第二章运动生物力学教案
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运动生物力学教学计划7篇运动生物力学教学计划实验教学是整个教学活动的重要环节,是提高学生学科素质,培养学生动手操作能力和协作精神,落实素质教育必不可少的。
因此,做好实验教学工作就显得至关重要。
现将本学期的生物实验教学工作制定计划如下:一、指导思想通过实验教学培养学生观察问题、思考问题和分析问题的能力及组员的协作精神。
让学生通过现象观察事物的本质,从而认识和揭示自然科学规律,培养学生严谨的治学态度和追求真理的意识,切实让素质教育落实到实处。
二、教学要求1、演示实验必须按大纲要求开足,教师在课堂上用演示的方法面向全体学生进行实验。
通过观察实验现象,使学生能够获得感性的认识和验证,以加深对理论知识的理解。
若有条件可改成分组实验。
2、学生分组实验,也要按教学大纲的要求把学生实验全部开齐。
对于学生实验,若能当堂看清实验结果的须在实验室里教师指导下进行,教师监督学生对每个实验达到操作规范、熟练的程度;培养他们浓厚的生物学兴趣和语言表达能力。
三、实验课的教学方法实验课教学应根据教学目的、教学内容、学生实际和设备条件等因素,采取探究式教学方法。
让学生多动脑、多思考,锻炼自己能找到一些新方法、新步骤;在讲授理论知识时,最好让学生通过实验的方法去归纳出这些知识,这样做重在培养学生的科学素质,培养学生科学研究的思路与方法;加强能力的培养和知识的迁移,有利于充分发挥其科学思维和想象力。
运动生物力学教学计划【篇3】古人云:凡事预则立,不预则废。
每项工作都需要有计划的进行,才能取得梦想的效果。
为顺利完成本学期的教学工作,并取得良好的成绩,我根据八年级生物学科的特点,特制订计划如下:一、指导思想在认真学习和深入贯彻《中共中央、国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》的基础上,以《全日制义务教育中生物课程标准》(实验稿)为依据,在继承我国现行生物教学优势的基础上,力求更加关注学生已有的生活经验;以培养学生的学习兴趣、教会学生如何学习、提高学生综合成绩为重点,更加强调学生的主动学习,增加实践环节。
“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。
运动生物力学第三版教学设计一、课程简介运动生物力学是体育科学与生物学的交叉学科,它主要研究人体运动时产生的各种物理量,探讨其运动机理和规律。
本课程主要介绍运动生物力学相关的基本知识和应用技术,着重分析人体骨骼肌肉系统在不同运动状态下的运动机理和效应。
二、课程目标1.掌握运动生物力学基本概念,了解人体骨骼肌肉系统的结构和功能;2.熟悉静态和动态运动学的概念和计算方法;3.能够分析各种运动过程中产生的力、能、功等物理量的特点和变化规律;4.掌握人体骨骼肌肉系统在运动中产生的力对运动效果的影响规律;5.了解各种运动损伤和疲劳的生物力学机理和预防措施。
三、教学方法1.理论授课:讲解运动生物力学的基本概念和方法,以及其在体育训练和运动医学等方面的应用;2.实践操作:通过计算和测量等实践操作,帮助学生熟悉运动生物力学的基本计算方法和实际应用场景;3.课堂讨论:引导学生探究运动生物力学的基本问题,激发学生的学习兴趣和思考能力。
四、教学内容和计划1.运动生物力学基础(2周):–运动生物力学的相关概念和基本原理;–骨骼肌肉结构和生理功能;–运动分析的方法和步骤。
2.静态和动态运动学(3周):–静态平衡和动态平衡的概念和计算方法;–运动轨迹和关节角度的测量和计算;–运动学数据的处理和分析。
3.力学分析与生物反馈(4周):–动力学和功率的计算方法和应用;–运动中的力和矩;–生物反馈技术的原理和应用。
4.运动生物力学在运动训练和运动医学中的应用(3周):–运动损伤和疲劳的生物力学机理;–运动训练的运动生物力学基础;–运动医学的运动生物力学应用。
五、教学评估1.平时成绩占40%:包括课堂出勤、听课笔记和课后作业等;2.期末考试占60%:内容覆盖课程的全部知识点和技能要求;3.可根据实际情况适当调整评估方案。
六、参考教材• C. L. Vaughan, B. L. Davis and J. E. O’Connor. Dynamics of Human Gt, Third Edition. Human Kinetics, 2019.•R. N. Hinrichs. Biomechanics and Motor Control of Human Movement, Fourth Edition. Wiley, 2020.•W. Herzog. Muscle Biomechanics: Theories and Applications.Wiley, 2013.结语本课程旨在帮助学生了解运动生物力学的基本概念和应用技术,培养学生的科学思维和实践能力,为学生将来的学习和职业生涯打下坚实的基础。
运动生物力学教学设计前言运动生物力学作为一门交叉学科,它的综合性较强,涉及许多学科领域,如数学、物理、解剖生理学等,是运动医学、体育科学等领域的重要支撑学科。
随着生物技术、信息技术等领域的快速发展,运动生物力学在不断创新和发展。
在现代教育的实践中,运动生物力学的教学设计至关重要。
教学目标运动生物力学的教学目标主要包括以下方面:1.掌握运动生物力学的基本知识和理论2.理解运动生物力学在运动控制和运动训练中的应用3.学习基本的运动生物力学测量方法4.培养学生综合运用运动生物力学知识解决实际问题的能力教学内容1.运动生物力学的基本概念2.运动生物力学的力学原理3.运动生物力学的机能分析4.运动生物力学的运动控制5.运动生物力学在运动训练中的应用教学方法1.前置知识起点高、深度大。
因为运动生物力学需要掌握一定的数学物理基础才能理解,所以一定要将教材的前置知识讲清楚,为后面的理解奠定基础。
2.实践性强、操作性强。
让学生亲自动手操作,比如通过测量人体各关节的角度、速度等参数,将测量数据进行分析,引导学生通过实践学习理论知识。
3.交互性强、互动性强。
让学生参与教学过程,可以通过小组讨论、PPT展示等方式,促进学生的参与和互动,增加教学效果。
4.探究性强、创新性强。
在教学中注重引导学生探究问题、创新思维,鼓励学生提出新的问题和解决方案,提高学生的综合应用能力。
教学手段1.PPT授课2.实验室实践3.现场案例分析4.讲解教材案例教学评估1.阶段性测试可以促进学生的学习兴趣,并可适时地调整教学进度和方法;考试可以检验学生掌握的知识和能力,并对教学质量进行评估;2.PPT展示:让学生团队合作,制作一个关于运动生物力学应用案例的展示PPT,可以增加学生的团队合作能力和创造力;3.实验报告:在实验课中进行实验,让学生撰写实验报告,可以对学生实际操作能力和实验设计能力进行评估。
总结运动生物力学是一个综合性很强的科目,学习难度较大。
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。
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。
教学内容:●教学常规:师生问好、登记考勤等●导入部分:①复习:人体惯性参数、运动学参数。
提问问题:影响人体转动惯量的因素有哪些?举例说明这些因素在体育动作中的作用。
②宣布本节课内容,提出问题:冬天下雪的时候,自行车轮胎里面的气体是要冲饱满些,还是应该少冲一些?组织学生进行讨论,引发学生兴趣。
冬天自行车轮胎里面的气体要少冲些,增大摩擦力,防止摔倒。
引出摩擦力,从而引出本节课内容:动力学参数●主要部分:第三节动力学参特数征一、动力学参数(一)力力是物体间的相互作用。
主要是人体与地面或流体或器械的相互作用,力的外效应:这种相互作用的结果使物体改变运动状态力的内效应:这种相互作用的结果使物体发生形变影响力作用效应的因素有力的方向、大小和作用点,称为力的三要素。
1. 人体内力与外力内力:若将人体看作一个生物力学系统,则人体内部各部分相互作用的力称为人体内力,如肌肉力、组织粘滞力、韧带张力、关节约束反作用力等。
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称为人体外力。
体育运动中人体所受的主要外力:重力、弹性力、摩擦力、支撑反作用力、介质作用力等。
2.人体受力特点人体受力按作用面可分:集中力和分布力集中力作用于人体的一点(面积为零)分布力作用于人体的一定面积上。
人体受力基本上都是分布力,如重力、浮力、地面支撑反作用力和器械反作用力等。
为了方便研究问题,我们把分布力折合成集中力,如重力、浮力把力分别集中于重心、浮心来处理。
✧人体受力按力的作用线与人体质心的位臵关系,人体受力又分为正心力和偏心力。
力的作用线通过人体质心的力叫做正心力,如重力;力的作用线不通过人体质心的力叫做偏心力,如摩擦力。
人体所受的力绝大多数是偏心力,只有重力永远是正心力。
3.体育运动中常见的人体外力重力:人体重力即地球对人体的引力,非接触力,是人体各部分所受地球引力的矢量合成。
公式:W=mg。
当我们进行训练时在斜坡上奔跑,向上跑时感到很累,是重力的分力使人体做下滑运动,成为人体上坡的阻力,通过蹬地不断地克服此阻力,以达到训练腿蹬地的肌肉力量。
第二章人体运动的生物力学原理1第一节人体运动的运动学任何物体的机械运动都是在一定的空间和时间中进行的。
人体和器械的运动也不例外。
人体和器械的运动在运动形式上多种多样,千差万别。
这种差别主要表现在时间和空间两个主要方面。
况且有不少的运动项目就直接用空间距离和时间的长短来标志成绩的优劣。
物体的运动在空间和时间等方面所表现出的差异特征称运动学特征。
如物体运动的轨迹、路程、位移所描述的即空间特性。
物体运动的先后次序,延续时间等特点谓时间特性。
运动学特征还包括速度和加速度这一类派生的时空特性。
人体运动的运动学任务就是通过位置、速度、加速度等物理量描述和研究人体和器械的位置随时间变化的规律或在运动过程中所经过的轨迹,而不考虑导致人体和器械位置和运动状态改变的原因。
人体运动的运动学研究是以经典牛顿力学理论为基础的。
在研究人体运动时,为了突出主要矛盾,需要把人体和器械进行简化处理,即近似地看成质点(具有质量,但可忽略其大小、形状和内部结构而视为几何点的物体。
系由实际物体抽象出来的力学简化模型)或刚体(由相互间距离始终保持不变的许多质点组成的连续体。
是由实际物体抽象出来的力学简化模型。
在运动生物力学中,把人体看作是一个多刚体系统)。
但人体的运动有别于非生命体,在研究人体运动时,应尽可能地考虑人的生命特征。
这样,才能正确地研究人体的运动。
一、运动的相对性及参考系(一)运动的相对性宇宙万物无一不在永恒运动中,不存在绝对不动的物体。
从哲学的观点来看,运动是绝对的。
在力学中要对物体的运动进行描述,如通常所说的某物静止,某物以多大速度运动,就是对机械运动的描述问题。
由于机械运动是物体间相对位置的变化,因此,要考虑、描述某物体的运动情况,一般总需预先选定一个或若干个物体作参考,观察所研究的物体与这些选定物体相对位置的变化情况。
如果相对位置发生了变化,就说该物体是运动的;如果相对位置没有发生变化,则认为该物体是静止的。
在划船运动中,船和运动员相对岸边的位置不断地发生变化,故说船和运动员相对岸边是运动的。
运动生物力学教案教学内容:● 教学常规:师生问好、登记考勤等● 导入部分:①复习:运动生物力学概念、运动生物力学学科概述;提问问题:运动生物力学的发展前景?②宣布本节课内容,提出问题:大家知不知道自己的头有多重?讨论:怎么才能知道自己的头的重量?引发学生兴趣。
③举例解决学生问题,引出本节课知识点(古代一科学家,最早用六具冰冻的男尸研究人体,他把男尸的头全部割下来,放在体重计上称重量,这就是最早的运动生物力学研究。
现在科学家已经推算出人的头占体重的百分比,所以要想知道头的重量,只需要用体重乘以这个百分数);然后以火亮运动为例,说明无论是重量,还是时间,力等等,都是我们今天要讲的运动参数。
● 主要部分:第一节.人体惯性数参数 一、 人体惯性参数特征 (一)人体惯性参数特征量1.质量(m):衡量物体平动惯性大小的物理量,是恒量、是标量。
绝对质量 人体各环节的质量叫做各环节的绝对质量。
相对质量=绝对质量/人体质量。
提问:姚明为什么在运动场上显得比较笨拙?(质量越大的物体,惯性越大,静止的时候不容易启动,运动的时候不容易停下来)✧ 讨论:体操运动员程菲的上肢相对质量大,还是篮球运动员姚明的上肢的相对质量大? 2. 重量(G)环节绝对重量:人体环节的重量称为环节绝对重量;环节相对重量:环节绝对重量与人体总重量之比叫做环节相对重量重量与质量的关系:G=m*g(重力加速度) 球对人体的吸引力越小,对于跳高,跳远的项目来说,容易取得好成绩,所以墨西哥奥运会上,有很多成绩打破世界记录。
) 3.人体质心(重心)人体总质心:人体整体质量分布的中心。
人体重心:人体各环节所受地球引力的合力作用点。
✧ 质心和重心物理意义不同,计算结果一致。
纵长环节的质心(重心)大致位于纵轴上,靠近近侧端关节。
4.环节质心(重心)位置环节质心(重心)半径系数:即近侧端关节中心至环节质心(重心)的距离与环节长度的比值。
5. 转动惯量(I)衡量物体(人体)转动惯性大小的物理量。
设物体(人体)转动部分由n 个微小质量△mi 构成,微小质量距转轴的距离分别为xi 。
质量是衡量平动物体惯性大小的物理量,转动惯量是衡量转动惯性大小的物理量。
✧ 思考:质量大小与平动的关系?∑==ni i i r m I 12转动惯性大小与转动的关系? 转动惯量的影响因素:质量分布对转动惯量的影响:2. 转动轴对转动惯量的影响:转动轴的位置不同,转动半径R 也不同。
转动位置越远离转轴,转动惯量I 越大。
(转动惯量)大,转动困难。
(提问:为什么链球旋转起来 比较困难)引申:1.空翻类运动项目的运动员身高普遍较矮,转动惯量就小,容易转动,所以体操运动员人矮小。
2.空翻类动作难度的判定与运动员的动作姿势有关,直体难于屈体;屈体难于团身。
6. 回转半径(转动半径R )假设绕某转动轴转动的物体全部集中在离轴某一距离的一点上,用这一点来代表整个物 体的质量,这时它的转动惯量如果恰好与原物体相对此轴的转动惯量相等,则称这个距离为回 转半径(R ),也叫转动半径,用公式表示为:(二)人体惯性参数的标准化(环节的划分方法)人体环节包括头、躯干、四肢等。
由于这些环节在人体运动过程中相互间位置不断的调整和 改变,会直接影响环节质心和人体质心的位置,因此确定环节的划分方法十分重要。
环节划分方法有两种:①一种是以人体的结构功能为依据,分割环节的切面通过关节转动中心,并以关节中心间的连 线作为环节的长度;②另一种是以人体体表骨性标志点作为划分环节的参考标志,并以此确定环节长度。
✧ 第一种符合运动规律,但在人体测量时不易准确确定划分点;而后一种划分方法尽管易于测量,但不如前者能更好地满足运动生物力学研究的基本要求。
(三)人体惯性参数的特性 1. 人体重心位置 影响因素有6个:✧ 性别:女子重心的相对高度比男子低0.5%-2%。
(女子下身比较肥胖) ✧ 年龄:随着年龄的增长相对重心高度会下降✧ 运动专项对人体重心产生影响:滑冰、足球和短跑等下肢肌肉肥厚运动员的相对重心位置较低,而体操、游泳、赛艇等上肢肌肉肥厚运动员的相对重心位置较高。
讨论:篮球运动员的相对重心位置较高吗? ✧ 体型:人体肌肉和骨骼的发达程度以及脂肪积蓄 程度,都影响人体整体的质量分布。
✧ 姿势:当环节向某方向运动时,身体重心随之向该方向移动,在某些情况下,特别是当前屈后仰时,身体总重心甚至移出体外。
✧ 生理与心理:由于人体在变换姿势或心理紧张时,内脏器官及其肌肉质量的位移、血液的重新分布等原因,使得人体总重心的位置不会固定不变。
但是,这种变化是很小的,一般不会超过身高的1%。
2. 人体转动惯量特点 具有可变性、瞬时性人体转动惯量会随着各环节的质量及其在空间分布情况和转轴位置的变化而变化。
(可变性) 利用人体转动惯量的可变性,可以通过变换转动轴或通过改变姿势来改变转动惯量,以完成各种动作。
例如:跳水对人体某一姿势转动惯量的计算和测量,只能说明某一瞬间的情况。
(瞬时性)二、人体惯性参数模型(一)人体惯性参数测量方法主要分三类:尸体测量法,活体测量法,数学模型计算法。
1. 尸体测量法测量方法采用称重法和悬挂法(如右图)。
样本数量少,加之切割技术的复杂、方法不统一,因而所得到的结果在推广时必然会受到限制。
2.活体研究活体研究的传统方法有:水浸法、称重法、数学模型法、放射性同位素法、CT 法、MRI (核磁共振)法等许多新的研究方法。
(1)水浸法根据阿基米德原理,优点是:简单易行,费用少缺点是:误差较大,精度不够(2)称重法(平衡板法)利用力矩平衡方程简便易行和直接测量人体整体和环节重量参数的优点。
(3)放射性同位素法(又称γ射线扫描法)具有诸多优点,并且将躯干分为三段,实验样本量大,所得结果已为运动生物力学工作者广泛应用。
(4)CT 法(利用计算机X 射线断层照相术)郑秀瑗等利用计算机X 射线断层照相术,计算面积;水浸法测出体积,用天平称重最后计算出每一种组织与器官的平均密度;尸体解剖法确定人体各环节划分的分界点。
(5)核磁共振成像法(MRI法)利用原子核中电子运动的磁场现象,透过电脑重组而将磁场情形转换成密度不同的影像,将人体组织结构展现出来。
比CT更精细。
3. 数学模型计算法用几何图形来模拟人体环节,如:将头部模拟成正椭圆球,将躯干模拟成正椭圆柱,将四肢模拟成平截正圆锥体等。
(二)人体惯性参数模型1. 布拉温-菲舍尔模型1889年德国学者布拉温和菲舍尔的研究成果。
2. 松井秀治模型日本松井秀治于1958年的研究成果(分男女)。
3. 昌特勒模型这是由美国宇宙医学研究实验室和美国空军等单位共同完成的。
美国国家技术情报服务处于1975年公布。
4. 扎齐奥尔斯基模型前苏联B.M.扎齐奥尔斯基和B.H.谢鲁杨诺夫于1978年用放射性同位素扫描的方法对100 名青年学生进行测试,得到的。
5. 中国人参数模型郑秀瑗等人采用CT法首次获得了中国正常人体的惯性参数,填补了空白。
把环节划分为9 个部分第二节运动学参数一、运动学参数特征人体的运动是在一定的时间和空间维度上进行的,人体运动的运动学是对人体运动的定量 描述,研究人体或器械运动的轨迹、速度、和加速度等。
从而揭示人体运动或器械的外部状况, 对运动进行外显特征的比较。
(一) 运动学参数时间参数、空间参数、时空参数 1.时间参数(时刻、时间、频率) (1)时刻是人体位置的时间量度,是时间上的一个点。
(2)时间是运动结束时刻与运动开始时刻之差值,过程量。
时间与时刻的区别? 博尔特百米跑领先记录9秒69,是时间还是时刻?分析博尔特百米跑 ✧ 百米记录打破情况:频率=次数/单位时间 例如:步频、心率 2.空间参数 :路程、位移、角位移 (1)路程指人体从一个位置移到另一个位置时,人体运动的实际路线的长度。
标量 (2)位移是矢量,是对运动的直线量度。
400m.操场跑一圈,位移是多少?路程是多少? (3)角位移(转动角)Φ定义:描述人体转动的空间物理量,人体整体或环节绕某轴转动时转过的角度。
方向:逆时针转动的为正,顺时针转动为负单位:弧度(rad )、角度、周。
1 弧度=2π/半径 2π弧度=360度=1周 3.时空参数 (1)速度 (V )速度=位移/时间,是描述人体运动快慢和方向的物理量,矢量 (2)速率=路程/时间之比, 是描述人体运动快慢程度的物理量,标量(3)角速度(ω)指人体在单位时间内转过的角度。
矢量。
角速度ω=角位移Ф/时间t表示物体转动的快慢与转动方向。
单位red/s。
(4)加速度指单位时间内人体速度的变化量,是描述人体运动速度变化快慢的物理量,用a表示。
①直线运动中,速度方向在同一条直线上。
②曲线运动中,由于速度大小和方向均会发生改变,将a分解为两个分量,一个沿法线方向称法向加速度(an),一个沿切线方向称切向加速度(at) 。
an =v2/r(5)角加速度指人在单位时间内转过的角度。
表示人体转动时角速度变化的快慢,用β表示。
指转动中角速度的时间变化率。
如:转动人体在某一时刻(t1)角速度为ω1;在时刻(t2)角速度为ω2 ,则β=△ω/△t=(ω2-ω1)/ (t2 - t1) 。
(二)运动学参数相对性特征(参照系)在研究问题时,涉及到位移、速度、加速度等都是相对于选定的参照系而言,只有确定了参照系,这些量才有确定的意义,这一性质特征可概括为相对性。
当我们在描述人体的运动情况时,一般需要选定一个或若干个物体作为参考标准,观察人体与这个选定物体相对位置的变化情况,如果相对位置没有变化,说明人体是静止的;如果相对位置发生了变化,说明人体是运动的。
1.参照系又称参考系参照系:指为了描述人体运动所选定的作为参考标准的物体或物体群。
(1)惯性参照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照系,通又称为静参照系。
相对于地球都是静止不动的,均可称为惯性参照系。
(2)非惯性参照系指以相对于地球作变速运动物体,或者说以相对于惯性参照系做变速运动的物体作为参照系,通常称为动参照系。
在人体完成各种体育动作时,有时需要研究局部肢体的运动状态变化,在大多数情况下,是以人体躯干或身体重心作为参照系,因为在完成体育动作时,人体躯干或身体重心的位置不断改变的,因此他们属于非惯性参照系。
2.坐标系为了定量表示人体或器械的位置相对于参考系发生变化,就要用坐标系。
坐标系是具有参照原点、参照方向、参照单位的参照系。
常用的有3种:(1)一维坐标系最简单的是一维坐标.坐标轴用OX表示。
100m跑、游泳均朝一个方向运动等一般可近似看作在一维坐标上的运动。
适用于游泳,跑步等整体动作的分析(2)二维坐标系二维坐标系又称平面坐标系,若人体在空间的运动是在一个平面上,这个运动可以有两个方向。