运动生物力学重点
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运动生物力学知识点名词解释:1、转动惯量2、时间3、频率4、惯性参考系、非惯性参考系5、动量6、应变7、应力8、塑性变形9、刚度10、疲劳骨折11、肩关节12、过肩运动13、盂肱节律14、颈干角15、前倾角16、股胫外侧角17、Q角18、运动单位19、完全性恢复20、瘢痕修复21、流体22、等效原则23、流线24、迹线填空:1、生物力学基础是什么(3个)2、人体生物力学参数(3个)3、运动学参数包括什么(3个)4、人体环节划分方法5、人体惯性参数模型(刚体模型)6、力的三要素7、载荷的形式8、应力的实质9、应力——应变曲线分段10、粘弹性材料的特点11、骨密质在拉伸、压缩载荷中断裂的机理各是什么12、影响关节稳定性的因素及最主要的因素13、喙肱韧带、盂肱韧带的作用,肩关节、髋关节外展时的启动肌各是什么14、第二肩关节的构成15、髋关节运动16、人体肌腱和大多数韧带的构成成分,弹性纤维构成的韧带是什么(2个)17、肌肉膜系统18、人体上肢、下肢肌肉类型各是什么选择:1、转动惯量、回转半径、力矩、动量、动量矩、冲量、冲量矩实例分析、公式应用2、粘弹体特点的实例分析3、骨最怕那种负荷形式4、锁骨的生物学意义5、臀中肌瘫痪的表现6、肌肉收缩力量的大小取决因素7、肌肉产生最大收缩力的大小取决因素8、肌肉产生最大收缩力时的肌肉的长度9、Hill方程的本质10、爆发力的表现11、人体生物力学参数那些是标量、矢量12、抛体运动的种类13、不同种类抛体运动的影响因素14、流管的性质简答:1、确定关节转动重心的原则2、关节转动重心位置的确定方法3、在投掷项目中,为了增加出手速度,即增加出手动量,应增加用力过程中对器械的冲量,举例4、应力——应变曲线阶段5、股骨为例分析承受载荷6、疲劳骨折理论7、什么是肩关节8、屈膝90度时可做旋内旋外的原因9、影响韧带和肌腱力学特性的因素10、骨骼肌力学模型11、抛点和落点在同一水平面上的斜抛运动公式计算12、流线和迹线的区别13、伯努利方程的应用14、增加投掷距离,需要考虑哪些相关因素。
运动⽣物⼒学复习总1第⼀章⼀.名词解释1.⽣物⼒学2.运动⽣物⼒学3.动作技术原理4.最佳运动技术⼆.简答1.运动⽣物⼒学研究的任务2.运动⽣物⼒学研究的内容答案:⼀. 1.⽣物⼒学:是研究活体系统机械运动规律的科学。
2.运动⽣物⼒学:是研究体育运动中⼈体或器械机械运动规律的科学。
3 .动作技术原理:指完成某项动作技术的基本规律,它适⽤于任何⼈,不考虑运动员的性别、体型、运动素质的发展⽔平和⼼理素质等的个体差异,是具有共性特点的⼀般规律。
4.最佳运动技术:指考虑了运动员的个体的⾝体形态、机能、⼼理素质和训练⽔平来应⽤⼀般技术原理,以达到最理想的运动成绩,即它既具有共性,也具有个性特征的运动技术。
⼆. 1答1)研究运动员⾝体结构(⾻骼、肌⾁)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,建⽴动作技术模式采指导教学和训练。
3)结合运动员个⼈的⾝体形态、机能和运动素质等的特点,研究适合个⼈的最佳动作技术⽅案和进⾏动作技术诊断。
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。
6)运动⽣物⼒学⽅法研究(运动⽣物⼒学是⼀门实验科学)2答1)运动⽣物⼒学概论2)⼈体运动的运动学3)⼈体运动的动⼒学4)⼈体运动的静⼒学5)⼈体转动⼒学6)肌⾁⽣物⼒学7)⼈体运动基本形式8)动作技术⽣物⼒学分析第⼆章⼈体运动的运动学1.在描述⼈体运动时,为什么要选定参考系?坐标系和参考系是什么关系?如果两个观测者,所选定的参考系不同,他们的观测结果会有什么不同,请举例说明。
2.在某⼀时刻,⼈体的运动速度很⼤,他的加速度是否也⼀定很⼤?反之,如果⼈体在某时刻的加速度很⼤,那么他在该时刻的运动速度也是否很⼤?3.⼈体的运动分类⽅法有⼏种?按照每⼀种分法⼜可以分为多少类?跑步属于哪种类型?4.运动员垂直上跳,蹬伸时间为0.2秒,起跳蹬伸距离为0.45⽶,求该运动员的腾起初速度和重⼼腾空后上升⾼度。
1. 生物力学:是研究活体系统机械运动规律科学2. 运动生物力学:是研究体育运动中人体机械运动规律科学3. 动作技术原理:是指完成某项动作技术根本规律,它适用于任何人,不考虑运发动性别、体型、运动素质开展水平与心理素质等个体差异,是具有共性特点一般规律。
4. 最正确动作技术:是考虑了个人身体形态、机能、心理素质与训练水平来应用一般技术原理,以到达最理想运动成绩,即它既具有共性,也具有个性特征运动技术5. 运动生物力学任务:1. 研究运发动身体构造与机能生物力学特征,为运发动选材提供理论依据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与训练3.结合运发动个人身体形态、机能与运动素质等特点,研究适合个人最正确动作技术方案与进展动作技术诊断注:运动生物力学开展简史〔第6到10页〕要看看6. 质点:具有质量,但可忽略其大小、形状与内部构造而视为几何点物体7. 刚体:由相互间距离始终保持不变许多质点组成连续体8. 运动相对性:物体运动取决于参考物体选取性质叫做运动相对性9. 参考系:描述物体运动时选作为参考物体或物体群叫做参考系〔或参照系〕坐标系:指设置在参考系上数轴,是参考系数学抽象,它在性质上起着参考系作用,而在数量上又能准确描述坐标系三要素:参照原点,参照方向,参照单位10. 惯性参考系:把相对于地球静止物体或相对于地球做匀速直线运动物体作为参考标准参考系叫做惯性参考系,又称为静坐标或静系11. 非惯性参考系:把相对于地球做变速运动物体作为参考标准参考系叫做非惯性参考系,又叫动参考系或动系12.把人体简化为质点,按质点运动轨迹可分为直线运动与曲线运动13.直线运动分为匀速直线运动与变速直线运动曲线运动分为圆周运动与斜抛物体运动14. .按机械运动形式可将人体运动分为平动、转动与复合运动〔把人体简化为刚体〕15.质点绝对运动:运动着质点〔动点〕相对于静参考系运动相对运动:动点相对于动参考系运动牵连运动:动参考系相对于静参考系运动16.运动描述方法:在运动生物力学中,对运动描述采用运动方程、图像法与表格法17.运动学量特征:〔一〕瞬时性〔二〕矢量性〔三〕相对性〔四〕独立性18. 独立性是指物体在空间运动时,在各个方向上独立保持自己运动性质1.力三要素:影响力作用效应因素有力大小、方向与作用点2.人体运动内力与外力区别:假设将人体看作一个力学系统,那么人体内部各局部相互作用力称为人体内力如果把人体看成一个力学系统,那么来自人体外界作用于人体力称为人体外力3.牛顿运动定律及其应用4.动态支撑反作用力大于体重,称超重现象5.动态支撑反作用力小于体重,称失重现象6.动量定理在体育运动中运用〔70—72页〕1.力偶:大小相等、方向相反、作用线互相平行但不重合两个力作用在物体上,物体同样会产生转动,这一对力称为力偶2.力偶矩:力与力偶臂乘积称为力偶矩3.力平移原理〔了解〕4.平衡力学条件:当物体保持平衡时,作用在物体上一切外力相互平衡,也就是物体所受合外力为零,所受合外力矩为零5. 下支撑静力性动作稳定性判定:〔1〕支撑面〔2〕重心上下〔3〕稳定角〔4〕平衡角〔5〕稳定系数6. 平衡动作定性分析:1.根据平衡物体重心于支撑点位置关系,平衡种类可分为:〔1〕上支撑平衡:支撑点在重心上方平衡〔2〕下支撑平衡:支撑点在重心下方平衡2.平衡物体受到外力作用偏离其平衡位置时,根据物体保持其平衡可能性分为:\〔1〕稳定平衡〔2〕不稳定平衡〔3〕有限度稳定平衡7. 人体平衡特点:〔1〕人体不能处于绝对静止状态〔2〕人体内力在维持平衡中作用(3)人体补偿动作〔4〕人体具有自我控制、调节与恢复平衡能力〔5〕人体平衡受心理因素影响〔6〕人体平衡动作消耗肌肉生理能8. 体重心位置:据测定,站立时,人体重心一般在身体正中面上第三骶椎上缘前方7厘米处9. 响重心因素:性别、年龄、体型、生理活动、专项10.人体运动过程移动规律:做大幅度体前屈动作或体操“桥〞动作时,人体重心可以移出体外,重心移动方向总是与环节移动方向一致,并且重心移动幅度取决于环节移动幅度,环节运动幅度大,重心移动幅度也大;并且其环节质量愈大,那么重心移动幅度愈大11.转动惯量:是描述物体转动时保持原来转动状态能力物理量。
运动生物力学经典复习资料汇总及答案解析(本科)绪论1、运动生物力学的概念:研究体育运动中人体及器械机械运动规律及应用的科学。
2、填空习题:(1)运动学测量参数主要包括肢体的角(位移)、角(速度)、角(加速度)等;动力学测量参数主要界定在(力的测量)方面;人体测量是用来测量人体环节的(长度)、(围度)以及(惯性参数),如质量、转动惯量;肌电图测量实际上是测量(肌肉收缩)时的神经支配特性。
(2)运动生物力学的测量方法可以分为:(运动学测量)、(动力学测量)、(人体测量)、以及(肌电图测量)。
(3)人体运动可以描述为:在(神经系统)控制下,以(肌肉收缩)为动力,以关节为(支点)、以骨骼为(杠杆)的机械运动。
2 主观题:(1)运动生物力学研究任务主要有什么?标准答案:一方面,利用力学原理和各种科学方法,结合运动解剖学和运动生理学等原理对运动进行综合评定,得出人体运动的内在联系及基本规律,确定不同运动项目运动行为的不同特点。
另一方面,研究体育运动对人体有关器系结构及机能的反作用。
其主要目的是为提高竞技体育成绩和增强人类体质服务的,并从中丰富和完善自身的理论和体系。
具体如下:第一,研究人体身体结构和机能的生物力学特性。
第二,研究各项动作技术,揭示动作技术原理,建立合理的动作技术模式来指导教学和训练。
第三,进行动作技术诊断,制定最佳运动技术方案。
第四,为探索预防运动创伤和康复手段提供力学依据。
第五,为设计和改进运动器械提供依据(包括鞋和服装)。
第六,为设计和创新高难度动作提供生物力学依据。
第七,为全民健身服务(扁平足、糖尿病足、脊柱生物力学)。
第一章节人体运动实用力学基础1、质点:忽略大小、形状和内部结构而被视为有质量而无尺寸的几何点。
刚体:相互间距离始终保持不变的质点系组成的连续体。
平衡:物体相对于某一惯性参考系(地面可近似地看成是惯性参考系)保持静止或作匀速直线运动的状态。
失重:动态支撑反作用力小于体重的现象。
1.人体外力: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。
2.人体重心:人体各环节所受地球引力(重力)的合力作用点。
3.应力松弛:当物体突然发生形变时,若应力保持一定,相应的应变会随时间的增加而增大。
4.流体:没有固定形状且易于流动的物体。
5.力矩:是使物体转动状态发生改变的原因简答:1、上旋弧圈球反弹后形成强烈前冲效果的力学原因。
答:设上旋乒乓球以初速度v1,入射角α与台面发生碰撞。
因为球体的旋转,故在碰撞阶段球体受到桌面给予的水平方向冲量,从而使球获得水平速度的增量。
在竖直方向碰撞后的球速一般都减小,则由于碰撞后水平速度的增大,β正切值增大,反射角β增大。
而且上旋球转速越快,所获得的水平速度增量越大,反射角β越大。
上旋球飞行方向越平缓,即入射角α越大,反射角β也越大。
这是形成原因2、吊环十字支撑是难度较高的上支撑平衡动作,图示结合方程式说明平衡的力学条件。
答:图略∑FX=F2cosθ-F1cosθ=0∑Fy=F2sinθ-F1sinθ=0∑MA=F1(2Lsinθ)-GL=03、列举有哪些力分别是人体内力和人体外力。
答: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。
人体外力如重力、摩擦力、支撑反作用力、弹性力介质作用力等4、简述跳高起跳动作中摆动腿及双臂的加速上摆为什么可以增加起跳力?跳高踏跳时,如果双臂和摆动腿以及身体其余部分向上的加速度均为a,则支撑反作用力为F=m(a+g)如果摆动腿和双臂加速上摆,加速度均大于身体其余部分的向上加速度设为a+△a,双臂和摆动腿的质量为m1和m2,则支撑反作用力F=m(a+g)+(m1+m2)△a。
显然支撑反作用力后者较大。
说明摆动腿和双臂的加速上摆增大踏跳力,有利于提高起跳速度。
5、下蹲跳及其在肌肉快速收缩测试中的应用?下蹲跳可测试下肢伸肌群从离心收缩快速转为向心收缩的能力。
基本方法为:受试者双手叉腰(排除上肢对结果的影响)从直立或小幅微蹲开始快速下蹲至某一位置立即向上起跳。
运动生物力学重点一、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。
4、运动生物力学研究的核心是人体内部结构。
()4、×;运动生物力学研究的核心是人体运动动作。
8、弹性材料的特点是:应力与应变成正比,材料不能保持固定形状,在外力作用下,外力功转换为动能。
()8、×;弹性材料的特点是:应力与应变成正比,材料能保持固定形状,在外力作用下,外力功转换为弹性能。
11、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。
( 11、×;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。
12、√;12、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。
()16、压缩负荷能够刺激新生骨的生长,促进骨折的愈合。
(√;)17、恒定的压应力会引起骨生长,而间歇的压力则促使骨的萎缩。
( ×;恒定的压应力会引起骨萎缩,而间歇的压力则促使骨的生长。
)18、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)20、正常成人关节软骨的抗张硬度和抗张强度,随着离关节面的距离增加而增加。
( ×,正常成人关节软骨的抗张硬度和抗张强度,随着离关节面的距离增加而减少。
)22、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。
(√29、物体质量越小,保持原有运动状态的能力也越小。
(√)31、无论人体姿势如何改变,人体身体总质心的位置都不会移到体外( ×;人体在前倾或后仰有时人体身体总质心的位置都会移到体外)45、变速直线运动中,速度要发生变化,可能是加速也可能是减速,其速度图线是一条直线。
( ×直线(曲线)。
)47、如果忽略空气对人体的阻碍作用和其它的影响,自由落体运动和竖直上抛运动都可看作是匀变速直线运动。
(√)50、某运动员100米跑的成绩为12、5秒,则他在第10秒末这个时刻的速度一定为8 m/s。
运动生物力学复习资料一、名词解释1、运动生物力学:以人体解剖学、人体生理学、力学的理论与方法研究人体运动体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、转动惯量:是度量转动的物体惯性的大小的物理量,用以描述物体保持原转动状态的能力。
3、动作系统:大量单一动作按一定规律组成成套的技术动作,这些成套的技术动作就称为动作系统。
4、运动叠加原理:人体或物体同时参与几个运动,则每个运动不受其他分运动的影响,人体或物体的运动是由个个彼此独立进行的运动叠加而成。
5、力偶与平衡力:同一物体上等大反向不在同一点上的力为力偶。
同一物体上,等大反向作用在同一点的力为平衡力。
6、动量守恒定理:如果系统不受外力或受外力的施量和为零,则系统的总动量保持不变。
7、刚体:理想化的力学模型,在力的作用下,其内部任意两点之间的距离始终保持不变的物体。
8、鞭打:手部游离或持物上肢做类似于鞭子做急速抽打摆臂动作。
如排球跳起跳大力发球9、作用力与反作用力:大小相等,方向相反,并且保持在一条直线上。
10、生物运动偶:两个相邻骨环节之间的可动连接。
11、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,也是质点运动轨迹的总长。
12、位移:人体在整个运动过程中位置总的变化,既有大小也有方向,是对运动的直线量度。
13、角位移(转动角):描述人体转动空间的物理量,人体整体或环节绕某轴转动时转过的角度。
14、相向运动:人体在腾空状态下身体某部分的转动能引起身体另一部分的向相反的方向转动二、填空1、运动学之父:亚里士多德意大利科学家:达·芬奇2、力的三要素:方向、大小、作用点3、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。
4、人体运动生物力学参数包括:人体惯性参数,运动学参数,动力学参数,生物学参数。
5、身体环节移动改变重心,身体环节质量越大,重心改变越大,举手动作使重心先向前再向上再向后。
运动生物力学知识点第一章概述知识点1: 生物力学——生物力学的定义;生物力学的分类。
知识点2: 运动生物力学——运动生物力学是研究体育运动中人体、器械机械运动规律的科学。
其主要内容有:运动生物力学的定义;运动生物力学任务;运动生物力学与生物力学的关系;运动生物力学的发展史知识点3: 运动生物力学主要测试手段——技术动作拍摄;运动图像解析;三维测力等。
第二章人体结构的力学特性知识点1: 骨的材料力学特性——骨的形态与结构;骨的伸展性和弹性;骨的成分特点知识点2: 骨的受力形式——骨的受力形式与力的大小对运动效果直接相关,对骨的形变与损伤也至关重要。
因此骨的压缩负荷、拉伸负荷、弯曲负荷、扭转负荷以及不同运动状态下骨的形变特点是本知识点的主要内容。
知识点3: 骨的结构与形态特点——骨的结构、形态特点与肌肉的配布以及运动中肌肉的发力直接相关,骨在外力作用下其应力、应变的概念、人体长骨的形态、骨中空的成因等本知识点的主要内容。
知识点4: 骨的功能适应性理论——是指骨对所担负工作的适应性。
本知识点中Wolff定律、Raach的见解以及机械应力与骨组织之间的生理平衡是其主要内容。
知识点5: 软骨的力学特性——软骨的渗透性、软骨的形变与速度关系以及椎间盘的蠕动性质。
知识点6: 关节结构的力学特性——身体不同部位的关节因其自身的结构不同而灵活性与稳固性存在差异。
而以灵活性为主的结构主要有:关节面软骨、滑液、滑膜皱襞、粘液囊、关节腔、关节内软骨等。
以稳固性为主的结构主要有:关节囊、韧带、关节腔内的负压等。
知识点7: 关节的运动幅度——是指在关节运动的方向上骨环节运动极限之范围。
因此影响关节运动幅度的因素是:第一,与相连两骨关节面的弧度差有关;第二,与关节周围软组织的特性有关;第三,与年龄、性别、运动项目和训练水平有关。
知识点8: 肌肉结构的力学模型——三元模型,该模型由收缩元、并联弹性元和串联弹性元三部分组成。
模型中收缩元产生的张力成为主动张力,并联弹性元产生的张力称为被动张力。
运动生物力学研究应以体育动作为核心,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科学。
古希腊被称为“运动学之父”的亚里士多德,是最早开始认识人体重心的作业和杠杆原理。
意大利科学家达·芬奇指出:一切能够运动的活体都遵从力学的定论而行动。
意大利数学家和天文学家阿·鲍里利曾著《论动物的运动》一书美国生物力学家斯坦特勒是“现代运动解剖学和生物力学之父”1871年美国摄影师伊·梅布里奇,1901年,发表了著名的《运动中的人体的图像集》,从而奠定了运动生物力学参数摄影分析测量的方法基础。
俄国学者谢切诺夫在《人体功能运动概论》中阐述“人体运动装置的结构是骨杠杆,产生杠杆运动的是肌肉张力及其神经支配”等观点英国生理学家希尔取青蛙的缝匠肌为试样,测量肌肉在缩短过程中的肌张力、肌缩短速度、肌肉产生的热量及肌肉维持孪缩状态所需的热量,并按热力学第一定律建立了希尔方程,因此获得诺贝尔生理学奖任何一门发展相对完善的学科,必须具备两个条件,第一是要有自身比较完整的学科理论体系,第二是要有自身系统的研究方法人体运动生物力学参数包括人体惯性参数、运动学参数、动力学参数以及生物学参数人体惯性参数是指人体整体及环节的质量、重心位置、转动惯量及转动半径。
环节划分方法有2种,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;另外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人体惯性参数测量方法归纳分为尸体测量法、活体测量法、数学模型计算法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、核磁共振(MRI)等人体运动的运动学参数包括时间参数t、空间参数s、时空参数v。
v=s/t惯性参数系是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,通常又称为静系参系非惯性参考系是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,通常称为动参考系。
知识点:1,同一物体绕许多平行轴的转动惯量,以绕通过质心的轴的转动惯力量最小。
2,田径运动员在起跑线上处于“各就位”姿势时,所选的起跑器属于惯性参照系。
3,运动器械飞行时绕其纵轴以一定的角速度旋转,可产生定向作用,增强飞行的稳定性。
4,在体育运动中有广泛的应用,各种上旋、下旋、侧旋球的特殊轨迹的形成都是源于马格努斯效应。
5,人体运动的运动学特征包括:时间特征、空间特征、时空特征;动力学特征包括:力的特征、能量特征、惯性特征。
6,流动的阻力可分为:摩擦阻力、压差阻力、兴波阻力和惯性阻力。
7,力矩是度量力对物体作用时产生转动效果的物理量。
8,对于粘弹性材料,若令应力保持一定,物体的应变随时间的增加而增大,这种现象成为蠕变。
9,运动生物力学研究的核心是人体运动动作。
10,起跳动作的实质是使运动员如何获得尽可能大的垂直速度。
11,肌肉结构的力学模型由收缩成分、并联弹性成分、串联弹性成分三部分组成。
12,根据力和力矩由不同方向施加于物体上,可将载荷分为:拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转和复合载荷。
13,根据平衡的稳定程度可把平衡分为:稳定平衡、不稳定平衡、有限度的稳定平衡和随遇平衡。
14,转动运动中描述角量的物理量有:时间、角位移、角速度、角加速度。
15,人体惯性参数是指人体整体及环节的质量、质心位置、转动惯量以及转动半径。
16,转动惯量是度量转动物体惯性大小的物理量。
问答:1,肌电测量时的注意事项有哪些?(1)电极必须固定稳妥。
表面电极安置部位要准确,同一个受试者、同一块肌肉在几次测量中必须将电极安置在同一位置。
(2)不同项目受试者的同一肌群的肌电图可能不同。
(3)同一项目不同受试者的准备活动的时间、运动量要统一。
(4)同一受试者进行多组测试时,要掌握好组间间隔。
(5)要充分考虑皮肤阻抗、体重、环境温度等对测量结果的影响。
2,骨骼肌三元素模型各元素生理作用机制?(1)收缩成分。
由肌小节的肌球蛋白和肌纤蛋白微丝组成,在静息状态下其应力为零,但长度可以自由伸缩。
运动生物力学复习资料(本科)绪论1名词解释:运动生物力学的概念:研究体育运动中人体及器械机械运动规律及应用的科学。
2填空题:(1)人体运动可以描述为:在(神经系统)控制下,以(肌肉收缩)为动力,以关节为(支点)、以骨骼为(杠杆)的机械运动。
(2)运动生物力学的测量方法可以分为:(运动学测量)、(动力学测量)、(人体测量)、以及(肌电图测量)。
(3)运动学测量参数主要包括肢体的角(位移)、角(速度)、角(加速度)等;动力学测量参数主要界定在(力的测量)方面;人体测量是用来测量人体环节的(长度)、(围度)以及(惯性参数),如质量、转动惯量;肌电图测量实际上是测量(肌肉收缩)时的神经支配特性。
2 简答题:(1)运动生物力学研究任务主要有哪些?答案要点:一方面,利用力学原理和各种科学方法,结合运动解剖学和运动生理学等原理对运动进行综合评定,得出人体运动的内在联系及基本规律,确定不同运动项目运动行为的不同特点。
另一方面,研究体育运动对人体有关器系结构及机能的反作用。
其主要目的是为提高竞技体育成绩和增强人类体质服务的,并从中丰富和完善自身的理论和体系。
具体如下:第一,研究人体身体结构和机能的生物力学特性。
第二,研究各项动作技术,揭示动作技术原理,建立合理的动作技术模式来指导教学和训练。
第三,进行动作技术诊断,制定最佳运动技术方案。
第四,为探索预防运动创伤和康复手段提供力学依据。
第五,为设计和改进运动器械提供依据(包括鞋和服装)。
第六,为设计和创新高难度动作提供生物力学依据。
第七,为全民健身服务(扁平足、糖尿病足、脊柱生物力学)。
第一章人体运动实用力学基础1名词解释:质点:忽略大小、形状和内部结构而被视为有质量而无尺寸的几何点。
刚体:相互间距离始终保持不变的质点系组成的连续体。
平衡:物体相对于某一惯性参考系(地面可近似地看成是惯性参考系)保持静止或作匀速直线运动的状态。
失重:动态支撑反作用力小于体重的现象。
超重:动态支撑反作用力大于体重,参考系:描述物体运动时作为参考的物体或物体群。
运动生物力学第一章●运动生物力学是生物力学的一个重要分支,是研究体育运动中人体机械运动规律的科学。
它是将体育运动中人体(或器械)复杂的运动形式及变化规律结合力学和生物学的原理进行研究的一门科学。
●运动生物力学的任务:1改进运动技术。
2改善训练手段。
3改革运动器材。
4预防运动损伤。
5运动康复与健康促进。
●运动生物力学的研究方法:分析法测量法●测量方法有:运动学测量、动力学测量、人体测量及肌电图测量。
运动学测量参数---肢体的(角)位移、(角)速度、(角)加速度等。
运动学参数---主要界定在力的测量。
人体测量参数----人体环节的长度、围度及惯性参数如质量、转动惯量。
肌电图参数----测量肌肉收缩时的神经支配特性。
20世纪生物力学的发展主要体现在3个方面:1生物力学发展成为大学的专业课程。
2生物力学研究结果逐渐用于实践,如医学工业体育等方面。
3生物力学研究人类和动物运动及运动对肌肉—骨骼系统的影响。
第二章●动作结构运动时所组成的各动作间相互联系、相互作用的方式或顺序称为动作结构。
●人体动作结构特征1.运动学特征---时间特征、空间特征、时空特征。
2.动力学特征---力的特征、能量特征、惯性特征。
●动作系统-不同运动项目中的动作技术,都是由若干单一动作组成的。
大量单一动作按一定规律组成为成套的动作技术,这些成套的动作技术称为动作系统。
●动作系统的分类及特点1.周期性动作系统特点---反复性和连贯性、节律性、交互性、惯性作用。
2.非周期性动作系统特点---独立性、复杂性和稳定性。
3.混合性动作系统。
特点---两种动作成分有相互制约性、两种动作的组合部分是动作系统的关键部分。
不固定动作系统特点---复杂多变性、固定于不固定相结合。
●人体基本运动动作形式1.上肢基本运动动作形式: 推拉鞭打2.下肢基本运动动作形式: 缓冲蹬伸鞭打3.全身基本运动动作形式: 摆动躯干扭转相向运动环节--相邻关节之间的部分称环节;●单生物运动链两个相邻骨环节及其之间的可动连接构成,包括相邻两个环节和连结这两个环节之间的关节●多生物运动链:两个或两个以上生物运动链串联而成●开放链:末端为自由环节的生物运动链,该自由环节又称末端环节。
运动生物力学报告总结
运动生物力学是研究生物体在运动过程中相关的力学原理和机制的学科。
本报告旨在对运动生物力学的研究进行总结和概述。
首先,运动生物力学的研究对象主要包括人体和动物。
通过对骨骼、肌肉、关节等结构进行分析,可以揭示运动的基本原理。
运动生物力学研究的重点领域包括运动控制、运动功率、肌肉力量和运动能量的转化等。
其次,运动生物力学的研究方法多样。
常用的研究方法包括运动生物力学建模、生物力学测量技术和计算机仿真等。
通过这些方法的应用,可以更好地理解运动生物力学的基本原理和机制。
运动生物力学的研究对人类和动物的运动控制、康复治疗、运动优化等方面具有重要意义。
在运动控制方面,可以通过运动生物力学研究的结果,改进人工肢体的设计和控制策略,使残疾人士能够更好地恢复行动能力。
在康复治疗方面,运动生物力学的研究可以帮助物理治疗师更好地评估和指导患者的康复训练。
此外,运动生物力学的研究还有助于优化运动技能和提高运动表现。
通过分析运动生物力学的特征和运动姿势,可以找到运动技能的关键因素,从而改进运动员的技术和表现。
综上所述,运动生物力学是一个重要的研究领域,通过研究生物体的运动过程和相关的力学原理,可以为康复治疗、运动控
制和运动优化等方面提供有益的指导和支持。
希望本报告对运动生物力学的研究工作有所启发和推动。
一、名词解释1.运动生物力学: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.2.稳定角:重心垂直投影线和重心至支撑面边缘相应点连线间的夹角.3.支撑面:支撑面积是由各支撑部位的表面与它们之间所围的面积组成的.4.转动惯量:物体转动时惯性大小的量度.5.超重现象:动态支撑反作用力大于体重的现象.6.失重现象:动态支撑反作用力小于体重的现象.7.稳定系数:当倾倒力开始作用时,稳定力矩与倾倒力矩的比值.8.上支撑平衡:支撑点在重心上方的平衡.9.下支撑平衡:支撑点在重心下方的平衡.10.人体运动的内力:人体内部各部份之间的相互作用力.11.肌肉的主动 X 力:肌肉兴奋时可产生 X 力.12.肌肉的被动 X 力:肌肉当被牵拉时产生弹力.13.肌肉总 X 力:在体肌活动时其主动 X 力和被动 X 力是同时存在的.因此在体肌的 X 力是主动 X 力和被动 X 力之和,称之为肌肉的总 X 力.14.肌肉的激活状态:肌肉兴奋时其收缩成份力学状态的变化称肌肉的激活状态.15.肌肉松弛:被拉长的肌肉,其 X 力有随着时间的延长而下降的特性,这一特性称肌肉松弛.16.动作技术原理:动作技术原理是指完成某项动作技术的基本规律,它合用于任何人,不考虑运动员的性别、体型、运动素质的发展水平和心理素质等的个体差异,是具有共性特点的普通规律.17.最佳运动技术:最佳动作技术是考虑了个人的身体形态、技能、心理素质和训练水平来应用普通技术原理,以达到最理想的运动成绩.18.肢体的鞭打动作:在克服阻力或者自体位移的过程中,肢体诸环节挨次加速和制动,使末端环节产生极大速度的动作形式称鞭打动作.19.相向运动:人体腾空时,或者人体两端无约束时,身体某一部份向某一方向活动〔转动〕 ,身体的另一部份会同时产生相反方向的活动〔转动〕 ,我们这种身体两部份相互接近或者远离的运动形式称为相向运动.20.动作技术的特征画面:不同动作阶段的临界点〔画面〕 ,称为动作技术的特征画面.21 〔跑步的〕着地距离:支撑脚着地瞬间重心到着地点的水平距离.22. 〔跑步的〕腾空距离:跑步的腾空阶段身体重心通过的水平距离.23. 〔跑步的〕后蹬距离:支撑脚离地瞬间重心到离地点的水平距离.24.动力冲量:支撑阶段地面对人体的反作用力在水平方向上的分力与运动方向相同时,此力的冲量称为动力冲量.25.制动冲量〔阻力冲量〕:支撑阶段地面对人体的反作用力在水平方向上的分力与运动方向相反时,此力的冲量称为制动冲量.26. 〔投掷的〕出手初速度:器械出手瞬间速度的大小.27. 〔投掷的〕出手角度:出手初速度与水平面的夹角.28. 〔投掷的〕出手高度:器械出手瞬间出手点到地面的高度.29. 〔跑步的〕着地角:支撑脚着地瞬间,身体重心和着地点的连线与水平面的夹角.30. 〔跳远的〕起跳距离:身体腾起瞬间起跳板前沿与身体重心之间的水平距离.31. 〔跳远的〕腾空距离:跳远的腾空阶段身体重心通过的水平距离.32. 〔跳远的〕落地距离:足跟接触沙面瞬间身体重心与足迹最近点之间的水平距离.33. 〔跳远的〕腾起速度:踏跳脚离地瞬间身体重心的速度.34. 〔跳远的〕腾起角:腾起速度与水平面的夹角.1.运动是绝对的,但运动的描述是.因此在描述一个点或者物体的运动时,必须说明它相对于哪个物体才有明确的意义,且称此物体为2.在运动学中有两个实物抽象化模型,3.方向与,反之称为减速运动.4.运动员沿 400 米跑道运动一周,其位移是 ,所走过的路程是 .5.篮球运动中的投篮过程可看做是一个抛点,而投掷项目中,器械的运动可以看.6.人体蹬起时,动态支撑反作用力大于体重,称为,下蹲时,动态支撑反作用力小于体重,称为.7.乒乓球弧旋球飞行的原因是运动员打球时使球由于空气流体力学的作用,的结果.8.忽略空气的阻力,,这种斜上抛运动可看做是由水平方向的合运动.9.身体绕某转轴的转动惯量的大小,是随身体各环节相对转轴的.10.游泳时,运动员受到的阻力主要有三种,它们是磨擦阻力、.11.物体的机械运动是指.骨的应力-应变曲线上,,骨的强度以12.骨的强度大小的罗列顺序是〔在不同载荷下〕13.正常时,机械应力与骨组织之间存在着一种生理平衡,当应力增大时,,骨质增生,应力.14.肌肉结构力学模型也称为三元素模型,.15.根据肌肉力学模型,肌肉长度的增加,对其收缩速度有良好影响 ,肌肉生理模断面的增加会导致肌肉收缩力的增加,但不影响肌肉收缩16.把曲线和曲线叠加起来,成为肌肉总 X 力—长度曲线,并用这条曲线来描述在体肌的 X 力随长度的变化情况.17..18.肌肉在小于其平衡长度收缩时,其总X ,肌肉在大于其平衡长度收缩时,其总X 力是由.19..20.和.21.,以与全身整体动作完成的.22.人体单个环节活动时,符合.23.当膝关节与肘关节角很大时,.24.人体活动时总是首先产生活动,并依据关节的,表现出一定的先后顺序.25.人在做纵跳时,关节活动-伸展的时间顺序是:26.小关节是人体小关节的强弱直接决定完成动作时支撑的小关节的强弱决定它参预"如果其肌力矩强大,它可"提前〞参预"工作〞 ,,度.27.鞭打动作可使运动链末端环节产生极大的28.落地缓冲动作的原理,是因为了力的作用时间,于是了外力对人体的作用.29.在动作技术的运动学特征方面,往往把膝关节的大小与缓冲阶段的作为技术诊断的重要内容.30.踏跳时肢体摆动动作可增加,并提高身体相对高度.31.人体处于腾空状态时,由于不受外力矩作用,因这人体活动服从守恒定律,当人体某一环节转动时所产生的角动量,.1.人体在做平衡动作时,需由外力与肌肉、韧带等内力矩共同维持平衡.〔√ 〕2.人在平衡时,仍需消耗一定的生理能.〔√ 〕3.人在自然站立时,女子和男子的平均重心高度是一样的. 〔×〕4.在身体姿式的变化过程中,人体中心不可以移出体外. 〔×〕5.在篮球运动的防守动作中,摆布方向稳定角较大. 〔×〕6.人体保持平衡动作的力学条件是合外力与和外力矩为零. 〔×〕7.用一维重心板测量人体重心的原理是力矩平衡原理.〔√ 〕8.单杠悬垂动作是一个不稳定平衡的例子. 〔×〕9.运动时,运动员的加速度方向与速度方向总是一致的. 〔×〕10.根据动量守恒定律,跳远运动员腾空阶段水平方向的运动速度不变〔忽略空气阻力〕〔√〕11.当合外力为零时,物体保持静止状态. 〔×〕12.踏跳时,跳高运动员在竖直方向上的动量变化等于竖直踏跳力的冲量.〔√ 〕13.标枪在空中飞行的原因是因为始终作用有投掷力的作用. 〔×〕14.铅球在出手后除空气阻力外,不受力的作用. 〔×〕15.影响人体下支撑稳定性的因素有身体重心高度、支撑面大小与体重, 〔×〕16.转动量是人体转动时惯性大小的量度.〔√〕17.骨的拉伸强度大于压缩强度. 〔×〕18.机械应力与骨组织之间存在生理平衡,即骨组织量与机械应力之间成正比关系.〔√〕19.沃尔夫定律说明了机械应力与骨组织量之间的关系.〔√ 〕20.肌肉在静息长度时,期收缩元的 X 力为零. 〔×〕21.被拉长的肌肉的 X 力随时间的延长而下降的现象称为肌肉的松弛.〔√ 〕22.肌肉兴奋时其并联弹性成份力学状态的变化称肌肉的激活状态. 〔×〕23.希尔方程说明了肌肉总 X 力——长度特性. 〔×〕24.肌肉在做等长收缩的过程中,物体不产生位移,没有做机械功,但肌肉做了"生理功〞 .〔√〕25.由希尔方程可知,肌肉收缩的 X 力愈大,其收缩速度越大. 〔×〕26.随着载荷的增大,肌肉收缩的潜伏期变短. 〔×〕当载荷增大时 ,动作潜伏期延长 .依据肌肉这一特性 ,在完成需要快速反应和惟一动作时 ,如100m 的起跑,在"豫备〞时使伸下肢的各肌群产生"预 X 力〞 ,这样可以提高反应速度和起跑能力.其原因实际上是在起跑前使肌肉处于活化状态,预先提高了串联弹性元与肌肉的X 力.于是当运动员听到"跑〞的信号时,收缩元的主动 X 力"再也不〞被缓冲,而直接用于克服外界阻力了.因此提高肌肉的预 X 力可以缩短动作潜伏期.肌肉兴奋时其收缩成份力学状态的变化称肌肉的激活状态.兴奋后肌肉能迅速地达到激活状态的高峰,但整块肌肉 X 力的发展过程要慢得多,肌肉进入激活状态后,收缩元兴奋产生的 X 力,起初被其串联的串联弹性元的形变所缓冲,当串联弹性元形变与 X 力进一步发展,整块肌肉的 X 力达到一定程度后,收缩元的主动 X 力才干直接对肌肉起止点施力,表现出肌肉收缩力.机械应力与骨组织之间存在着一种生理平衡,在平衡状态,骨组织的成骨细胞和破骨细胞的活性是相同的.当应力增大时成骨细胞活跃,引起骨质增生,承载面增大,使应力下降,达到新的平衡.当应力下降时破骨细胞再吸收加强,骨组织量下降,使应力增加.因此骨能通过改变它的大小、形状和结构以适应力学需要的功能进行重建.这种适应性是按 Wolf 定律进行的,即骨骼在需要出多生长,而在不需要处吸收.使骨组织量与应力成正比.后种情况跳的更高,这是因为第二种做法运用了肌肉预拉伸和预加载荷所产生的形变势能,第一种做法是由于稍事歇息,使肌肉产生松弛的结果.〔1〕压缩载荷:常见于身体垂直姿式中 ,作用力从骨的两端作用于骨,一端是人体的重力和载荷的力, 另一端是支撑反作用力.(2)弯曲载荷:通常是在骨骼起杠杆作用时浮现的.常见于肌肉力以与关节的压力作用于骨上,使骨产生弯曲载荷.〔3〕拉伸载荷:常见于身体悬垂姿式中,骨的两端受到反向拉力.〔4〕扭荷:常见于人体或者局部肢体做旋转动作时骨骼承受绕纵轴的两个反向力矩的作用.(5)静力载荷:当身体处于静止状态时,骨骼承受静态载荷,其载荷量值不变化,只要不超过骨的安全强度,骨不会受伤.当载荷增大时肌肉收缩力学特性的变化如下:(1)动作潜伏期延长.肌肉激活后收缩元的 X 力首先使串联弹性元形变 X 力发生变化,惟独当肌肉 X 力发展到大于起止点的阻力时,肌肉才开始向心收缩产生动作,使载荷产生位移.载荷增大时发展所经历的时间长,肌肉收缩产生动作的潜伏期随着载荷的增大而延长.(2)收缩幅度减小.当载荷增加时收缩幅度减小,直至增加到一定分量时,动作不能完成,肌肉不能缩短.(3)收缩速度下降.由实验得出在零载荷时,收缩速度最大,随着载荷的增加,收缩速度跟着下降,加至肌肉恰好不能举起的分量时,收缩速度为零.〔1〕增加动作的力和速度.众所周知,做纵跳时若下蹲到最低点稍事停顿,跳起的高度要低于不停顿即将起跳所达到的高度, 这是因为第二种做法运用了肌肉预拉伸和预加载荷所产生的形变势能,第一种做法是由于稍事停顿,使肌肉产生松弛的结果.(2)提高动作的经济性.在周期性运动中,肌肉与腱形变势能的再利用,大大地节省了能量消耗.如运动员在做基本动作之前,往往有一个反向动作作为前导 ,前导动作使得即将完成的基本动作的肌肉被拉伸 ,从而积累了形变势能,这份能量在后继的基本动作中转化为动能.(3)对冲击载荷和振动载荷的缓冲.山地滑雪运动员身体各部位垂直于山坡方向的加速度,在足部可达 100 G 〔重力加速度〕 ,而在头部要小得多.原因之一是由于肌肉与肌腱的弹性形变起缓冲作用的结果.〔1〕杠杆原理〔2〕复杠杆原理〔3〕关节活动顺序原理(4)鞭打动作原理(5)缓冲动作原理(6)蹬伸动作原理(7)摆动动作原理(8)躯干扭转动作原理(9)相向运动原理小关节活动非常重要,如跳远缓冲阶段膝关节肌力矩大于踝关节,但蹬伸阶段踝关节肌力矩大于膝关节.此外,小关节是人体支撑点,小关节的强弱直接决定完成动作时支撑的稳固性,如果小关节肌力矩强大,可缩短完成动作的时间,提高动作的速度.短跑运动员采用蹲踞式起跑,选择为两腿能快速有效地蹬伸创造条件的豫备姿式.在起跑器上起跑,可使运动员获得坚固的支撑,改善两腿用力条件.在豫备时,运动员运用提高肌肉预 X 力的方法,可使肌肉提前进入"工作状态〞 ,增大蹬离起跑器的速度和力量.起跑时,运动员重心至起跑线的水平距离较短 ,先后腿蹬地力的水平分力明显大于垂直分力 , 它们之间的比值约为二分之一,能形成很小的蹬地用力角.因此运动员可获得较大的重心水平加速度与水平速度.这是蹲踞式起跑所具有的良好的向后蹬地条件所造成的.总之,蹲踞式起跑提供了短跑出发时最好的水平加速度的力学条件.助跑的作用在于起跳前赋予人体适宜的运动速度.这样可以为缩短起跳时间,提高肌肉的势能以与增强起跳力创造条件.并且为起跳时身体处于最佳姿式做好准备,形成运动员与起跳板相互作用的最佳条件.助跑应能使运动员以一种与自己的能力与技术相协调的速度进入最理想的起跳位置.弧线助跑的最大优点是能够延长身体重心在起跳过程中向上加速度的垂直用力距离,因此有助于提高身体腾起速度.倒数第三不降低身体重心位置,也可能加重心向上加速的垂直用力距离.。
第一章1.运动生物力学:研究人体或生物体在外力和内部受控的肌力作用下的运动规律。
2.运动生物力学的任务:提高运动能力(包括竞技运动、全民健身及休闲运动);预防运动损伤。
运动生物力学的任务的五个方面:改进运动技术、改善训练手段、改革运动器材、预防运动损伤、运动康复与健康促进。
第二章3.人体的运动可分为先天性的(无条件反射的)运动和获得性的(条件反射性的)运动。
4.运动学特征●时间特征●空间特征时空特征5.动作系统中肌肉力的表现形式:克服身体重力和惯性力;克服外界负荷阻力。
6.人体基本运动动作形式●上肢基本运动动作形式:推(上肢活动的主要形式,是上肢各环节伸肌克服阻力,以及各关节由屈曲状态变为伸展状态的动作过程)、拉(上肢屈肌克服阻力,以及各关节由伸展状态变为屈曲状态的动作过程)、鞭打动作(人体上肢开放运动链中各环节由近端至远端依次发力和制动,即像鞭子一样活动的动作过程)。
●下肢基本晕动作形式:缓冲动作(人体再与外界物体接触时,下肢各关节伸肌(踝关节屈肌)做离心收缩,完成退让工作的动作过程)、蹬伸动作(下肢的主要动作之一,下肢各关节伸肌(踝关节屈肌)做向心收缩,完成下肢各关节伸展,同时对地面产生作用力的动作过程)、鞭打动作(人体下肢开放运动链中各环节由近端至远端依次发力和制动)。
●全身基本运动动作形式:摆动动作(通过上下肢和躯干向上的加速活动实现,包括上肢绕肩关节,下肢、躯干绕髋关节的摆动3种)、扭转动作(躯干运动动作的主要表现形式,扭转是躯干的肩横轴与髋横轴绕身体纵轴的转动,有时包括上下肢的同时运动)、相向运动动作(身体一部分向某方向运动时,身体的另一部分同时产生反方向的运动)7.(名解)双生物运动链(多生物运动链):两个或两个以上生物运动链串联而成。
8.运动链中环节的自由度●物体运动的自由度:物体在空间运动,描述物体运动状态的独立变量的个数。
●(填空)自由刚体有6个自由度(即在空间直角坐标系中沿着3个坐标轴方向的直线运动和绕这3个轴的转动);肩关节有3个自由度;肘关节有2个自由度;腕关节有2个自由度。
运动生物力学的主要任务:
运动生物力学的主要任务包括以下几个方面:
1.研究人体结构和机能:运动生物力学研究人体结构和机能,包括骨骼、肌肉、关节
等部位的结构和功能,以及人体在运动中的力学特征。
2.研究运动技术原理:运动生物力学研究各种运动技术的原理,通过分析运动技术的
生物力学特征,揭示运动技术的内在规律,为运动训练和比赛提供理论依据。
3.指导运动训练和比赛:运动生物力学通过对运动技术的分析和研究,为运动训练和
比赛提供理论指导,帮助运动员提高技术水平、优化动作结构、减少运动损伤,从而提高运动成绩。
4.设计和改进运动器械:运动生物力学研究运动器械的力学性能,通过分析和改进器
械的设计,提高使用效果和运动员的成绩。
5.预防和治疗运动损伤:运动生物力学通过对运动损伤的力学原因进行分析,为预防
和治疗运动损伤提供理论支持和实践指导。
6.为全民健身提供服务:运动生物力学可以为全民健身提供理论支持和实践指导,帮
助人们科学地进行体育锻炼,提高身体素质和生活质量。
生物力学期末复习一、名解1、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.2、转动惯量:物体转动时惯性大小的量度。
3、影片比例系数:物体实际尺寸与物体影片图像尺寸之比.4、生物力学:研究活体系统机械运动规律的科学。
5、机械运动:物体的空间位置随时间变化的运动。
6、影片数字化:在拍摄的影片上取出人体各关节点及有关点的坐标。
7、应力:物体某一截面上单位面积所受的力.包括:正应力和剪应力两种。
8、应变:受载物体结构形变时,单位长度的变化称线应变、结构单元体角度的变化称剪应变.9、。
肌肉离心收缩:当肌肉收缩力小于外力,肌肉长度变长的收缩。
10、肌肉的静息长度:收缩元的张力随长度变化,表现最大张力时的长度.11、肌肉等长性收缩:当肌肉收缩力等于外力,肌肉长度不变的收缩。
二、填空1、人体惯性参数是指人体整体以及环节的质量、质心位置及转动惯量.2、落地缓冲的原理是因为增加了力的作用时间,因而减少了外力对人体作用。
3、动量矩守恒原理和人体转动惯量的实验观察结果:上体向左转,下体向右转;上体向右转,下体向左转;哑铃从胸前变到侧平举时,角速度由大变小;哑铃从侧平举变到胸前时,角速度由小变大;调速器半径由大减小时,角速度由小变大;调速器半径由小增大时,角速度由大变小。
4、跳高踏跳时使肢体向上摆动可增加人体总重心向上的惯性力或加速度,且也能提高身体重心的高度。
5、足球踢角球时产生“香蕉球”的原因是运动员踢球时使球产生旋转,由于空气流体动力学的作用,根据伯努利定理,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大 .产生了马格努斯效应的结果.6、运动生物力学使用的三大测量仪器系统是高速摄象解析系统,三维测力系统, 肌电测量系统。
7、物体的机械运动是指物体的空间位置随时间变化的运动.8、人体处于腾空状态,由于不受外力矩作用,因此人体运动服从角动量守恒定律。
当人体某一环节有转动角动量时,必然被另一环节的反向角动量所抵消。
9、重心移动规律是人体总重心的运动由人体各环节分体质心的运动决定的。
运动生物力学1、运动生物力学是研究体育运动中人体运动力学规律的科学,是体育科学学科体系的重要组成部分。
运动力学生物常指有生命活动的人体。
2、生物力学分为人类工程生物力学,劳动生物力学,整形生物力学,运动生物力学,康复生物力学,医用生物力学等。
3、人体生物力学参数包括人体惯性参数、运动学参数、动力学参数及生物学参数。
4、人体惯性参数特征:(1)质量:衡量物体平动惯性大小的物理量。
人体各环节的质量叫做各环节的绝对重量,各环节绝对质量与人体质量之比叫做各环节相对质量。
(2)重量:重量包括人体总重量和人体环节重量,人体环节重量称为环节绝对重量,环节绝对重量与人体总重量之比叫做环节相对重量,物体的重量为G,物体的质量m,重力加速度为g,G=mg.一定质量的物体,其重量随着重力加速度g的变化而变化。
(3)人体质心(重心):质心是物质的质量中心,重心是物体各组成部分所受重力的合力作用点。
人体的总质心是指人体整体质量分布的加权平均位置。
人体重心是人体各环节所受地球引力的合力作用点。
(4)环节质心位置:纵长环节的质心(重心)大致位于纵轴上,靠近近侧端关节。
描述环节质心位置一般采用环节质心半径系数的概念即近侧端关节中心至关节质心的距离与环节长度的比值。
(5)转动惯量:(J=∑△mr2)衡量物体转动惯性大小的物理量。
[质量衡量平动惯性大小物理量,转动惯量衡量转动惯性大小物理量,质量下降,平动容易,转动惯量小,转动容易。
](6)回转半径。
5、环节划分方法有两种,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,末端环节则是关节中心与环节质心之间的连线。
另一种是以人体体表骨性标志点作为环节的参考标志,并以此确定关节长度。
6、影响人体总重心位置的因素有六个:(1)性别:女子重心的相对高度比男子低0.5%~2%(2)年龄:随着年龄的变化,重心的绝对高度与相对高度均会发生变化,婴儿重心的相对高度比成年人约高10%~15%,随着年龄的增长相对高度下降(3)运动专项,运动专项训练的方式不同会使某些运动员的局部环节质量发生及分布发生改变。
(4)体型,判定体型的主要依据就是人体肌肉和骨骼的发达程度以及脂肪积蓄程度。
(5)姿势,人体姿势的改变对重心位置有重大影响。
(6)生理与心理,这种变化很小,一般不超过身高的1%。
7、人体惯性参数测量方法归纳起来主要分三类:①尸体测量法;测量方法采用称重法和悬挂法;②活体测量法,采用水浸法(阿基米德原理)、称重法(平衡板法,应用力矩平衡方程);放射性同位素法;CT法(郑秀瑗利用计算机X射线断层照相术,该方法首次得到了大样本的中国人的环节惯性参数。
);核磁共振成像法;③数学模型计算法。
8、测力台实验?9、运动学参数:(1)时间参数:①时刻,时刻是人体位置的时间量度,是时间坐标轴上的一个点。
瞬时指标,②时间,平均指标,时间是运动结束时刻与运动开始时刻之间的间隔,③频率,步频,频率是动作重复性的度量,频率就是单位时间内重复进行的动作次数。
(2)空间参数:①路程,是指人体从一个位置移动到另一个位置时,人体运动的实际路线的长度,也是质点运动轨迹的全长。
②位移,是表示人体在整个运动过程中位置总的变化,既有大小又有方向,是对运动的直线量度。
③角位移,是描述人体转动的空间物理量,人体整体或环节饶某轴转动时转过的角度。
(3)时空参数:①速度,是指人体所经过的位移与通过这段位移所用时间之比是描述人体运动快慢和方向的物理量,用v表示。
速度是矢量,有大小和方向。
②速率,是指人体运动所经过的路程与通过这段路程所用的时间之比,是描述人体运动快慢程度的物理量,只有大小没有方向。
③角速度,是指人体在单位时间内转过的角度,用ω表示,是表示物体转动的快慢与转向,其单位为rad/s,④加速度,是指单位时间内人体运动速度的变化量,是描述人体运动速度变化快慢的物理量,用a表示。
在直线运动中,速度方向在通一条直线。
⑤角加速度,是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。
10、运动学参数相对性特征:(1)参考系: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惯性参考系是指以地球或相对于地球静止不动的物体或匀速直线运动的物体作为参考系,通常称为静参考系。
例如,跑步时经常以地面作为参考系。
②非惯性参考系,是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作变速运动的的物体作为参考系,通常称为动参考系。
大多数情况下,适宜人体躯干或身体重心作为参考系,因为人体躯干或身体重心的位置是不断改变的。
(2)坐标系:为定量表示人体或器械的位置相对于参考系发生的变化。
①一维坐标系②二维坐标系11、摄影拍摄方法:(1)根据项目特征和技术分析要求确定拍摄范围(2)把摄像机固定在三脚架上,对摄影机的摄距、机高、取景范围、焦距等按要求选用合适并固定(3)拍摄比例尺,比例系数一般用膨胀系数小的木材制成,其长度误差率应小于1%,通常用1m长、5~10cm宽的白色比例尺,其两端线外漆成黑色,将比例尺置于运动平面上进行拍摄(4)拍摄所选定的运动动作,并做好记录。
12、平面拍摄的注意事项:(1)摄像机主光轴应与运动平面垂直,对准拍摄区域的中心(2)摄像机尽可能远离运动平面,通常拍摄距离应为拍摄范围的5~6倍(3)背景颜色应与人体颜色有较大的反差,使图像较清晰(4)正确确定拍摄速度(5)正式拍摄前,需拍摄比例尺,移动机位进行下一定点的拍摄,则必须重拍比例尺(6)拍摄时要做好备忘录,如运动员参数、成绩、比例尺长度、拍摄距离、机高等。
13、图像解析的具体步骤是:(1)将拍摄在录像带上的图像转换为计算机可读的数字化图像文件,IEEE1394卡(2)解析比例尺确定图形尺寸与实际尺寸之间的比例系数(3)利用图像解析软件确定人体各关节点的像空间坐标(4)将人体各关节点的像空间坐标转换为真实空间中的坐标以及建立原始数据文件。
14、数据平滑方法:低通数字滤波器,原理是有选择的抛弃或衰减某一个频率,去掉原始数据曲线中一些“毛刺”,是曲线更为光滑。
15、动力学参数:力、力矩、动量、动量矩、冲量、冲量矩、功、功率、机械能。
(一)力,力是物体间的相互作用。
使物体运动状态发生改变(外效应)或发生形变(内效应),力具有方向是矢量,力的合成和分解遵循平行四边形法则,影响力作用效应的因素有力的方向、大小和作用点。
牛顿第二定律:当质量为m的物体受到外力F的作用时,将产生加速度a 加速度的大小与外力成正比,与质量成反比,加速度的方向与外力的方向相同。
F=ma,牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力总是同时在一条直线上,大小相等,方向相反,即F1=—F2。
动量守恒定律:如果一个系统不受外力或所受外力矢量和为零,那么这个系统的总动量保持不变。
(二)力矩,是使物体转动状态发生改变的原因,用M表示转动轴到力的作用线的垂直距离称为力臂,力矩是矢量,大小为F和力臂r的乘积,方向用右手螺旋定则判定。
M=r*F.。
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。
M=Jβ(三)动量,是用以描述物体在一定运动状态下具有的“运动量”用p表示即p=mv,动量是矢量,方向为速度的方向(四)动量矩,是转动惯量J和角速度ω的乘积,用L表示,动量矩是矢量,其方向与角速度方向一致。
L=Jω mv*r(五)冲量,物体运动状态的改变是力作用的结果,力在时间上的积累可用冲量I表示,冲量是矢量,其方向沿力的方向。
若力F是恒力,则在t0时刻到t1时刻的时间内,物体所受外力的冲量为I=F(t1-t0)=m(v1-v0)(六)冲量矩,把力矩在时间上的积累称为冲量矩。
冲量矩是力矩和时间的乘积,当外力矩为恒值时,冲量矩为M(t1-t0)。
动量定理:冲量等于动量的增量。
(七)功,功的大小等于力与物体沿力的方向所发生的位移的乘积。
W=F*S(八)功率,是单位时间内做的功量,表示做功快慢的物理量。
P=FV(九)机械能,就是人体或器械做功的能力,包括动能和势能,动能是物体由于本身的运动而具有的能量用Ek表示,Ek=1\2mv^2或Ek=1\2J ω^2。
16、复杂的人体动作分解为摆动动作、鞭打动作、相向动作、冲击动作、缓冲动作、蹬伸动作刘忠基本动作。
17、摆动动作是指人体肢体为增加全身活动的协调性及增加动作效果而绕某轴进行的一定幅度的转动。
摆动的主要目的①增加全身活动协调性,保持人体平衡;②增加动作效果。
惯性力,是为了参照系中使用牛顿运动第二定律而假设的附加力。
物体所受的惯性力的量值为物体的质量与非惯性系加速度的乘积,惯性力的方向与非惯性系的加速度方向相反即F*=-MAr,F*为惯性力、m为物体的质量、Ar为惯性系的加速度。
摆动动作转动力学:①转动定律:M=Jβ②动量矩定理:刚体动量矩的增加量等于它所受到的冲量矩。
动量矩是转动惯量和角速度的乘积,表示刚体的转动状态。
③动量矩守恒定律:当M=0时,Jω=恒矢量。
即人体处于腾空无支撑状态时,满足动量矩守恒的条件。
④动量矩的转移:动量矩在身体内的传递和转移主要是利用某些身体环节的突然制动,从而使这些环节原已获得的动量矩向相邻环节传递和转移。
短跑中怎样加快摆腿速度?①增加摆腿的转动力矩,根据转动定律,物体转动的角加速度跟力矩成正比,跟物体转动惯量成反比,在转动惯量一定时,力矩增大,角加速度增大;②减小转动肢体的转动惯量。
摆动动作的动作特征:(1)减小摆动肢体的转动惯量和增加肌力矩可以加大摆动的角加速度,①增大肌力矩,②减小转动惯量;(2)摆动动作与主体动作之间应当合理配合;(3)摆动肢体的适时制动是动量矩合理转移的关键。
摆动动作在各项目中作用意义:①协调人体动作,维持身体平衡;②摆动所产生惯性力可反射性加大地面对人体支撑反作用力;③摆动结果提高起跳离地瞬间身体重心高度;④摆动动作突停,增加躯干和起跳腿向上速度。
以跳高项目为例,摆动腿加速度值与起跳腿动作阶段合理配合:①着地缓冲阶段,摆动腿向下加速摆动,在最大缓冲时刻加速度值达最大,惯性力向上,减小地面对支撑腿反作用力有利于减少人体与地面之间冲击作用;②蹬伸阶段,摆动腿向上加速,加速度值逐渐减小,甚至为负,惯性力向下,加大地面对支撑腿反作用力,有利于提高动作速度;③起跳瞬间,摆动动作进行制动,有利于摆动腿动量矩向全身传递,有利于提高身体重心。
18、鞭打动作:人们把克服阻力或自体位移过程中,肢体依次加速或制动,使末端环节产生极大速度的动作形式称为鞭打动作。
鞭打动作分类:上肢鞭打,如投掷标枪;下肢鞭打,如大力踢球,散打中鞭腿;全身鞭打,如蝶泳、体操、双杠挂臂前摆振浪动作。
鞭打动作力学原理:书P104(1)动量矩的传递:近端肌肉的收缩力F1产生肌力矩,近端环节产生角加速度β1,远端环节肌肉主动收缩产生力F2,远端环节获得角加速度β2的同时其反作用力-F2使近端环节产生反方向的角加速度-β3而制动,由于相连的近远端两环节之间存在的冲量矩使得近端环节获得的动量矩传递至远端环节,是远端环节角速度增大。