“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

Question

“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点为肌肉拉力的作用点．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，如下表：

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8kg，OA长14cm，OB长4cm．当低头角度为30°时，颈部肌肉实际承受的拉力是___N．
（2）在图乙中画出细线拉力的示意图．
（3）低头角度越大，颈部肌肉的拉力___．
（4）请你就预防和延缓颈椎损伤提出一个合理化的建议：___．

Answer 1

（1）由表格中数据知，当低头角度为30°时，若m=1kg，细线的拉力为14N；
若m=8kg，由于角度不变，所以动力臂和阻力臂不变，则拉力F=8×14N=112N；
（2）由题意知，细线拉力的方向应垂直于OB向下，如图所示：

（3）图乙中，F的力臂为OB，做出乙图中G的力臂L_G，如图所示：

根据杠杆的平衡条件可得：G•L_G=F•L_F，
则F=(G•LG)/(LF)=(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；
（4）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）112；（2）见上图；（3）越大；（4）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）．