Question

【題目】小明乘坐地鐵時發(fā)現：乘客中有很多“低頭族”，他們長時間低著頭看手機。他記起物理課上老師講過：長時間低頭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，頸部肌肉會產生一定的拉力。為了探究“頸部肌肉的拉力與低頭角度大小的關系”，小明跟課外小組的同學們制作了一個頭顱模型來模擬實驗。如圖甲所示，把人的頸椎簡化成支點O，頭顱模型的質量為1kg，頭顱模型在重力作用下可繞支點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，通過實驗同學們記錄了低頭角度θ與細線拉力F的數據，如下表：

θ/ °	0	15	30	45	60
F/N	0	7．3	14．0	20．2	25．0

（1）若頭顱質量為6kg，當低頭角度為60°時，根據實驗表中數據及相關物理知識推測：頸部肌肉承受的拉力為 N。

（2）請通過實驗數據記錄分析：人低頭的角度越大，頸部肌肉的拉力 ，其主要原因是： 。

（3）根據實驗，請你關于“預防和延緩頸部肌肉損傷”提出一個合理化的建議： 。

Answer 1

【答案】（1）150 ；（2）越大；低頭角度越大，重力G的力臂L越長，重力G和肌肉拉力F的力臂OB不變，根據杠桿平衡條件G×L=F×LOB，因此肌肉的拉力F越大；（3）不要長時間低頭

【解析】

試題分析：（1）由表格中數據可知：θ=60°時，m=1kg，F=25N；若m=6kg，由杠桿平衡條件可知拉力F1=6×25N=150N；（2）通過實驗數據可知人低頭的角度越大，頸部肌肉的拉力越大。主要原因可根據杠桿平衡條件知識解釋：圖乙中，F和G的力臂如圖：，根據杠桿平衡條件可得：F×LOB=G×L，當低頭角度越大，重力力臂L越長，拉力F和F的力臂LOB不變，所以低頭角度越大時，拉力F越大；（3）根據第（2）問的分析可知，為了“預防和延緩頸部肌肉損傷”，頭部低頭角度不能太大，低頭的時間不能太長，不能讓讓肌肉長時間處于較大拉力狀態(tài)。所以“預防和延緩頸部肌肉損傷”的措施有：盡量減小低頭角度，不要長時間低頭，低頭時間久了要抬頭休息（合理即可）。