第34卷第2期 唐山师范学院学报 2012年3月 Vol.34 No.2 Journal of Tangshan Teachers College Mar. 2012
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收稿日期：2011-12-06
作者简介：徐利明（1973-），男，河北唐山人，初级教练，研究方向为体育教学与训练。 -131-
足球运动中几种常见动作的运动生物力学分析
徐利明1，贾兆雷2，李 巍3
（1. 唐山市体育运动学校，河北 唐山 063000；2. 唐山学院，河北 唐山 063020；3. 唐山市职业教育中心，
河北 唐山 063000）
摘 要：采用文献法、比较分析法，并运用运动生物力学的原理对几个足球技术动作进行分析，旨在使技术动作更加的合理实用。
关键词：转动惯量；制动；稳定角；运动生物力学 中图分类号： G 804.6
文献标识码：
A 文章编号：1009-9115(2012)02-0131-03
The Application of Sporting-Biomechanics to Soccer Teaching
XU Li-ming 1, JIA Zhao-lei 2, LI Wei 3
(1. Tangshan Sports School, Tangshan 063000, China; 2. Tangshan College, Tangshan 063020, China; 3. Tangshan Vocational
Education Center, Tangshan 063000, China)
Abstract: By the methods of documentation, comparison and analysis, this thesis researches on several technical actions in football matches according to the principle of athletic biological mechanics. It is for the purpose of using the actions more properly.
Key Words: curling inertia; crushing running; stable angle; sporting-biomechanics
1 引言
足球运动是世界上开展最广泛，影响最大的体育项目，号称“世界第一运动”，深受世界各国和各地区人民的喜爱。其特点是设备简单，规则简明，场地大，比赛时间长，参加人数多，对抗激烈，观赏性强，是速度与力量的完美结合。足球场上的激烈对抗充分激发着人体潜能，是智慧与体能的双重较量。它能全面地锻炼身体，对于增强体质和培养优良品质也都有很大的意义。
本文对足球运动中几种常见的动作，如踢顶球、香蕉球、身体平衡机制、蹬踏等进行了运动生物力学分析。
2 几种足球动作的运动生物力学分析 2.1 踢、顶球的力学机制
根据动量定理，为了把球踢得更远，就要给球以强大的冲力，并且与球接触（撞击）的时间要短。踢球前大腿先后摆，小腿弯屈，这些动作既有省力因素又可以加大踢球时的工作距离，延长肌肉的作用时间。踢球前大腿后摆拉长了屈大腿肌肉（髂腰肌）的长度，提高该肌肉的兴奋性有利于增大肌肉力量，使大腿带小腿，加大髋关节转动
角速度。踢球前屈膝拉长了股四头肌，提高该肌兴奋性，有利于伸膝踢球时增大股四头肌肌力，从而加大膝关节转动角速度，最终提高足球运动的线速度。如若接触球的时间短，就有利于给球较大的冲力。
以髋关节冠状轴为转轴摆腿踢球时，大小腿折叠摆动要比直腿摆动速度快，因为大小腿折叠摆动时质量分布相对靠近转轴，从而转动惯量小，速度就大，出脚快。这样在比赛中就争取到了时间，占据了主动。
图1 转动惯量示意图
如图1所示，OAC 的质量分布比OBD 更靠近O 点，所以在相同大小力的作用下，OAC 到O A ′C′的速度更快于OBD 到OB′D′的速度。
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从制动的角度看，在大腿摆动到垂直面附近时制动，同时小腿加速前摆，由制动引起动量矩传递，从而使小腿的摆动速度更快，力量也更大。如图2所示，对整个系统而言，
图2 动量矩传递示意图
∵ ∑M=0
∴ ∑M =I t W t –I o W o =0 ∴ I t W t =I o W o ∴ (I 1+I 2)W 1=I 2W 2
∴ W 2 = (I 1+I 2)/I 2 W 1 = (I 1/I 2+1) W 1
所以影响W 2的因素有两个，W 1和I 1/I 2的值。即增大W 1可以使W 2增大。所以增加预摆速度使W 1增大，从而使W 2增大。另外增大I 1/I 2的值可以使W 2增大。I 1是制动环节的转动惯量。I 2是继续运动环节的转动惯量。要使I 1/I 2值增大，尽可能增大I 1，即动员更多的关节参与工作。
从动量矩守恒定律看。在摆腿的同时，上臂会从下经斜前方往上挥动，这不只是简单的习惯性为了身体平衡而做的协调动作，更重要的是符合了动量矩守恒定律。当系统所受合外力矩为零时，其动量矩守恒。对跑动中摆腿踢球的人体
∵ ΣM=0 ∴ I t W t =I оW о ∴ I 1W 1=I 2W 2 ∵ m 1 ∴ W 1 从理论上看I 1W 1远远小于I 2W 2这样与I 1W 1=I 2W 2不相符。在实践中上臂挥动的路途长，速度会快，通常还会是直臂挥动，以求与下肢取得平衡。建议在平时的训练中要适当加强肩臂力量的锻炼。 上述原理也体现在头顶球的爆发力中。顶球力量是由身体部分逐步增加力量而产生的，当跳起时，踝、膝和髋关节的有力伸展辅之以助跑蹬地和躯干、臂、头部有力的动作，通过球的中心点而表现出爆发力量。但身体腾空后力量的主要来源一种是上体借助两腿迅速有力蹬地的反作用而向前摆，带动头部快速迎击来球。这种方法能够充分发挥腹背肌肉的屈伸作用，使头部在出球前预先获得一定的摆动速度，增大头部击球的力量。无论原地助跑、向前向两侧顶球和较远距离的传球和射门，一般都这样发力。另一种是借助弓身拉长腹部肌肉的有力收缩和颈部的灵活快速的发力，以头部敲击球的方法发力。这种发力方法没有明显的准备动作，顶球突然快速，出球隐蔽，方向变化莫测，但力量较小，一般用于短传近射，尤其在变向顶球时作为“摆渡”其效果则更好。不管哪种方法发力，最后的击球爆发力都应在身体达到最高点和身体摆到垂直地面时，发力最好，效果最佳。 2.2 香蕉球的力学机制 给球一个偏心力，球在空气中既有平动又有转动。球 体表面附近的流体由于有粘性将随着球体一起转动形成绕球体的环流层。其环流层的厚与薄与球皮的粗糙程度及球体的旋转角速度有关。球向前运动分开空气，形成上下两个半区，环流层与主流层叠加后相对于球来说上半区的主流层的流向与环流层一致，流速加快。下半区由于主流层与环流层的流向相反，所以流速将减慢。根据伯努利定律，流速和压强成反比，上半区压强小，下半区压强大，所以下半区作用于球的力大于上半区，从而使球的运动轨迹发生偏转，轨迹便成了一条弧线。参见图3。弧度的大小与风向和风速有关系，逆风时弧度会更大一些，下坠球就是由此形成的。凌空抽射的球起初看似高出球门，可突然下坠令守门员很难判断。一些高水平球员常踢出侧下旋球，这样的球就更具威胁力了。 图3 香蕉球的力学成因 2.3 身体平衡的稳定机制 2.3.1 身体平衡的稳定性与支撑面的大小有关 支撑面越大，物体平衡的稳定性就越好。在踢球时是一只脚完成支撑，另一只脚摆动踢球，所以支撑面很小，其稳定性也就很差。为了提高稳定性通常采用“滚动支撑”，就是支撑脚在支撑时，先由脚跟着地，再过渡到脚掌，最后完成全脚掌支撑。这样做再结合缓冲将提高支撑面的支撑效果，从而提高踢球时的稳定性。 2.3.2 身体平衡的稳定性与重心的高度有关 重心越低，稳定性越好。为了踢球时能及时地把重心降下来，可以在支撑脚落地时做缓冲动作。落地缓冲主要依靠髋、膝、踝各关节的屈伸来调节重心相对于支撑面位 徐利明，等：足球运动中几种常见动作的运动生物力学分析 -133- 置的高度，达到维持和恢复平衡的目的。球员髋、膝、踝各关节的缓冲性弯曲的角度值越大，重心下降的高度也越大。从球员完成踢球的效果来看，总的原则是：髋、膝、踝各关节在每一瞬间的屈伸角度的大小要有利于重心回到支撑面的稳定边界范围之内。 2.3.3 保持身体平衡便于向各方向灵活起动 在摆脱防守队员或定位球抢点起动时，要将重心尽可能抬高并前移，减小前进方向的稳定角，以便快速突破平衡，在最短时间内加大速度。球员要根据场上需要随时起动，因此需要在保持平衡的前提下减小各个方向上的稳定角，以便灵活起动。但在对抗中，就必须加大在对手方向上的稳定角，达到提高对抗方向上的稳定性。 一般射门高的原因是支撑脚位置不当，上体后仰，膝关节在球的后上方所造成的，所以射门时要尽可能地调整好支撑脚的位置，使膝关节保持在球的正上方和上体稍前倾，同时要求接触球的部位要正确。以踢凌空球射门技术为例，当支撑脚固定后髋关节固定，大腿摆动制动后膝关节也相应固定。这样在触球部位、速度和力量都一样的情况下，球的运行路线就固定了。在离球门同样的距离内，图4(1)的球会高出球门，而图4(2)的球会打在球门内。同样的一次机会，由于人体不同的平衡状态就会出现截然不同的威胁效果和具有本质性差别的结果。 (1) (2) 图4 球体运动路线示意图 2.4 危险动作中的蹬踏 图5 剪切载荷示意图 所谓蹬踏，其中有抬起脚从上往下跺的动作，多见于双方队员同时抢球或一名队员传球另一名队员过来封堵时。被侵犯的常常是控球队员，小腿的胫骨部位最易受伤，这也是足球运动员为什么要带护腿板的原因之一。 蹬踏动作的危险性之所以大，原因在于其作用在胫骨上的是剪切载荷，在载荷的各表现形式中，物体承受剪切载荷的能力最小，如图5。当控球队员摆腿触球前或触球后其用力方向是由下向上的，而蹬踏动作的用力方向恰好是由上往下的，在争抢中或为了不被对方把球破坏掉，踢球队员的摆腿速度和力量都会加大，只要和防守队员脚底相触，其结果就很危险。 图6 蹬踏动作示意图 如图6，A Ｂ整体向前运动，C 点遇到与其运动相反的力，其形式符合剪切载荷，载荷施加方向与骨表面垂直，且在骨内部产生剪切应力和剪应变，所以受伤会很严重。 图7 蹬踏动作用力示意图 3 结论 足球运动是是速度与力量的完美结合，激烈对抗更增 添了观赏性。这背后缺少不了每个队员的刻苦训练，只有掌握了科学理论基础，运用科学的方法去训练才能事半功倍，使技术动作更加合理实用。 [参考文献] [1] 编写组.运动生物力学[M].北京:高等教育出版社,2007: 79-80. [2] 中国足球协会.足球竞赛规则[M].北京:人民教育出版 社,2010:45. [3] 王崇喜.球类运动——足球[M].北京:高等教育出版社, 2001:123. [4] 麻雪田,王崇喜.现代足球运动高级教程[M].北京:高等 教育出版社,2002:96-97. （责任编辑、校对：孙海祥） 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 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。 超重现象：动态支撑反作用力大于体重的现象。 失重现象：动态支撑反作用力小于体重的现象。 人体运动的内力：人体内部各部分之间的相互作用力。 支撑面：支撑面积是由各部位支撑的表面及他们之间所围的面积组成的。 稳定角：所谓稳定角就是重心垂直投影线和重心至支撑面积边缘相应点的连线间的夹角。稳定系数：当倾倒力开始作用时，稳定力矩与倾倒力矩的比值。 上支撑平衡：支撑点在重心上方的平衡。 下支撑平衡：支撑点在重心下方的平衡。 转动惯量：物体转动时惯性大小的量度。 肌肉的主动张力：肌肉收缩元兴奋时可产生张力，称主动张力。 肌肉的被动张力：肌肉被牵拉时产生弹力，称被动弹力。 肌肉总张力： 肌肉的激活状态： 肌肉松弛：被拉长的肌肉，其张力有随着时间的延长而下降的特性，这一特性称肌肉松弛。动作技术原理：是指完成某动作技术的基本规律，它适用于任何人，不考虑运动员的性别、体形、运动素质的发展水平和心里素质等的个体差异，是具有共同特点的一般规律。 最佳动作技术：是考虑了个人的身体形态、机能、心里素质和训练水平来应用一般技术原理，以达到最理想的运动成绩。 肢体的鞭打动作：在克服阻力或身体位移过程中，上肢诸环节依次加速和制动，使末端环节产生极大速度的动作形式。 相向运动：人体腾空时或人体两端无约束时，身体某一部分向某一方向活动，身体的另一部分会同时产生相反方向的活动，我们这种身体两部分相互接近或远离的运动形式成为相向运动。 动作技术的特征画面：不同动作阶段的临界点。 (跑的) 着地距离：支撑脚着地瞬间重心在地面上的投影点到着地点的水平距离。 (跑的) 腾空距离：跑步腾空阶段身体重心通过的水平距离。 (跑的) 后蹬距离：支撑脚离地瞬间重心在地面上的投影点到离地点的水平距离。 (跑的) 着地角：着地时刻，身体重心与着地点的连线和水平面的夹角。 动力冲量：支撑阶段地面对人体的反作用力在水平方向上的分力与运动方向相同时此力的冲量。 制动冲量：支撑阶段地面对人体的反作用力在水平方向上的分力与运动方向相反时此力的冲量。 (跳远) 起跳距离：身体腾起瞬间身体重心在地面上投影点与起跳板前沿之间的水平距离。(跳远) 腾空距离：跳远的腾空阶段身体重心通过的水平距离。 (跳远) 落地距离：足跟接触沙面瞬间身体重心与足迹最近点之间的水平距离。 (跳远) 腾起速度：踏跳脚离地瞬间身体重心的速度。 (跳远) 腾起角：腾起速度方向与水平面的夹角。 (投掷) 出手初速度：器械出手瞬间速度的大小。 (投掷) 出手角度：标枪出手瞬间初速度的方向和水平线的夹角，也称投掷角。 (投掷) 姿态角度：标枪纵轴与水平面的夹角，也称倾角。 填空题 当加速度方向与速度方向相同时称为加速运动，反之称为减速运动。 运动生物力学试题题库（试题） 一、选择题（共25题） 1、人体骨骼能承受的力比其在日常生活中所受到的力大倍。 a.10倍 b.12倍 c.6倍 d.20倍 2、成年人体骨组织中大约是水份。 a.25%~30% b.15%~20% c.20%~25% d.30%~25% 3、成年人体骨组织中大约有是无机物和有机物。 a.80%~85% b.75%~80% c.65%~70% d.70%~75% 4、胶原纤维在拉伸过程中，破坏变形的范围在之间。 a.6%~8% b.10%~12% c.4%~6% d.12%~15% 5、骨承受冲击能力的大小与骨的结构有密切关系，头颅骨耐冲击比长骨大约左右。 a.60% b.40% c.30% d.70% 6、人体股骨所能承受的最大压缩强度比拉伸强度大约左右。 a.36% b.50% c.120% d.80% 7、当外力的作用时间是左右时，关节液是同时具有流动性和弹性的“粘弹液”，是柔软的弹性体，起着橡皮垫的作用，能够缓冲骨与骨之间的碰撞。 a.1/500s b.1/100s c.1/200s d.1/500s 8、当外力的时间达到左右时，关节液不在表现为“液体”，而表现为更坚硬的“固体”了，对于冲撞的冲力不能起缓冲作用。 a.1/500s b.1/100s c.1/1000s d.1/200s 9、以中立位为足与小腿呈90o角，则踝关节背屈和蹠屈的活动度是。 a.25o,35o b.35o,45o c.20o,30o d.30o,40o 10、中立位为膝关节伸直，膝关节可屈曲和过伸的活动度为。 a.165o,15o b.155o,10o c.145o,15o d.145o,10o 11、中立位为髋关节伸直，膑骨向上，膝关节伸直，髋关节屈和伸的活动度为。 a.165o,55o b.145o,50o c.145o,40o d.150o,40o 12、挺身站立中立位时，躯干背伸和侧屈的活动度分别为。 a.30o,20o b.40o,30o c.35o,25o d.40o,20o 13、中立位为头颈部而向前，眼平视，下额内收，颈部前后屈伸的活动度为。 a.35o b.45o c.35o,45o d.45o,35o 14、中立位为头颈部向前，眼平视，下额内收，颈部左右侧屈的活动度为。 a.45o b.35o c.40o d.40o,45o 15、人体站立时，正面投影面积约占身体体表面积的。 a.30%-36% b.35%-40% c.24%-30% d.38%-42% 16、高速骑行时，运动员身体投影面积约占其体表面积的。 a.24% b.31% c.21% d.27% 17、在游速为zm/s时，运动员所受形状阻力（压差阻力）占总力的。 a.50% b.70% c.60% d.40% 18、项韧带和黄韧带的主要成份是弹性纤维，对二者施加低载拉伸负荷时，其伸长变形程度为原长度的。 a.2倍 b.1.5倍 c.0.5倍 d.1倍 19、风洞实验证明，决定铁饼远度的因素排列是。 a.出手速度、出手角度、自转速度、器械倾角 b.出手角度、出手速度、器械倾角、自转速度 c.出手速度、器械倾角、出手速度、自转角度 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 运动生物力学复习题 第一章绪论 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。 第二章人体运动实用力学基础 一、名词解释 1.稳定角：重心垂直投影线和重心至支撑面边缘相应点连线间的夹角。 2.支撑面：支撑面积是由各支撑部位的表面及它们之间所围的面积组成的。 3.转动惯量：物体转动时惯性大小的量度。 4.超重现象：动态支撑反作用力大于体重的现象。 5.失重现象：动态支撑反作用力小于体重的现象。 6.稳定系数：当倾倒力开始作用时，稳定力矩与倾倒力矩的比值。 7.上支撑平衡：支撑点在重心上方的平衡。 8.下支撑平衡：支撑点在重心下方的平衡。 9.人体运动的内力：人体内部各部分之间的相互作用力。 二、填空 1.运动是绝对的，但运动的描述是相对的。因此在描述一个点或物体的运动时，必须说明它相对于哪个物体才有明确的意义，且称此物体为参照物。 2.在运动学中有两个实物抽象化模型，即质点和刚体。 3.当加速度方向与速度方向相同时称为加速运动，反之称为减速运动。 4.运动员沿400米跑道运动一周，其位移是 0 ，所走过的路程是 400m 。 5.篮球运动中的投篮过程可看作是一个抛点低于落点的斜上抛运动，而投掷项目中，器械的运动可以看做是一个抛点高于落点的斜上抛运动。 6.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。 7.乒乓球弧旋球飞行的原因是运动员打球时使球旋转，由于空气流体力学的作用，产生了马格努斯效应的结果。 8.忽略空气的阻力，铅球从运动员手中抛出后只受到重力的作用，这种斜上抛运动可看作是由水平方向的匀速直线运动和竖直方向上的竖直上抛的合运动。 9.身体绕某转轴的转动惯量的大小，是随身体各环节相对转轴的距离的改变而改变的。 10.游泳时，运动员受到的阻力主要有三种，它们是摩擦阻力、形状阻力和兴波和碎波阻力。 三、判断题 1.人体在做平衡动作时，需由外力及肌肉、韧带等内力矩共同维持平衡。（√） 2.人在平衡时，仍需消耗一定的生理能。（√） 3.人在自然站立时，女子和男子的平均重心高度是一样的。（×） 4.在身体姿势的变化过程中，人体中心不可以移出体外。（×） 5.人体保持平衡动作的力学条件是合外力及和外力矩为零。（×） 6.用一维重心板测量人体重心的原理是力矩平衡原理。（√） 7.单杠悬垂动作是一个不稳定平衡的例子。（×） 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”课程教学大纲 教研室主任：执笔人：王凯 一、课程基本信息 开课单位：体育学院 课程名称：运动生物力学 课程编号： 142308 英文名称：sports biomechanics 课程类型：专业基础课 总学时： 36 理论学时： 30 实验学时： 6 学分：2 开设专业：运动训练专业 先修课程：《运动解剖学》、《田径》 二、课程任务目标 （一）课程任务 使学生掌握运动生物力学的基本理论、基本知识、基本研究方法，培养学生具有初步运用上述理论、知识和方法指导体育教学、课余运动训练，体育锻炼的能力。 （二）课程目标 1.通过课堂教学与实验教学培育学生科学思维和求实的态度。 2.了解人体运动器系的生物力学特性，熟悉肌肉生物力学特性并用于体育实践。 3.熟悉人体运动生物力学的一般规律和器械运动的力学规律。 4.掌握体育教学、运动训练中的基本运动生物力学原理、测量、分析方法。 三、教学内容和要求 （一）理论教学的内容及要求 绪论 本章重点：运动生物力学的学科定义和学习要求。 本章难点：运动生物力学的学科特性。 学法指导：运动生物力学属于自然科学，应该以辩证唯物主义作为学习本课程的指导思想，坚持辩证唯物主义的宇宙观和唯物辩证法的方法论。结合本学科特点，在学习中应树立系统分析的观点，发展变化和对立统一的观点，内外力相互作用和人体内力起主导作用的观点。 导言：树立“大体育观”，要有“忧患意识”，解决“为什么学”、“学什么”、“怎样学”。 导言：树立“大体育观”，要有“忧患意识”，解决“为什么学”、“学什么”、“怎样学”。了解运动生物力学的学科概念和历史沿革,明确运动生物力学课程的学习内容和学习要求。 了解运动生物力学的基本概念、课程要求和学习方法，掌握运动生物力学的基本知识、基本原理和基本方法。 第一章运动生物力学学科概述 本章重点：学科任务及学科展望。 本章难点：① 对运动生物力学在体育科学中作用的理解。② 国内外运动生物力学的研究现状及发展趋势。 学法指导：学习一门新课首先要对这门课有一个概括性的了解，要从本门课的定义、研究任务以及发展简史着手。运动生物力学是生物力学的一门分支学科，着重于研究人体运动力学规律的科学，它是体育科学的重要组成部分。体育教育专业将运动生物力学作为一门专业基础理论课，通过本课的学习应深刻了解体育动作的力学原理，探索运动技术的力学规律。扩大知识视野，学习从事运动技术科学研究的生物力学理论和方法。 第一节运动生物力学学科演变 第一节运动生物力学学科演变 了解运动生物力学学科萌芽、形成和发展的三个时期。 第二节运动生物力学学科特性 了解运动生物力学学科的研究对象、研究方法、研究手段和研究内容四个方面的明显特性。 第三节运动生物力学学科任务 掌握运动生物力学学科五方面的任务，即：研究人体结构与运动功能的关系，研究人体运动技术的规律，研究人体运动技术的最佳化，设计与改进运动器械，研究运动损伤的力学原因。 第四节运动生物力学学科展望 了解运动生物力学学科在基础研究、应用研究、方法与技术研究三个方面的发展趋势。 第二章人体生物力学参数 本章内容目标是使学生明确运动生物力学参数的特征量及其特性。掌握人体惯性参数、运动学参数、动力学参数的基本特性以及各类参数的采集方法。理解运动生物力学参数特征。 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。 《运动生物力学》课程教学大纲 二、课程简介 《运动生物力学》是实践性很强的学科，它的理论都是体育实践和实验研究的总结，通过本课程的理论教学，使学生能掌握运动生物力学的基本理论知识，了解运动生物力学的基本研究方法，熟悉运动生物力学的基本测量手段，使学生能运用运动生物力学的理论与方法分析、研究人体运动的力学规律，能运用运动生物力学的技术与手段测量、评价人体运动的力学功能。为运动选材，避免运动伤害，增强训练效果，提高运动质量等提供生物力学方面的理论依据。 三、课程目标 1、知识与技能目标：通过课程学习，使学生了解掌握运动生物力学的基本理论知识，正确分析简单动作技术的力学原理，掌握一定的运动生物力学研究方法，培养学生应用本学科基本理论和技能的能力。 2、过程与方法目标：①明确学习目的，调动、发挥学生学习的主动性和积极性，更好地完成本大纲所提出的任务，达到预期目的。②通过各种教学方法，使学生掌握运动技术分析的基本原理与方法。 3、情感、态度与价值观发展目标：通过32学时的教学，贯彻素质教育思想，加强学生责任感及价值观的培养教育，培养学生的实践操作及组织能力。 四、与前后课程的联系 本课程为完整阶段教学，先基础理论，后应用分析教学，课程需要学生具备 一定的运动生理学、运动解剖学、基础力学等专业基础，通过课程教师引导、从而实现教学目的。 五、教材选用与参考书 1、选用教材：高等学校教材《运动生物力学》，高等教育出版社 2、推荐参考书：《运动生物力学测量方法》北京体育大学出版社 六、课程进度表 注：实验类型：演示/验证性、综合性、设计性。 设计性实验：指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。 综合性实验：指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。 实验要求：必做、选做。 七、教学方法 讲授法、多媒体教学法、合作教学法。 八、对学生学习的总体要求 1、学习本课程的方法、策略及教育资源的利用。 课堂理论学习，加强理论联系实际的应用，。 2、学生必须阅读与选读的课外教学材料 ·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 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 运动器官生物力学 1、影响骨拉压力学性质的因素： a)性别和年龄：男女在骨骼弹性模量、抗拉和抗压强度极限上没有显著差 异。 b)骨的各向异性及解剖部位差异：在最常见的载荷方向上，骨骼的强度和 刚度最大。 c)加载、应变速率的影响：（加载速率是指每单位时间内载荷增长量。每单 位时间内应变的改变为应变速率。）研究结果表明，骨的压缩强度极限和 弹性模量随应变速增高而增大。 d）应力集中影响：由于截面尺寸改变而引起的应力局部增大的现象称为 应力集中。在静载荷下，塑性材料与脆性材料对应力 集中的反映是不同的。对塑性材料可不考虑应力集中 的影响；对脆性材料，应力集中将大大降低杆件强度。 2、骨骼的力学特点 1)骨骼是各向异性材料，载荷方向不同其力学性质也不同。局部解剖位置 不同其力学性质也存在差异。 2)成熟密质骨压缩强度最高，拉伸强度次之，剪切强度最差。顺着纤维方 向的剪切强度低于横着纤维方向的剪切强度。松质骨的强度远远低于密 质骨的强度。 3)应力集中会使骨骼的强度降低。 4)加载速度增加，骨的强度和刚度增加，吸收能量的能力增加。 3、骨的功能适应性（Wolff定律） 骨功能的每一改变，都有与数学法则一致的确定的内部结构和外部形态的变化。 4、骨的压电效应 长骨被弯曲时，能产生压电，在凸侧 即张应力侧（拉侧）产生正电位， 在凹侧（压侧）即压应力侧产生 负电位。 5、疲劳性骨折： 1)概念：由于重复作用的较低负载引起的骨折，又叫应力性骨折、新兵骨 折、慢性骨折等。 2)发生机制：骨具有自我修复能力，只有在骨重建不足以弥补骨疲劳损伤 时才发生疲劳骨折——也就是说频繁的载荷妨碍了骨为防止骨折所进行 的重建活动。 3)影响应力性骨折的因素 a)应力大小 b)应力重复次数及负荷频率 c)负荷形式 d)骨的力学强度 e)肌肉疲劳程度 f）局部解剖结构 6、治疗的基本原则：受伤部位制动 7、肌肉活动对骨应力分布的影响： （A）胫骨在三点弯曲状态下压应力和张应力的分布。 （B）小腿三头肌的收缩造成胫骨后侧产生压应力，抵消了胫骨后侧的张应力。（C）当臀中肌松弛时，张应力作用于股骨颈上部骨皮质，压应力作用于下部骨皮质。臀中肌收缩能够抵消张应力。 8、术后康复时：避免主动做折弯、旋扭、剪切、拉伸动作；给予应力刺激 9、生物软组织材料具有很高的非线性、各向异性和粘弹性等性质。 其中粘弹性又包括滞后，松弛，蠕变 10、骨可能承受的负荷形式：拉伸、压缩、剪切、扭转、弯曲、复合。 11、强度：抵抗外力破坏的能力。 刚度：抵抗外力而不产生变形的能力。 稳定性：保持平衡形态的能力。 12、外界有电刺激，骨更易愈合：电刺激骨愈合技术 13、关节软骨的功能： （1）在广泛区域内使关节负荷分散，可减少接触关节面上的应力。 （2）可在相对关节面上发生一定活动而有最小的摩擦和耗损。 （3）富有弹性，能起到缓冲震动的作用。 （4）在受到压力时，关节软骨具有渗透性。 14、软骨的生物力学性能： a)软骨的粘弹性 b)关节软骨的渗透性：渗透性和压应力关系：健康关节软骨的渗透性随其压力应变或压应力的增大而降低。 c)关节软骨的润滑性 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
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