Question

【题目】阅读材料，回答下列问题

“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点为肌肉拉力的作用点．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，如表：

（1）当头颅为竖直状态时，颈部肌肉的拉力为零，这是因为_____，分析表中数据可知：低头角度变大，颈部肌肉的拉力就会变大，这是因为：____________．

（2）设头颅质量为6kg，当低头角度为30°时，颈部肌肉实际承受的拉力是_____N．

（3）在图乙中画出细线拉力的示意图，并标出它的力臂__________。

（4）请你就预防和延缓颈椎损伤提出一个合理化的建议：__________________

Answer 1

【答案】 G的力臂为零（或G的方向正好经过支点） G的力臂变大 ）84 图略 尽量减小低头角度/时间长了要抬头休息

【解析】(1)由图可知，当头颅为竖直状态时，G的方向正好经过支点，则G的力臂为零，因此颈部肌肉的拉力为零，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：GLGFLF

则F，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； (2)由表格中数据知,当低头角度为30时，若m1kg，细线的拉力为14N；若m6kg，由于角度不变，所以动力臂和阻力臂不变，则拉力F614N84N； (3)由题意知，细线拉力的方向应垂直于OB向下，如图所示：

(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等。