16．关于拔河比赛中的作用力

题目

甲、乙两队进行拔河比赛，甲队取得了胜利。下面关于拔河过程中力的说法正确的是（    ）（下面所说的某队队员的力，都是指该队队员所施加的力的合力）

A．甲队的拉力大于乙队的拉力

B．甲队的拉力等于乙队的拉力

C．甲队队员的手与绳子间的摩擦力大于乙队队员的手与绳子间的摩擦力

D．甲队队员的脚与地面间的静摩擦力大于乙队队员的脚与地面间的静摩擦力

原解答

B、D 选项正确。因为甲队的拉力与乙队的拉力是一对相互作用力，它们大小相等、方向相反，作用在一条直线上。甲队之所以取得胜利，是因为地面给予甲队队员脚底的静摩擦力大于地面给予乙队队员脚底的静摩擦力。

商榷和建议

如果是两名队员手拉手进行拔河比赛，两只手直接接触，产生相互作用力，根据牛顿第三定律，相互作用的两个力必定是大小相等、方向相反、作用在一条直线上的。

但题目说的是两队进行拔河比赛，两队队员并不直接接触，而是通过一根绳子，那么两队队员对绳子的拉力（指各队队员对绳子的拉力的合力）算不算相互作用力呢？

图1示意性地画出一段绳子，它的两边各受到一个水平向外拉的力 F₁ 与 F₂，如果这段绳子的质量为 m，并且 F₁ ≠ F₂，根据牛顿第二定律，有

F₁ − F₂ = ma

不难看出，既然 F₁ ≠ F₂，则加速度 a ≠ 0，只有 a = 0 或者 m = 0 时，才有 F₁ = F₂。

a = 0，就是绳子处于平衡状态，即保持静止或匀速直线运动状态，这时绳子两端受到的拉力大小相等、方向相反、作用在一条直线上。但本题说的是“甲队取得胜利”，也就是说绳子不能一直保持静止状态，至少有一段时间要产生向甲队方向的加速度。因此这种情况对本题不适用。

m = 0，就是绳子的质量为零，实际上绳子不可能没有质量，但如果绳子的质量很小，即我们所说的“轻绳”，那么就可以忽略绳子的质量。在此情况下，“轻绳”虽有加速度，但仍可认为 F₁ = F₂，即绳子两端受到的拉力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，这时两端的拉力 F₁ 和 F₂，虽然并不是直接发生相互作用的两个力，但可以认为它们是通过绳子这个“媒介物”发生相互作用的，而这个“媒介物”的质量倘若忽略不计，这两个力就可以认为大小相等、方向相反、作用在一条直线上。因此，把它们称作一对相互作用力也未尝不可。但本题中两队拔河所用的绳子不属于这种情况，它必须足够粗壮、足够结实，要经得起两边队员用尽全力向外拉伸，它的质量不可能小到可以忽略，因此拔河所用昀绳子不应该当作“轻绳”对待。

综上所述，两边队员对绳子的拉力不能算作一对相互作用力，选项B不正确。

甲队能取胜的原因是甲队对绳子的拉力一定要大于乙队对绳子的拉力，即使不是全过程都满足这个条件，至少在平衡被打破的那段时间要满足这个条件，因此选项 A 正确。

若以绳子和拉绳的人为研究对象，则二者间的相互作用力是拉力，从性质上说属于弹力，这是因为绳子处于伸长状态，它要恢复原状，对人产生拉力，而人（具体地说是人的胳膊）也处于伸长状态，它对绳子也产生向外拉的弹力。但如果我们把研究对象缩小为握绳的手掌，它与绳的接触点间存在着相互作用的静摩擦力。拔河过程中，人必须用力握紧绳子，以增大静摩擦力，使得手不会沿绳子打滑，如果手与绳子真的没有摩擦，手将沿绳子滑动，就不能使绳子伸长，也就不能产生相互作用的拉力（弹力）了。若只讨论手掌与绳子接触的这一小部分，它受到手掌的静摩擦力，方向向外拉，同时还受到绳子内部的弹力，方向向里拉，这两个力保持平衡。

选项 C 说的是“甲队队员的手与绳子间的摩擦力大于乙队队员的手与绳子间的摩擦力”，由于甲队取得胜利，因此选项C正确。

至于选项 D，由于在实际拔河过程中，甲队胜而乙队败，但乙队失败的方武可能多种多样。图 2 是两队拔河的示意图，图中两队各只画了一位队员。所谓甲队胜而乙队败，其标志是处于绳正中间的标志带被从中间位置拉到位于甲队一侧的某处，这个过程中绳子可以一直处于加速运动状态，也可以加速运动一段时间后匀速运动。而这个过程中乙队队员可能一直保持图示的姿势，只是脚在地面上滑行，也可能是乙队队员以支撑脚为转动轴沿顺时针方向转动，从而身体失去平衡，导致摔倒或者趔趄，从而使绳子被甲队队员拉了过去。对于前一种情况，乙队队员受到的是地面的滑动摩擦力而不是静摩擦力，选项 D 不正确。对于后一种情况，就不能再把队员当作质点对待，必须考虑力矩的作用。甲、乙两队的队员采用如图 3 所示的姿势，这样重力 G 与地面提供的支持力 N 虽然都沿竖直方向，但不在一条直线上，从而成为一对力偶，而绳对队员的拉力F与地面对队员的静摩擦力 f 则成为另一对力偶。对乙队队员而言，如果能使其顺时针转动的力偶大于逆时针转动的力偶，就会使其以脚的支撑点为转动轴而沿顺时针方向转动，最终落败。而力偶的大小除了与队员体重有关以外，还与队员的身体姿势等多种因素有关，因此选项 D 不正确。

对于以上的分析和结论，并不是所有人都认可，有位教师就说：“我出这个题考查学生，是因为很多学生学习完牛顿第三定律后产生疑问，以马拉车前进为例，既然马拉车的力与车拉马的力大小相等、方向相反，那为什么是马拉着车前进而不是车拉着马后退呢？照上述分析和解答，完全起不到预期的效果。”

这位教师说得有一定道理，学生学习完牛顿第三定律后的确会产生这样的疑问，教师想通过拔河比赛的问魉说明甲队拉着乙队前进，不是因为甲对乙的作用力大于乙对甲的反作用力，而是其他外力在起作用。

既然如此，那就应该修改题目的表述。例如，改为下面的形式：

甲、乙两位同学手拉手“拔河”，结果甲同学拉着乙同学沿地面滑动，并最终获胜，其获胜的原因是（    ）

A．甲对乙的拉力大于乙对甲的拉力

B．甲对乙的拉力等于乙对甲的拉力

C．地面对甲的摩擦力大于地面对乙的摩擦力

D．地面对甲的摩擦力等于地面对乙的摩擦力

答案：BC。

主要有两点改动：（1）把两队通过绳子拔河，改为两人直接手拉手拔河，这样甲与乙两人之间的拉力就是一对相互作用力，它们一定大小相等而方向相反，选项B正确；（2）说明甲获胜的过程，是甲拉着乙在地面上滑行，所以选项C正确。

牛顿三个运动定律是力学部分的核心内容，有很多深层次的问题需要教师认真对待。

牛顿第三定律中的作用力与反作用力，当然是大小相等、方向相反，但什么样的两个力才算是作用力与反作用力呢？首先是直接接触的两个物体间的相互作用力，包括弹力和摩擦力，也包括不直接接触，依靠场物质作为媒介的相互作用力。至于如本题所说的两人通过一根绳子拔河的问题，两人通过绳子相互作用，只有绳子质量可以忽略不计的情况下，才可以认为两人拉绳的力是一对相互作用力。

要注意整体和局部的区别。仍以拔河为例，若讨论的是绳与拉绳的人的相互作用力，则是拉力，性质上属于弹力，但若局限于拉绳的手掌和与手掌接触的绳，则相互作用力是静摩擦力，在人拉绳拔河的过程中，接触处的局部靠摩擦力保持相对静止，而整体上相互作用的仍是弹力。

最后说明两点。（1）牛顿第三定律所说的作用力与反作用力，主要是对直接接触的物体而言的，而直接接触的物体产生的接触力有弹力和摩擦力两种。至于不直接接触的物体间的相互作用力，在宏观世界有引力（重力可近似看作是地面物体受到的地球引力）和电磁力，它们都是靠场物质作为媒介而发生的相互作用，而且相互作用的物体的距离不能很远，才能适用牛顿第三定律。如果相互作用的物体的距离过远．如宇宙深处某超新星爆炸，其引力波经过若干亿年才传到地球，地球还怎么给它反作用力呢？（2）牛顿第三定律说的是两个物体间的相互作用力，它不能解决马为什么能拉着车前进而车不能拉着马后退的问题，要解决这个问题，必须运用牛顿第二定律，即选择车为研究对象，建立质点模型，对车进行受力分析，其合力不为零，就会产生加速度，从而改变静止的状态，开始运动。

发布时间：2026/8/16 9:29:22  阅读次数：25