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运动生物力学运动生物力学：是生物力学的一个重要分支，是研究体育运动中人体机械规律的科学。
运动生物力学的主要任务：提高运动能力，预防运动损伤运动生物力学的研究方法分为测量方法和分析方法，其中测量方法可以分为运动学测量、动力学测量、人体测量、肌电图测量运动学测量的参数：（角）位移、（角）速度、（角）加速度动力学测量的参数：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、围度及,（质量、转动惯量等）肌电图测量是用来测量肌肉收缩时的神经支配特性。
动作结构：运动时所组成的各动作间相互联系、相互作用的方法或顺序动作结构的特征主要表现在运动学和动力学，运动学特征指完成动作时的时间、空间和时空方面表现出来的形式或外貌上的特征；动力学的特征指决定动作形式的各种力（力矩）相互作用的形式和特点，包括力、惯性和能量特征。
运动学特征：时间特征、空间特征和时空特征时间特征反映的是人体运动动作和时间的关系：半蹲起立和深蹲起立空间特征是指人体完成运动动作时人体各环节随时间变化所产生的空间位置改变状况：下肢和躯干等空间移动轨迹时空特征指人体完成运动动作时人体位置变化的快慢情况。
动力学特征包括，力的特征、能量特征和惯性特征能量特征：人体运动时完成的功、能和功率方面的表现形式。
惯性特征：人体运动中人的整体、环节以及运动器械的质量、转动惯量对运动动作所具有的影响。
动作系统：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叫做动作系统。
人体基本运动动作形式可主要归纳为推与拉动作、鞭打动作、缓冲和蹬伸动作及扭转、摆动和相向运动等动作形式上肢基本运动动作形式——推（铅球）、拉（单双杠）、鞭打（标枪）★人体基本运动下肢基本运动动作形式——缓冲、蹬伸、鞭打动作形式全身基本运动动作形式——摆动、躯干扭转、相向运动人体的运动是由运动器系的机能特征所决定的，即以关节为支点，以骨为杠杆，在肌肉力的牵拉下绕支点转动，各肢体环节运动的不同组合使人完成千变万化的动作。
运动生物力学重点work Information Technology Company.2020YEAR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。
1 测量物体速度的几种方法测量物体速度的方法很多，不仅可以利用电磁打点计时器和电流表，还可以利用多种脉冲信号（如：超声波脉冲、电磁脉冲、光电脉冲或激光扫描信号），还可以利用共振、干涉原理、多普勒效应等九种方法进行测量，现介绍如下.一、 利用电磁打点计时器或电流表测量物体速度利用电磁打点计时器测量物体速度是中学物理中最常见的，本文不再介绍；但利用电流表测量物体速度很多同学还比较陌生，现举例说明.例1 如图1所示，变阻器滑动触头P 与某一运动的物体相连，当P 匀速滑动时，电流表就有一定的示数，从电流表的读数可得运动物体的速度.已知电源电动势E=6V ，内阻r=10Ω,AB 为粗细均匀的电阻丝，阻值R=50Ω，长度L=50cm,电容器的电容C=100F μ.某次测量电流表的读数为I=0.10mA ，方向由M 流向N ，求运动物体的速度v .[解析]由分压原理得AB 两端电压AB U =R E R r +，① AB 单位长度上的电压为AB U U L∆=，② 设t ∆（极短）时间内，电容器两极板间电压的变化量和极板上电荷的变化量分别为Uc ∆和Q ∆，则Uc U v t ∆=∆⋅⋅∆，③ 图1Q ∆=Uc ∆·C ，④ 电容器上充（放）电的电流为Q I t ∆=∆.⑤ 解①-⑤得()R r L v I REC+=.⑥ 将已知数据代入⑥得v =0.1m/s.根据题目“电流表中的电流方向由M 流向N ”可知，该过程为电容器充电过程，则物体由B 向A 运动.从⑥可以看出()R r L v I REC+=∝I ，可见电流表的读数与物体的速度成正比.当电流表用做测速时，它的刻度是均匀的.二、 利用多种脉冲信号（如：超声波脉冲、电磁脉冲或光电脉冲信号）测量物体速度1、利用超声波脉冲信号测量物体速度（例如：超声波测速仪、水声测位仪（声纳）） 例2(2001·上海) 如图2所示，图A 是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号.根据发出和接收的信号间的时间差，测出被测物体的速度.图B 中P 1、P 2是测速仪发出的超声波信号，n 1、n 2分别是P 1、P 2由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描，P 1、P 2之间的时间间隔Δt 0=1.0s,超声波在空气中传播速度是v 0=340m/s,若汽车是匀速行驶的，则根据图B 可知，汽车在接收到P 1、P 2两个信号之间的时间内前进的距离是__m,汽车的速度是__m/s.。
运动学专业课程
运动学专业课程是运动科学领域中的重要课程之一，主要涉及运动学的基本概念、测量方法、分析技术等方面。
该课程主要包括以下内容：
一、运动学基础知识
介绍运动学的基本概念，如位移、速度、加速度等，并给出其物理定义及其在生物力学中的应用。
二、运动学测量方法
介绍运动学测量的常用方法，包括高速摄影、电影摄影、运动捕捉等。
同时，还将详细讲解各种测量方法的优缺点以及适用范围。
三、运动学分析技术
介绍运动学分析的相关技术，如质心分析、角动量分析、能量分析等。
并详细讲解这些技术在不同场合下的应用。
四、运动学应用
介绍运动学在不同领域的应用，如运动训练、运动损伤康复、人体运动模拟等。
并结合案例详细讲解运动学在实际应用中的操作方法和注意事项。
总之，运动学专业课程是运动科学领域中的一门基础课程，对于理解和应用运动学知识具有重要意义。
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测量物体运动的平均速度实验步骤一、引言物体的运动速度是描述物体运动快慢的量度，而平均速度是指物体在一段时间内总位移与总时间的比值。
测量物体的平均速度可以帮助我们了解物体的运动特性，对于物理学和运动学研究具有重要意义。
本实验将介绍测量物体运动的平均速度的实验步骤。
二、实验材料和仪器1. 直尺：用于测量物体的位移；2. 秒表：用于测量物体运动的时间；3. 物体：选择一个具有一定尺寸的物体，如小球或砖块。
三、实验步骤1. 准备工作a. 将直尺平放在水平的桌面上，确保直尺的刻度清晰可见；b. 使用秒表进行校准，确保秒表的准确性；c. 选择一个平坦的表面作为物体运动的参考面。
2. 进行实验a. 将物体放置在起始位置上，并记录下物体的初始位置；b. 启动秒表，并同时开始推动物体；c. 当物体到达目标位置时，立即停止秒表，并记录下物体的到达时间和目标位置；d. 重复以上步骤多次，以获得更准确的数据。
3. 数据处理a. 计算每次实验的位移：将目标位置减去初始位置，得到每次实验的位移；b. 计算每次实验的时间：将到达时间减去开始时间，得到每次实验的时间；c. 计算每次实验的平均速度：将位移除以时间，得到每次实验的平均速度；d. 计算所有实验的平均速度：将每次实验的平均速度求平均，得到所有实验的平均速度。
四、实验注意事项1. 实验过程中要保持直尺和物体运动的参考面水平，以确保测量的准确性；2. 在推动物体时要尽量减小外界因素对物体运动的影响，如避免风的干扰；3. 每次实验后要重置物体到起始位置，确保每次实验的起点相同；4. 进行多次实验以获得更可靠的数据，并计算平均值以减小误差。
五、实验结果与分析根据实验步骤中记录的数据，可以得到每次实验的位移、时间和平均速度。
将这些数据整理并计算平均速度的平均值，可以得到物体的平均速度。
通过比较不同实验的平均速度，可以观察到物体运动的变化趋势，从而分析物体的运动特性。
六、实验扩展1. 可以改变物体的质量或形状，观察对平均速度的影响；2. 可以改变推动物体的力度，观察对平均速度的影响；3. 可以改变物体的起始位置和目标位置，观察对平均速度的影响。
各位同学，大家早上好，今天我们来继续学习运动技术分析与诊断这门课程，在学习本节课之前，我们先来回顾一下，上节课学习的人体运动的运动学分析的主要内容。
复习：一、人体关节的相关概念二、人体关节运动的基本形式三、人体运动链的分类四、人体运动的自由度一、人体关节的相关概念关节：骨与骨以结缔组织相连结构成关节。
根据连结组织的性质和活动情况，关节可分为不动关节（韧带联合、软骨结合和骨性结合）、动关节（肩、肘、腕、髋、膝、踝关节）和半关节（耻骨联合）。
二、人体关节运动的基本形式1）角度运动邻近两骨间产生角度改变的相对转动，称为角度运动。
通常有屈、伸和收、展两种运动形态。
2）旋转运动骨绕垂直轴的运动称为旋转运动，由前向内的旋转称为旋内，由前向外的旋转称之旋外。
三、人体运动链的分类开放运动链末端呈游离状态，它的某一关节固定，其余各关节产生运动。
如果运动链首尾相连，形成闭合状态，末端无游离的环节，称为闭合运动链。
四、人体运动的自由度假如物体不受任何限制(约束)，它可以在三度空间运动，也既是相对于三个相互垂直轴的平动及绕三个轴的转动，物体有六个自由度。
当把物体某一点固定时，其自由度为三个，这时不能产生平动，只能以三个坐标轴为轴发生转动（可把原点放在固定点）。
当物体的某两点固定时，只有一个自由度，既以两点的连线为轴的转动。
当物体上任意三点固定时，则自由度为零，不产生任何方向的平动和转动。
在前面运动技术分析与诊断中我们所讲的是一些运动学、动力学和肌肉力学的一些理论知识，通过上半程的学习对技术分析有个理论上的知识，在后面的学习中将主要进行的是一些实际的应用操作。
那么，今天所要学习的就是运动技术分析与诊断的工作环节以及现场数据采集。
第六章运动技术分析与诊断的工作环节及现场数据采集第一节运动技术数据的意义运动技术数据是指从人体运动过程中采集到得能够准确描述其运动状态的相关性息。
人体运动与时间、空间相关的信息称之为运动学数据；人体运动与作用力、时间相关的信息称之为动力学数据。
一、运动学数据对运动技术的意义运动学数据包括关节位置和关节角度、位移和角位移、速度和角速度、加速度和角加速度。
1）关节位置和关节角度人体关节位置和关节角度数据可以准确描述人体运动的姿势。
A.关节位置人体运动系统的支架是由骨骼和关节组成的一种链状结构，当这种链状结构的枢纽位置（关节位置）发生变化时，便会引起整个支架的形态发生变化。
因此，人体运动时身体姿势可以看成是由各个关节在空间位置决定的。
图中显示了关节位置与动作姿态相关的情况。
从图中可以看出，当人体任何一个关节点的位置发生变化时，都必然会引起动作姿态发生变化；反之，当人体动作姿态发生变化时，也必然会伴随关节位置的变化。
B.关节角度人体每个关节的角度决定相邻两个运动环节之间的相互关系，关节角度数据直接描述动作姿态中每个关节的伸展和弯曲状况。
在分析评价运动技术姿势时，关节角度也是一个重要的指标。
2）位移和角位移A.位移人体动态运动过程可以看成是由一系列有序的静态姿势所组成，当人体从一个姿势连续变化到另一个姿势时，肢体各部位的位置会发生一系列的连续变化，位置变化的距离称之为位移。
我们以100米途中跑时人体总重心的位移情况为例，通过运动员途中跑的影像资料求出途中跑每个瞬时的总重心位置坐标，便可以在坐标中做出途中跑人体总重心的运动轨迹。
100米途中跑总重心的位移变化情况可以分为左右水平方向上的位移和垂直方向上的位移，以此来了解运动员的技术水平。
当垂直位移数据较大时说明运动员跑动时身体重心在垂直方向起伏较大，当左右位移数据较大时说明运动员跑时身体重心在左右方向摇摆较大。
因此，左右水平摆动太大和垂直方向上起伏太大都表明运动员技术上存在一定的缺陷。
B.角位移当肢体各部位的位置会发生一系列的连续变化时，各个关节角度的大小也会相应变化，关节角度变化的幅度称之为角位移。
髋关节角度是衡量短跑运动员大腿摆动时的重要技术指标。
大腿前摆时髋关节角位移可以帮助我们了解运动员大腿摆动技术的情况。
膝关节角度是衡量短跑运动员小腿折叠时的重要技术指标。
小腿折叠时膝关节角位移的大小可以帮助我们了解运动员小腿折叠技术的情况。
3）速度和角速度A速度速度是指位移量与时间的比值。
速度反应了在单位时间内肢体某点位置移动距离的大小。
在日常的生活中，我们习惯于使用平均速度，但是平均速度指标用于分析运动技术时，是远远不够的。
例如100米跑的成绩为10秒，如果按平均速度我们就认为该运动员的速度为10m/s，我们可以将其在直角坐标系上作出速度-距离曲线。
经验告诉我们：100m跑的速度实际上是非匀速的。
在起跑阶段速度是逐步增加的，在途中跑和终点冲刺阶段，其速度应该相对较大，应该超过其平均速度，而且有一定幅度的波动，从图中可以看出三名运动员在起跑加速阶段、途中跑阶段和终点冲刺阶段的速度变化情况。
相比之下，这种瞬时类型的速度-距离曲线数据更大的包含了较多的运动技术信息。
B.角速度角速度是指角位移量与时间的比值。
角速度反应了在单位时间内肢体转动幅度的大小。
速度和角速度都是衡量肢体动作快慢的指标。
关节角速度是衡量短跑运动员肢体摆动时的重要技术指标。
加速度的公式：与速度数据的作用一样，角速度数据也可以描述运动技术动作的快慢。
速度数据侧重于描述人体某个点的运动的快慢；角度侧重于描述人体某个环节的运动快慢。
4）加速度和角加速度在运动技术分析中还需要用到加速度和角加速度等数据，这些数据主要反映人体运动过程中某个点的速度变化的快慢，或某个肢体的角速度变化的快慢。
加速度角加速度二、动力学数据对运动技术分析的意义在动力学数据分析评价运动技术时，最常用的事动力曲线和冲量两种数据形式。
（一）动力曲线动力曲线又称为“力-时间”曲线，动力曲线是以时间数据和力值数据为坐标，在“力-时间”坐标中描绘出一条曲线，它是一种图形类数据的表现形式，反映了力值大小随时间的变化情况。
人体完成技术动作时，必然要对外界物体施力，在整个过程中，力的大小随时间而变化。
在运动员做动作的时间范围内，如果能够连续采集到足够多力值数据，就可以得到足够多的（时间，力值坐标）用于描述“力-时间”曲线。
例如，一次跳高踏跳动作需要的时间大约在0.2s左右，如果每隔0.001s采集到一个力值数据，就可以得到200个力值数据，与相对应的时间构成200个坐标，在用光滑的曲线连接这200个点，就得到一条反映该动作用力状况的动力曲线。
动力曲线中的力学分析对于评价运动员的技术有着非常大的用途。
以下从三个方面进行讨论。
1）不同的动作会产生不同的动力曲线从跳远中的第一跳和跳高中的踏跳可以发现，在垂直方向和水平方向的动力曲线存在差异，差异主要体现在动力曲线形状、力值的大小、作用的时间等方面。
2）不同的人完成相同的动作会产生不同的动力曲线甲乙两名运动员做同样踏跳动作，但动力曲线存在较大差异。
表明：动力曲线能反映每个运动员完成动作时自身的发力特点，通过动力曲线可了解不同运动员技术水平的差异。
3）相同的人完成相同的动作其动力曲线会有一定的差异图中反映同一名运动员前后两次踏跳试跳的动力曲线存在一定的差异。
说明动力曲线能准确的反应运动员做动作时的用力过程，哪怕是一些细微的差别都能准确的表现出来。
（二）冲量人体完成动作时对外界施力的目的是为了改变自身的运动状态（加速、减速、保持静止或匀速)。
运动状况效果的大小是由施力的大小与时间的成绩（冲量）决定的。
动力曲线所围面积代表冲量的大小。
动力曲线下所围面积越大，受力物体运动速度的改变也就越大。
因此，冲量是分析评价运动技术效果的一个客观指标。
第二节运动技术分析和诊断的主要工作环节和步骤（一）运动技术分析与诊断的基本模式运动技术诊断系统的基本结构是由4个主要环节构成：即运动过程或技术动作的信息采集；数据处理和分析；综合决策；诊断意见反馈。
1 反馈系统技术诊断系统是一个闭环反馈控制系统,是对运动员技术动作进行反馈，包括正反馈和负反馈。
从长期、整体观来看，它是一个正反馈作用过程；但短期、局部作用效果有事可能是负反馈。
例如；有些高水平运动员在改进技术时会出现暂时的成绩下降现象。
在完成技术分析和诊断任务时，研究者需要明确是为了短期效应还是长期效应，它会直接影响诊断决策和反馈环节的结构和功能。
2 抗干扰和稳定性就目前的发展水平来看，整个系统主要是在人的干预下完成的，自动化程度不高，因此，其技术分析与诊断系统的抗干扰能力较差，而且面对同样一个受试者，同样的测量资料和数据，不同的研究者会给出不同的分析结果，因此数据的稳定性也相对较差。
3 硬件和软件支持系统的硬件主要包括两部分：一是各种类型的传感器、换能器、组合型的测量仪器、分析仪器、计算机等工具类硬件；另一类为设计和实现诊断的研究者和设备、工具的使用者。
支持系统的软件主要包括数据处理和分析软件、决策软件以及存在与研究者大脑内的一般和专项知识，研究经验，决策恩呢管理和智力水平等。
4 时滞和工作效率不同专项其人体运动形式千差万别，可利用的工具类硬件和软件的先进性程度存在较大的差异，因此，人体的工作量也存在差异，从而造成系统反馈的时滞性。
（二）基本技术分析与诊断系统的实现基础1 运动信息采集运动信息的采集主要有摄影、摄像、三维测力、人体肌电等的测量方法。
2 数据处理和分析采集设备不同，数据处理方式不同，有繁有简，运动图像序列是目前最主要的现场采集资料，下面以此为例说明：（1）解析：通过专门的解析设备，包括摄影、摄像的光学测量与识别设备和软件对影像进行解析，如影片分析仪和录像分析仪。
（2）数据合成：三维运动学分析中将两台摄像机的二维空间视屏转换成三维空间视屏。
（3）运动学参量计算：通过计算机软件对获得的关节点、角度和质心的位移、时间、速度、加速度等进行运算。
（4）平滑及误差修正计算：比如数字滤波平滑处理，它可以将曲线变得更接近实际数据值，通过一定的滤波，将高频的杂音阻止通过。
（5）导出参数及统计计算：把可用的数据导出，在采用常规统计方法对技术统计指标进行统计分析。
（6）数据输出及图像和图形显示：数据处理和分析的最后阶段是使数据以文件格式输出，并可用图像和图形进行表示。
3 综合决策综合决策是技术分析和诊断的关键一步，实质上这是一个方法学问题，早起的技术分析研究大多建立在比较基础上，即寻找一些技术关键指标或敏感指标，然后与标准值（常态值）或世界优秀选手的技术参数比较，按照经验确定出各个技术参量与运动效果之间的趋势关系，就能指出当前运动员的主要技术缺陷，完成诊断任务。
目前使用的方法主要有以下几类：（1）基于运动过程或图像的人工专家定性决策在要求实时快速反馈，没有或几乎没有可靠的测量数据基础上，有技术分析专家现场观察运动过程或观看运动录像等资料提出诊断意见。
