“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� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

10．

“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）设头颅质量为7kg，当低头角度为60°时，颈部肌肉实际承受的拉力是175N．
（2）请解释：为什么低头角度越大，颈部肌肉的拉力会越大？答人低头的角度越大，G的力臂越大；肌肉的拉力的力臂不变，根据杠杆的平衡条件可知肌肉的拉力就越大．
（3）请你就预防和延缓颈椎损伤提出一个合理化的建议：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）．

分析（1）将头颅看做杠杆模型，同是低头角度为60°，动力臂和阻力臂的大小不变，根据表格中数据得出颈部肌肉所受拉力的大小；
（2）根据杠杆的平衡条件结合三角函数关系得出颈部肌肉拉力与低头角度的关系；
（3）根据低头角度越大，颈部肌肉拉力越大的特点分析．

解答解：（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=7kg，由于角度不变，所以动力臂和阻力臂不变，则拉力F=7×25N=175N；
（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：G•L_G=F•L_F
则F=$\frac{G•{L}_{G}}{{L}_{F}}$=$\frac{G×OA×sinθ}{OB}$，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（3）；
（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）175；（2）人低头的角度越大，G的力臂越大；肌肉的拉力的力臂不变，根据杠杆的平衡条件可知肌肉的拉力就越大；（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）．

点评本题通过对人的头颅模型的分析，考查了杠杆平衡条件的应用，同时分析了保护颈椎的方法，与生活联系，具有现实性意义．

练习册系列答案

相关题目

	A．	超声波就是速度超过340m/s的声音
	B．	超声波能够获得较集中的能量，可以进行超声清洗
	C．	次声波就是没有传播介质，使人听不到的声音
	D．	超声波能够成像，人耳能直接听到超声波

7．为了测量声音在空气中的传播速度，一位女孩面对一座距离自己86.5m峭壁发出喊声，她用手中的秒表测出从她发出喊声到听到回声共经历了0.5s的时间，则此时声音在空气中的传播速度是多少？

4．