时即使拉力与对方拉力相等，也是赢。2.2F甲&gt；F乙当F甲&gt；F乙时，绳子受到的力不是平衡力，要用牛顿第二运动定律解释。(1)如果绳子原来是静止的，绳子将开始向甲队运发动方向做加速运动，假设能持续一段时间，甲队运发动就会取得胜利。(刚开始绳子是处于静止状态的，绳子会向哪一方运动，一定是该方运发动对绳子的拉力大于另一方运发动对绳子的拉力)(2)如果绳子原来是向甲队方向运动的，绳子将向甲队运发动方向做加速运动，继续向甲队运发动方向运动，甲队运发动取胜就近在眼前了。(3)如果绳子原来是向乙队方向运动的(之前乙队运发动对绳子的拉力一定大于甲队运发动对绳子的拉力)，绳子将开始做减速运动，直至速度为零，假设乙队还未赢，绳子就开始向甲队运发动方向做加速运动，假设能维持足够长时间，甲队运发动就会取得胜利。2.3F甲当F甲3.几点说明理论分析、实验探究、假设条件等等存在哪些问题？拔河比赛需要注意哪些事项？1.1 1相互作用力大小为何不相等“二个力是相互作用力，它们的大小一定相等没有错。但是，拔河比赛过程，绳子所受到的二个力F甲、F乙并不是相互作用力，所以，说“这两个力是相互作用力是错误的，前提已经错了，再说“这两个力是相互作用力，大小一定相等当然也是错误的。假设绳子所受到的二个力F甲、F乙相等的话，也只能说因为这二个力是平衡力，所以大小相等，绝对不会因为绳子质量不考虑时，F甲、F乙变成了相互作用力。1.2 弹簧测力计的示数为何相等在绳子中间接入弹簧测力计模拟甲、乙两队运发动进行作拔河比赛，如图2所示，会观察到不管哪一队赢，弹簧测力计的示数都相等，弹簧测力计的示数为何都相等呢？因为，此时甲、乙弹簧测力计测到的力是一对相互作用力，并不是甲、乙两队运发动对绳子的拉力F甲、F乙，所以，会观察到不管哪一队赢，弹簧测力计的示数都相等（这样分析只适用于静止情况）。1.3 绳子质量为何不能忽略不计假设绳子的质量忽略不计，即质量为零，当F甲大于F乙时，根据牛顿第二运动定律得出，绳子的加速度无穷大，这是不可能的。那么，可否由这个“不可能得出“拉力大小不可能不相等，也就是拉力大小总是相等，答案是否认的，正确的结论应该是这种情况绳子的质量再小也不能不计，有的题目附加说明不考虑绳子质量的假设是不成立的，所以，物理学建立模型时要考虑建立符合实际的理想模型。1.4 拔河比赛需要注意哪些事项拔河比赛时，可以选体重大的运发动，靠增大对地面的压力而增大摩擦、运发动要穿和地面之间摩擦较大的鞋，靠改变接触面来增大摩擦，防止对方把人直接拉过去;运发动身体要适当后倾、两腿弯曲，防止人被对方拉倒；利用啦啦队保证运发动瞬间产生最大的拉力，争取让绳子向自己这个方向运动，得到主动权;选择“肌肉会产生大力气的运发动绝对重要。综上所述，认真剖析“拔河比赛，对防止混淆平衡力、相互作用力的概念，防止混淆静力学、动力学的概念很有帮助，对正确理解牛顿三大运动定律也是非常有益。