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小明乘坐地铁时发现:乘客中有很多“低头族”,他们长时间低着头看手机.他记起物理课上老师讲过:长时间低头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
更新时间:2024-04-26 07:08:54
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问题描述:

小明乘坐地铁时发现:乘客中有很多“低头族”,他们长时间低着头看手机.他记起物理课上老师讲过:长时间低头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.

为了探究“颈部肌肉的拉力与低头角度大小的关系”,小明跟课外小组的同学们制作了一个头颅模型来模拟实验.如图甲所示,把人的颈椎简化成支点O,头颅模型的质量为1kg,头颅模型在重力作用下可绕支点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,通过实验同学们记录了低头角度θ与细线拉力F的数据,如表:

θ/°015304560
F/N07.314.020.225.0
(1)若头颅质量为6kg,当低头角度为60°时,根据实验表中数据及相关物理知识推测:颈部肌肉承受的拉力为___N.

(2)请通过实验数据记录分析:人低头的角度越大,颈部肌肉的拉力___,其主要原是:___.

(3)根据实验,请你关于“预防和延缓颈部肌肉损伤”提出一个合理化的建议:___.

郝悦彤回答:
  (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=6kg,由于角度不变,所以动力臂和阻力臂不变,则拉力F=6×25N=150N;(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,低头...
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