运动生物力学
运动生物力学作业
一、名词解释：
1.运动生物力学：运动生物力学是以人体解剖学、人体生理学和力学的理论与方法，研究人体运动器系的生物力学特性和人体运动动作的力学规律以及器械机械运动力学规律的科学。
2.肌肉的松弛：被拉长的肌肉，随着时间的延长，其弹性形变力逐渐下降的现象（特性）。
3.相向运动：人体在腾空状态时，若身体部分环节以11ωI 绕某轴发生转动，则必
有另一些环节以22ωI 绕同一轴作反方向转动，且满足02211=+ωω I I ，
这种现象称相向运动。（与手抄的不同，以手抄为准）
4.鞭打：手部游离(或持物)，上肢作类似鞭子急剧抽打的摆臂动作过程。
5．动态支撑反作用力：人体处于支撑状态时，由于人体局部环节的运动而给支点以作用力时，支点给人体的反作用力。
6．牵连速度：研究人体或器械运动时，动参照系相对于静参系的运动速度。用Vt 表示。
7．人体重心：人体全部环节所受重力的合力作用点。
8．骨疲劳：反复作用的循环载荷超过某一生理限度时会使骨组织受到损伤，称为骨疲劳。
9.补偿运动：当人体的总重心在不适宜的方向上发生位移时，人能够在一定范围内把身体重心向相反方向移动以保持人体平衡。
10.稳定角：重力作用线同重心与支撑面边界相应点的连线的夹角。
11.腾起速度（起跳速度）：指起跳脚蹬离地面瞬间身体重心的速度大小。
12.爆发力：人体在短时间内快速的将生物化学能转换为机械能，对外输出强大功率的能力。（爆发式用力需要人体的瞬时功率较大或最大。）
13.流体压差阻力（形状阻力）：由于流体流经物体时，流动状态的改变，形成涡旋，使物体前后产生压强差所引起的阻力。
14.：有限稳定平衡：人体偏离平衡位置后，在某一
位置范围内能恢复平衡，超过限度则失去平衡。
15.静态支反力：人体处于静止状态，由于重力作用使人体对支点产生压力，而支点对人体产生的反作用力。
16.马格努斯效应：当球体在流体中既有平动又绕自身重心转动时，球体将作一种曲线运动。
二、简答题：
1．运动生物力学研究方法包括哪几种？研究方法的指导思想是什么？运动生物
力学研究的发展趋势是什么？目前运动生物力学研究的四个层面是什么？
答：研究方法：系统的方法、生物学方法、物理力学的方法相互渗透、融合而研究人体运动的因果关系。
研究方法的指导思想：生命力学化和力学生命化。
研究方法的发展趋势：准确化，同步化，计算机化，模型化，最优化，系统化和微型化。
四个层面：①基础研究；②理论研究；③应用研究；④研究方法与测试手段的研究。
2.人体骨杠杆可分为哪三种？各有什么特点？
答：①平衡杠杆特点：推铅球动作属于平衡杠杆。
②省力杠杆特点：提踵动作属于省力杠杆。
③速度杠杆（费力杠杆）特点：摆臂动作属于速度杠杆。
3.根据平衡的稳度分类，人体平衡可分为哪4种？影响人体平衡稳定性的力学因素有哪些？
答：稳定平衡有限稳定平衡不稳定平衡随遇平衡
影响人体平衡的因素：①支撑面；②重心高度；③体重。
4.忽略空气阻力时，决定投掷远度和跳远远度的运动学因素分别有哪些？跳远腾空过程中，人体总重心的运动速度和加速度的方向如何变化？重心的运动由哪两个运动合成？
答：决定投掷远度的运动学因素：出手角度、出手高度、出手速度。
决定跳远远度的运动学因素：起跳速度、起跳角度、起跳时身体重心的高度。人体总重心的运动速度方向时刻改变，而加速度方向不变，始终竖直向下。
重心的运动由水平匀速运动、竖直上抛运动合成。
5.我国十六环节人体惯性参数模型中各环节分别是什么形状？国内外在对人体惯性参数的研究过程中，采用了哪两种不同的环节起止点的划分（分隔）方法？答：头为椭球形；上躯干为圆截锥形，断面为椭圆形；下躯干为圆截锥形，断面为圆形。
各环节起止点的划分方法：以功能为依据、以骨性标志为依据。
6.怎样理解肌肉的静息长度和平衡长度及其相互关系？骨骼肌的力学三元素模型包括哪三种成分？
答：肌肉的平衡长度：无任何负荷时肌肉的长度—
（也称最适长度）：指肌肉收缩成分产生最大收缩力时肌肉肌肉的静息长度—
o
的长度。
研究表明：
=1.25
o
成分：收缩成分串联弹性成分并联弹性成分
7.分别将人体视为刚体和质点时，其运动形式分别有哪几种？
答：刚体运动形式：平动转动复合运动
质点运动形式：直线运动曲线运动
8.人体骨骼在拉伸实验中，应力-应变过程包括哪四个阶段？
答：1弹性阶段 2屈服阶段 3强化阶段 4颈缩阶段
9.人体游泳时受到的阻力主要有哪几种？游泳的动力有哪几种？自由泳高肘曲臂划水的生物力学特点有哪些？
答：阻力：1摩擦阻力 2迎面阻力 3压差阻力 4兴波阻力 5回返阻力 6惯性阻力
动力：一、划臂推进力二、升力三、压差阻力作为动力
特点（生物力学意义）：
①划水面积大。②有效划程长。③划静水。
④有利于肌肉工作（阻力臂短，转动惯量减小，可加速臂绕肩关节的转动）。
10.运动中人体骨骼所受载荷的表现形式有哪几种？试应用举例。
答：①拉伸载荷②压缩载荷③弯曲载荷④剪切载荷⑤扭转载荷⑥复合载荷举例略
11.结合人体运动的自由度，简述跑的后蹬阶段送髋动作的运动生物力学意义？答：1、保证骨盆在支撑腿一侧髋关节一点固定，从而使骨盆有三个自由度，进而加大步长。
2、送髋使身体重心在支撑阶段迅速前移，以减小后蹬角。
3、屈髋（不送髋）的跑动造成骨盆在髋关节两点固定。
摆动腿只能作钟摆式摆动，甚至出现“坐着跑”。影响步长
和后蹬力量的发挥。
12.简述跳高、跳远的起跳阶段摆动动作的运动生物力学意义？摆动动作的关键是什么？
答：①提高地面给人体的支反力。
②提高起跳瞬间人体重心的高度。
③提高人体重心的腾起初速度。
④使人体获得一定的转动效应。
整个摆动动作有两个关键：①加速摆动②突然制动。
13.简述现代短跑途中跑的屈蹬跑技术特点及其运动生物力学意义？
答：屈蹬跑技术是指短跑途中跑后蹬阶段支撑腿在膝关节略微弯曲时蹬离
地面的一种跑动技术。现代研究表明膝关节角度一般不超过165 。
其生物力学意义在于：
①减小后蹬角，使支反力的水平分力加大，进而加大了人体前进的动力。
②缩短了后蹬时间，有利于提高支反力。
③加大了屈膝肌群的动力臂，从而加大屈膝力矩，为由支撑过渡到摆动以及大小腿折叠作好充分准备。
④适合塑胶跑道粘弹性体的性质，使人体能较好的利用跑道的弹性。
14.举体育实例说明人体转动惯量的可变性特点？
答：①人体对不同轴的转动惯量不同。
如A：人体直体时，绕通过身体重的三轴的转动惯量不同，主要是人体质量分布离远近不同。
B：同一人做单杠大回环和腹回环时转动惯量不同。
②对同一固定轴由于身体姿势的不同而使转动惯量不同。
如：A：团身空翻和直体空翻时转动惯量不同。
B：跑动时直腿摆和屈腿摆，腿相对于髋关节的转动惯量不同。
C：花样滑冰点冰转时，手臂位置的改变，对转动惯量的影响。
③人体呼吸循环等因素时刻影响人体质量分布，而使人体转动惯量不断变化。
15.简述蹲踞式起跑人体平衡的特点和人体容易向前摔倒的原因？
答：1、蹲踞式起跑的准备姿势属于下支撑稳定平衡，但在起跑动作过程中要求迅速破坏平衡，蹬离起跑器。因此起跑过程中重心前移很大，而且臀位较高，使前稳定角减小，有利于人体快速突破平衡。
2、由于重心前移使前稳定角很小，同时头的位置较低，会造成肌肉过分紧张。特别是接近式起跑，上肢负担过大，身体平衡的稳定性差，重心一旦超过手的支撑线而双腿尚未发力，人就会向前摔倒。
16.运动员进行弯道跑时身体内倾的目的是什么？用力学原理做简单分析？答：是使人体获得改变运动方向即沿圆周运动的向
心力，身体内倾时，使支反力在额状面内与水平方
向成一定角度，提供人体圆周运动的向心力，如图：
V越大时，内倾越大，或支反力也越大或摩擦力越大。
如：自行车、速度滑冰等内倾更大。
（图略）
17.怎样理解铁饼或标枪的出手角、倾角和攻角及其相互关系？
答：①投掷角（出手角）α：指饼出手瞬间重心速度方向与水平面的夹角。
②倾角（冲击角）β：指铁饼纵轴与水平面间的夹角。
③攻角（迎角）?：器械相对于空气流的速度方向与器械纵轴的夹角。 （铁饼的中心面与相对风向之间的夹角）
?-=β?，如果?>β，则?为
正值（正攻角）；αβ<，?为负值
（负攻角）。
18.人体整体、上肢和下肢动作的基本形式分别包括哪几种？简述缓冲的作用。 答：上肢动作的基本形式：推、拉、鞭打动作
下肢动作的基本形式：缓冲、蹬伸、鞭打
人体整体动作的基本形式：扭转、相向运动、摆动动作
缓冲的作用：（意义）
①减小力的作用：由动量定理可知：t mV mV F o t /)(-=，延长作用时间t 可减小力的作用。（还可以减小水平阻力）
②为蹬伸动作做准备：缓冲动作的好坏直接影响蹬伸动作和完成动作的质量。（使下肢各关节处于适宜的发力状态）
A 、缓冲使髋、膝、踝各关节达到适宜的角度，有利于蹬地力量的发挥和达到合理的蹬地角度。
B 、过渡的缓冲对动作的完成不利。如制动性上板（腿过早前伸）使缓冲时间过长，减小蹬地力，水平速度损失过大，影响腾起角等。
③提高肌肉的弹性形变势能和肌肉张力。
19.人体跑动的前撑阶段和后蹬阶段，摩擦力f 的方向和作用分别是什么？ 答：①前撑阶段：
f 的方向水平向后，利用力的平移原理，
可将f 移至人体重心C ，并加一力偶。
可见：其作用有二，其一是阻碍人体前进，
其二是使人体产生绕身体重心的前翻力矩。
△减小f 是跑动技术的要求，增大着地角和减小足的着地速度可以减小f 。动作方法是摆动腿的积极下压扒地动作。（同时f 并非越小越好）。
②后蹬阶段：
f 是人体水平前进的动力，通过平移，可知
f 使人体产生向前的加速度和使人体后翻。
20.简述关节活动的顺序性原理及其生物力学意义？
答：①原理内容：人体运动时，总是表现出大关节首先产生和结束活动，小关节后产生和结束活动，依据关节的大小，表现出一定的顺序性。
②意义：
A 、可以使动作产生更大的力量和获得更大的运动速度。
B 、主动加强大关节用力，有利于发挥大关节的机能潜力，有利于动作的完成。
C 、注意加强小关节的力量，可以加大动作力量和加快动作速度，加强动作的稳定性和方向性。
三、论述题：
1.运动员做单杠大回环时在什么时候最易脱手？试用运动生物力学知识做详细分析说明？
答：人体在杠下悬垂时刻（6点时刻）最易脱手。
受力分析如图（图略）：R 为半径（人体重心至轴的距离）
mg 为人体重力，F 为单杠对人体的拉力（即人拉杠的
反作用力）。 由牛二可知，R
v m mg F 2
cos =-α ∴ αcos 2
mg R
v m F += 由机械能守恒定律可知：0=α时，即悬垂时刻，V 最大，且1cos =α所以F 最大，即在整个回环过程中，人体在悬重时相对手的握力、臂的拉力要求最大。如果手的握力＜ F ，则脱手。
2.试分析踢足球弧线球（在空中非竖直方向弧线飞行）的力学条件和形成弧线球的力学机制？
答：条件：球受到偏心力的作用，使球在进行平动的同时，绕自身重心转动。
机制：马格努斯效应。
分析： 如图所示，（图略）
①当球体绕重心转动时，球体表面附近的空气由于粘滞性将随球体一起转动，形成绕球体的环流。
②环流与平动的流层叠加后，在球的A 侧（如图）流体的合速度较大，而在B 侧流体的合速度较小。
③根据伯努力定律，可知球在A 侧所受空气的压强小，在B 侧所受空气压强大，
最终使球受到一个与平动方向垂直的压强差。改变了球的直线运动而沿曲线运动，形成弧线球。
3.什么是超越器械动作？试分析在投掷最后用力阶段做好超越器械动作的运动生物力学原理和意义？
答：“超越器械”动作是指投掷最后用力阶段，身体向前超出器械或器械远远落后于人体的动作。
由mV t F ?=??∑可知，V 的增加依赖于ΣF ·Δt ，即必须加大F 和Δt 。“超越器械”动作可以加大F 和Δt 。
①通过超越器械动作增加了最后用力的工作距离进而增加了力的作用时间Δt ，因而可增加投掷冲量，提高器械出手速度。
②超越器械动作可以增加肌肉力量，即增大最后用力的力量。因为超越器械动作使投掷相关用力肌群充分拉长，进而增加肌肉的收缩力。
4.试用力学理论结合人体特点分析人体从高处落下着地时，为什么用前脚掌着地而不用足跟着地？
答：主要目的是减小地面给人体的强大冲击力，避免人体骨和肌肉的损伤。 根据动量定理，mV t F ?=??∑可知，在人体着地的过程中人体动量变化是一定的，当t ?延长时，ΣF 必然减小。
①用前脚掌着地，并迅速过渡到全脚掌，同时伴有屈膝、屈髋等动作，充分利用了人体本身的弹性缓冲结构，延长了人体与地面的作用时间。
②足跟本身无缓冲结构，同时足跟着地不能使人体完成屈膝、髋等动作，减小了人体与地面的作用时间，因而加大了地面对人体的冲击力。并且使冲击力经足跟和腿骨的刚性结构直接作用于人体腿部，髋部以及躯干，易造成人体骨、关节和肌肉、韧带等的损伤。
5.试建立两环节铰链刚体模型分析鞭打动作原理，并说明：（1）为什么鞭打中要强调大环节带动小环节？（2）为什么鞭打中要强调大环节的突然制动？
答：两环节铰链式模型如图，开始阶段，两环节其以ω1转动，I 1突然制动后，
I 2则以ω2转动。由动量矩定理可知：
12122)(ωωI I I t M +-=??∑
22I t M ∑??=∴ω+121)1(ω++I I
其中2I t M ∑??为主动用力部分，而121)1(ω++I I 为动量矩的传递部分。
可见为增加远端环节的角速度，必须同时加大两部分。
由上述力学分析可知：
A、采用大关节带动小关节的活动，可以加大主动用力，原因是大关节肌拉力矩大，可获得大的转动初角速度。同时由于大环节质量大，可产生大的动量矩，为传递做准备。
B：大环节的突然制动，是实现动量矩传递的前提条件，而且参加制动环节的转动质量和动量矩越大时，传递的动量矩越多。远端环节的角速度越大。
运动生物力学
运动生物力学 运动生物力学：是生物力学的一个重要分支，是研究体育运动中人体机械规律的科学。 运动生物力学的主要任务：提高运动能力，预防运动损伤 运动生物力学的研究方法分为测量方法和分析方法，其中测量方法可以分为运动学测量、动力学测量、人体测量、肌电图测量 运动学测量的参数：（角）位移、（角）速度、（角）加速度 动力学测量的参数：主要界定在力的测量方面。 人体测量是用来测量人体环节的长度、围度及,（质量、转动惯量等） 肌电图测量是用来测量肌肉收缩时的神经支配特性。 动作结构：运动时所组成的各动作间相互联系、相互作用的方法或顺序 动作结构的特征主要表现在运动学和动力学，运动学特征指完成动作时的时间、空间和时空方面表现出来的形式或外貌上的特征；动力学的特征指决定动作形式的各种力（力矩）相互作用的形式和特点，包括力、惯性和能量特征。 运动学特征：时间特征、空间特征和时空特征 时间特征反映的是人体运动动作和时间的关系：半蹲起立和深蹲起立 空间特征是指人体完成运动动作时人体各环节随时间变化所产生的空间位置 改变状况：下肢和躯干等空间移动轨迹 时空特征指人体完成运动动作时人体位置变化的快慢情况。 动力学特征包括，力的特征、能量特征和惯性特征 能量特征：人体运动时完成的功、能和功率方面的表现形式。 惯性特征：人体运动中人的整体、环节以及运动器械的质量、转动惯量对运动 动作所具有的影响。 动作系统：大量单一动作按一定规律组成为成套的动作技术，这些成套的动作技术叫做动作系统。 人体基本运动动作形式可主要归纳为推与拉动作、鞭打动作、缓冲和蹬伸动作及扭转、摆动和相向运动等动作形式 上肢基本运动动作形式——推（铅球）、拉（单双杠）、鞭打（标枪）★人体基本运动下肢基本运动动作形式——缓冲、蹬伸、鞭打 动作形式全身基本运动动作形式——摆动、躯干扭转、相向运动 人体的运动是由运动器系的机能特征所决定的，即以关节为支点，以骨为杠杆，在肌肉力的牵拉下绕支点转动，各肢体环节运动的不同组合使人完成千变万化的动作。 生物运动链根据其结构特点可以分为开放链和闭合链。见书P28-图2-15 生物运动链中的杠杆同机械杠杆一样也分为平衡杠杆、省力杠杆和速度杠杆 人体中的三类骨杠杆：见书P30-图2-16 ★人体惯性参数是指人体整体及环节质量、质心位置、转动惯量和转动半径 人体简化模型：质点模型、刚体和多刚体模型
运动生物力学的概念(终审稿)
运动生物力学的概念 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
一．运动生物力学的概念：运动生物力学的概念是研究体育运动中人体及器械机械运动规律的科学。二．动能与势能的正确利用(高水平运动员动作的特征）：1.高水平运动员在完成投掷动 作时有效地利用了助跑速度。2.高水平运动员超越器械动作时间短，身体背弓大器械被充分引向身体后方。3.高水平运动员较好的利用了身体的动能及肌肉的弹性势能。 三．人体运动的形式：如果将人体简化为质点，人体运动可分为：直线运动和曲线运动。如果将人体简化为刚体，人体运动可分为：平动，转动和复合运动。2.斜抛物体的运动：1.定义：运动轨迹为抛物线 2.斜抛运动的构成：水平方向：匀速直线运动竖直方向： 竖直上抛运动 四．牛顿第一定律（惯性定律）：1.定义：任何物体，在不受力作用时，都保持静止或匀速直线运动状态。 2.应用（保持跑速，动作连贯）牛顿第二定律及其应用1.定义F=ma 2：几点注意 1.a是运动学量F是动力学量，他们都是矢量力是产生运动的原因，并且加 速度方向与力的方向一致。 2.牛顿第二定律中的物体是被当做质点的 3.加速度与力同时出现同时消失，反应的是瞬时关系。应用：加速跑，超重，失重，弯道跑 五．牛顿第三定律及其应用：1.定义Fab=-Fba 2.应用：加速跑，起跳，投掷链球 六．动量与冲量 1.动量：K=mv 2.冲量：I=Ft 动量定理在体育中的应用 1：落地缓冲动作：要减少对人体的冲力，就得延长力的作用时间。 七．人体平衡的力学条件人体平衡的力学条件是人体所受的合外力为零和合外力矩为零。表达式为：∑F=0，∑M=0 如：燕式平衡，单杠支臂悬垂
运动生物力学的概念
一．运动生物力学的概念：运动生物力学的概念是研究体育运动中人体及器械机械运动规律的科学。 二．动能与势能的正确利用(高水平运动员动作的特征）：1.高水平运动员在完成投掷动作时有效地利用了助跑速度。2.高水平运动员超越器械动作时间短，身体背弓大器械被充分引向身体后方。3.高水平运动员较好的利用了身体的动能及肌肉的弹性势能。 三．人体运动的形式：如果将人体简化为质点，人体运动可分为：直线运动和曲线运动。如果将人体简化为刚体，人体运动可分为：平动，转动和复合运动。2.斜抛物体的运动：1.定义：运动轨迹为抛物线 2.斜抛运动的构成：水平方向：匀速直线运动竖直方向：竖直上抛运动 四．牛顿第一定律（惯性定律）：1.定义：任何物体，在不受力作用时，都保持静止或匀速直线运动状态。2.应用（保持跑速，动作连贯）牛顿第二定律及其应用1.定义F=ma 2：几点注意1.a是运动学量F是动力学量，他们都是矢量力是产生运动的原因，并且加速度方向与力的方向一致。 2.牛顿第二定律中的物体是被当做质点的 3.加速度与力同时出现同时消失，反应的是瞬时关系。应用：加速跑，超重，失重，弯道跑 五．牛顿第三定律及其应用：1.定义Fab=-Fba 2.应用：加速跑，起跳，投掷链球 六．动量与冲量 1.动量：K=mv 2.冲量：I=Ft 动量定理在体育中的应用1：落地缓冲动作：要减少对人体的冲力，就得延长力的作用时间。 七．人体平衡的力学条件人体平衡的力学条件是人体所受的合外力为零和合外力矩为零。表达式为：∑F=0，∑M=0 如：燕式平衡，单杠支臂悬垂 八．人体重心的概念：1.概念：人体全部环节所重力的合力的作用点，就叫人体重心 2.研究人体重心的意义：评定一个体育动作的质量，分析其技术特征和纠正错误动作等。都需要从人体重心的变化规律去分析，无论是动力性的动作还是静力性的姿势，探索其运动规律时，都离不开人体重心。 3.特点：人体中心不想物体那样恒定在一个点上，不仅在一段时间内，要受肌肉和脂肪的增长或消退等因素的影响，即使在每一瞬间，也要受呼吸，消化，血液循环等因素的影响，特别是在体育运动中，要受人体姿势变化的制约，随姿势的改变，有时甚至移出体外。例如：体操中的“桥”，背越式跳高的过杆动作等。 九．人体平衡的分类:1:根据支点相对中心位置分类：1：上支撑平衡：当人体处于平衡，切支撑点在人体重心上方，如：体操中的各类悬垂动作。2：下支撑平衡：当人体处于平衡，切支撑点在人体重心的下方，下支撑平衡在体育动作中最为常见如：站立，自由体操和平衡木的平衡动作以及田径，武术等。3：混合支撑平衡：是一种多支撑点的平衡状态，这时有的支撑点在人体重心上方，有的支撑点在人体重心下方。如：肋木侧身平衡根据平衡的稳定度分类：稳定平衡，不稳定平衡，随遇平衡，有限度的稳定平衡。 1:稳定平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体自然恢复平衡位置，而不需要通过肌肉收缩恢复平衡。如果物体偏离平衡位置的结果是物体重心升高，则该平衡是稳定平衡，多数上支撑平衡属于稳定平衡。如：单杠支臂悬垂 2：人体在外力的作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体不仅不能回到原来的平衡位置，而是更加偏离平衡位置。如果物体偏离平衡位置的结果是物体的重心降低，则该平衡是稳定平衡，多数下支撑平衡属不稳定平衡。如：单臂手倒立 3：随遇平衡：人体在外力的作用下，偏离平衡位置后，当外力撤除时，人体既回不到原来的平衡位置，也不继续偏离原位置，而是在新位置上保持平衡。在体育中很少见。如：连续完成两个前滚翻。 4：有限度的稳定平衡：人体在外力作用下，一定限度内偏离平衡位置，当外力撤除时，人体回到平衡状态，但如果偏离平衡位置超过某一限度时，人体失去平衡。如：太极拳中的推手。
立定跳远的运动生物力学分析
立定跳远的运动生物力学分析立定跳远成绩通常被作为评定学生身体素质好坏的一个重要指标，同时它也 经常作为运动员选材的一个重要依据。运动生物力学是一门理论与实践密切结合 的应用科学,?它直接为增强人民体质和提高运动技术水平服务。以运动力学原理来分析立定跳远各个阶段的动作技术,找出提高立定跳远技术的途径,寻求最佳立定跳远技术,以帮助提高立定跳远的成绩。换句话说,就是从这个角度来分析立定跳远应该怎么跳,为什么要这么做,如何提高立定跳成绩。立定跳远属于抛射点与落地点在同一水平面上的抛射运动,?根据远度公式得知,影响抛射远度的主要因素是腾起初速度,又根据动量定理,?要求练习者在预蹲后应立即摆臂,蹬地跳起,蹬地应快猛干脆利落。因此,在进行完整连贯地练习立定跳远时应注意以下一些动作技术方面的问题。 动作各阶段分析 1、预蹲预摆阶段。双腿预蹲与双臂预摆是同时进行且运动方向完全相反。当双腿下蹲时，双臂由前下方经体侧向后上方摆动，上体稍前倾。这个阶段应注意四个问题。 （1）下蹲的程度，是微蹲、半蹲或是全蹲应明确。立定跳远时下蹲程度要求是微蹲，这时，人体的肌肉初长度被拉长达到了最适宜的程度。若是半蹲或全蹲就不符合人体肌肉的工作特点，变成了有意识地放慢下蹲的速度而延长力的作用时间，这样会降低肌肉的收缩力量，不利于形成强大的肌肉收缩力即爆发力。 (2)预蹲摆后能不能停顿。立定跳远动作要求是不能停顿的，当预蹲预摆后应接着迅速完成蹲地动作的，其主要原因是：停顿是把连贯的动作变成静力性动作，而静力性动作较连贯性动作易使肌体产生疲劳。。 (3)摆臂的程度。预蹲时双臂后摆应做到自然，不能强扭使摆幅加大，蹬地时双臂前摆应尽力前上方摆起，以最大程度地提高身体重心。 (4)明确预蹲摆的次数是不是越多越有利于起跳。立定跳远要求只预蹲摆一至二次，并不需要进行多次的重复。多次的重复预蹲预摆不利于充分利用肌肉的弹性，同时由于肌肉松驰现象的存在，不利于肌肉产生最大收缩强力。 2蹬地结束后人体腾空到最高点阶段。预蹲结束应立即摆臂与蹬地跳起，蹬直双腿，上体尽量前送，人体在达到最高点时成一斜线，这时候整个人体也应该是遵循角动量守恒定律的。 3人体从最高点到安全落地阶段。人体蹬离地面后，由于上体尽量前倾，在最高点时，是成一条斜线根据角动量守恒定律，当人体在腾空后，在不改变外力矩作用时，身体某一环节若以一定大小的动力矩绕转轴向某一方向产生转动，必然导致身体其他环节以等量大小的动力矩绕转轴向相反方向发生转动。这时，若不急剧挥臂，向前屈体并做收腹举腿，必然导致人体按原来斜线状态落地。为保证安全落地，必定要使下肢向反方向发生转动，并且小腿前伸着地，保证了上肢上体与下肢转动的动量矩矢量和为零，才能顺利地落地。 为了提高立定跳远的成绩，在进行动作练习时还应注意以下一些训练方法的问题： 1从抛射原理的射程公式中我们可得知：初速度与远度是成正比的，初速度是影响远度的主要因素。因此，在训练中必须着重提高初速度以提高远度。由于
运动生物力学
一、名词解释 特征画面:特征画面是指人体运动过程中整体或局部肢体姿态所处的特殊位置,特征画面可作为区分不同动作阶段的临界点。 骨杠杆:骨骼是生物运动链的刚性环节，它们的可动连接构成了生物运动链的基础。在生物运动链中环节绕关节轴转动，其功能与杠杆相同，称做骨杠杆。 刚度:刚度是指材料的抵抗变形的能力。 强度:强度是指材料抵抗破坏的能力，大小取决于材料的强度极限。 转动惯量:转动惯量是量度转动物体惯性大小的物理量，用以描述物体保持原有转动状态的能力。 相向运动:相向运动动作是指身体一部分向某一方向运动(转动)时，身体的另一部分会同时产生反方向的运动(转动)。 环节:相邻关节之间的部分称环节。 相对力量:相对力量是指运动员单位体重所具备的力量。 肌肉松弛:被拉长的肌肉张力随时间延长而变小。人们把被拉长的肌肉张力随时间的延长而下降的特性称为肌肉松弛。 单生物运动链:两个相邻骨环节及其之间的可动连接构成了单生物运动链，包括相邻的两个环节和连接在这两个环节之间的关节。 人体重心：人体各个环节所受地球吸引力的合力作用点。 稳定角：稳定角是指重力作用线和重心至支撑面边缘相应点的连线间的夹角。 二、填充题 1.加速度是描述（物体速度变化快慢）的物理量。如果质点的运动速度的大小发生改变，则必将产生（法向） 加速度，如果质点运动速度的方向发生改变，则必将产生（切向）加速度。 2．体育运动中常见的人体外力有（重力），（摩擦力），（弹性力）。决定力的作用效应的因素是（大小）,（方向），（作用点）。（可能出简答） 3.力偶是一对大小(相等)方向（相反）的（平行）力。 三、是非题 1．缓冲对人体能起保护作用，是由于他能减少地面的反作用力的冲量，从而也就减少了地面反作用力的大小（B） 2．如果作用于刚体上的合外力是零，则它就处于平衡状态（B） 3．根据牛顿第二定律F=ma和转动定律Mo=Ioβ,如果作用在人体上的合外力F和对转轴O的合外力矩Mo保持不变，那么无论人体保持何钟姿势，人体加速度a和人体转动的角加速度β将被唯一的确定。 （B） 4. 物体的速度方向始终与物体的运动方向相同，加速度的方向不一定与运动方向相同。（A） 5.作曲线运动的物体，其瞬时法向加速度必定不为零。（A） 6.若质点运动的加速度不为零，则其运动速率可能保持不变。（A） 7.一轻质球（比重大于空气）被垂直向上击出后，由于空气作用力的影响，其上升到最高点的时间将少于它从 最高点落到击出点高度的时间。（A） 8.自行车在平坦的道路上加速行驶时，作用在后轮的摩擦力向前，而在减速行驶时其上的摩擦力是向后。 （B） 9. 运动员在50米的游泳池中游完了250米，计时为100秒，则他的平均速度值2.5m/s。（B）
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一、名词解释 1、力学：是研究物体机械运动规律的学科。 2、生物力学：是生物物理学的一个分支，是力学与生物学的交叉、渗透、融合而形成的一门学科。 3、运动生物力学：是研究人体运动力学规律的学科，它是体育科学学科体系的重要组成部分。 4、转动惯量：是衡量物体（人体）转动惯性大小的物理量。用ω表示。 5、角速度：是指人体在单位时间内转过的角度。用α表示。 6、加速度：指单位时间内人体运动速度的变化量，是描述人体运动速度变化快慢的物理量。 7、角加速度：表示人体转动时角速度变化的快慢，指转动中角速度的时间变化率。 8、三维坐标系：又称空间坐标，判断人体运动要从三个方向上看，由原点引出三条互相垂直的坐标轴，分别用Ox、Oy、Oz表示。 9、力：是物体间的相互作用。 10、力矩：使物体（人体）转动状态发生改变的原因，用M表示。 11、动量：用以描述物体在一定运动状态下具有的“运动量”。 12、动量矩：是转动惯量J和角速度ω的乘积。用L表示。 13、冲量：物体（人体）运动状态的改变时力作用的结果，力在时间上的积累可用冲量I表示 14、冲量矩：在研究转动问题时，把力矩在时间上的积累称为冲量矩，是力矩和时间的乘积。 15、均匀强度分布：在特定的加载条件下，材料的每一部分受到的最大应力相同。 16、适宜应力原则：骨骼对体育运动的生物力学适应性本质上是骨骼系统对机械力信号的应变。有利于运动负荷及强度导致的骨应变会诱导骨量增加和骨的结构改善；应变过大则造成骨组织微损伤和出现疲劳性骨折，应变过小或出现废用则导致骨质流失过快。 17、骨折：骨的完整性或连续性中断者称为骨折。是运动损伤中最常见的损伤之一 18、关节软骨：是一种多孔的粘弹性材料，其组织间隙中充满着关节液。 19、渗透性：在恒定的外力下，软骨变形，关节液和水分子溶液从软骨的小孔流出，由形变引起的压力梯度就是引起关节液渗出的驱动力。 20、界面润滑：是依靠吸附于关节面表面的关节液分子形成的界面层作为润滑。 21、压渗润滑：液体又接触面从运动方向的前缘挤出，在接触面的后缘由渗透压把压渗出的滑液再吸收回软骨内，这种机制能够有效地保存关节液及其位置，对抗外力。 22、收缩元：代表可以相对滑动的肌浆球蛋白和肌动蛋白纤维丝，其张力与它们之间的横桥数目有关。 23、串联弹性元：表示肌浆球蛋白纤维、肌动蛋白纤维、横桥、Z线以及结缔组织的固有弹性。 24、并联弹性元：表示静息状态下肌肉的力学性质。 25、肌力变化梯度：在很多体育运动中往往要求运动员在极短时间内发挥出最大力，一般称爆发力。 26、力的时间梯度：达到1/2最大力所需要的时间称为力的时间梯度。 27、力的速度梯度：力的最大值与所需时间的比值这个指标称为力的速度梯度。 28、摆动动作：指人体肢体为增加全身活动的协调性及增加动作效果而绕某一轴进行的一定幅度的转动。 29、鞭打动作：人们把这种在克服阻力或自体位移过程中，肢体依次加速与制动，使末端环节产生极大速度的动作形式称为鞭打动作。 30、相向动作：人体在腾空状态下，由于肌群的收缩使身体两部分同时向相反方向转动称为相向动作。 31、冲击动作：在体育动作中，通过扣、踢等击打方式使人体四肢动量向运动器械实现转移的动作形式。 32、缓冲动作：肢体末端环节与外界发生相互作用，肢体由伸展到屈曲以延长力的作用时减小冲击力作用或控制外界物体的动作，在运动技术中叫缓冲动作。 33、蹬伸动作：人体在有支撑的状态下，下肢各环节积极伸展，配合以正确的摆臂技术，给支撑面施加压力，已获得较大支撑反作用力的动作过程。
运动生物力学
运动生物力学 运动生物力学 biomechanics 应用力学原理和方法研究生物体的外在机械运动的生物力学分支。狭义的运动生物力学研究体育运动中人体的运动规律。按照力学观点，人体或一般生物体的运动是神经系统、肌肉系统和骨骼系统协同工作的结果。神经系统控制肌肉系统，产生对骨骼系统的作用力以完成各种机械动作。运动生物力学的任务是研究人体或一般生物体在外界力和内部受控的肌力作用下的机械运动规律，它不讨论神经、肌肉和骨骼系统的内部机制，后者属于神经生理学、软组织力学和骨力学的研究范畴（生物固体力学）。在运动生物力学中，神经系统的控制和反馈过程以简明的控制规律代替，肌肉活动简化为受控的力矩发生器，作为研究对象的人体模型可忽略肌肉变形对质量分布的影响，简化为由多个刚性环节组成的多刚体系统。相邻环节之间以关节相连接，在受控的肌力作用下产生围绕关节的相对转动，并影响系统的整体运动。 对于人体运动的研究最早可追溯到15世纪达·芬奇在力学和解剖学基础上对人体运动器官的形态和机能的解释。18世纪已出现对猫在空中转体现象的实验和理论研究。运动生物力学作为一门学科是20世纪60 年代在体育运动、计算技术和实验技术蓬勃发展的推动下形成的。70年代中H.哈兹将人体的神经-肌肉-骨骼大系统作为研究对象，利用复杂的数学模型进行数值计算，以解释最基本的实验现象。T.R.凯恩将描述人体运动的坐标区分为内变量和外变量，前者描述肢体的相对运动，为可控变量；后者描述人体的整体运动，由动力学方程确定。这种简化的研究方法有可能将力学原理直接用于人体实际运动的仿真和理论分析。由于生物体存在个体之间的差异性，实验研究在运动生物力学中占有特殊重要地位。实验运动生物力学利用高速摄影和计算机解析、光电计时器、加速度计、关节角变化、肌电仪和测力台等工具量测人体运动过程中各环节的运动学参数以及外力和内力的变化规律。 在实践中，运动生物力学主要用于确定各专项体育运动的技术原理，作为运动员的技术诊断和改进训练方法的理论依据。此外，运动生物力学在运动创伤的防治，运动和康复器械的改进，仿生机械如步行机器人的设计等方面也有重要作用。同时还为运动员选材提供了依据。
运动生物力学
结合你的专业技术特点，说明如何运用运动生物力学的研究，方法对于运动员的动作技术进行研究。 摘要：篮球技术的方法大多是经验的总结,但还有许多不是很合理的地方,应对篮球技术进行运动生物力学分析与研究,给出科学的解释,使篮球技术的总结科学化、规范化、合理化。关键词：移动步法突破传、接球投篮飞行的球体 正文：篮球运动遍及世界每个角落,参加篮球运动的人数可以亿来计算,篮球比赛以它技巧性高、对抗激烈、复杂多变吸引了成千上万的爱好者,是世界体坛最重要的竞赛项目之一。对于中学生而言，打得一手好篮球，在球场上飞舞，流汗时的沸腾，激情的澎湃，无疑于给他们增添了信心；同时也锻炼了自己的身体，为更好的学习打下坚实的外部条件。用力学知识来指导篮球运动，学生对物理知识会有更深的理解，对篮球运动会更加热爱。 篮球技术是进行篮球比赛的基本手段,双方运动员都以技术动作体现对抗。运动员只有练习正确的篮球技术,才能达到提高技术,在比赛中发挥水平取得优异效果,篮球技术的方法大多是经验的总结,有许多不合理的地方,应对篮球技术进行运动生物力学分析与研究,给出科学的解释,使篮球技术的总结科学化、规范化、合理化。 篮球技术是有一定标准规格要求的一个或一系列动作，是为更好的实现其本质目的而设计的。其每个动作都是人体各关节的运动动作按一定顺序组合进行的运动，是一负责的动作结合为基础的不固定动作，具有较大的变化性和个体差异性。篮球场上，为了更好地实现这一目的，需要一系列行之有效的动作方法（技术）。这些方法是人们在长期的篮球实践中总结出来的、现在我们就用人体运动力学科学及篮球实际特点的动作规格或运动形式，对这些具体的方法或活动形式进行分析。 1移动步法 站立姿势：怎样才能在球场上跑得快，停的稳，这要学会篮球场上专门的脚步移动，一种能随时启动又不感觉很累的站立姿势。两脚自然开立，脚跟稍虚，屈膝降低重心上体稍前倾，肘关节微微弯曲，随时准备向各个方向启动。 转身：通过转身可以摆脱防守队员，获得传、运、投的机会，也能在掩护和抢板式抢占有利位置。一脚向中枢脚脚尖方向跨出步法叫钱转身；一脚向中枢脚脚跟方向跨出的步法叫后转身，利用其摆脱防守对原始必需紧贴防守队员。在这两个动作中同时控制好重心，克服离心力的反作用。
从运动生物力学原理谈运动损伤的发生原因及防治
·运动医学· 从运动生物力学原理谈运动损伤 的发生原因及防治 戈定(同济医科大学式汉‘30030) 摘要:运动损伤的发生原因多种多样，但从根本_卜讲.上要是由于运动训练及技术动作违背r 运 动解剖学、生理学及生物力学的科学原理所致。本文欲探讨此力一面生物力学的原因及防治方法。 关键词:运动生物力学，运动损伤，原因，防治 On the Causes of Exercises Injury and Prevention，Treatment from the Perspective of Sports E3iomechanics (*e Dcn} (Tuug.lt Me
运动生物力学
知识点: 1、惯性参照系就是指相对地球静止或匀速直线运动的物体被选为参照物。 2、非惯性参照系就是指相对地球做变速运动的物体被选为参照物。 3、研究人体运动中常用的两种简化模型就是质点与刚体。 4、把人体简化为刚体时,人体运动分为平动、转动、复合运动。平动可分为直线平动与曲线平动。 5、物体加速度的方向与外力矢量与的方向相同。百米短跑过程中,起跑时加速度最大,速度最小;途中跑时速度最大,加速度最小,近似为零。 6、动点相对于静参考系的运动称为_绝对运动__;动点相对于动参考系的运动称为___相对运动__;动参考系相对于静参考系的运动称为__牵连运动__。 7、海拔越高,重力加速度g的越小;纬度越大,重力加速度越大,越靠近赤道,重力加速度越小。 8、运动员受不等于零的恒力作用时,该运动员不可能处于匀速直线运动状态。 9、链球从开始旋转一直到出手的这个阶段___既有向心加速度,又有切向加速度__。 10、力的作用可以使物体产生加速度与产生形变,这就就是力的作用效应。前者称为____外效应___后者称为__内效应___。力的合成与分解遵循__平行四边形_____法则。 人体内力只能改变身体的形状,不能引起人体整体的运动,人体外力可以引起人体整体的运动。 11、弯道跑时人体向内倾斜的目的就是为了产生足够的向心力,而不就是为了克服离心力。 12、跳高运动员飞跃横杆过程中,人体只受重力,重心的加速度为始终向下。 13、刚体平衡的力学条件就是合外力为零与合外力矩为零。 14、从轴的正面瞧去,力使物体按_逆__时针方向转动时,力矩规定为_正__;力使物体按_顺__时针方向转动时,力矩规定为_负__。 15、当物体处于不稳定平衡时,如果受到外力偏离其平衡位置时,重心将会降低。 16、当物体处于稳定平衡时,如果受到外力偏离其平衡位置时,重心将会升高。 17、按照支撑点与重心的位置关系,人体平衡可以分为上支撑平衡、下支撑平衡与混合支撑平衡。各举例一项。 18、按照平衡的稳定程度,人体平衡可分为稳定平衡、不稳定平衡、有限度的稳定平衡、随遇平衡。各举例一项。 19、稳定系数就定义为倾倒力开始作用时稳定力矩与倾倒力矩的比值。稳定系数大于1,物体保持稳定;稳定系数小于1,物体失去稳定。 20、描述物体惯性的物理量有两个,一个就是质量 ,它就是度量物体平动的惯性;另一个就是转动惯量 ,它度量物体转动的惯性。 22、力矩就是度量力对物体作用时产生转动效果的物理量。 23、力的方向与位移方向相同时,力作正功;力的方向与位移方向相反时,力作负功。 机械能有两种,动能与势能。 动能分为平动动能与转动动能。 势能有两种形式,分别就是重力势能、弹性势能。 24、改变滑动摩擦力的大小可以通过改变滑动摩擦系数与正压力来实现。 25、改变最大静摩擦力的大小可以通过改变静摩擦系数与正压力来实现。 26、摩擦系数的大小与接触面的粗糙程度、材料的属性与接触面积的大小有关。 27、转动轴可分为实体轴与非实体轴。非实体轴可分为关节轴与基本轴。人体三根基本轴为矢状轴、额状轴与垂直轴。 28、人体绕单杠转动属于有支点有实体轴的转动,人体在投掷链球或花样滑冰时在冰面上的旋转属于有支点无实体轴的转动,人体跳水或体操中的空中转体动作属于无支点无实体轴的转动。 29、乒乓球比赛中运动员以相同的速度与角度击打出上旋球与不旋转的球,上旋球的落点将会更近,速度将会更快。 30、当人体在空中转动时,转动惯量的大小与质量的大小、质量的分布、轴的位置有关;与重心位置无
散打动作技术的运动生物力学分析
散打动作技术的运动生物力学分析 散打是一项用身体特定部位作为进攻或防守武器的搏击性运动。纵观其动作技术特点，散打中任一技术动作都是在肩、躯干、腰、髋、膝、裸各关节的充分配合下完成的，要求将各关节的分力聚集一点作用于目标。散打动作技术主要有拳法、腿法、摔法。拳法主要包括直拳、摆拳、勾拳、劈拳、扣拳、鞭拳、弹拳七种，是以直、摆、勾、为主体；腿法主要有前蹬腿、侧踹退、横鞭腿、后摆腿、下劈腿、扫腿六种，是以前蹬腿、鞭腿、侧踹腿为主体；散打中的摔法主要有夹摔、抱缠摔、接腿摔、等三种[1I。拳法的特点在于进攻路线短、冲力大、速度快、发力狠、动作突然、防不慎防、躲避困难、而且易于应用身体的力量。腿法的特点进攻路线长、打击力大、是远距离进攻最有效的武器。摔法的特点是速度快、发力突然，是贴身搏击的锐利武器。 1 对散打动作技术肌群工作特征分析 肌肉是人体运动的发动机，是产生力的器官。散打动作技术的肌群力学特征主要通过参与工作的肌肉作用类型、肌肉功率、肌肉功、肌肉的发力顺序四方面表现出来。 1．1 参与工作的肌群及其特点 散打中的每一动作技术都是全身性的运动，都要求身体各部位的肌群协调、充分的配合使机体能量经济化和动作效果最优化。从体育解刨学的角度上讲，其动作设计与人体的上肢、躯干、和下肢等关节的肌肉的工作特征紧密相连。下面以散打中最常用的右手掼拳为例、对参与掼拳动作关节的运动及肌肉工作的特点进行分析：右手掼拳的动作要求右腿轻微下潜继而快速蹬地并向内扣，髋关节伸展内旋，躯干向左回旋，同时肩胛骨前伸，肩关节前屈，肘关节伸的同时伴随前臂内旋，右拳向外、向前、向里横掼，力达拳面。做掼拳动作时，右腿轻微下潜右后快速蹬地并向内扣动作是由髁关和膝关节完成，参与的肌群为小腿三头肌、胫骨后肌、股四头肌等，是肌肉在近固定时做超等长收缩完成的。髋关节伸展内旋动作主要是臀大肌、大收肌、股二头肌、半肌腱和半膜肌、臀中肌和臀小肌前部及阔筋膜张肌等肌群在近固定时做向心工作完成的。躯干左回旋动作是由左侧腹内斜肌和右侧腹外斜肌在下固定时做向心工作完成。在手臂摆动过程中，上肢带的肩胛骨做前伸运动，主要是由前锯肌和胸小肌在近固定时做离心工作完成的；肩关节前屈主要是由胸大肌、三角肌前部肌纤维做等长工作完成；肘关节伸的同时伴随前臂内旋动作，肘关节伸主要是由肱三头肌和肘肌在近固定时做向心工作完成的；前臂内旋是旋前原肌、旋前方肌在近固定时做向心工作完成。 由以上分析得知，各关节肌肉的收缩形式有离心收缩、超等长收缩、等长收缩等收缩形式。在各种收缩形式中，产生肌力的大小顺序为：超等长收缩>离心收缩>等长收缩>向心收缩日。显而易见。超等长收缩产生的肌力最大。之所以这种收缩能产生更大的力量是由于肌肉弹性体产生的张力变化和肌牵张反射。 从运动生物力学的角度说，人体肌肉包括肌腱是一种黏弹性物质，其在收到迅速牵拉伸长时，能够产生强大的弹性回缩力，黏性物质如果缓慢被拉伸，或者拉伸后在停顿一段时间就会出现松弛现象，其弹性回缩力就会大大降低。所以在散打动作中，尽可能的使肌肉做超等长收缩，使其产生更大的肌力。如在直拳、掼拳、勾拳时，在启动阶段使蹬地腿有意识的小幅度下潜或身体小幅度的转动使肌肉先做离心收缩，继而快速蹬地、转髋、送肩使肌肉做向心收缩，从而增大肌力。在做鞭腿动作时同样使进攻腿下潜，继而快速蹬地，肌肉做超等长收缩，使进攻腿产生了更大的肌力，通过发作用力于地面，从而增加了进攻腿的启动速度。但应注意腿的下潜动作及蹬地发力到动作完成整个过程是快速、连贯一致的，否则会出现肌
第五章运动生物力学应用
第五章运动生物力学应用 第一节人体平衡的生物力学分析（王小虹） 一、基本概念与原理 （一）力与力系 力是物体间的相互作用。运动生物力学中涉及到的力主要是发生在 人体与环境之间的相互作用，如人体与地面、人体与器械以及人体与流体介质之间的相互作用。力有三要素：大小、方向和作用点。力是矢量，有大小和方向。力的单位是牛顿（1牛顿=1千克.米/秒2，即1N=1kg.m/s2） 力系是作用于物体上的一组力，一般在运动中作用于人体的是多个力，构成了力系。根据这一组力的分布形式不同，可以分为共线力系、共面力系和空间力系。如果在力系的作用下，物体的运动状态不发生变化，则该力系称为平衡力系。 （二）约束、约束反力、主动力 约束是指对物体运动的限制。如果物体不受约束将可以自由移动，称为自由体，如腾空中的运动员，自由下落的物体等。约束是由于物体与其它物体相接触而是其运动受到限制所致。这种相互接触阻止物体移动，如作单杠悬垂的运动员悬垂于单杠，单杠便成为约束，人体站立地面，地面阻止人体下落，地面成为约束，对于人体上相互连接的各环节，关节、韧带和肌肉都是约束。受到约束的物体称为非自由体。 约束反力是指由于约束而作用于物体的反作用力，其大小等于物体施加在约束上的力，方向与施加的力相反。 主动力指与约束反力作用相反的力。它使物体运动或有运动趋势，如物体受到的重力，人体或器械对物体所施加的推力、拉力等。 （三）力的可传性原理（图5-1-1） 力可沿其作用线任意移动，而不改变其对物体的效应。如图所示，物体在点A首道一个力F，若沿着力F的作用线，将力的作用点移至B点，其作用效果不变。因为在B点加入一组平衡力F’和F”作用效果不变，即三个力F ，F’F”与一个力F等效，而 F 与F”大小相等方向相反，沿着同一条作用线，也是一组平衡力，可以去掉，而不改变作用效果，如此只剩下作用在B点的F”，其作用与原来的F相同。所以作用在A点与作用在B点对物体的效应相同。 （四）力的平移定理 1．力矩、力偶矩 力矩是量度力对物体作用时产生转动效果的物理量。 力F 对点O 的力矩定义式为：（图5-1-2） M = r x F 力矩的大小为： M = F . r . sinθ 力矩的方向根据右手螺旋法则判定，即右手握拳，四指由r 的方向转向F的方向，外展的大拇指所指的方向为力矩的方向。如果仅讨论平面力矩，则通常规定产生逆时针方向转动（或转动趋势）的力矩为正值，而产生顺时针方向转动（或转动趋势）的力矩为负值。 力偶是指一对大小相等，方向相反的平行力，力偶的作用是产生力偶矩，即力偶产生的
运动生物力学
1．运动生物力学：研究人体运动力学的规律的科学，；分；2．人体惯性参数：是指人体整体及环节的质量、质心；3．人体重心：是人体各个环节所受地球引力的合力的；4．转动惯量：是衡量物体转动惯性大小的物理量；5．图像解析：对运动员的动作技术进行拍摄完成后，；理，获取原始的运动学数据；6．转动定律：刚体绕定轴转动时，转动惯量与角加速；7．鞭打动作：人们把这种在克服阻力 下载:运动生物力学49.Doc 1．运动生物力学：研究人体运动力学的规律的科学，它是体育科学学科体系的重要组成部 分。 2．人体惯性参数：是指人体整体及环节的质量、质心位置、转换惯量及转换动半径。 3．人体重心：是人体各个环节所受地球引力的合力的作用点。 4．转动惯量：是衡量物体转动惯性大小的物理量。 5．图像解析：对运动员的动作技术进行拍摄完成后，将得到的影像资料进行数字转换的处 理，获取原始的运动学数据。 6．转动定律：刚体绕定轴转动时，转动惯量与角加速度的乘积等于作用于刚体的和外力矩。 7．鞭打动作：人们把这种在克服阻力或自体位移过程中，肢体依次加速与制动，使末端环 节产生极大速度的动作形式。 8．相向动作：人体在腾空状态，由于肌群的收缩是身体的两部分同时向相
反方向转动。 1．简述运动生物力学的研究任务？ (1)研究人体机械运动的规律(2)研究人体结构与机能的力学特征 (3)研究运动技术的最佳化(4)研制和改动运动器械(5)预防运动损伤(6)为选材提供理论依据 2为什么说在肌肉收缩前拉长其初长度可增大其收缩力值？ 根据肌肉的三元模式可知，肌肉的总张力F1，是由并联弹性成分的张力FP 与肌肉的主动收 缩力FC相加，级Ft=Fc+Fp，而只有当肌肉收缩长度大于平衡长度小于静息长度时，主动收 缩力随其肌肉的初长度增加而增大，，当肌肉收缩前的初长度等于静息长度时，肌肉的主动 收缩力达到最大值，并且弹性张力的成分FP也随其成分的增加而增大，所以，肌肉的总张 力增大Ftmax=Fcmax+Fp,故在肌肉收缩前拉长其初长度，可以增大其收缩力值。 3人在跑动过程中为什么屈臂摆、屈腿摆？ 人在跑动过程中肢体绕关节的轴转动，如将肢体的各组成环节的质量，尽可能靠近转轴（即 关节轴）减小肢体对轴的转动惯量，在髋和肩关节肌肉力矩一定的条件下，可加大肢体的摆 动度，例如：跑步中的摆臂摆，腿动作可加快摆动角速度，采用屈臂摆、屈腿摆，使肢体绕
运动生物力学重点
运动生物力学 第一章 ●运动生物力学是生物力学的一个重要分支，是研究体育运动中人体机械运动规律的科学。它是将体育运动中人体 （或器械）复杂的运动形式及变化规律结合力学和生物学的原理进行研究的一门科学。 ●运动生物力学的任务： 1改进运动技术。 2改善训练手段。 3改革运动器材。 4预防运动损伤。 5运动康复与健康促进。 ●运动生物力学的研究方法：分析法测量法 ●测量方法有：运动学测量、动力学测量、人体测量及肌电图测量。 运动学测量参数---肢体的（角）位移、（角）速度、（角）加速度等。 运动学参数---主要界定在力的测量。 人体测量参数----人体环节的长度、围度及惯性参数如质量、转动惯量。 肌电图参数----测量肌肉收缩时的神经支配特性。 20世纪生物力学的发展主要体现在3个方面： 1生物力学发展成为大学的专业课程。 2生物力学研究结果逐渐用于实践，如医学工业体育等方面。 3生物力学研究人类和动物运动及运动对肌肉—骨骼系统的影响。 第二章 ●动作结构运动时所组成的各动作间相互联系、相互作用的方式或顺序称为动作结构。 ●人体动作结构特征 1.运动学特征---时间特征、空间特征、时空特征。 2.动力学特征---力的特征、能量特征、惯性特征。 ●动作系统-不同运动项目中的动作技术，都是由若干单一动作组成的。大量单一动作按一定规律组成为成套的动作 技术，这些成套的动作技术称为动作系统。 ●动作系统的分类及特点 1.周期性动作系统 特点---反复性和连贯性、节律性、交互性、惯性作用。 2.非周期性动作系统
特点---独立性、复杂性和稳定性。 3.混合性动作系统。 特点---两种动作成分有相互制约性、两种动作的组合部分是动作系统的关键部分。 不固定动作系统 特点---复杂多变性、固定于不固定相结合。 ●人体基本运动动作形式 1.上肢基本运动动作形式: 推拉鞭打 2.下肢基本运动动作形式: 缓冲蹬伸鞭打 3.全身基本运动动作形式: 摆动躯干扭转相向运动 环节--相邻关节之间的部分称环节； ●单生物运动链两个相邻骨环节及其之间的可动连接构成，包括相邻两个环节和连结这两个环节之间的关节 ●多生物运动链：两个或两个以上生物运动链串联而成 ●开放链：末端为自由环节的生物运动链，该自由环节又称末端环节。 ●闭合链：无自由环节的生物运动链 ●自由度:物体在空间运动，描述物体运动状态的独立变量的个数称其为物体运动的自由度。自由刚体有6个自由度。 ●骨杠杆P30图 1.平衡杠杆 2.省力杠杆 3.速度杠杆 环节质量-人体的环节质量是环节含有物质多少的重量； 环节质心即是环节的质量中心。 ●人体质心：保持基本立姿的人体，质心位置约为第二至第三骶椎所在的平面上。 ●人体重心测量方法：平衡板法三角板法 ●质量：物体含有物质的多少。 ●转动惯量是量度转动物体惯性大小的物理量，用以描述物体保持原有转动状态的能力。 ●平行轴定理---物体对某转动轴的转动惯量，等于物体对于通过其质心且与该轴平行轴的转动惯量加上物体的质量 与两平行轴间距离平方的乘积。此为转动惯量的平行轴定理。 人体惯性参数：人体整体及环节质量质心位置转动惯量以及转动半径。 人体简化模型 1质点模型---质点是具有一定质量而几何形状和尺寸大小可以忽略不计的物体，是一个理想的物理模型，主要研究平动；2刚体与多刚体模型如果研究人体运动涉及到转动运动，则在运动中人体的形状与大小是变化的，人体各部分虽有形变但不影响整体运动，如仅仅研究人体整体运动，可以忽略其形变，这时把人体抽象为刚体，主要研究转动。刚体具有6个自由度，即3个平动自由度和3个转动自由度。
运动生物力学 教案
运动生物力学教案（1） 授课内容 第一章运动生物力学概念 一、运动生物力学的概念 1、生物力学是研究活体系统机械运动规律的科学。 生物力学分为两大类： （1）普通生物力学（或称理论生物力学） （2）局部生物力学（或称应用生物力学），例如：人类工程生物力学、劳动生物力学、整形生物力学等等。 2、运动生物力学是研究体育运动中人体机械运动规律的科学。
人体复杂的运动技术建立在生物学和力学的规律之上，运动生物力学用数学、力学等对运动动作加以定量描述。 运动生物力学从力学角度和生物学角度进行研究，以力学、解剖学、生理学和各专项技术理论为基础，研究人体的动作技术原理，以及最佳运动技术。 人体机械运动表现为两种形式： （1）人体自身发生的形变，即人体各环节之间相对的位移运动。 （2）相对于其周围环境而发生的位移运动。 牛顿定律适用条件：刚体运动，而生物体会发生明显的形变。 因此在人体运动中具体应用时要进行适当变通，研究活体时须注意各种力对生物体所做的功。 二、运动生物力学的任务和内容 （一）运动生物力学的任务 1、研究运动员身体结构和机能的生物力学特征 2、研究各项动作技术，确立动作技术原理，建立动作技术模式来指导教学和训练 3、结合运动员个人的身体形态，机能和运动素质等特点研究适合个人的最佳动作技术方案和进行运动技术诊断。 4、探索预防运动创伤和康复手段的力学依据 5、设计和改进运动器械，运动器械应符合运动生物力学原理。 （二）运动生物力学的内容 1、运动生物力学概论：概念、任务内容、发展史。 2、人体运动实用力学基础：运动生物力学以力学理论研究人体机械运动规律，因此人体运动的运动学、动力学、静力学、转动力学、流体力学等等是运动生物力学的基础知识。 3、骨、肌肉及人体基本活动的生物力学。如：骨、骨械杆原理、肌肉结构的力学模型，肌肉收缩的力学特性和功能关系；人体各环节运动的基本形式和力学原理等。 4、人体运动数据采集和处理。 5、动作技术的生物力学分析，如：投掷、跳远、跑步、球类、游泳等动作的力学分析。 三、运动生物力学的发展简史
运动生物力学
运动生物力学 主要研究竞技体育过渡到运动康复领域的研究与应用,并不断与现代医学和传统中医学进行不断融合,形成了一门新兴的、交叉边缘学科,它是根据人体的解剖结构和生理特点,用力学原理探究人体机械运动规律,寻求人体运动的合理化与最佳化,分析运动损伤的力学原因和运动引起的功能障碍,是研究人体在运动损伤、疾病预防、康复和治疗过程的运动规律的科学 如在讲解关节与运动关系时,要讲解关节面、关节囊、关节腔等的特性,还要讲解关节疾病形成的原因(如:关节畸形、超出生理状态的载荷环境影响),提出治疗方案(既有体育锻炼的方法也有中医学的基础)和有效的预防措施。课程内容主要涉及到提出人体机械运动的力学原理和相关参数变化规律;确定体育康复运动中动作技术的合理化与最佳化;探索骨组织、肌肉组织和关节等在运动负荷下的力学性质和变化规律,为预防骨损伤,关节扭伤,肌肉拉伤、治疗骨科疾患,进行骨矫形、骨移植等提供理论依据;介绍运动康复生物力学的常规测试手段和实验方法(如影像解析、足底压力分析、测力平台等与人体运动康复有关的测量手段);将运动康复生物力学的基础理论和实践技能应用到步态分析、动作纠正与节能分析等运动康复和临床康复领域。 。(如在讲授膝关节损伤动作时→首先通过视频给同学们观看→些容易发生膝关节损伤的体育动作→设疑让同学们回答还有哪些动作容易发生膝关节损伤→探 寻膝关节的基本结构和辅助结构有哪些→探究膝关节运动损伤的机制→引导与 讲解膝关节的结构特点和运动损伤的力学原理,损伤后如何处理→问询损伤后的处理方法还有哪些→现场观摩膝关节损伤后的处理方法→迁移引出其它相关知识,(如半月板损伤、前后交叉韧带损伤、关节积水等)适宜做哪些运动等→讲解伤后如何采用“体医结合”的方式进行恢复→最终形成完整的运动康复处方等)。 临床牵引一般的过程分为加载、保持和卸载三个阶段。临床上脊柱(含颈椎)牵引治疗方法的研究多是在牵引力的大小或牵引时体位的调整等应用方面,缺乏深入、系统的理论研究。在对脊柱牵引康复疗法的生物力学机制研究中,牵引是以拉伸的方式作用于脊柱,正是脊柱“长期主要外力为压力”的相逆作用的外力。在相逆作用力下,生物系统的反馈作用,病变的机体向着反致病机制的方向发展。结论:脊柱康复牵引治疗机制主要是牵引初期组织间的相对位移(几何位移)、持续牵引力作用下的生物材料的塑形(应力塑形)以及生物材料的力-电、力-化学耦合效应(多物理化学耦合 以健康男性青年为对象,对不同速度下的跑步过程进行实验研究和数据分析,建立以速度为自变量的膝关节运动模型.研究结果表明:步态初期足跟落地时刻,跑步速度越快,小腿向前伸展程度越大,越接近与大腿共线;步态中期,大腿向后伸展,小腿与大腿接近共线的最大程度,此时膝关节背面的韧带拉伸量最大,并且速度越慢,共线程度越明显;膝关节最大屈曲过程出现在步态后期,并且最大角度随着速度的增加而增加;随着跑步速度的增加,膝关节曲线前移.实验结论可用于康复机器人、类人机器人等研究领域. 更多还原 有限元模型是现代脊柱生物力学研究的重要方法之一,可以根据需求模拟脊柱的各种状态,并计算该状态下各组分间的应力和应变分布,探究其力学原理、损伤机制和治疗效果。此外,在脊柱病理状态的研究中,有限元主要被用于了解病变位置的力学机制和评估不同治疗手段的