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)為肌肉拉力的作用點(diǎn)。將細(xì)線(xiàn)的一端固定在B點(diǎn)，用彈簧測(cè)力計(jì)拉著細(xì)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)拉力F的數(shù)據(jù)，如下表：

低頭角度θ/°	0	15	30	45	60
細(xì)線(xiàn)拉力F/N	0	7.3	14.0	20.2	25.0

（1）設(shè)頭顱質(zhì)量為8kg，OA長(zhǎng)14cm，OB長(zhǎng)4cm．當(dāng)?shù)皖^角度為30°時(shí)，頸部肌肉實(shí)際承受的拉力是_____N。

（2）在圖乙中畫(huà)出細(xì)線(xiàn)拉力的示意圖。

（______）

（3）低頭角度越大，頸部肌肉的拉力_____。

（4）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】112 越大 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】

（1）由表格中數(shù)據(jù)知，當(dāng)?shù)皖^角度為30°時(shí)，若m＝1kg，細(xì)線(xiàn)的拉力為14N；

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＝8×14N＝112N；

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

（3）圖乙中，F的力臂為OB，做出乙圖中G的力臂LG，如圖所示：

根據(jù)杠桿的平衡條件可得：GLG＝FLF，則，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等。