2、关节活动的顺序原理—大关节带动小关节活动原理
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机制：
A、大关节指配布有大肌群的关节，能产生很大的力，首先克服阻力而产生运动，小关节肌力较小，只有阻力减小到其能克服时，才能产生运动。尽管人体全力运动时大小关节同时用力，但表现形式却是大关节先产生活动，小关节后产生活动。
如投掷标枪动作，身体各部分的鞭打是有顺序的，优秀运动员对标枪的用力曲线图呈双峰形(图8—5)。在鞭打之前手向鞭打的反方向移动，右腿在左腿强有力的支撑下积极蹬伸，身体形成“满弓”动作致使做鞭打动作的肌群处于被拉长的状态储备弹性势能，紧接着髋关节及躯干屈曲鞭打，曲线图出现第一个波峰；肩关节在投掷方向上产生加速度，接着肩带及肩关节产生活动，使肘关节产生位移，躯干开始制动，使上臂急速向前上方运动，前臂跟着上臂留在后面，曲线图上出现一个小波谷，在此基础上上臂制动伸肘
动作则要求重心过支点后进行。
、蹬地时膝关节角度不同，肌肉力量及其作用不同。
°以后，屈膝肌群（股二头肌、半腱肌、半膜肌、腓肠有协同股四头肌伸膝作用，而且随着膝关节角度增加，蹬地力明显增加。
复杠杆示意图。
)
2θ
分别为大、小腿长，
（二）起跳动作的生物力学分析：
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
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”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。
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
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）
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。（×）
《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 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。
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》学习指南 《运动生物力学》是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，是体育院（系）学生的一门专业基础理论学科，又是与体育实践紧密结合的应用性学科，在课程学习前只有明确学习的内容，了解学习课程的方法，才能在学习过程中做到有的放矢，达到事半功倍的效果。 通过运动生物生物力学课程的学习，我们要做到以下几点： （一）掌握运动生物力学的基本知识。通过运动生物力学课程的学习，要掌握运动生物力学的基本知识，如运动生物力学的学科演变、特性及学科任务；运动生物力学参数、采集方法及特征；骨、关节、肌肉运动器系的生物力学特性等。 （二）掌握运动生物力学的基本原理，探索运动技术的力学规律。通过运动生物力学课程的学习，首先，掌握体育运动中冲击、摆动、蹬伸、缓冲、鞭打以及相向动作的基本原理，了解它们的动作形式及其特征。其次，探索体育运动中运动技术的力学规律，并应用于实践研究，如前滚翻时为什么要强调团身？人体落地时屈膝的意义是什么？等等。 （三）了解并掌握运动生物力学的基本应用及分析方法。如静力学、动力学、抛体、流体力学的生物力学分析方法；走、跑、跳跃、投掷等基本动作形式的生物力学分析方法，培养学生对运动生物力学学科的应用能力。 （四）扩大知识视野，提高实践能力。通过运动生物力学课程的学习，扩大学生知识视野，如人体在完成各种体育动作时，可运用人体解剖学的知识进行动作分析，又可用生理学的知识进行解释，同时还可以运用生物力学的知识进行力学评价；其次，提高学生的实践能力，如帮助学生了解、掌握人体运动时的运动生物力学指标，并且通过运动生物力学的原理与方法计算所需指标，获得人体运动的生物力学信息。 明确了运动生物力学的课程学习内容后，还应该清楚运动生物力学的学习方法，即怎样学的问题，因此在学习过程中应该把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。结合本课程的学习内容，在学习中应该树立和贯彻以下基本观点：
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
北京体育大学运动生物力学复习题
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。（√）