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第四节缓冲动作的生物力学原理（赵焕彬、王海涛）一、动作形式延长力的作用时间以减小冲力作用，在运动技术中叫缓冲作用。
以延长力的作用时间减小冲力作用为目的动作称为缓冲动作。
例如，接高速来球，当手接球后屈肘回收，可延长手和球的作用时间，减小球对手的冲力作用，在篮球技术中要领称“迎、引、握”。
又如各种落地的缓冲动作，一般要求前脚掌先着地，并迅速过度到全脚掌，同时拌有屈膝、屈髋和伸踝动作，以延长脚与地面相互作用的时间，进而减小冲力可能对人体造成的的伤害。
上述动作是靠人体本身的动作来达到缓冲目的的，另外，还可以利用器械设备达到缓冲的目的。
如撑竿跳高和跳高用的海绵垫、跳远的沙坑等，都是为了延长着地时力的作用时间以减小冲力。
拳击运动员带的手套，可减缓击打时的冲击力值。
从缓冲动作的目的分析，有些缓冲动作是作为动作的结束部分，掌握人体平衡是其主要任务，如体操、武术、技巧、舞蹈等结束部分的动作。
另外，有相当一部分缓冲动作是为后续动作作准备，如跑及各种跃的缓冲动作只是整个支撑动作中的一步分。
支撑腿落地一直到瞪离地面瞬间，一般经历3个阶段即落地、缓冲及蹬伸阶段。
缓冲动作是落地的必然又为蹬伸做好准备，使下收各关节处于适宜的发力状态。
短跑中蹬伸是产生水平加速度的重要要阶段，缓冲动作就要从这个前提出发而与之相适应，包括缓冲开始的落地方式，最大缓冲角以及在最大缓冲时人体重心与支撑点的互相联系。
缓冲动作是体育技术动作的重要组成部分，很多项目中缓冲动作是不可或缺的。
有些缓冲动作的作为技术动作的结果部分，但相当一部分缓冲动作是后继动作的准备。
(一)作为结果部分的缓冲动作这类缓冲动作作为体育动作的结果部分，掌握Array人体平衡是其主要任务。
例如体操各种下法、跳高跳远的落地动作等，如图1。
落地缓冲动作分为三种类型，即链型缓冲、弹性缓冲、刚性缓冲。
链型缓冲：是指落地阶段前期和中期膝、踝、髋关节彻底放松屈曲，不产生内力，而在后期(各关节屈至极限) 承受冲击，肌肉进行向心收缩，肌肉受力小于肌肉收缩力。
运动生物力学在体育教学和训练中的应用分析1肌肉力量训练的解剖学原理肌肉收缩时有近固定与远固定之分，做投掷、举重、投篮和拳击等运动时，肌肉都是在近固定情况下收缩;而做俯卧撑、手倒立、臂屈伸和双杠臂屈伸等运动时，肌肉都是在远固定情况下收缩。
众所周知，跑步中大腿下压快慢影响跑进的速度，跨栏中大腿下压快慢影响腾空的时间，运动员跑－米时后程减速，更是大腿压不下去造成的，完成这些动作主要是大腿的后侧的伸肌(臀大肌、半腱肌、半膜肌和股二头肌)在近固定情况下完成的。
因此我们必须加强这些肌肉近固定的训练，而在实践中我们恰恰是对后侧伸肌近固定训练的手段与方法太少。
在训练肌肉时要根据人体所从事项目的发力方向角度的不同进行相近的训练来提高相应肌肉群的力量。
有一点要引起训练者的注意，无论是单一的近固定或远固定，还是根据不同的角度方向去训练肌肉力量，都是对高水平运动员的一种专门性训练，而对于初、中级水平的运动员必须进行多层次、全方位、多角度的力量训练。
2肌肉力量训练的生理学原理力量训练有无氧与有氧之分，一般不超过8—10秒的快速力量训练，虽然是在无氧阈值以下工作，但它是非乳酸能代谢(是无氧代谢)，心率在—次/分以上，超过无氧阈值是乳酸能代谢(是无氧代谢)。
所以说力量训练由两个条件来判断是无氧的范畴，其一，运动时间不超过10秒;其二，心率在—次/分以上。
除此之外的运动训练都属于有氧范畴。
力量训练的类别大致有两种:一是动力性(等张、等动)即包括向心式与离心式;另一类是静力性。
动力性是肌肉在收缩过程中两侧的起止点积极接近或拉长的一种收缩，实际上人体肌肉的收缩是随时变化的，力量有时大有时小，速度有时快有时慢。
特别是爆发式收缩的'最大特征，是一种减阻增速度的过程(而游泳、划水、篮球等各种变向转身、健美运动等运动员肌肉收缩速度基本不变)。
爆发式用力的特点是发力时间短，速度快，休息时间长;其次，等动式收缩肌肉是均速运动，这种运动不利于肌肉的放松和爆发式用力，但是能增加肌肉的绝对力量。
向，步长越大，大腿在髋关节的旋外就越明显。
由摆动腿脚跟着地开始，通过踝、膝、髋关节逐渐弯曲缓冲地面给人体的冲力，踝、膝、髋关节的伸肌完成离心收缩以使冲力慢慢减小。
当冲力下降至足够小时，屈曲停止。
下肢各关节的伸肌有一个等长收缩期，此后转入触力在水平、前后方向受力较小，且基本对称。
上坡行走时，步行者的重心需适当前移，上体前倾，这种前倾调节主要发生在踝关节和髋关节。
有利于臀大肌工作使髋关节伸。
其不利因素是使步长下降和背部伸肌工作的增加。
当走步上楼时，应以全脚掌着地，因为在脚下坡行走时，腰椎部位和踝关节提供了向后倾斜，使重心落在支撑面之步行者的自身努力主要是控制重力的影响。
髋关节伸肌、腿前部伸肌群做离心收缩以控制身体的平衡，通常导致下坡走（二）跑的生物力学特征：、运动学特征：（1）人体整体的运动学—跑速：决定跑速的因素是步长和步频，要增加跑速，必须增加其一或两个因素均增加。
步长主要取决于腿的长度和腿部肌肉的爆发力及髋关节的柔韧性；步频主要取决于肌肉的收缩速度和中枢系统的灵活性以及神经肌肉的协调。
后蹬阶段地面给人体的摩擦力（可理解为地面反作用力的地面反作用力的大小主要与跑步者蹬伸用力的大小和方向以及摆动腿的摆动和手臂摆动的加速度大小（摆动腿和手臂的有效摆动可增加地面的反作用力）等有关。
同时地面反作用力的方向也影响着跑步的步长和身体△后蹬阶段受力分析：①后蹬角决定了F1和F2的大小（F一定时）。
其中F1是人体水平前进的的作用是给人体向上的支撑作用。
通过平移，可知F1使人体产生向前的加速度和使人体后翻。
F2使重心升高，同时使人体产生向前的翻转力矩。
②提高F1和减小F2是增加跑动实效性的必须。
这就要求减小后蹬角。
现代屈蹬跑技术可以有效的减小后蹬角。
同时由于F2的减小，还可减小人体前翻力矩，使人体不致过度前倾，有利于摆动腿的充分摆动和大腿高抬，并避免人体重心起伏过大，避免不必要的能耗和腾空时间过长造成频率减慢。
、跳远动作的阶段划分：跳远技术根据其动作的结构特征一般分为相互衔接的四个部分：助跑、起跳、腾空和落地。
《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。
运动科学中的运动生物力学研究与分析方法运动生物力学是研究人体运动的科学领域，它通过应用力学原理和解析技术，分析和评估人体在运动过程中的力量、力学、能量等方面的变化，揭示人体运动的机理和规律。
运动生物力学的研究与分析方法对于运动训练、康复治疗等领域具有重要意义。
本文将介绍几种在运动科学中常用的运动生物力学研究与分析方法。
第一种方法是动作分析。
动作分析将人体运动分解为独立的几个关节运动，通过对关节角度、角速度、角加速度等参数的测量，可以揭示人体运动的特点和规律。
常用的动作分析方法包括运动捕捉技术、关节角度测量等。
例如，通过使用运动捕捉系统，可以采集到人体运动的三维坐标数据，进而分析人体姿势、运动幅度、运动轨迹等信息，从而评估运动者的技术水平和动作效果。
第二种方法是力学分析。
力学分析主要用于揭示人体运动中产生和受到的力量变化。
通过测量与受力相关的参数，如力的大小、方向、作用点等，可以定量分析力的传递和转化过程。
常用的力学分析方法包括力平台测量、力矩测量、惯性测量等。
比如，使用力平台可以测量不同步态下的地面反作用力，从而分析人体运动过程中的动作力量和平衡性。
第三种方法是能量分析。
能量分析主要用于研究人体运动中能量的变化和转化。
通过测量与能量相关的参数，如能量消耗、能量产生、能量吸收等，可以评估运动的能量效率。
常用的能量分析方法包括气体分析、代谢测量、功率测量等。
例如，通过测量呼吸氧气和产生二氧化碳的气体浓度变化，可以计算出运动过程中的能量消耗，进而评估运动员的耐力水平和能量效率。
第四种方法是仿真分析。
仿真分析通过建立数学模型和计算机模拟，模拟和预测人体运动的动力学和力学特性。
通过对模型进行参数化和计算机模拟，可以研究不同因素对人体运动的影响。
常用的仿真分析方法包括有限元分析、多体动力学分析等。
例如，使用有限元方法可以建立骨骼、肌肉和关节等组织的数学模型，进而分析和优化人体运动的力学特性。
总结起来，运动生物力学研究与分析方法包括动作分析、力学分析、能量分析和仿真分析等多种技术手段。
