Question

【題目】“低頭族”長(zhǎng)時(shí)間低頭看手機(jī)，會(huì)引起頸部肌肉損傷。當(dāng)頭顱為豎直狀態(tài)時(shí)，頸部肌肉的拉力為零，當(dāng)頭顱低下時(shí)，頸部肌肉會(huì)產(chǎn)生一定的拉力。為了研究頸部肌肉的拉力與低頭角度大小的關(guān)系，我們可以建立一個(gè)頭顱模型來(lái)模擬實(shí)驗(yàn)，如圖甲所示。把人的頸椎簡(jiǎn)化成一個(gè)支點(diǎn)O，用1kg的頭顱模型在重力作用下繞著這個(gè)支點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，A點(diǎn)為頭顱模型的重心，B點(diǎn)為肌肉拉力作用點(diǎn)。將細(xì)線的一端固定在B點(diǎn)，用彈簧測(cè)力計(jì)拉著細(xì)線模擬測(cè)量肌肉的拉力，頭顱模型在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，細(xì)線拉力的方向始終垂直于OB，如圖乙所示。讓頭顱模型從豎直狀態(tài)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)記錄出低頭角度θ及細(xì)線拉力F的數(shù)據(jù)。如下表：

（1）頭顱模型質(zhì)量為1kg，當(dāng)?shù)皖^角度為60o時(shí)，頸部肌肉實(shí)際承受的拉力是＿＿＿N；如果真實(shí)頭顱質(zhì)量為8kg，當(dāng)?shù)皖^角度為60o時(shí)，頸部肌肉實(shí)際承受的拉力是＿＿＿N。

（2）請(qǐng)解釋：為什么低頭角度越大，頸部肌肉的拉力會(huì)越大？答 。

（3）請(qǐng)你就預(yù)防和延緩頸椎損傷提出一個(gè)合理化的建議： 。

Answer 1

【答案】（1）25N 200N；（2）見(jiàn)下圖；（3）人低頭的角度越大，G的力臂越大；（4）盡量減小低頭的角度（或不要長(zhǎng)時(shí)間低頭做事，低頭時(shí)間久了要抬頭休息等等）

【解析】

試題分析：（1）由表格中數(shù)據(jù)知，當(dāng)?shù)皖^角度為60°時(shí)，若m=1kg，細(xì)線的拉力為25N；若m=8kg，由于角度不變，所以動(dòng)力臂和阻力臂不變，則拉力F=8×25N=200N；

（2）由題意知，細(xì)線拉力的方向應(yīng)垂直于OB向下，如圖所示：

（3）圖乙中，F(xiàn)的力臂為OB，做出乙圖G的力臂，如圖所示：

由圖知，根據(jù)杠桿的平衡條件：GLG =FLF則F=GLG/LF=G×OA×sinθ/OB，人低頭的角度越大，sinθ越大，則G的力臂越大，肌肉的拉力就越大；

（4）要預(yù)防和延緩頸椎損傷，可盡量減小低頭的角度，不要長(zhǎng)時(shí)間低頭做事，低頭時(shí)間久了要抬頭休息等。