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(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）頭顱模型質(zhì)量為1kg，當(dāng)?shù)皖^角度為60°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60°時(shí)，頸部肌肉實(shí)際承受的拉力是N．
（2）請(qǐng)解釋?zhuān)簽槭裁吹皖^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）25,200
（2）人低頭的角度越大,G的力臂越大,則肌肉的拉力就越大
（3）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】解：（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(xiàn)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）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= ，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；
（3）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．

所以答案是：（1）25；200；（2）人低頭的角度越大，G的力臂越大，則肌肉的拉力就越大；（3）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）．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解杠桿的平衡分析法及其應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)，掌握作關(guān)于杠桿題時(shí)的注意事項(xiàng)：（1）必須先找出并確定支點(diǎn)．（2）對(duì)力進(jìn)行分析，從而確定動(dòng)力和阻力（3）找出動(dòng)力和阻力的作用線(xiàn)，確定動(dòng)力臂和阻力臂．