Question

【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．如表：

低头角度θ/°	0	15	30	45	60
细线拉力F/N	0	7.3	14.0	20.2	25.0

（1）头颅模型质量为1kg，当低头角度为60°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60°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： ．

Answer 1

【答案】（1）25；200；

（2）人低头的角度越大，G的力臂越大，则肌肉的拉力就越大；

（3）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】解：（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）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==，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；

（3））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．

故答案为：（1）25；200；（2）人低头的角度越大，G的力臂越大，则肌肉的拉力就越大；（3）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）．