运动生物力学的概念(终审稿)

运动生物力学运动生物力学名解：●运动生物力学的定义：运动生物力学是研究人体运动力学规律的科学●静载荷：静载荷是逐渐加于物体上的，其特点是在这种载荷作用下，物体各部分不产生加速度或产生可以忽略的很小的加速度。

●动载荷：动载荷所引起的加速度显著。

动载荷又分冲击载荷和交变载荷。

●载荷的表现形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转和复合载荷。

●应变：是量度物体形变程度的量，分为线应变和剪应变。

●应力：物体在受到外力作用而变形时，其内部各质点间的相互作用力发生变化。

这种由于外力作用而引起的固体内各质点之间相互作用力的改变量，简称为内力。

单位面积上的内力称为平均应力，当面积趋近于0时平均应力的极限称为应力。

单位面积上的内力称为平均应力，当面积趋近于0时平均应力的极限称为应力。

●强度：结构破坏前所能承受的变形；结构破坏前所能承受的载荷；结构在破坏前所能贮存的能量；●刚度：弹性范围内曲线的斜率表示结构的刚度。

考虑力量和速度的组合效应。

●生物运动偶两个相邻骨环节之间的可动连接叫做生物运动偶。

●生物运动链：生物运动偶的串联式连接叫做生物运动链。

●运动的自由度：一个物体在空间运动，描述物体运动状态的独立变量的个数，叫做这个物体运动的自由度。

●约束：运动受到限制，称为约束。

每增加一个约束就减少一个自由度。

●生物运动偶：两个相邻骨环节之间的可动连接叫做生物运动偶。

●生物运动链取决于生物运动偶，生物运动偶的运动能力又取决于关节的构造和肌肉的控制作用。

●动作结构概念：每个完整的特定动作，都有固有的特点，各个动作成分之间都有着固定的联系，这是一个动作区别于另一个动作的特征，动作的这种固有特点和固定内在联系叫做动作结构。

动作结构包括运动学特征和动力学特征。

●空间特征是指位置坐标，运动轨迹，关节角度等。

●运动轨迹：动点随着时间在空间连续占有的几何位置。

●时间特征：是指运动开始时刻，结束时刻，运动持续的时间，动作的频率和节律。

●节律：动作中各个动作成分所占的时间比例。

运动生物力学运动生物力学是一个基于生物学原理的运动科学，关注力学性能，以及与人体动作相关的生理过程。

这一领域的研究强调对运动表现的定量分析，以及运动过程中生物学过程和机械过程之间的关系。

运动生物力学的研究从人性和动物的视角开始，采用多方法的实验测量技术，如结构图像分析，动力学建模，和生物位移分析来研究运动表现。

应用运动生物力学，可以更好地理解不同人群，如关节限制者，精神障碍者和老年人的运动表现，以改善他们的运动能力。

这种方法可以以视觉，力学，模拟和实验的方法来提高患者的运动表现。

结构图像分析是运动生物力学领域的一项核心技术，通过使用高分辨率的结构图像，可以更好地理解人体和动物身体结构，以及运动受控的构造和构造受控的运动之间的相互关系。

例如，研究人员可以通过分析关节活动，肌肉活动，肌腱活动，肌肉力矩和肌腱力矩，以及其他研究对象的运动方式，来揭示不同身体结构的运动表现。

动力学建模是该领域的另一个核心方法，可以用来仿真描述有关运动的过程，预测运动的结果，验证设计和改善技术。

动力学模型可以采用计算机模拟，三维建模，力学模拟和数学模型等方法，来模拟不同运动表现，从简单的步行步态到复杂的运动。

此外，生物位移分析也是运动生物力学研究的一个重要组成部分，它可以用来评估一个人在站立、步行和发力方面的动作特征，如脚步长度，脚步频率，肢体摆动，肢体发力，以及腰部发力等。

在运动医学领域，运动生物力学的研究可以使用它用于预防和治疗运动伤害。

研究人员可以利用运动生物力学测量技术来诊断等，以更好地给予治疗，如采用机械辅助设备，力学训练和矫正锻炼计划等。

例如，研究人员可以使用结构图像分析，力学建模，和生物位移分析来诊断和治疗关节炎，膝盖间隙缩小，以及肩关节不稳定性等疾病。

在运动训练中，运动生物力学的研究可以帮助教练们更好的训练运动员，减少损伤，提高运动员的训练效果。

研究人员可以采用多种测量技术，例如视觉，力学，模拟和实验，以改善运动员的运动表现。

运动生物力学一．基本概念：1、人体惯性参数：是指人体整体及环节的质量、质心（重心）位置、转动惯量及转动半径。

2、鞭打动作：人们把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成为鞭打动作。

3、力偶：是指一对大小相等、方向相反的平行力，如汽车司机两手作用于方向盘的力就是一个力偶。

4、转动惯量：是衡量物体（人体）转动惯性大小的物理量。

5、稳定角：是重力作用线和重心至支撑面相应边界的连线之间的夹角。

6、运动生物力学：是研究人体运动力学规律的科学，它是体育科学学科体系的重要组成部分。

7、图像解析：对运动员的技术进行拍摄完成后，将得到的影像资料进行数字化的处理，获取原始的运动学数据，这就是图像分析。

8、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合外力矩。

9、人体重心：是人体各环节所受地球引力的合力作用点。

10、相向动作：是人体在腾空状态下动作主要表现的形式，如挺身式跳远空中动作过程、排球空中大力扣（发）球动作。

二、简答：1、试举体育实例说明影响人体转动惯量大小的因素有哪些？答：①质量大小。

质量越大转动变量越大。

如：要停住相同速度且相同体积的铅球与皮球，铅球不容易停住，是因为铅球的质量大，他的转动变量大，所以要改变他的状态就不容易。

②质量分布。

转轴一定时质量分布越远离转轴，转动惯量越大，反之则越小。

如：直体空翻比团身空翻难度大，是因为直体时，身体的质量分布离转轴较远，转动惯量较大。

③转轴的位置。

转轴离质心越远转轴惯性量越大，反之则越小。

如：同一运动员做单杠大回环和腹回环相比较，单杠大回环的转动惯量较大，是因为转轴位置的不同。

2、爆发式用力的体育项目中，为什么肌肉力量训练和速度训练等重要？答：爆发式用力的体育项目指的是在短时间内输出强大肌肉功率的体育项目而爆发力是指肌肉在工作时快速地将生物学能转化为机械能对外输出强大机械功率的能力。

即：P=F*V，有肌肉收缩力-----速曲线可知，当载荷为零时，即：F=0时，则肌肉收缩速度V最大，但此时功率很小；同样，当阻力增大到肌肉不能缩短时，则V=0，肌肉不做功，所以功率为零，根据希尔方程推论，只有当处于1/3。

第一章、運動生物力學之簡介及發展趨勢一、生物力學（biomechanics）之定義廣義：生物力學是將數學及力學原理應用在對生物系統之研究的一門科學。

狹義：生物力學是研究作用於人體（或人所操作之物體）之內力或外力以及由這些力所產生之運動的一門科學。

它是探討人體運動因果關係的一門科學，力量作用之後會使人體產生加速度，而造成人體運動速度的改變。

亦即力量的作用是造成人體運動速度改變的原因，而人體運動速度的改變是力量作用之後所產生的結果。

二、生物力學研究的領域（一）復健（使用攝影機、測力板、Cybex等）（二）步態（走路、跑步，正常、異常，醫生診斷之用）（三）人體和工作環境的關係（搬運重物、工廠操作機器）（四）關節（運動學、動因學）（五）肌肉功能（肌肉收縮、電刺激）（六）骨科（骨骼受力、骨釘、人工關節）（七）切肢和裝入人工肢體（運動學、動因學）（八）脊椎（脊椎負荷變形、椎間受力）（九）組織（肌肉、骨骼、韌帶）（十）肌電圖（十一）電腦模擬和數學模式（十二）運動（一般運動、競技運動）（運動生物力學）三、運動生物力學（sport biomechanics）之定義運動生物力學是將數學及力學原理應用在對運動技術之研究的一門科學。

它是生物力學之中相當重要的一個研究領域。

四、運動生物力學之主要用途：技術指導。

五、運動生物力學對體育教師、教練、選手之重要性：（一）對體育教師而言：因為體育教師的對象都是初學者，若是體育教師不懂運動生物力學而灌輸了錯誤的觀念，這對學生將來影響很大，所以體育教師一定要瞭解運動生物力學的原理。

（二）對教練而言：教練的對象是選手，在技術上皆有所心得，毛病也不少。

故一位好的教練更要對運動生物力學有深一層的研究，並加以融會貫通，才能挑出選手的毛病所在，進一步指導，使選手在技術上有所精進。

（三）對選手而言：一般而言，選手不須懂得那麼多，但若選手能對運動生物力學有所瞭解，不但可提高興趣以改進技術，並可做為將來擔任教練時所用。

对《运动生物力学》的认识
运动生物力学是运用生物力学原理来研究和控制人体动作、技能及运动力学特性的一
门科学。

它融合了机械力学、医学、电气工程方面的知识，主要研究的是运动的物理及化
学机制、生理构造及活动的原理。

它的研究范畴包括肌肉活动控制机制、运动生物学动力
学机理、运动机器人及人机界面等领域。

运动生物力学为运动力学研究提供了生物机制支持。

它提供了一种能了解运动任务动
作机制的新方法，将传统的运动力学和生物学融合到一起，为理解运动的运动学和动力学
机制以及其分析提供了科学的理论依据。

运动生物力学还可以为运动指导员和教练提供参考，进行运动的有效指导和训练，使
运动员能够在有限的时间内获得最佳效果。

运动生物力学还可以为那些有负担的运动员提
供预防性指导，以减少他们锻炼过程中受伤的可能，并为他们提供合理有效适当的训练方案。

运动生物力学可以用来研究人体的运动规律和运动表现，提出人机界面技术，识别不
同运动行为，并利用生物力学原理以及机械及医学原理优化和改进行为。

针对不同的活动，运动生物力学可以根据不同的动作参数进行分析，从而为演练和优化形式提供有力的指导。

总的来说，运动生物力学是一门综合性学科，它融合了生物学、机械学、电气工程学
等学科的知识，并将其综合起来，以进一步帮助运动科学整体发展，并为人体运动中的研
究提供科学、合理的方法。

运动生物力学运动生物力学一、名词解释1、运动生物力学：作为体育科学学科体系中的一门交叉学科，是以机能解剖学、运动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征、人体运动动作的力学规律以及运动器械机械力学规律的学科。

2、人体惯性参数：指人体整体及环节的质量、质心（重心）位置、转动惯量及转动半径。

3、转动惯量：是衡量物体（人体）转动惯性大小的物理量。

公式 r m i i n i J 21?=∑= 4、惯性参考系：指以地球或相对于地球静止不动的物体或做匀速直线运动的物体作为参考系，又称静参考系。

5、非惯性参考系：指以相对于地球做变速运动物体，或者说以相对于惯性参考系做变速运动的物体作为参考系，又称动参考系。

6、瞬时速度：人体在某一时刻或通过运动轨迹某一点时的速度。

7、人体内力：若将人体看做一个生物力学系统，则人体内部各部分相互作用的力。

（肌肉力、组织粘滞力、韧带张力、关节约束反作用力）8、人体外力：若将人体看作一个生物力学系统，来自于外界作用于人体的力。

（重力、弹性力、摩擦力、支撑反作用力、介质作用力）9、拉伸载荷：是沿骨的长轴方向，自骨的表面向外施加相等而反向的载荷，在骨内部产生拉应力和拉应变。

（单杠悬垂时上肢骨的受力）。

10、压缩载荷：是在骨的长轴方向上，加于骨表面的向内而反向的载荷，在骨内部产生压应力和压应变（举重举起后上肢和下肢骨的受力）11、应力松弛：当物体突然发生应变时，若应变保持一定，则相应的应力会随时间的增加而下降。

12、转动定律：刚体绕定轴转动时，转动惯量与角速度的乘积等于作用于刚体的合外力矩。

βJ M =13、鞭打动作：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。

14、蹬伸动作：人体在有制成的状态下，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，以获得较大支撑反作用力的动作过程。

15、稳定角：是重力作用线和重心至支撑面相应边界的连线之间的夹角。

体育学中的运动生物力学研究体育运动在人类社会中扮演着重要的角色，它不仅能够提升个体的身体素质，还能够培养团队合作精神和竞争意识。

然而，要想在体育运动中取得优秀的成绩，只有依靠强大的意志力和运动天赋是远远不够的。

在现代体育学的研究中，运动生物力学作为一门重要的学科，为我们深入了解人体在运动中的本质提供了重要的理论支持和实践指导。

本文将介绍体育学中的运动生物力学研究，并探讨其在训练和运动优化中的应用。

一、运动生物力学的概念与发展历程运动生物力学是体育学的一个重要分支学科，它主要研究人体在运动过程中的力学特征及其影响因素。

通过对人体力学、生理学、解剖学等方面的研究，运动生物力学揭示了人体运动的基本规律和特点。

运动生物力学的发展可以追溯到19世纪末，当时的科学家开始运用机械原理和工程学方法研究人体的运动机制。

随着科学技术的进步和研究方法的不断完善，运动生物力学逐渐成为了一门独立的学科，并广泛应用于体育训练、人体健康等领域。

二、运动生物力学在体育训练中的应用1. 运动姿势的优化运动姿势是体育训练中非常重要的一个环节，它直接影响到运动员的运动效果和受伤风险。

运动生物力学通过研究人体在不同运动状态下的力学特征，可以确定出最佳的运动姿势，帮助运动员提高运动效果、减少能量消耗，并降低运动受伤的风险。

例如，在游泳中，研究人员通过运动生物力学的分析，发现头部和身体的协调姿势对于减少水阻和提高游泳速度非常关键，因此在游泳训练中需要重点强调这一技术要点。

2. 运动技术的改进运动技术的优化是提高运动员竞技水平的关键。

运动生物力学的研究为改进运动技术提供了理论依据和实践指导。

通过对运动过程中的关键动作进行分析，运动生物力学可以找出关键因素和影响因素，并提出相应的技术改进策略。

例如，在田径跳远项目中，运动生物力学的研究表明，起跳时的膝关节角度和腿部肌肉的力量是影响跳远成绩的重要因素，因此运动员在训练中需注意强化相应的肌肉群、控制起跳时的膝关节角度，从而提高跳远成绩。

一．运动生物力学得概念：运动生物力学得概念就是研究体育运动中人体及器械机械运动规律得科学。

二．动能与势能得正确利用(高水平运动员动作得特征）：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、高水平运动员较好得利用了身体得动能及肌肉得弹性势能。

三．人体运动得形式：如果将人体简化为质点，人体运动可分为：直线运动与曲线运动。

如果将人体简化为刚体，人体运动可分为：平动，转动与复合运动。

2、斜抛物体得运动：1、定义：运动轨迹为抛物线2、斜抛运动得构成：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就是运动学量F就是动力学量，她们都就是矢量力就是产生运动得原因，并且加速度方向与力得方向一致。

2、牛顿第二定律中得物体就是被当做质点得3、加速度与力同时出现同时消失，反应得就是瞬时关系。

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 动量定理在体育中得应用1：落地缓冲动作：要减少对人体得冲力，就得延长力得作用时间。

七．人体平衡得力学条件人体平衡得力学条件就是人体所受得合外力为零与合外力矩为零。

表达式为：∑F=0，∑M=0 如：燕式平衡，单杠支臂悬垂八．人体重心得概念：1、概念：人体全部环节所重力得合力得作用点，就叫人体重心2、研究人体重心得意义：评定一个体育动作得质量，分析其技术特征与纠正错误动作等。

都需要从人体重心得变化规律去分析，无论就是动力性得动作还就是静力性得姿势，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，要受肌肉与脂肪得增长或消退等因素得影响，即使在每一瞬间，也要受呼吸，消化，血液循环等因素得影响，特别就是在体育运动中，要受人体姿势变化得制约，随姿势得改变，有时甚至移出体外。

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11“绕某轴发生转动，则必有另一些环节以咕辽绕同一轴作反方向转动，且满足1「1 •丨2'2 = 0，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。

、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。

运动生物力学的概念运动生物力学是研究生物体在运动中所涉及的力学原理和机制的学科。

它通过分析生物体在运动过程中的力、速度、加速度等参数，来揭示生物体在不同运动形式和环境条件下的运动机制和优化策略。

运动生物力学具有广泛的应用领域，包括运动医学、运动训练、人体工程学等。

运动生物力学主要研究以下几个方面的内容：1. 动力学：动力学是研究运动的力学学科，它描述了生物体在运动过程中所受到的力、质量、速度和加速度之间的关系。

例如，通过分析运动过程中的惯性力、重力、摩擦力等力的作用，可以揭示生物体运动的原理和机制。

2. 步态分析：步态分析是研究人体行走、跑步等运动形式的力学学科。

通过分析生物体在步态循环中不同阶段的力学参数，如步长、步频、步态对称性等，可以评估和优化运动的效能和健康状况。

步态分析在康复医学、运动训练和人机交互等领域具有重要的应用价值。

3. 关节生物力学：关节生物力学是研究关节机械特性及其对运动影响的学科。

关节是连接骨骼的重要结构，通过分析关节运动的角度、力矩和力等参数，可以了解关节机械特性的变化和功能障碍的原因。

关节生物力学在骨科医学、康复治疗和人体工程学等领域有广泛的应用。

4. 肌肉力学：肌肉力学研究生物体肌肉的收缩、拉伸和力学性能。

通过分析肌肉的纤维类型、力-长度特性和能量代谢等特征，可以揭示肌肉在不同运动条件下的力学行为和能量转化效率。

肌肉力学在运动训练、康复医学和人工肢体设计等方面有重要的应用。

5. 人体姿势和平衡：运动生物力学还研究人体的姿势和平衡控制。

通过分析人体重心位置、姿势调整和平衡控制的力学机制，可以评估人体在不同条件下的平衡能力和运动稳定性。

这对于运动训练、康复治疗和老年人护理等领域具有重要的意义。

总之，运动生物力学通过研究生物体在运动中的力学原理和机制，为运动医学、运动训练和人体工程学等领域提供了理论基础和实践指导。

它的应用可以帮助优化运动表现、提高运动能力，促进康复治疗和改善人体健康。

运动生物力学的概念
运动生物力学是研究生物体运动过程的力学原理和规律的学科。

它结合了生物学、医学、物理学和数学等多学科的知识，探讨生物体运动的力学机制、运动过程中的力学参数以及运动对生物体结构和功能的影响。

运动生物力学主要研究以下几个方面：
1. 动力学：研究运动物体所受力的来源及其对物体运动的影响。

通过分析力的大小、方向和作用时间等参数，揭示人体运动的原理和机制。

2. 力学特性：研究生物组织和骨骼结构的力学性质，包括强度、刚度、柔韧性、弹性等。

通过测量和建模，了解生物体在运动时的力学行为，为运动训练和康复提供科学依据。

3. 动力学优化：研究生物体在不同运动任务中的优化策略，分析运动的效率和稳定性。

通过数学模型和计算方法，优化运动技能和训练方式，提高运动表现和竞技能力。

4. 运动损伤和康复：研究运动活动对生物组织和结构的影响，探索运动损伤的机制和康复的原理。

通过运动生物力学的分析和评估，指导损伤预防和康复治疗，促进运动健康和运动能力的提高。

总之，运动生物力学通过应用力学原理和方法，揭示生物体运
动的本质和规律，为运动训练、竞技表现和康复治疗等提供科学依据，并推动了运动科学的发展。