18.肌肉的生物力学模型

运动生物力学题库授课教师：孟林盛本题库共包含7种题型，其中判断题90道；选择题59道；填空题50道；名词解释77道；简答题30道；论述题22道；计算题35道。

一、判断题1、运动生物力学研究的核心是技术动作（）2、运动生物力学的研究对象是生物体（）3、运动生物力学研究的核心是人体内部结构。

（）4、一般δ>5%称为塑性材料，δ<5%称为脆性材料。

（）5、物固体材料如骨、软骨、肌肉、血管壁、皮肤等都具有粘弹性。

（）6、应力的大小与至骨干中性轴的距离成反比，距中性轴越远，应力越小。

（）7、剪应力的量值与其距中性轴的距离成正比，距中轴越远，剪应力越大。

（）8、压缩负荷能够刺激新生骨的生长，促进骨折的愈合。

（）9、骨在压力情况下易损坏，在张力情况下不易损坏。

（）10、关节的作用一是保证人体的的运动，二是起到支点的作用。

（）11、两关节面弧度差越大，关节的运动幅度就越大。

（）12、从希尔方程可知骨骼肌收缩时，负荷P增加，速度V减小；反之，P减小，V增加。

（）13、肘关节有3个自由度。

（）14、（自由刚体有6个自由度。

（）15、动作结构是借以区别不同动作，是正确动作的依据。

（）16、人体质心和重心一般被认为是共点。

（）17、物体质量越小，保持原有运动状态的能力也越小。

（）18、物体转动惯量越大，保持原有运动状态的能力也越大。

（）19、质量他是度量转动物体惯性大小的物理量。

（）20、转动惯量他是度量转动物体惯性大小的物理量。

（）21、自由体是可任意方向移动的物体。

（）22、力偶是一对大小相等方向相反的力。

（）23、某运动员站立在操场上不动，有人说他是绝对地静止。

（）24、直线运动又称线运动，是指人体或器械始终在一条直线上运动，即近地点运动轨迹是一条直线。

（）25、人体运动一秒后的速度是8米/秒，则此人在第一秒同实际通过的路程(位移)是8米。

（）26、人体做单杠大回环时，假如把人体看作是刚体的匀速圆周运动，则此人的切向加速度为0，法向加速度不为0。

肌肉结构的力学模型
肌肉结构的力学模型可以用来描述肌肉的力学特性和运动过程。

1.肌肉组织结构：肌肉由许多肌纤维组成，每个肌纤维都是由许多肌原纤维组成的。

肌原纤维是肌肉的基本结构单元，它们通过肌腱连接到骨骼上。

2.肌肉收缩机制：肌肉的收缩是由神经系统控制的，神经冲动会刺激肌肉中的肌原纤维收缩。

在肌肉收缩过程中，肌原纤维会缩短，并拉动肌腱，使骨骼运动。

3.肌肉力量和功率：肌肉的力量和功率可以用来描述肌肉的运动能力。

力量是指肌肉产生的力的大小，而功率则是指肌肉产生力的速度和持续时间。

4.肌肉疲劳：长时间的运动会导致肌肉疲劳，这是由于肌肉中乳酸积累过多导致的。

肌肉疲劳会影响肌肉的力量和功率。

5.肌肉伸展和放松：肌肉的伸展和放松是肌肉生理学中的重要概念。

当肌肉处于伸展状态时，它的长度增加，力量和功率减小；当肌肉处于放松状态时，它的长度减少，力量和功率增加。

综合以上几个部分，可以建立一个比较完整的肌肉结构的力学模型，用来分析和预测肌肉的运动特性、疲劳程度以及训练效果等问题。

⽣物⼒学试题及答案运动⽣物⼒学题库及答案本题库共包含7种题型，其中判断题90道；选择题59道；填空题50道；名词解释77道；简答题30道；论述题22道；计算题35道。

⼀、判断题1、运动⽣物⼒学研究的核⼼是技术动作（×运动⽣物⼒学研究的核⼼是体育动作)2、运动⽣物⼒学的研究对象是⽣物体（×运动⽣物⼒学的研究对象是体育动作。

）3、运动⽣物⼒学研究的核⼼是⼈体内部结构。

（×；运动⽣物⼒学研究的核⼼是⼈体运动动作）4、⼀般δ>5%称为塑性材料，δ<5%称为脆性材料。

（√）5、物固体材料如⾻、软⾻、肌⾁、⾎管壁、⽪肤等都具有粘弹性。

（√）6、应⼒的⼤⼩与⾄⾻⼲中性轴的距离成反⽐，距中性轴越远，应⼒越⼩。

（×；应⼒的⼤⼩与⾄⾻⼲中性轴的距离成正⽐，距中性轴越远，应⼒越⼤）7、剪应⼒的量值与其距中性轴的距离成正⽐，距中轴越远，剪应⼒越⼤。

（√）8、压缩负荷能够刺激新⽣⾻的⽣长，促进⾻折的愈合。

（√）9、⾻在压⼒情况下易损坏，在张⼒情况下不易损坏。

（×；⾻在压⼒、张⼒过⼤情况下都易损坏）10、关节的作⽤⼀是保证⼈体的的运动，⼆是起到⽀点的作⽤。

（×，关节的作⽤⼀是保证⼈体的的运动，⼆是传递⼒）11、两关节⾯弧度差越⼤，关节的运动幅度就越⼤。

（√）12、从希尔⽅程可知⾻骼肌收缩时，负荷P增加，速度V减⼩；反之，P减⼩，V增加。

（√）13、肘关节有3个⾃由度。

（×；肘关节有2个⾃由度）14、（⾃由刚体有6个⾃由度。

（√）15、动作结构是借以区别不同动作，是正确动作的依据。

（×；动作结构是借以区别不同动作，包括正确动作和错误动作的依据）16、⼈体质⼼和重⼼⼀般被认为是共点。

（√）17、物体质量越⼩，保持原有运动状态的能⼒也越⼩。

（√）18、物体转动惯量越⼤，保持原有运动状态的能⼒也越⼤。

（√）19、质量他是度量转动物体惯性⼤⼩的物理量。

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.1/500sb.1/100sc.1/200sd.1/500s8、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.1/500sb.1/100sc.1/1000sd.1/200s9、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,35ºb.35º,45ºc.20º,30ºd.30º,40º10、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,15ºb.155º,10ºc.145º,15ºd.145º,10º11、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,55ºb.145º,50ºc.145º,40ºd.150º,40º12、挺身站立中立位时，躯干背伸和侧屈的活动度分别为。

人体肌肉生物力学仿真研究第一章引言人体运动是指人体肌肉和骨骼系统的协同运动，是人类日常生活和运动竞技活动中的重要组成部分。

随着计算机技术、仿真技术和运动分析技术的发展，人体肌肉生物力学仿真研究已成为一种重要的研究手段。

本文将从人体肌肉生物力学仿真的概念、方法、应用及未来发展等方面进行综述。

第二章人体肌肉生物力学仿真概念人体肌肉生物力学仿真是一种基于计算机虚拟现实技术的仿真研究方法，用于模拟人体肌肉骨骼系统在不同运动状态下的力学特性和生物力学反应。

人体肌肉生物力学仿真建立在人体解剖学、生物力学和计算机科学的基础上，结合了力学仿真、结构动力学、生物力学、运动分析等学科，利用计算机技术模拟出人体肌肉骨骼系统在不同运动状态下的力学性质和运动方式，并对其进行分析和优化。

第三章人体肌肉生物力学仿真方法人体肌肉生物力学仿真的方法包括肌肉建模、动力学分析、仿真运动学分析等。

1. 肌肉建模人体肌肉是将运动信号转化为力的主要器官，肌肉建模是人体肌肉生物力学仿真的基础，其目的是以力学模型的形式表达人体肌肉的生物力学特性。

肌肉力学模型可分为线性模型、非线性模型和多段模型。

线性模型主要包括肌肉-骨骼动力学模型和Hill型肌肉模型。

非线性模型主要包括Hill类型元件模型、随机弹性元素模型、斜筋二带模型等。

多段肌肉模型则结合了不同类型的肌肉模型的优点，提高了模型的精度和可靠性。

2. 动力学分析动力学分析是对人体肌肉骨骼系统力学特性的分析和测定。

其基本原理是利用动力学定理和运动学原理，根据所给的运动方式和肌肉力学模型，推导出人体肌肉骨骼系统的运动学参数、动态参数和力学参数等。

动力学分析主要包括动力学模型的建立、运动学参数的测定、动力学参数的计算、肌肉力学特性的仿真分析等。

3. 仿真运动学分析运动学分析是研究人体运动状态的变化规律和运动先后关系的学科。

仿真运动学分析是在计算机虚拟场景中对运动状态进行模拟和分析的过程。

仿真运动学分析主要包括模型建立与优化、动态仿真、运动分析与评价等。

肌肉的运动机制和力学模型身体的肌肉是我们完成活动的主要组成部分，肌肉收缩能够使骨骼运动，使人体能够快速反应、迅速移动。

然而，肌肉的运动机制和力学模型却是在近几十年中才开始逐渐被人们所了解。

在本文中，我们将介绍肌肉运动的力学模型和运动机制，以帮助更好地理解人体运动和健康肌肉的力学模型肌肉是根据生理学角度进行分类的，肌肉是动作创造力的产生者，也是能量消耗的产生者。

肌肉的力学模型源于肌肉的微观结构。

肌肉由一系列细胞、肌纤维和肌纤维束组成，再加上肌肉的血供和神经控制。

从肌肉的组成结构上来看，肌纤维是肌肉结构的基本单位，它是由许多排列在一起的肌纤维束组成的。

在肌纤维内，有许多叫做肌纤络膜的薄膜。

这些膜覆盖着肌纤维内的许多小小结构，从而形成了肌肉的微观结构。

能够让肌肉收缩的是肌肉内的微观结构中的肌肉交叉桥。

交叉桥是肌肉中的两种蛋白质——肌动蛋白和肌球蛋白——相互结合所形成的，当两个蛋白质结合时，就像铁轨上的列车一样，就能够在肌肉中移动。

当交叉桥在肌纤维内移动时，肌肉就开始收缩。

肌肉的运动机制人们对肌肉运动机制的理解是不断在深化的。

肌肉的收缩并不是一个简单的过程，很多的细节发生在肌肉收缩的时间内，并且这些细节不断的变化。

肌肉运动是一个复杂的力學系統，涉及到多种不同的参数和因素。

从肌肉收缩的角度来看，肌肉运动是由神经传递的电信号所控制的。

神经系统给予肌肉一个指令使它收缩，这个指令称为“神经冲动”。

神经冲动沿着神经细胞传递到肌纤维束中的神经肌接头。

当神经冲动到达神经肌接头时，会刺激神经肌接头中的神经传递物质，从而使交叉桥在肌肉纤维中移动，导致肌肉的收缩。

肌肉运动的另一个重要因素是肌肉长度和速度。

肌肉长度和运动是密切相关的，伸展的肌肉要比收缩的肌肉能够产生更大的力量。

当肌肉在快速移动的过程中，肌肉纤维会受到许多不同的力的作用，这些力会影响到肌肉的速度和稳定性。

因此，了解肌肉在不同长度和速度条件下的运动机制，对于肌肉运动的研究和训练都有着重要的作用。

肌肉的生物力学肌肉的类型•平滑肌•心肌•骨骼肌肌肉组织的性能收缩性可扩张性弹性肌肉组织的功能•运动•保持姿势•稳定关节•其它功能—产热—保护作用—物质进出的屏障希尔方程•肌肉的力学特性➢肌肉的基本机能：将化学能转化为机械功或力。

➢肌肉活动的基本生物力学指标肌张力肌肉长度变化的速度➢肌肉收缩时肌肉性质的变化肌肉张力肌肉长度弹性热力学第一定律：•E=A+S+W•E: 肌纤维单位时间内释放的能量•A：单位时间内保持的热量•S：收缩热•W：功率=TV长度不变时：E=A长度改变时：S+W=b（T0-T）假设S=aV：b（T0-T）=aV+TV(a+T)(v+b)=b(T0 +a)希尔方程缩短速率V(cm\s)载荷T(g)挛缩状态的蛙缝匠肌快速释放实验中T、V数据与希尔方程相比较许多肌节许多肌原纤维串联肌原纤维并联长度、速度成倍增加力的大小与单个肌节相同肌肉的长度与速度成正比增强力不改变收缩速度肌肉的截面积与收缩力成正比肌节肌节串联肌节肌节并联运动对肌肉力学性能的影响•运动对肌肉结构力学的影响1．力量训练人体内的肌肉是均衡配布的。

力量训练可由增大主动肌力和减小对抗肌力两种途径进行。

训练方式主要为抗阻力练习。

训练的结果是肌肉体积的明显增大。

一般认为，肌肉体积增大是肌纤维增粗的结果。

2．肌肉功率的项目差异不同距离赛跑运动员的测试材料说明，短跑选手的伸膝功率最优。

若以短跑选手的最大功率为100 ，则中距离选手为80 ，而长距离选手为70 。

变化梯度：1.力的时间梯度：达到二分之一最大力所需的时间，称为力的时间梯度。

2.力的速度梯度：力的最大值与所需时间所得的商正常达到最大力值300-400ms短跑蹬地少于100ms，跳高250ms肌肉刺激的功效肌肉活动信号测量：表面肌电测试谢谢欣赏。