[题目]“低头族长时间低头看手机.会引起颈部肌肉损伤.当头颅为竖直状态时.颈部肌肉的拉力为零.当头颅低下时.颈部肌肉会产生一定的拉力.为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系.我们可以建立一个头颅模型来模拟实验.如图甲所示.把人的颈椎简化成一个支点O.用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个支点O转动.A点为头颅模型的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】“低头族”长时间低头看手机，会引起颈部肌肉损伤。当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零，当头颅低下时，颈部肌肉会产生一定的拉力。为了研究颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系，我们可以建立一个头颅模型来模拟实验，如图甲所示。把人的颈椎简化成一个支点O，用1kg的头颅模型在重力作用下绕着这个支点O转动，A点为头颅模型的重心，B点为肌肉拉力作用点。将细线的一端固定在B点，用弹簧测力计拉着细线模拟测量肌肉的拉力，头颅模型在转动过程中，细线拉力的方向始终垂直于OB，如图乙所示。让头颅模型从竖直状态开始转动，通过实验记录出低头角度θ及细线拉力F的数据。如下表：

（1）头颅模型质量为1kg，当低头角度为60o时，颈部肌肉实际承受的拉力是＿＿＿N；如果真实头颅质量为8kg，当低头角度为60o时，颈部肌肉实际承受的拉力是＿＿＿N。

（2）请解释：为什么低头角度越大，颈部肌肉的拉力会越大？答。

（3）请你就预防和延缓颈椎损伤提出一个合理化的建议：。

【答案】（1）25N 200N；（2）见下图；（3）人低头的角度越大，G的力臂越大；（4）尽量减小低头的角度（或不要长时间低头做事，低头时间久了要抬头休息等等）

【解析】

试题分析：（1）由表格中数据知，当低头角度为60°时，若m=1kg，细线的拉力为25N；若m=8kg，由于角度不变，所以动力臂和阻力臂不变，则拉力F=8×25N=200N；

（2）由题意知，细线拉力的方向应垂直于OB向下，如图所示：

（3）图乙中，F的力臂为OB，做出乙图G的力臂，如图所示：

由图知，根据杠杆的平衡条件：GLG =FLF则F=GLG/LF=G×OA×sinθ/OB，人低头的角度越大，sinθ越大，则G的力臂越大，肌肉的拉力就越大；

（4）要预防和延缓颈椎损伤，可尽量减小低头的角度，不要长时间低头做事，低头时间久了要抬头休息等。

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