Question

【題目】閱讀材料，回答下列問題

“低頭族”長時(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)頭顱模型來模擬實(shí)驗(yàn)．如圖甲所示，把人的頸椎簡化成一個(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)線的一端固定在B點(diǎn)，用彈簧測力計(jì)拉著細(xì)線模擬測量肌肉的拉力，頭顱模型在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，細(xì)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(zhuǎn)動(dòng)，通過實(shí)驗(yàn)記錄出低頭角度θ及細(xì)線拉力F的數(shù)據(jù)，如表：

（1）當(dāng)頭顱為豎直狀態(tài)時(shí)，頸部肌肉的拉力為零，這是因?yàn)?/span>_____，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(huì)變大，這是因?yàn)?/span>：____________．

（2）設(shè)頭顱質(zhì)量為6kg，當(dāng)?shù)皖^角度為30°時(shí)，頸部肌肉實(shí)際承受的拉力是_____N．

（3）在圖乙中畫出細(xì)線拉力的示意圖，并標(biāo)出它的力臂__________。

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

Answer 1

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

【解析】(1)由圖可知，當(dāng)頭顱為豎直狀態(tài)時(shí)，G的方向正好經(jīng)過支點(diǎn)，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(dāng)?shù)皖^角度為30時(shí)，若m1kg，細(xì)線的拉力為14N；若m6kg，由于角度不變，所以動(dòng)力臂和阻力臂不變，則拉力F614N84N； (3)由題意知，細(xì)線拉力的方向應(yīng)垂直于OB向下，如圖所示：

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