摘 要：拔河比賽是一種常見的集體體育活動，比賽時人們認為力氣很重要，但如果力氣相當，運動員的拔河姿勢又該怎樣？帶著問題筆者決定用所學習的力學知識，結合理論分析、實驗驗證為您分析、研究拔河時運動員應該保持怎樣的身體姿勢，盡可能地呈現(xiàn)出一個定量的結果。

關鍵詞：拔河；力氣；力矩；摩擦力；姿勢

拔河比賽是一種常見的集體體育活動。進入高三，為了放松心情、凝聚團結、激發(fā)拼搏的精神，我們年級舉行了班級間的拔河比賽。比賽時人們認為力氣很重要，但如果力氣相當，運動員拔河時的身體姿勢又該怎樣？咨詢了體育老師，也沒有得到一個明確的答案。這引起了筆者的研究興趣，筆者決定用所學習的力學知識，從力學理論和實驗研究兩方面去分析、研究盡可能地得出一個定量的結果。

一、 力學理論分析拔河中運動員身體姿勢

由運動學分析，如圖1所示拔河時運動員身體運動分身體在地面摩擦力作用下水平面內(nèi)的平動和以腳為軸在重力作用下的轉動兩種形式。

由水平面內(nèi)某一隊運動員為研究對象進行受力分析，如圖2知拔河贏的一方必須盡可能地增大地面的摩擦力，人才會向著自己的一方移動。

以某一隊運動員為研究對象，假定繩上拉力過人的重心（如果拉力不過人的重心，拉力會對重心有力矩作用，手會繞重心旋轉，導致身體上身或下身變形，所以拔河時從技術上首先應當保證人的拉力方向通過人體的重心。），如圖3、4、5所示，以腳為支點，由力矩分析，拔河過程中人要產(chǎn)生動力矩，所以人必須保持后仰姿勢，如圖五。

拔河過程中要盡可能地增加動力矩，由力矩M=FL知，即增加重力（盡可能選擇體重重的同學參加）和動力臂都可改變力矩。如圖五動力臂L1=LCOSθ（L為人豎直站立時重心到地面的高度、θ為人后仰時身體與地面之間的夾角），若要增加動力臂，要盡可能地增加L和減小θ。即盡量選擇身高高的人為運動員并要讓運動員盡量地身體保持繃直狀態(tài)而使L盡量地大，且在保證人不會倒（若人所受到的摩擦力力矩小于地面支持力力矩，人將會繞重心發(fā)生轉動，即我們所說的滑倒。）的前提下讓θ足夠的小。

二、 實驗研究拔河中運動員的姿勢

首先，簡化實驗進行理想化研究，將一隊運動員，簡化為一個運動員，并選取一個均勻的木棒代替運動員。

圖6

其次，如圖6由力矩平衡可知，運動員倒下去之前的瞬間摩擦力的力矩與支持力的力矩平衡，滿足FfL1=FNL2。則有μFNL1=FNL2（μ為接觸面間的動摩擦因素），設θ為人后仰時身體與地面之間的夾角，則μ=L2L1=cotθ。利用控制變量法，保持L0不變、重力不變，改變接觸面的粗糙程度，研究人后仰時身體與地面之間的夾角θ，經(jīng)實驗測定木棒-光滑桌面——θ=80°、木棒—水泥路面——59°、木棒—橡膠——θ=50°、木棒—干毛巾——θ=30°。由此可看出隨著動摩擦因數(shù)的增加，θ減小?？紤]到拔河時的實際路面，人后仰時身體與地面之間的夾角大致應保存在45°左右。地面比較粗糙，人后仰時身體與地面之間的夾角略小于45°；地面比較光滑，人后仰時身體與地面之間的夾角略大于45°。

此次分析與實驗研究我收獲頗多，讓筆者認識到研究實際問題往往都比較復雜。在研究拔河運動時，除了研究涉及的平動和轉動問題，同時也忽略了很多因素；明白了理論研究和實驗探究是研究解決問題的有效方法。在學習和設計實驗中找到了學習的快樂，對學習更加有信心了。

作者簡介：成冰璠，陜西省榆林市，神木縣神木中學。