线拉水壶盖

　　找一根长线和一只烧开水的壶盖，你就可以做几个有关转动的实验。

　　实验1：把水壶盖平放在玻璃板上，在壶盖的圆周上绕一根线，然后拉这根线。你会发现壶盖不仅发生转动，同时还发生平动。它说明不是作用在重心上的一个力可以使物体同时发生平动和转动，如图1．25－1所示。

　　如果照图1．25－2那样，用大小相等、方向相反的力去拉绕在圆周上的线的两端，你就可以发现壶盖只发生转动（直到绕在圆周上的线拉完、两条线成一条直线为止）。这样的两个力叫做力偶。在实际生活中有不少利用力偶使物体转动的例子，你能举出一些吗?

　　实验二

 　　用一根线绕在壶盖（可用烧开水的铝壶盖）的顶端线按同样的绕向绕在壶盖的大圆周上，放在水平的桌面上，如图1．25－3（a）所示。首先使A端固定，拉线的B端，看一看壶盖是怎样运动的？再使B端固定，拉线的A端，壶盖又是怎样运动的？为什么会产生这样的运动。

　　实验中你会发现，拉B端时，壶盖一边转动，一边向B方向平动，壶盖转一圈，向B平动2πR的距离（R为大圆周的半径），反之，拉A端时，壶盖一边转动，一边向A方向平动，壶盖转一圈，向右平动2πr的距离（r为小圆周的半径）。产生这样运动的原因并不难理解。如图1．25－3（b）所示，拉B线时，就好像车轮接触在C点，只滚不滑地前进，车轮旋转一圈，前进的距离就等于大圆的周长2πR。同理，拉A端时，就好像车轮在D点的地面上只滚不滑地前进。显然旋转一圈，前进2πr距离。

　　实验三

　　如果用一根线逆时针绕在壶盖的大圆周上，而用另一根线顺时外地绕在小圆周上，如图1．25－4（a）所示。分别拉线的A端和B端，使另一端固定，壶盖将作怎样的运动呢，不管拉A还是拉B，壶盖都将向逆时针方向转动，并且向B方向前进。请你试试，看看是否如此？

　　产生这种现象的原因可以作如下的简单解释：如图1．25－4（b）所示，当拉A端时，可以发现轮轴沿着DB方向滚动前进，线与轮子上的接触点D不发生滑动，因此，我们可以把D点当成转轴，显然F_A对D点产生的力矩是使轮子逆时针方向旋转的。同理，拉B端时，F_B对C点产生的力矩也是使轮子逆时针方向旋转，因此，壶盖向B方向前进。

选自：《高中物理课外实验》