Question

【題目】閱讀材料，回答下列問題

“低頭族”長時間低頭看手機，會引起頸部肌肉損傷．當頭顱為豎直狀態(tài)時，頸部肌肉的拉力為零，當頭顱低下時，頸部肌肉會產(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系，我們可以建立一個頭顱模型來模擬實驗．如圖甲所示，把人的頸椎簡化成一個支點O，用1kg的頭顱模型在重力作用下繞著這個支點O轉動，A點為頭顱模型的重心，B點為肌肉拉力的作用點．將細線的一端固定在B點，用彈簧測力計拉著細線模擬測量肌肉的拉力，頭顱模型在轉動過程中，細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)開始轉動，通過實驗記錄出低頭角度θ及細線拉力F的數(shù)據(jù)，如表：

（1）當頭顱為豎直狀態(tài)時，頸部肌肉的拉力為零，這是因為_____，分析表中數(shù)據(jù)可知：低頭角度變大，頸部肌肉的拉力就會變大，這是因為：____________．

（2）設頭顱質量為6kg，當?shù)皖^角度為30°時，頸部肌肉實際承受的拉力是_____N．

（3）在圖乙中畫出細線拉力的示意圖，并標出它的力臂__________。

（4）請你就預防和延緩頸椎損傷提出一個合理化的建議：__________________

Answer 1

【答案】 G的力臂為零（或G的方向正好經(jīng)過支點） G的力臂變大 ）84 圖略 盡量減小低頭角度/時間長了要抬頭休息

【解析】(1)由圖可知，當頭顱為豎直狀態(tài)時，G的方向正好經(jīng)過支點，則G的力臂為零，因此頸部肌肉的拉力為零，圖乙中，F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：GLGFLF

則F，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； (2)由表格中數(shù)據(jù)知,當?shù)皖^角度為30時，若m1kg，細線的拉力為14N；若m6kg，由于角度不變，所以動力臂和阻力臂不變，則拉力F614N84N； (3)由題意知，細線拉力的方向應垂直于OB向下，如圖所示：

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