拔河比赛取胜的因素|拔河比赛中胜负因素分析
用物理规律分析生活现象，解决一些实际问题，既可以加深、巩固学生对物理规律的理解，又能极大的激发学生学习物理的兴趣和动力，这对于培养学生创新精神和实践能力、全面实施素质教育大有裨益。本文就运用中学物理知识分析拔河比赛中决定胜负的因素。设甲乙双方举行拔河比赛，绳子重力不计。开始时，双方处于相持状态，绳子方向水平，如图1所示。以甲方为研究对象，甲受四个力的作用：重力m1g、地面对甲的水平向左的静摩擦力f1、地面对甲的支持力N1、绳子对甲水平向右的力T；同样乙的受力情况为m2g、f2、N2、T"；根据牛顿第三定律T=T"，在胜负难分时，f1=T，T"=f2。那么在以后的比赛过程中谁将取胜（绳子向哪个方向移动）呢？
设想甲方是胜方，即绳子最终向甲方移动了，原因无非有三种情况：一、乙方整体对地不动，只是手与绳子之间相对滑动（而此时甲方未出现这种情况）；二、乙方紧抓绳子（手与绳子间无相对滑动），但整体与地面发生相对滑动；三、把乙方看成一个有固定转动轴的物体，转轴为他与地面的接触点，如图2所示，当使乙方逆时针转动的T"的力矩M1大于使乙方顺时针转动的重力的力矩M2时，乙方便“转向”了甲方。
是什么因素导致以上三种情况的发生呢？
第一种情况，乙方的手和绳子发生了相对滑动：在比赛刚开始的相持阶段，乙方和绳子间的相互作用力为静摩擦力，随着比赛的进行，静摩擦力不断增大，当T"增大到大于乙方和绳子之间的最大静摩擦力时，乙方和绳子就发生了相对滑动，而此时（T=T"）还没有增大到甲方和绳子的最大静摩擦力。可见，要排除这一因素，就要有一双强健的大手，以保证能够提供比对方更大的手与绳子间的最大静摩擦力。所以在正式比赛之前，运动员手上常常要涂一层汽油与油脂涂料。
第二种情况，乙方整体与地面发生相对滑动：以乙方为研究对象，在水平方向上受两个力的作用，绳子给它的向左的T"和地面给它的向右的f2，在相持阶段f2为静摩擦力，T"=f2，随着T"的增大，f2增大，当T"（此时T"还没有大于手和绳间的最大静摩擦力）增大到大于乙和地面间的最大静摩擦力时，乙便和地面发生相对滑动，而此时，对甲来说，T还没有达到他和地面的最大静摩擦力。在这里，甲之所以取胜，是因为甲和地面间的最大静磨擦力大于乙和地面间的最大静摩擦力。显然，在地面、鞋底相同的情况下，质量大的一方具有优势。
如果甲乙双方队员都有一双强健的手、质量相等、和地面间的最大静摩擦力也足够大，也就是手和绳子间、脚与地面间均不会相对滑动，这时甲要想获胜就只能创造条件让第三种情况成为可能：让使乙逆时针转动的T"的力矩M1大于使乙顺时针转动的重力的力矩M2，即M1>M2。而在此时，对甲来讲，必须保持使自己逆时针转动的重力的力矩大于顺时针转动的T的力矩。比赛开始时，双方均要后倾。设乙因后倾和地面夹角为θ，使乙逆时针转动的力矩M1=T"hsinθ，使乙顺时针转动的力矩M2=mg(h/2)cosθ。在相持阶段，M1=M2，即T"=(1/2)mgcotθ。要使M1>M2，则需要T">(1/2)mgcotθ，在双方质量相等的情况下，若乙方θ较大，即cotθ较小，就导致自己处于下风；而相反，甲方减小了θ（增大了cotθ），使自己逆时针转动的重力力矩大于使自己顺时针转动的T的力矩，而立于不败之地。可见，在双方手与绳、脚与地不相对滑动时，决定胜负的因素就是他们与水平面间的夹角。在题设绳子水平时，身高越大，后倾时和地面夹角θ就会更小，则占优势。
然而，在实际的拔河比赛中我们通常见到的比赛结果是这样的情况：尽管败方后倾到几乎倒地，却仍被胜方不断地在地面拖动，这是因为虽然双方手和绳间最大静摩擦力都足够大，都不会使手和绳子发生相对滑动，并且双方都尽力后倾，确保自己不会因力矩不平衡（绳子拉力的力矩大于重力力矩）而“转向”对方。但尽力后倾又会导致这样的结果：当双方后倾程度不同时，绳子就会偏离水平方向，并在后倾显著一方（θ较小）的一端较低，这一方受到绳子的拉力就是斜向上的，拉力在竖直向上方向上有一分量，这样就减小了自己和地面间的弹力，也就减小自己和地面间的最大摩擦力，而这时对方受到绳子斜向下的力，这个力在竖直方向上的分量，增大了对方和地面间的弹力，也就增大了与地面间的最大静摩擦力。这样，败方后倾到一定程度，虽然保证自己不能转向对方却使自己和地面间的静摩擦力减小到了小于拉力在水平方向上的分量的程度，所以被对方拖动而失败。
综上所述，在拔河比赛中，影响胜负的因素有：双方的手力、体重、身高和技术因素（拔河进行时后倾程度的把握）。
