上肢矫形器的生物力学原理
一上肢关节的功能位
上肢关节的功能位是指能充分发挥上肢功能作用的关节固定位置。上肢运动依靠众多肌肉控制，有些是协同运动，有些是拮抗运动。他们的联合作用使上肢即能快速、灵活、多向地运动，又能在运动中保持良好的稳定性。各关节处于什么位置，决定了上肢能完成什么样的功能活动。因此，各关节所处位置不同，上肢的功能作用及其发挥的程度也不尽相同。
二上肢矫形器设计原理
上肢是一个极端复杂而又精致的工具，通过绝妙的协调运动，上肢带有关节的各个部分进行了及其多方面的运动，恢复残缺上肢3个基本运动（抓握、放松、传递）是非常困难的机械的重现正常上肢中的高度精细的关节，杠杆和运动系统的问题比下肢要多很多。一具理想的矫形器控制或产生的运动只是哪些异常的丧失运动，并且残留功能的部位上，运动不受约束。显然，对于矫形器所包绕的每个部分和平面应该予以认真的考虑。必须对矫形器的机械效率和装配精确情况给予同等的重视。只有当矫形器有明确的治疗目的，或者矫形器提供了在其他方式中不能完成的某种功能时，病人才会接受上肢矫形器。临床上的优点必须超过缺点，病人是否接受矫形器，也取决于处方上的功能是否适当，如果病人在使用中感到不方便，那会很快感到矫形器没有效果而不在使用。
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
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
运动生物力学复习资料（本科） 绪论 1名词解释： 运动生物力学的概念：研究体育运动中人体及器械机械运动规律及应用的科学。 2填空题： （1）人体运动可以描述为：在（神经系统）控制下，以（肌肉收缩）为动力，以关节为（支点）、以骨骼为（杠杆）的机械运动。 （2）运动生物力学的测量方法可以分为：（运动学测量）、（动力学测量）、（人体测量）、以及（肌电图测量）。 （3）运动学测量参数主要包括肢体的角（位移）、角(速度)、角(加速度)等；动力学测量参数主要界定在（力的测量）方面；人体测量是用来测量人体环节的（长度）、（围度）以及（惯性参数），如质量、转动惯量；肌电图测量实际上是测量（肌肉收缩）时的神经支配特性。 2 简答题： （1）运动生物力学研究任务主要有哪些？ 答案要点：一方面，利用力学原理和各种科学方法，结合运动解剖学和运动生理学等原理对运动进行综合评定，得出人体运动的内在联系及基本规律，确定不同运动项目运动行为的不同特点。另一方面，研究体育运动对人体有关器系结构及机能的反作用。其主要目的是为提高竞技体育成绩和增强人类体质服务的，并从中丰富和完善自身的理论和体系。具体如下： 第一，研究人体身体结构和机能的生物力学特性。 第二，研究各项动作技术，揭示动作技术原理，建立合理的动作技术模式来指导教学和训练。 第三，进行动作技术诊断，制定最佳运动技术方案。 第四，为探索预防运动创伤和康复手段提供力学依据。 第五，为设计和改进运动器械提供依据（包括鞋和服装）。 第六，为设计和创新高难度动作提供生物力学依据。
第七，为全民健身服务（扁平足、糖尿病足、脊柱生物力学）。 第一章人体运动实用力学基础 1名词解释： 质点：忽略大小、形状和内部结构而被视为有质量而无尺寸的几何点。 刚体：相互间距离始终保持不变的质点系组成的连续体。 平衡：物体相对于某一惯性参考系（地面可近似地看成是惯性参考系）保持静止或作匀速直线运动的状态。 失重：动态支撑反作用力小于体重的现象。 超重：动态支撑反作用力大于体重， 参考系：描述物体运动时作为参考的物体或物体群。 惯性参考系（静系）：相对于地球静止或作匀速直线运动的参考系。 坐标系：为了定量的描述物体的运动，需要在参考系上标定尺度，标定了尺度的参考系即为坐标系。常用的是直角坐标系，又分为一维、二维、三维坐标系。 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，人体自然回复到平衡位置，而不需要通过肌肉收缩恢复平衡。特点：平衡时重心最低。 不稳定平衡：物体稍偏离平衡位置后，当去掉破坏平衡的力时，不能再恢复到原来的平衡位置。其特点是当物体偏离平衡位置时，其重心降低。 随遇平衡：人体在外力作用下，偏离平衡位置，当外力撤除时，人体既不回到原来的平衡位置，也不继续偏离原位置，而是在新的位置上保持平衡。特点：重心高度不变。有限度的稳定平衡：在一定的范围内，是稳定平衡，但超出范围时，偏离平衡位置则会失去平衡，成为不稳定平衡的情况。 2填空题： （1）运动是绝对的，但运动的描述是（相对的），因此在描述一个或物体的运动时，必须说明它相对于哪个物体才有明确的意义，称此物体为（参照物）。 （2）运动员沿400米跑道运动一周，其位移是（0 ）米，所走过的路程是（400 ）米。 （3）人体蹬起时，动态支撑反作用力大于体重，称为（超重）现象，下蹲时，动态支撑反作用力小于体重，称为（失重）现象。 （4）忽略空气阻力时，铅球从运动员手中抛出后只受到（重力）作用，这种斜抛运动可看作是由水平方向向上的（匀速直线）运动和竖直方向上的（匀变速度）运动的合
生物力学概念：是研究人体运动规律的科学，它是体育科学的重要组成部分。 人体运动器系：是由若干可以相对运动的部分组合而成的整体。 载荷的表现形式：拉伸、压缩、剪切、弯曲、扭转和复合载荷。 变形的概念：物体在爱到外力作用时，其中任意两点间的距离和任意两直线或两平行面间的夹角会发生变化，它们反映了物体的尺寸和几何形状的改变。 力的可传性原理：力可沿某作用线任意移动而不改变其对物体的作用效应。 拳击的形式：直拳、勾拳、摆拳、刺拳。 组成肌肉的基本单位：肌原纤维。 肌肉收缩和舒张的基本单位：横桥 肌肉的三种收缩形式： 1、缩短收缩（向心收缩） 特点：张力大于外加阻力，肌长度缩短。 作用：是肌肉运动的主要形式，是实现动力性运动的基础（如挥臂、高抬腿等）。 （1）等张收缩：外加阻力恒定，当张力发展到足以克服外加阻力后，张力不再发生变化。但在不同的关节角度时，肌肉收缩产生的张力则有所不同。在关节运动的整个范围内，肌肉用力最大的一点称为“顶点”。在此关节角度下，骨杠杆效率最差。 如：推举杠铃，关节角度在120°时肱二头肌收缩张力最大，关节角度在30°时肱二头肌收缩张力最小。 最大等长收缩时，只有在“顶点”即骨杠杆效率最差的关节角度下，肌肉才有可能达到最大收缩。而在其他关节角度下，肌肉收缩均小于自身最大力量。 在整个关节活动的范围内，肌肉做等张收缩时所产生的张力往往不是肌肉的最大张力。 （2）等动收缩：在整个关节活动范围内，肌肉以恒定速度进行的最大用力收缩。但器械阻力不恒定。 等动练习器： 在离心制动器上连一条尼龙绳，由于离心制动作用，扯动绳子越快，器械产生的阻力就越大。 特点：器械产生的阻力与肌肉用力的大小相适应。 等动收缩的优点： 外加阻力能随关节活动的变化而精确地进行调整，使肌肉在整个关节活动范围内都能产生最大的肌张力。 2、拉长收缩（离心收缩）特点：张力小于外加阻力，肌长度拉长。 作用：缓冲、制动、减速、克服重力。 如：蹲起运动、下坡跑、下楼梯、从高处跳落等动作，相关肌群做离心收缩可避免运动损伤。 3、等长收缩 特点：张力等于外加阻力，肌长度不变。 作用：支持、固定、维持某种身体姿势。其固定功能还可为其他关节的运动创造适宜条件。 如：站立、悬垂、支撑等动作。 支持面：由各支撑面部位的表面及它们所包围的面积 稳定角：是重力作用线同重心与支撑面相应边界的连线之间的夹角 平衡角：指某个方位上所有稳定角之和。 稳定系数（K）：稳定力矩（重力矩）与翻倒力矩（外力矩）之比称为稳定系数。 影响身体平衡的生物力学因素：1、人体不能绝对静止；2、人体有效支撑面小余支撑面； 2、人体姿势的改变调节平衡；4、心理因素的影响。 举重的生物力学因素： 举重有抓举、挺举（提铃至胸、上挺{[重心降低]屈膝、伸髋、伸臂} 举重的原则：1、近(1、有利于平衡和稳定，越落在支撑面以外越不利于身体的平衡与稳定。2、有利于发挥人体的最大力量；3、有利于省力；)2、快；3、低 跳的生物力学分析： 一般原理：H=VVsinαsinα/2g| S=VV/g(sin2α/2+cosαsinαsinα+2gh/vv V是跳的腾起速度不是助跑速度。α为腾起角（双脚的运动方向与地面的角度） 影响跳的因素主要有：1、双脚腾起的初速度；2、腾起角。跳的过程：1、起跳前的准备（助跑、助跑与起跳的衔接）2、起跳；3、腾空；4、落地。 助跑与起跳间的衔接要求：1、加快步频，快速的向起跳点跑进使之能与快速起跳适应；2、在最后的2-3步要尽量降低身体重心（可以有足够我蹬伸时间使α变小，使向下消耗的能量转变为向上的能量。） 起跳的三个步骤：着地、缓冲、蹬伸。 影响H的因素：增加位移。 影响跳远的因素：1、踏板是否准确；2、身材；3、腾在空中的姿势；4、腾起速度；5、腾起角度；6、空气阻力； 7、落地姿势；8、落地动作。
第四章运动生物力学原理 第一节冲击动作的生物力学原理（李世明） 一、动作形式 在很多体育项目中存在碰撞现象，例如扣、踢以及拳击等动作都有碰撞现象。在这些碰撞动作中，运动链系统的远端环节（如踢球的脚，击球的手或器械等）尽量快地打击球或其它物体。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，我们可称之为冲击动作。 根据相互冲击的对象类型不同，可将体育运动中的冲击动作主要分为以下几种形式：人体对器械的冲击、人体对人体的冲击、人体对外界环境的冲击、器械对器械的冲击、器械对人体的冲击、器械对外界环境的冲击等。在这些冲击形式中，尽管有的形式人体不直接参与碰撞，如器械对外界环境的冲击，但是，这种形式仍然需要人使器械产生运动才能发生碰撞现象，如网球与地面的碰撞。这说明，无论是何种冲击形式，都需要人的参与，人的运动状态是不容忽视的。 （一）人体对器械的冲击 人体对器械的冲击主要包括排球运动中的扣球、发球和垫球，足球中的踢球、顶球，乒乓球、棒球、冰球、网球等的击球动作，表现形式为人体与器械之间的碰撞。体育动作中的绝大部分冲击性动作不仅仅是要使得人体环节动量有效完成传递，使器械获得较大的动量，还要求对器械击打的准确性、有效性。如网球中的击球、乒乓球中的扣球、羽毛球中的扣球以及排球中的扣球等都对运动中击打球的准确性有着很高的要求，因此，击打效果主要包括击打速度与击打准确性。如在排球扣球过程中，运动员的身体各环节的协调运动是高水平扣球的组成部分，而水平较低运动员的扣球是不协调的，在其环节的顺序活动中会存在许多重复动作，导致最终的打击球效果降低。 在排球技术中，由于球和前臂的接触时间较短，因此排球接发球也属于击球动作，但排球接发球，特别是排球接球并不是为了使球获得较大速度，而是为了获得更高的准确性，因此，技术因素在其中显得颇为重要。一般认为在接发球中前臂成功触球与下列三个因素有关（Marryatt & Holt, 1982）： 1．触球时，手臂肘关节的角度越大（≈180°），接发球越成功。 2．触球时，左右臂的夹角越小（有效击球平面），接发球越成功。 3．在触球过程中，两肘关节中点轨迹与球反弹的轨迹间的差异越小，接发球越成功。 同排球扣球一样，在足球踢球运动中，运动员踢球效果也不仅仅表现在踢球的速度上，同等重要的还有踢球的准确性。在摆动腿前摆早期，大腿加速前摆的同时膝关节尽可能的靠近大腿，减少下肢的转动惯量，增加前摆速度，然后再通过伸小腿的方式加大转动半径，提高末端环节脚的线速度，从而提高脚踢 球的效果。有时为了踢出精准弧线球还要小关节（踝关节内旋发力）的密切配合，这都是提高准确击打球的重要因素所在。 人体对器械的冲击还存在另外一类，诸如体操中的一些推撑动作（如跳马）。在这些项目中，对碰撞之前的动作不象排球的击球动作一样要求较高，仅仅对运动员的助跑速度要求较高，根据动量定理可知，运动员在推撑过程中应该迅速有力，否则会因为运动员接触器械时间较长而减少了对人体的冲力，从而损失了水平速度，影响到动作的质量或完成。
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。
·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
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
1、什么是运动中的内力和外力？体育运动中的主要外力有哪些？请 举例说明！ 内力：若将人体整体看做一个力学系统，则人体内部各部分的相互作用，称为内力。（骨骼肌张力、关节约束力、韧带张力等，其中骨骼肌的张力是人体内力中的主动力。） 外力：外界作用于人体的力称为外力。（重力、摩擦力、机械的惯性力、弹力等） 2、简述测量人体总重心的力矩合成法原理和步骤 ①原理 重力是地球对物体的引力，人体整体所受的合重力的作用点就是人体重心的位置。在运动生物力学研究中，人体重心的轨迹、位移、速度以及加速度等指标是评价人体运动状况的重要指标，所以，掌握人体重心的测量方法是非常必要的。 依据静力学中的力矩平衡原理进行人体重心位置的测定。图1为人体一维重心测量板，空板时秤的读数为M0，人体重为W，人躺在板上后（两足紧贴抵足板，足背屈）体重秤读数为M，设人体总重心至A点的距离为AC，板重W B，板长为AD，板的重心至A点的距离为AB，则根据力矩平衡原理有 图1 一维重心测量板示意图
空板称量时 AD M AB 0?=?B W （1） 人躺在板上时 AD M AC AB ?=?+?W W B （2） 整理得 AD M M AC 0?-=W （3） 上式中的AC 为被试标准站立姿势时的总重心的绝对高度。 为了便于比较，可计算人体总重心的相对高度，即重心绝对高度与身高的比值，该指标可消去身高的影响，其公式为 %100h AC %100?=?=身高重心绝对高度重心相对高度 （4） 式中h 为身高。 一般来说，人体重心的位置受人体体型、性别、年龄等因素的影响。长期从事运动训练也可引起人体重心位置的改变。 ②实验仪器与材料 一维重心测量板、体重秤、身高计等。 ③实验方法与步骤 1. 学生两人为一组。 2. 用体重秤、身高计分别测量每人赤足的体重W 、身高h 。 3. 安装好一维重心测量板，并记录空板时体重秤的读数M 0以及板长AD 。 被试者以标准解剖姿势平躺在测量板上，另一学生读出体重秤 数并记录在登记表内。然后被试分别做两臂平举和两臂上举，并记录体重秤读数。 4. 依据上述原理和测量结果，分别算出不同姿势的人体重心高度 和标准解剖位的相对重心高度。 5. 根据测量结果写出实验报告。
《运动生物力学》实验教学大纲(12学时) 一、培养目标 运动生物力学实验是体育专业学生的必修课程，它通过实验使学生掌握身体运动的测量方法，提高学生对体育现象观察和分析能力，为开展体育科学研究奠定初步基础。通过实验： 1、掌握身体运动的测量与评定方法。 2、验证人体运动中某些基本规律。 3、为科学地组织体育教学、指导运动训练提供依据。 4、培养学生对科学工作的严肃态度和事实求是的作风。 二、实验教学的方法手段： 运动生物力学实验主要采取的是学生亲自动手操作的方法，使学生切实掌握各项实验技能并能够正确使用之。为了提高实验教学的效果，实验严把预习、实验、实验报告3个环节。每6人为1个实验小组，每项实验以小班为单位，约20人。 实验要求： ⑴实验前：认真预习，了解本次实验的目的、原理、所需器材、实验步骤、注意事项等。 ⑵实验过程中：严格按照实验步骤进行操作，仔细、耐心的观察实验过程中出现的现象，随时记录实验结果，遵守实验室的规则。注意安全及节约实验材料，药品和其他物品，爱护器材。 ⑶实验后：整理实验仪器，所用器械应擦洗干净，打扫实验室卫生。整理实验记录，认真书写并按时交实验报告。 三、课程学时 本实验课实验总学时为12学时。 四、适用专业: 体育教育专业本科学生 五、实验成绩的考核方法 实验课的成绩为100分，考试采用操作和答辩与平时成绩相结合的方式给出。其中试卷部分占50%，操作占30%，平时成绩占20%。平时成绩根据学生实验课出勤、实验预习、实验操作、实验结果、实验报告、实验态度、实验能力等情况确定。 凡是符合下列任何一条者，实验课成绩记为不及格： 1、实验课缺勤三分之一以上者。 2、实验报告缺少三分之一及以上者。 3、实验不认真，敷衍了事，且屡教不改者。 4、实验课成绩不及格的学生，须由本人提出申请，经系（部、院）领导批准后，随下一届重修相应的实验课，参加考试，并按有关规定缴纳一定的费用。实验课重修次数不得超过2次。
运动生物力学研究方法综述 摘要：采用文献资料法、逻辑分析法,根据现代运动生物力学发展的规律与特点,对现代运动生物力学研究方法进行一定层次的归纳分类、特征分析,认为现代运动生物力学研究方法具有科学化特征、实用性特征和实验研究与辩证思维分析相结合特征,并进一步提出应用现代运动生物力学研究方法应注意的主要问题与建议。 关键词：运动生物力学;研究方法;测量手段 一、运动生物力学的发展过程 1 启蒙阶段 早在公元前,就有很多自然科学家和哲学家对日常生活中人和动物的力学问题产生了浓厚的兴趣,15世纪末,意大利著名科学家列奥纳多·达·芬奇(Leonardo Da Vinci)用人的尸体研究解剖学,并在此基础上借助力学研究人体的各种姿势和运动,指出人体运动符合力学定律,奠定了运动生物力学的雏形。 1 . 2 初步形成 20世纪,由于体育学及医学的飞速发展,很多运动中的力学问题日益凸显并亟待解决,随着各类电子设备、精密仪器等测试工具的发明为解决这些问题创造了前提条件。结合解剖学、物理学使运动生物力学这门边缘学科应运而生。 1 . 3 发展阶段 1967年苏黎世召开了第一届国际生物力学会议,1973年8月在美国宾夕法尼亚大学召开的第四届国际生物力学会议上将运动生物力学从生物力学中划分出来,成立了国际运动生物力学学会(简称ISBS),运动生物力学正式成为独立的一门学科。1982年6月20日,在美国加利福尼亚召开第一次国际运动生物力学会议,从此,运动生物力学的研究工作在全世界蓬勃开展。我国于1980年成立了下属中国体育科学学会的运动生物力学分会,并于2005年在北京成功举办了第23届国际运动生物力学会议。 二、运动生物力学研究方法的分类 从研究的形式上，可分为理论研究方法和实验研究方法两大类，实验研究方法又分实验室测量法和运动测量法。从研究的领域上，可分为物理学研究方法、生物学研究方法和系统研究方法。从研究材料的来源上可分为原始资料数据的采集整理和资料分析方法。研究运动项目主要以运动学和动力学研究方法为主，生物学的研究方法为辅，综合运用多种实验手段[3]。 美国的理查德·C.尼尔森把运动生物力学的研究方法大致概括为如下五种：（1）研究特定的运动项目或其中的某一环节的生物力学，这种主要对于运动员、尤其是只对某一运动专项感兴趣的教练员非常有用。（2）研究多个运动项目中共同包含的运动动作（如着地、起跑等动作）的生物力学。最大好处是建立一种一般性的理论，这个理论是建立在经典力学定律之上，或是建立在共同的神经控制模式之上。（3）被称为运动生物力学的评定方法，如从能耗观点去评价运动技术的优劣等。（4）指对某一专项运动所涉及的生理学、运动学、动力学以及专项特点等有关方面进行综合考虑。（5）讨论在运动中人体器官的生物力学。 中国的周里将研究的方法分为高速摄影（二维与三维）、录像、测力、肌电、肌力测试系统、同步测试、理论分析和CT、核磁共振其他方法[4]。 三、运动生物力学研究方法的现状分析
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
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
生物力学 摘要：生物力学作为一个新兴的力学学科，在现代医药、体育等学 科的推动下发展迅猛并体现出了巨大地发展潜力。同时作为高端学 科，受制于其他学科的研究成果，又面临着许多制约其发展的难题。 关键词：生物力学，发展历程，分支学科简介，未来发展，面临问 题 一、引言 生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支。其研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等)，从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。生物力学的基础是能量守恒、动量定律、质量守恒三定律并加上描写物性的本构方程。生物力学研究的重点是与生理学、医学有关的力学问题。依研究对象的不同可分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。 生物固体力学中关于骨的研究，可以追溯到19世纪，大量的研究者对骨组织进行了研究，直到19世纪末，Wolff提出了著名的Wolf's Law. 他认为骨组织是一种自优化的组织，其结构会随着外载的变化而逐渐变化，从而达到最优的状态。以后，研究者进行了大量研究，基于此定律提出了不少的理论及数学模型。其中较为著名教授有S.C Co win ,D. R Carter , Huskies。在国内，吉林大学的朱兴华教授也做了大量工作。20世纪70年代以来，对骨骼的力学性质已有许多理论与实践研究，如组合杆假设，二相假设等，有限元法、断裂力学以及应力套方法和先测弹力法等检测技术都已应用于骨力学研究。骨是一种复合材料，它的强度不仅与骨的构造也与材料本身相关。骨是骨胶原纤维和无机晶体的组合物，骨板由纵向纤维和环向纤维构成，骨质中的无机晶体使骨强度大大提高。体现了骨以最少的结构材料来承受最大外力的功能适应性。 在人体运动中，应用层动学和动力学的基本原理、方程去分析计算运动员跑、跳、投掷等多种运动项目的极限能力，其结果与奥林匹克运动会的记录非常相近。在创伤生物力学方面，以动力学的观点应用有限元法，计算头部和颈部受冲击时的频率响应并建立创伤模型，从而改进头部和颈部的防护并可加快创伤的治疗。人体各器官、系统，特别是心脏—循环系统和肺脏—呼吸系统的动力学问题、生物系统和环境之间的热力学平衡问题、特异功能问题等也是当前研究的热点。生物力学的研究，不仅涉及医学、体育运动方面，而且已深入交通安全、宇航、军事科学的有关方面。 中国的生物力学研究，有相当一部分与中国传统医学结合。因而在骨骼力学、脉搏波、无损检测、推拿、气功、生物软组织等项目的研究中已形成自己的特色。通过更科学的研究，为中国传统中医注入了新鲜血液。 如今颈椎、腰椎等疾病人群日益增多，生物力学正提供了一个更科学，更有效的研究方法。同时生物力学也必将对困扰人们多年的心脑血管疾病的治疗带来曙光。所以对于生物力学这一新兴学科的研究具有重要意义。 二、生物力学各分支的概述
运动解剖实验室 该实验室建于1990年，主要承担本科体育教育和运动训练两个专业《运动解剖学》实验教学任务。目前运动解剖学实验室系单独实验室，总面积约110平方米。实验教学标本较为齐备，包括人体横断面切片标本、冠状切片标本、躯干上肢、下肢肌肉、血管、神经和内脏器官标本、真人散骨标本、人体全身骨架标本，全套关节标本以及消化、呼吸、泌尿、生殖和神经系统等器官瓶装标本，可以满足本科生和研究生全部教学实验。 根据实验教学大纲，现开设实验项目8个，共计16学时。 体育测量与心理测评实验室 该实验室位于体育学院行政办公楼2层，总面积120平方米。目前体质方面的仪器设备有：电子体重身高计、肺活量测试仪、电子皮脂测量计、灵敏度测试计、电子背力计（坐位）体前屈测试仪、台阶实验评定指数测试仪、纵跳测试仪、体成分分析仪、俯卧撑测试仪、闭眼单脚站立测试仪、反应时测试仪、体质测评软件等；运动心理方面的仪器设备有：Psykey 心理测评系统、肘关节动觉方位辨别仪、动觉方位辨别仪、多项反应时测定仪、动作稳定仪、深度知觉测试仪等。实验室主要承担体育教育、运动训练专业体质测量与评价及运动心理学两门课程的本科实验，同时还承担运动人体科学硕士研究生及相关教师的研究工作。目前共开设实验项目12个，共24学时。 运动医学与体育保健学实验室 该实验室目前主要仪器设备包括：心肺复苏拟人、按摩床、下肢关节康复锻炼器、关节角度尺、运动损伤处理用品及敷料、微波治疗仪等。实验室主要承担体育教育、运动训练专业基础实验，此外，还承担运动人体科学硕士研究生及相关教师的工作，同时亦准备开展对外服务。根据实验教学大纲，现开展的实验项目14个，共计28个学时，实行多媒体教学，并为学生综合性、创新性实验服务。 此外，实验室逐渐增加对外开放程度，提高社会服务效益，如与重庆市体育局形成科研协助良好机制，为市体工队高水平田径、举重、跳水等运动员的损伤与康复提供咨询、监控及训练康复服务，为重庆市高水平竞技人才培养提供重要科技支撑。 运动生物化学与运动生理学实验室 该实验室位于体育学院行政办公楼2层，总面积120平方米。目前生物化学方面的仪器设备有：血乳酸分析仪、尿液分析仪、血糖测试仪、运动血压测试仪、全自动生化分析仪等；运动生理方面的仪器设备有：运动生理多参数实时监测系统、Mercury专业运动跑台、体成份分析仪、功率自行车、心肺功能测试仪、心电图机、反应时测定仪等。该实验室目前承担本科体育教育、运动训练专业的运动生理与生化基础实验教学任务。根据实验教学大纲，现开展的实验项目共有13个，实验学时共26学时，实行多媒体教学，并为学生综合性、创新性实验服务，课余时间全面开放。 运动生物力学学实验室 该实验室，总面积约130平方米。它拥有目前全国独有的室内斜坡康复跑道及运动生物力学大三件运动学测量设备、动力学测量设备及肌电测量设备。即视讯运动图像捕获及解析系统；JP6060三维测力台系统；JE-TB0810表面肌电系统。此外，还配备了动态平衡训练评估系统（BTA-200DP）；足底压力、步态分析系统（JPD60200B）；Power Plate振动训练系统。 运动生物力学实验室除了承担学院体育教育及运动训练两个本科专业“运动生物力学”课程的相关实验外，还为科研和社会服务提供良好的支撑平台。表现为：1）实验室还承担重庆