《2025年一遍过九年级物理全一册苏科版》

实践活动背景:人体中的骨骼和肌肉可以构成杠杆,这些杠杆给予人类完成各种动作的能力,如拎着一袋零食,弯腰捡垃圾,踮脚尖够取高处的东西,甚至健身的时候都是人体中的杠杆在起作用,请你根据本章所学内容和小星一起分析并构建人体中的杠杆模型,从杠杆原理出发,对人体保健给出合理的建议。
任务一:了解人体杠杆模型
1 如图甲所示,小星踮脚时,可将脚板看成杠杆,其支点为脚尖(填“脚尖”或“脚跟”),图乙是其杠杆示意图,B为重力作用点,位于AO中点。双脚踮起,每只脚上的阻力是人体重力的一半,小腿肌肉施加的拉力为动力F。质量为56 kg的小星在每次踮脚过程中小腿肌肉对每只脚的拉力为140N。(g取10N/kg)
2 用手提起重物,从生物学的角度,可认为桡骨在肱二头肌的牵引下绕着肘关节转动。如图所示,从物理学的角度来看,桡骨可以简化为杠杆。
(1)该杠杆的支点在哪里?肘关节。(用图上标出的名称回答)
(2)在提起重物的过程中,重物通过绳索对手掌的力是阻(填“拉”或“阻”)力。
(3)桡骨杠杆是费力(填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆。
3 小星在体育课上做仰卧起坐时,身体可看成杠杆模型。O为支点,A为小星身体的重心,肌肉的拉力F为动力。
(1)请你在图中画出小星所受重力的示意图及动力臂$l_{1}$。
如图所示。
(2)她在平躺至坐起的过程中,肌肉所施加的动力变化情况是变小(填“变大”“变小”或“不变”)。
任务二:结合杠杆原理,给出生活建议
4 “低头族”长时间低头看手机,会引起颈部肌肉损伤。人的头部A、颈椎和颈部肌肉B,可看成一个杠杆(支点在颈椎O处),颈部肌肉活动较少距离,头部就能运动较长距离。当头部为竖直状态时,颈部肌肉的B处提供的拉力为零(如图甲),当头部低下时,颈部肌肉会主动提供一定的拉力$F_{1}$,使头颈部保持平衡,$F_{1}$方向如图乙所示。
(1)如图乙所示,低头时,人的头部、颈椎和颈部肌肉所组成的杠杆为费力(填“费力”或“省力”)杠杆。
(2)请解释为什么低头角度越大,颈部肌肉的拉力会越大?根据杠杆的平衡条件可知，在阻力 and 动力臂一定时，低头角度越大，阻力臂越大，动力会越大，即颈部肌肉的拉力会越大。
(3)请你就预防和延缓颈肌损伤提出一个合理化的建议: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(答案合理即可)。
5 从地面上搬起重物时,我们的常见做法是弯腰(如图甲)或人下蹲弯曲膝盖(如图乙)把它搬起来,哪种方法好呢?下面就建立模型说明这个问题。
把脊柱简化为如图丙所示的杠杆,脊柱可绕骶骨(轴)O转动,腰背部复杂肌肉的等效拉力$F_{1}$作用在A点,其实际作用方向与脊柱夹角为$12^{\circ }$且保持不变,搬箱子的拉力$F_{2}$作用在肩关节B点,在B点挂一重物代替箱子。用测力计沿$F_{1}$方向拉,使模型静止,可测出腰背部复杂肌肉拉力的大小。接着,改变脊柱与水平面的夹角即改变杠杆与水平面的夹角α,多次实验得出结论。
(1)当α角增大时,阻力臂$l_{2}$变小(填“变大”“不变”或“变小”),动力$F_{1}$变小(填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)如果考虑到人上半身的重力,那么腰背部肌肉的实际拉力将比丙图中$F_{1}$要大(填“大”或“小”)。
(3)对比甲、乙两种姿势所对应丙图中的两种状态,由以上分析可得,采用乙(填“甲”或“乙”)图中的姿势比较好。

答案： 1 脚尖 140
2
(1)肘关节
(2)阻
(3)费力
3
(1)如图所示。
(2)变小
4
(1)费力
(2)根据杠杆的平衡条件可知，在阻力 and 动力臂一定时，低头角度越大，阻力臂越大，动力会越大，即颈部肌肉的拉力会越大
(3)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(答案合理即可)
5
(1)变小 变小
(2)大
(3)乙