运动生物力学的基本理论

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。

运动生物力学的原理及应用前言运动生物力学是研究生物体运动的机理和规律的学科，在运动科学、医学、体育等领域具有广泛的应用。

本文将介绍运动生物力学的原理和应用，并通过列举一些典型的应用案例，帮助读者更好地了解这一领域。

1. 运动生物力学的基本原理•人体运动的基本力学原理：人体运动是通过肌肉协调收缩，产生力以推动骨骼运动。

运动生物力学研究如何利用肌肉力和关节运动来实现高效的运动，包括力的大小、方向和作用点等。

•动力学和静力学：运动生物力学研究对象可以分为动力学和静力学。

动力学研究运动过程中的力学特性，如加速度、速度和力等；静力学研究运动静止状态下的平衡和稳定性。

•生物力测量技术：运动生物力学依靠生物力测量技术获取数据，如力板、压力传感器、运动捕捉系统等。

这些技术可以帮助研究人员获得运动过程中产生的力、压力分布、身体姿势等信息。

2. 运动生物力学在运动科学中的应用•运动机能评估：通过运动生物力学技术对运动员的运动机能进行评估，如力量、速度、灵敏度等指标。

这可以帮助教练员制定个性化的训练计划，提高运动员的竞技水平。

•运动伤害预防：研究运动生物力学可以帮助了解运动员的运动过程中可能发生的伤害因素，如过度使用某个肌肉或关节，以及不恰当的运动姿势等。

这些知识可以帮助制定预防伤害的训练和康复计划。

•运动技术改进：通过运动生物力学分析运动员的动作和姿势，可以发现改进的空间和方式。

例如，用运动生物力学技术研究高跳运动员的动作可以找到跳高技术方面的问题，并提出改进建议。

•运动装备设计：运动生物力学可以帮助运动装备制造商设计更符合人体工程学原理的装备。

例如，研究鞋类的缓震性能和稳定性，可以帮助设计更适合运动员需要的运动鞋。

3. 运动生物力学在医学中的应用•运动康复：运动生物力学研究可以为医学康复领域提供支持。

通过对运动姿势和肌肉力量的分析，医生可以制定个性化的康复计划，帮助患者重建运动能力。

•步态分析：运动生物力学技术可以帮助医生进行步态分析，了解患者行走过程中存在的问题，如不平衡、不稳定等。

运动生物力学（Biomechanics of Movement）是研究人体运动过程中力学规律和生物学原理的学科。

它关注人体运动的力和能量、运动控制、运动技术以及人体结构和功能如何影响运动表现。

运动生物力学是体育科学学科体系的重要组成部分，为体育教育、运动训练、运动康复等领域提供理论支持。

运动生物力学的研究内容主要包括：
1.力学原理在人体运动中的应用：研究力和能量如何影响人体运动，
如何通过力学原理分析和解释人体运动。

2.人体动作结构的生物力学基础：研究人体骨骼、肌肉、关节等结
构如何影响运动，以及运动过程中这些结构的相互作用。

运动效能评估：计算和分析能量输出、功率、效率等参数，为提高运动员成绩提供依据。

3.人体运动的生物力学原理：研究人体运动过程中的动力学、静力
学、运动学等问题，以及这些原理如何应用于运动技术分析和改进。

4.运动伤害机制与预防：探讨运动过程中可能导致伤病的生物力学
因素，并提出改善训练方法和技术以减少受伤风险。

5.运动器械设计与改进：根据生物力学原理优化运动装备的设计，
如跑鞋、泳衣、自行车等，提升运动员使用器械时的表现。

6.运动员个性化训练：针对不同运动员的身体结构、生理特征及技
术特点，制定个性化的训练方案和恢复策略。

运动生物力学的基本理论概述运动生物力学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。

运动生物力学在篮球运动教学中的运用研究导言随着社会的发展和人们对健康的重视，体育运动的领域越来越受到人们的关注。

篮球作为一项全面的体育运动，受到了越来越多人的喜爱，而篮球的教学也备受关注。

在篮球的教学中，运动生物力学作为一种重要的理论和方法，可以帮助教师和教练更深入地了解篮球运动的本质和规律，从而更好地指导学生和运动员进行训练和比赛。

一、运动生物力学的基本概念运动生物力学是研究人体运动的力学特性和规律的一门学科，它是生物学、运动学和力学相结合的综合学科。

它主要研究人体运动的机理及其与肌肉、关节、骨骼和神经系统之间的相互作用，以及其在运动中所产生的力和能量变化等。

它的研究内容主要包括运动的力学原理、人体解剖学、生理学、生物力学测量技术等。

运动生物力学在体育运动中的应用十分广泛。

它可以被应用在各种体育运动中，如田径、游泳、乒乓球、篮球、武术等等。

在这些运动中，运动生物力学可以帮助运动员更好地掌握运动技巧和规律，从而更好地进行训练和比赛。

二、运动生物力学在篮球运动教学中的应用1. 篮球运动的运动学分析篮球运动的运动学分析是运动生物力学在篮球运动教学中的重要应用之一。

其研究球员在篮球运动中的速度、加速度、运动幅度和运动曲线等，帮助教练更好地探究运动员的成功技巧和弱点，从而在教学中精细化地调整技术和方法。

例如，在篮球运动中，施放投篮时往往存在粗糙的手臂摆动或旋转，影响篮球投篮落点，导致得分率降低。

运用运动生物力学理论，可以通过分析肌肉活动，手臂归位角度等因素，判别造成此类动作失误的原因，并针对具体情况提出相应的纠正建议，从而提高孩子的投篮命中率，提高比赛胜率。

2. 篮球运动的肌肉生理学分析在篮球运动中，肌肉是人体运动的关键之一。

同时，通过掌握和分析肌肉生理学知识，教练和教师可以更好地了解篮球运动的基本规律，传达肌肉负荷、收缩和放松的时间、力量和方式。

教练和老师可以学习如何通过肌肉的负荷、作用和收缩方式，来挖掘运动员的天赋和潜力。

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。

知识点：1.惯性参照系是指相对地球静止或匀速直线运动的物体被选为参照物。

2.非惯性参照系是指相对地球做变速运动的物体被选为参照物。

3.研究人体运动中常用的两种简化模型是质点与刚体。

4.把人体简化为刚体时，人体运动分为平动、转动、复合运动。

平动可分为直线平动和曲线平动。

5.物体加速度的方向与外力矢量和的方向相同。

百米短跑过程中，起跑时加速度最大，速度最小；途中跑时速度最大，加速度最小，近似为零。

6.动点相对于静参考系的运动称为_绝对运动__；动点相对于动参考系的运动称为___相对运动__；动参考系相对于静参考系的运动称为__牵连运动__。

7.海拔越高，重力加速度g的越小；纬度越大，重力加速度越大，越靠近赤道，重力加速度越小。

8.运动员受不等于零的恒力作用时，该运动员不可能处于匀速直线运动状态。

9.链球从开始旋转一直到出手的这个阶段___既有向心加速度，又有切向加速度__。

10.力的作用可以使物体产生加速度和产生形变，这就是力的作用效应。

前者称为____外效应___后者称为__内效应___。

力的合成和分解遵循__平行四边形_____法则。

人体内力只能改变身体的形状，不能引起人体整体的运动，人体外力可以引起人体整体的运动。

11.弯道跑时人体向内倾斜的目的是为了产生足够的向心力，而不是为了克服离心力。

12.跳高运动员飞跃横杆过程中，人体只受重力，重心的加速度为始终向下。

13.刚体平衡的力学条件是合外力为零与合外力矩为零。

14.从轴的正面看去，力使物体按_逆__时针方向转动时，力矩规定为_正__；力使物体按_顺__时针方向转动时，力矩规定为_负__。

15.当物体处于不稳定平衡时，如果受到外力偏离其平衡位置时，重心将会降低。

16.当物体处于稳定平衡时，如果受到外力偏离其平衡位置时，重心将会升高。

17.按照支撑点与重心的位置关系，人体平衡可以分为上支撑平衡、下支撑平衡与混合支撑平衡。

各举例一项。

18.按照平衡的稳定程度，人体平衡可分为稳定平衡、不稳定平衡、有限度的稳定平衡、随遇平衡。

运动生物力学是用静力学、运动学和动力学的基本原理结合解剖学、生理学等研究人体运动的学科。

运动生物力学作为体育科学体系中的一门交叉学科，是以机能解刨学、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科学。

运动生物力学把体育运动中各项动作技术的研究课题，赋予生物学和力学的观点及方法，使复杂的体育动作技术奠基于最基本的生物学和力学的规律之上，并以数学、力学、生物学及运动技术原理的形式加以定量描述。

运动生物力学的理论基础主要包括：人体实用力学基础（人体运动的运动学，人体运动的动力学，人体运动的静力学，人体运动的转动力学，人体运动的流体力学）、骨，肌肉的力学特性及人体基本活动形式、人体运动数据采集及处理、动作技术的生物力学。

运动生物力学是生物力学的一个分支。

它的研究内容相当广泛。

运动是肌肉牵拉骨绕着关节转动产生的。

肌肉产生一个动力作用在骨上面，而关节给骨一个支点让其有规律的运动。

所以用物理的话说：骨是杠杆，关节是支点，肌肉和骨、关节是人体运动系统的主要组成部分，是人体运动实现的基本结构，人体的运动是肌肉收缩和舒张，牵拉骨杠杆绕关节运动的结果。

肌肉是动力骨的作用是支撑，关节的作用是传递力和运动，肌肉的作用是牵引关节
肌肉的收缩造就了各种各样的动作，没有肌肉的收缩，就没有运动，以及人类的行为。

主要是起肌肉收缩和曲张的作用。

骨在运动中主要是起杠杆作用，肌肉起动力作用，关节决定运动的幅度和方向，关节主要由关节面、关节囊、关节腔以及一些辅助结构韧带等。