《运动生物力学》实验教学大纲(12学时)讲解

“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》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，。

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。

《运动生物力学》课程教学大纲课程编码：50913003 学分：2 总学时：36说明【课程性质】《运动生物力学》为体育教育专业的学科平台课程。

【教学目的】本课程教学目的是使学生初步掌握体育运动中人体机械运动的一般规律，能应用生物力学的原理和方法分析教学和训练中的具体问题，为今后从事体育教学、训练打好基础。

【教学任务】1．通过教学对学生进行政治思想、品德教育，树立辩证唯物主义观念，为今后从事体育教育与训练工作做好准备。

2．掌握运动生物力学的基本原理、基本知识，正确分析简单动作技术的力学原理。

3．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，使教学和训练更加科学化、合理化。

【教学内容】主要内容包括运动生物力学概论、人体运动实用力学基础、骨、关节、肌肉的生物力学、人体运动数据采集及处理、运动生物力学的应用。

【教学原则和方法】教学原则：该学科为应用性学科，因此在教学坚持理论联系实际的原则、教师主导与学生积极性原则、系统性与突出重点相结合的原则。

教学方法：讲授法、讨论法、实验法。

【先修课程要求】本课程要求学生先修《运动解剖学》、《运动生理学》等课程。

【学时分配】【教材与主要参考书】教材：《运动生物力学》，赵焕彬, 李建设主编，高等教育出版社，2008年3月，第3版参考书：[1]《运动生物力学》，全国体育学院教材委员会编，人民体育出版社，1990年6月，第1版大纲内容绪论【教学目的和要求】使学生明确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。

【内容提要】本章主要阐述了运动生物力学的学科概念和历史沿革，提出了运动生物力学课程的学习内容和学习要求。

【教学重点与难点问题】教学重点：运动生物力学的学科定义和学习要求。

教学难点：运动生物力学的学科特性。

【复习思考题】1．简述运动生物力学的概念。

2．简述运动生物力学课程学习过程中应树立的哲学观点。

3．如何理解“生命要力学化，力学要生命化”的观点。

（二）结合人体重心的可变性特点分析影响人体重心位置的因素。

二、实验原理
力矩平衡原理∑M A(F) = 0
若测量板长为AB（AB = 200㎝），人体体重为G，重心为C点，则人体重心至足底高为AC；空板时B端支撑力读数（数字仪表读数）为f，人躺在板上，两足紧贴抵足板时，B端支撑力读数为F。

那么 G×AC –（F-f）×AB = 0 ； AC =（F-f）×AB/G；
重心相对高度 = 重心绝对高度/身高×100%
由于本实验空板时B端支撑力读数可设置为0，因此，AC = F×AB/G 三、实验仪器与材料
体重秤、身高仪、
CXCI-1型一维重心测量仪。

四、实验方法与步骤
（一）学生六人为一组。

（二）赤足测量每人的身高、体重。

（三）连接CXCI-1型一维重心测量
板与数字仪表的连线，接通数字仪表
电源，调试键盘功能键，使空板时数字仪表读数为0，并进入测试工作状态。

（四）如图，被试者以标准解剖姿势平躺在测量板上，另一学生读出数字仪表读数并记录在登记表内。

然后被试者分别作两臂平举和两臂上举动作，并记录数字仪表读数。

（五）根据实验原理和测量数据，计算不同姿势的重心高度和标准解剖位的重心相对高度。

五、实验结果与分析
（一）实验结果：
（二）分析与讨论：
实验结果登记表
受试者
测量项目
体重。

3、各向异性和应力强度的方向性：各向异性是指骨在不同方向上的力学性质不同，（多孔结构所致）。

应力强度的方向性表现在骨密质与骨松质刚性的差别和各向异性使骨对应力的反应在不同方向上各不相同。

4、耐冲击力和耐持续力差：骨对冲击力的抵抗和持续受力能力较其它材料差。

抗疲劳性能也差。

5、应力对骨结构的影响：外加机械力改变骨结构中的应力。

而应力通常与骨组织之间存在着一（就象多次弯曲竹杆）、周期性载荷引起的骨折，开始于应力集中点，形成蚌壳式裂纹。

、重复载荷的骨疲劳，引起的骨折往往是低载荷的情况。

（四）影响骨疲劳的因素和疲劳曲线：骨骼上的应力，起到保护骨骼的作用。

（二）体育锻炼可促进骨的形态结构发生变化，提高骨抵抗载荷的能力。

第三节关节软骨、韧带、肌腱的生物力学特性和人体关节力学（课下自学）作业：自学P37--51第三节关节软骨、韧带、肌腱的生物力学特性和人体关节力学并回答问题。

1、简述关节软骨的力学性质，并分析关节软骨在关节活动中的作用。

：指肌肉工作时并联弹性成分的张力。

：被动张力与主动张力之和。

Ft = Fc + Fp（四）肌肉的平衡长度：无任何负荷时肌肉的长度— 。

在人体内的肌肉长度总是稍许大于平衡长度，所以放松的肌肉也保（也称最适长度）：指肌肉收缩成分产生最大收时，收缩成分的张力最大。

时，肌肉能恢复原长。

i=2.5 时，肌肉收缩力三、肌肉长度与肌肉收缩力量的关系—指肌肉收缩前的初长度对肌肉收缩（三）肌肉长度—总张力的关系（Ft— i曲线，P55图2-32）Ft = Fc + Fp分析：1、 i≤ 时，若肌肉收缩，Ft = Fc（此时Fp = 0）2、 i= o时，Fc = Fc max，则Ft =Fc max + Fp3、 i＞ o时，Fc减小，Ft一般减小。

Δ = 时为缓冲和超越器械（二）肌肉离心收缩力—速度的关系：（P60图2-37）随着肌肉被拉长速度的增加，肌力也增加，F∝V“切断”粗细肌丝连合所需的力要比保持等长收缩的力更大。

运动⽣物⼒学教学⼤纲XX 学院教学⼤纲体育系2012级体育教育专业2014级专接本课程名称：运动⽣物⼒学任课教师：XXX2014年8⽉20⽇⾄2015年1⽉5⽇XX学院体育系体育教育本科专业《运动⽣物⼒学》教学⼤纲课程名称：运动⽣物⼒学课程性质：专业必修课总学时：36学分：2适⽤专业：体育教育先修课程: 运动解剖学、运动⽣理学⼀、课程的性质、⽬的与任务：1.课程性质：《运动⽣物⼒学》是根据教育部颁发的《普通⾼等学校本科体育教育专业课程教学指导⽅案》的要求所开设的⼀门专业基础理论课。

数理概念与⼒学理论在体育领域的应⽤，它的任务是为⼀切体育活动提供⼒学基础。

2.课程⽬的：运动⽣物⼒学是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。

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。

本课程使学⽣掌握运动⽣物⼒学基本知识，掌握运⽤⼒学知识分析体育动作的⽅法，从⽽规范动作形式，提⾼运动成绩。

3.课程任务：使学⽣了解运动⽣物⼒学的学科地位，提⾼学习兴趣。

使学⽣掌握运动⽣物⼒学基本知识、基本原理。

掌握体育动作的⼒学分析⽅法，提⾼学⽣理论联系实践的能⼒，利⽤运动⽣物⼒学知识指导⽇常训练和教学。

⼆、教学内容与教学基本要求：（⼀）理论部分绪论1.教学内容⼀、运动⽣物⼒学的基本概念⼆、运动⽣物⼒学的课程内容三、运动⽣物⼒学的学习要求2.教学要求要求学⽣了解运动⽣物⼒学学科发展，了解运动⽣物⼒学学科的主要研究任务、重点研究领域和学科发展趋势。

第⼀章运动⽣物⼒学学科概述1.教学内容第⼀节运动⽣物⼒学学科演变⼀、运动⽣物⼒学学科的萌芽时期⼆、运动⽣物⼒学学科的形成时期三、运动⽣物⼒学学科的发展时期第⼆节运动⽣物⼒学学科特性⼀、研究对象的复杂性⼆、研究⽅法的综合性三、测量技术的先进性四、研究内容的实践性第三节运动⽣物⼒学学科任务第四节运动⽣物⼒学学科展望⼀、基础研究⼆、应⽤研究三、⽅法与技术研究2.教学要求要求学⽣了解运动⽣物⼒学学科发展的历史沿⾰；明确运动⽣物⼒学学科特性；了解学科的主要研究任务、重点研究领域和学科发展趋向；把握学科概貌。

《工程力学》－静力学、运动学和动力学部分实验教学大纲一、目的与任务1．使学员巩固所学理论，培养学员分析问题和解决问题的能力。

2．使学员掌握测定理论力学性能的基本知识、基本技能和基本方法。

3．培养学员的动手能力和严谨科学作风二、主要内容与基本要求（一）实验单元一：理论力学创新应用与转动惯量测定（2学时）实验1.1 静力学、运动学和动力学创新应用实验1．实验目的与任务①通过大量工业产品和科技成果向学生展示《理论力学》的工程意义和工程应用，开阔学生的眼界。

②通过学生对大量工业产品和科技成果的观察分析，通过学生动手操作，加深对《理论力学》基本概念的理解，巩固力学分析方法的掌握。

③培训、训练学生的创新思维，提高、锻炼他们建立力学模型的能力。

2．实验原理实验以在课堂所学的理论力学知识为基础，结合实验室所提供的40种左右生活中的理论力学模型，任选一样完成一篇小论文。

3．实验内容及要求实验室的静力学模型有：曲柄滚轮挤水拖把的受力分析、挖掘机部件的受力分析与求解各油缸的推力或拉力、静、动滑动摩擦引述的测定等。

运动学模型有：旋转式、往复式剃须刀的比较，曲柄框架机构与外壳振动控制的技术、推土机的机构运动与分析、不可见轴转速的测定方法等。

动力学模型有：拳击机拳击力的标定方法—动力学普遍定理的综合应用与恢复系数、振动电机及其在工程中的应用、质点系动量定理的演示等。

4．实验结果及要求①积极动脑、动手、观察、讨论。

②每人至少完成1篇小论文。

论文要求WORD文档，AUTOCAD绘图，字数至少1000个汉字，A4纸打印。

期末考试之前交。

③爱护实验室内所有仪器、设备、模型和实物。

实验1.2 转动惯量的测定1.实验目的与任务1） 利用三线扭摆法测定水平圆盘相对圆盘中心的垂直轴的转动惯量。

2） 利用三线扭摆法测定规则几何体的转动惯量。

2.实验原理三线扭摆测定物体转动惯量所依据的理论公式:1)圆盘相对三线扭摆过圆盘中心点的垂直轴的转动惯量0JlT mgr J 22204π= 其中：：圆盘的扭摆周期。