这场26届全国中学生物理竞赛复赛的第5题，真把大家给搞糊涂了！大家给地面上静止的木块一初速度，它就开始滑行。有位同学把参考点设地面上某点后，发现摩擦力对地面的力矩为零，于是就得出结论说角动量守恒了，木块会做匀速运动。可谁知道现实情况却完全相反：木块居然在减速！到底问题出在哪儿呢？我们要先把这三个关键词弄清楚： 力矩，也就是让物体转动的力量。它是位置矢量和力的向量积。角动量呢，就是物体转动的惯性大小，也就是位置矢量和动量的向量积。还有角动量定理，它告诉我们角动量的变化率只取决于合外力矩。 这次学生们只算摩擦力矩，却漏掉了支持力和重力的合力矩。你想啊，实际情况里支持力合力作用线总是在重力作用线右边，它们俩合力矩肯定不为零。所以木块的角动量悄悄溜走了，减速运动自然就发生了。 把木块拆成两部分来看看吧：支持力其实并不是均匀分布的。当成质点时还能简化成一个点，但真的东西就复杂多了——底面右侧支持力大，左侧小。这就会导致合力作用线偏右。如果你把木块当成参考系来看的话，还会出现惯性力——方向水平向右、大小和加速度成正比。这样一来木块看起来好像是静止的。这时平动平衡和转动平衡就可以联立求解了。如果重心太高或者支持力作用线太靠右，方程就解不出来，木块可能就会翻倒。 支持力分布这个问题还真有点悬而未决呢。如果当成刚体来算，分布函数也不太好求。要是用弹性力学或有限元的话计算量又太大了。这可是个大难题！ 回头想想跑道转弯的时候，运动员为什么要主动向内侧倾斜？原因正是因为把自己当成参考系后重力和支持力形成了指向圆心的合力矩提供向心力啊！当年读教材里这段小字的时候，我真是眼前一亮——原来换参考系还能这么巧妙地简化问题呢！