拓展创新
拔河
拔河,即双方各执绳的一端进行角力的体育活动,属于中国的传统运动项目。如图9.1-16所示,双方对绳有拉力,同时受到绳对双方的拉力。根据相互作用力知识,A方对绳的拉力与绳对A方的拉力相等,B方对绳的拉力与绳对B方的拉力相等,当一根绳静止或缓慢移动时,绳上的拉力处处相等,由此可知,双方对绳的拉力大小相等,均等于绳的张力T且方向相反。

拔河时被拉动的一方是失败的,简单来说,拔河输掉比赛的情况有两种。
情况1:两个队伍在拉扯时,运动员与地面之间的摩擦力会影响绳子的运动,如果输的一方人的姿势不变,原封不动被拉了过来,这种情况主要是输在了最大静摩擦力小于对方。最大静摩擦力是指拉动物体,当物体即将滑动而未滑动时受到的摩擦力,即临界状态的最大摩擦力。要想增大这个摩擦力,可以通过增大与地面的正压力,例如选择体重较大的队员,或者通过增大人与地面的摩擦系数,例如穿着具有良好摩擦性能的运动鞋。
情况2:在拔河时,运动员的身体相当于杠杆,如果输的一方被拉得“转动起来”,即身体前倾后向前扑倒,最后脚底不稳输掉比赛,这种情况主要是输在了重力的力矩小于对方。如图9.1-17所示,专业的拔河比赛运动员,拔河时身体后倾得非常夸张,其目的就是增大重力的力矩。

所谓力矩,即力和力臂的乘积。拔河比赛为什么跟力矩有关系呢?如图9.1-18所示,把人看作一个杠杆,人后仰时,绳子作用在人身上的力让人以脚底为支点向前旋转,即前倾,阻碍人发生转动的力是人的重力,身体后倾角度越大,重力的力臂$L_{2}$越大,从而增大了力矩$GL_{2}$,同时也减小了绳子拉力的力矩$TL_{1}$。

综上,保证脚底不打滑的同时增大重力力矩,拔河比赛中想把人拉动或拉得前倾绝非易事。
阅读短文后,回答下面的问题。
(1)当拔河比赛双方处于相持阶段时,双方对绳子的拉力的大小(填“相等”或“不相等”)。
(2)拔河比赛时,应选择体重较(填“轻”或“重”)的运动员参加比赛。
(3)根据杠杆平衡知识,被拉得前倾输掉比赛的一方,其重力力矩与绳子拉力的力矩的关系是,$GL_{2}$(填“>”“<”或“=”) $TL_{1}$。
拔河
拔河,即双方各执绳的一端进行角力的体育活动,属于中国的传统运动项目。如图9.1-16所示,双方对绳有拉力,同时受到绳对双方的拉力。根据相互作用力知识,A方对绳的拉力与绳对A方的拉力相等,B方对绳的拉力与绳对B方的拉力相等,当一根绳静止或缓慢移动时,绳上的拉力处处相等,由此可知,双方对绳的拉力大小相等,均等于绳的张力T且方向相反。
拔河时被拉动的一方是失败的,简单来说,拔河输掉比赛的情况有两种。
情况1:两个队伍在拉扯时,运动员与地面之间的摩擦力会影响绳子的运动,如果输的一方人的姿势不变,原封不动被拉了过来,这种情况主要是输在了最大静摩擦力小于对方。最大静摩擦力是指拉动物体,当物体即将滑动而未滑动时受到的摩擦力,即临界状态的最大摩擦力。要想增大这个摩擦力,可以通过增大与地面的正压力,例如选择体重较大的队员,或者通过增大人与地面的摩擦系数,例如穿着具有良好摩擦性能的运动鞋。
情况2:在拔河时,运动员的身体相当于杠杆,如果输的一方被拉得“转动起来”,即身体前倾后向前扑倒,最后脚底不稳输掉比赛,这种情况主要是输在了重力的力矩小于对方。如图9.1-17所示,专业的拔河比赛运动员,拔河时身体后倾得非常夸张,其目的就是增大重力的力矩。
所谓力矩,即力和力臂的乘积。拔河比赛为什么跟力矩有关系呢?如图9.1-18所示,把人看作一个杠杆,人后仰时,绳子作用在人身上的力让人以脚底为支点向前旋转,即前倾,阻碍人发生转动的力是人的重力,身体后倾角度越大,重力的力臂$L_{2}$越大,从而增大了力矩$GL_{2}$,同时也减小了绳子拉力的力矩$TL_{1}$。
综上,保证脚底不打滑的同时增大重力力矩,拔河比赛中想把人拉动或拉得前倾绝非易事。
阅读短文后,回答下面的问题。
(1)当拔河比赛双方处于相持阶段时,双方对绳子的拉力的大小(填“相等”或“不相等”)。
(2)拔河比赛时,应选择体重较(填“轻”或“重”)的运动员参加比赛。
(3)根据杠杆平衡知识,被拉得前倾输掉比赛的一方,其重力力矩与绳子拉力的力矩的关系是,$GL_{2}$(填“>”“<”或“=”) $TL_{1}$。
答案
相等
重
<
重
<
解析
【解析】
(1) 根据短文内容,拔河相持阶段绳子静止,此时绳上的拉力处处相等,因此双方对绳子的拉力大小相等。
(2) 短文提到增大与地面的正压力可增大最大静摩擦力,体重较重的队员对地面的正压力更大,所以应选择体重较重的运动员。
(3) 当运动员被拉得前倾输掉比赛时,是因为重力的力矩小于绳子拉力的力矩,即$GL_{2}<TL_{1}$。
【答案】
(1) 相等 (2) 重 (3) <
【知识点】
相互作用力、静摩擦力、杠杆平衡条件
【点评】
本题结合拔河运动场景,考查对相互作用力、静摩擦力及杠杆平衡知识的应用,需从材料中提取关键信息分析问题,体现物理知识在实际生活中的应用,注重知识的迁移与理解。
【难度系数】
0.8
(1) 根据短文内容,拔河相持阶段绳子静止,此时绳上的拉力处处相等,因此双方对绳子的拉力大小相等。
(2) 短文提到增大与地面的正压力可增大最大静摩擦力,体重较重的队员对地面的正压力更大,所以应选择体重较重的运动员。
(3) 当运动员被拉得前倾输掉比赛时,是因为重力的力矩小于绳子拉力的力矩,即$GL_{2}<TL_{1}$。
【答案】
(1) 相等 (2) 重 (3) <
【知识点】
相互作用力、静摩擦力、杠杆平衡条件
【点评】
本题结合拔河运动场景,考查对相互作用力、静摩擦力及杠杆平衡知识的应用,需从材料中提取关键信息分析问题,体现物理知识在实际生活中的应用,注重知识的迁移与理解。
【难度系数】
0.8
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