运动生物力学概述 ppt课件
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运动生物力学
运动生物力学
3/30/2020
1
跑的生物力学
跑是典型的周期性运动项目，是体育活动中最 基本的技能。竞技跑要求运动员用最好的跑 动技术在最短的时间内跑完所规定的路程。
根据生物力学原理对短跑进行分析，可解释跑 的一般动作规律。
3/30/2020
2
从以下方面对跑进行分 析：
一、跑步的运动学 二、跑步的动力学 三、起跑的运动生物力学分析
3/30/2020
8
2、步长、步频指数
步长和步频是一对矛盾统一
体，步长变长步频必然减小， 相反，不顾一切的提高步频， 步长也一定会缩短。
步长指数：平均步长/身高≥1.15 最大步长/身高≥1.24 平均步长/腿长≥2.16 最大步长/腿长≥2.24
步频指数：身高*步频≥8.1 身高*腿长≥4.34
❖
❖
❖
❖
❖
❖
❖
❖
平减两助做 增 冲量对 蹬 增 作可并制研 减 作用所量作来即围蹬
分少关于好 为后节加全 及蹬的大身 时角伸缓整 冲。展冲体 量从动动蹬 ，而作作摆 使增幅幅动 动大度度作 力蹬增，的 冲地大使结
大 动 力 冲 量 的 动 作 技 术
阶是蹬 段由地 ，两力 支种曲 撑技线 腿术的 膝动分 关作析 节产说 做生明 退的，
1、步长、步时、步频的构成
❖ 步长：是指脚的着地点在 运动方向上的水平距离， 又叫“单步”步长，等于 着地点距离和腾空距离之 和，是研究较多的生物力 学参数之一。频：单位时间内完成的 步数。因为腾空后运动轨 迹不再改变，所以增主要 靠支撑阶段的动作来实现。
3/30/2020
5
❖
速减着从后节蹬代腾地（所撑跑 度少地跑伸在，短空时摆示阶可 。阻距的，人而跑阶相动。段分
3/30/2020
1
跑的生物力学
跑是典型的周期性运动项目，是体育活动中最 基本的技能。竞技跑要求运动员用最好的跑 动技术在最短的时间内跑完所规定的路程。
根据生物力学原理对短跑进行分析，可解释跑 的一般动作规律。
3/30/2020
2
从以下方面对跑进行分 析：
一、跑步的运动学 二、跑步的动力学 三、起跑的运动生物力学分析
3/30/2020
8
2、步长、步频指数
步长和步频是一对矛盾统一
体，步长变长步频必然减小， 相反，不顾一切的提高步频， 步长也一定会缩短。
步长指数：平均步长/身高≥1.15 最大步长/身高≥1.24 平均步长/腿长≥2.16 最大步长/腿长≥2.24
步频指数：身高*步频≥8.1 身高*腿长≥4.34
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平减两助做 增 冲量对 蹬 增 作可并制研 减 作用所量作来即围蹬
分少关于好 为后节加全 及蹬的大身 时角伸缓整 冲。展冲体 量从动动蹬 ，而作作摆 使增幅幅动 动大度度作 力蹬增，的 冲地大使结
大 动 力 冲 量 的 动 作 技 术
阶是蹬 段由地 ，两力 支种曲 撑技线 腿术的 膝动分 关作析 节产说 做生明 退的，
1、步长、步时、步频的构成
❖ 步长：是指脚的着地点在 运动方向上的水平距离， 又叫“单步”步长，等于 着地点距离和腾空距离之 和，是研究较多的生物力 学参数之一。频：单位时间内完成的 步数。因为腾空后运动轨 迹不再改变，所以增主要 靠支撑阶段的动作来实现。
3/30/2020
5
❖
速减着从后节蹬代腾地（所撑跑 度少地跑伸在，短空时摆示阶可 。阻距的，人而跑阶相动。段分
运动康复生物力学
❖ 作用力和反作用力相互对立，相互依存， 同时出现，同时消失。
❖ 3)力系的分类
❖ （二）力矩，力偶、力偶矩
❖ 同轴力矩的合成遵循代数加法，即： ❖ ∑M＝M1＋M2＋…＋Mn ❖ 不同轴的力矩不可加。
❖ 2、力偶，力偶矩，力偶系的合 成。
❖ 性质
❖ (1)力偶无合力。即力偶不能一个 力来代替。
❖ 一个不平衡的平面一般力系的平衡方程同 平面平行力系。
(七) 受力分析
❖ 1、隔离体
❖
❖ 受力分析的基本步骤可总结为：①确定研 究对象，画隔离体。②标记所受的各种外 力。③列出平衡方程并求解未知参量。
三、 人体重心测量
❖ 一、重心的概念
❖ 二、人体重心测量 ❖ 1、一维重心板的测定
❖ 2.相片上测定人体重心的原理和方法 ❖ 两个基本模型参数 ❖ 1）环节半径系数
对于弹性力的认识，不能仅限于生 活中习以为常的弹性体的认识。
❖ 3、摩擦力
摩擦力在人体平衡与运动中的力学效应根据 人体的运动与受力情况而分析。
❖ 4、支撑反作用力
静态 、动态问题
❖ 5、肌力
神经系统根据人体的 姿态、方位及其运动 的需要，来调整肌肉 的紧张程度及其肌力 的大小。
(六) 力系的简化和平衡
运动康复生物力学
❖第一章 绪论
一、运动康复生物力学概述
生物力学是应用力学原理和方法 研究生物学问题的一门多学科交 叉的边缘学科，隶属应用力学的 范畴。
❖ 研究内涵不断拓展；多学科有机 融合来自❖子学科的产生
生物材料力学、软组织生物力学、 医用生物力学、临床生物力学、
骨－关节生物力学、血液流变学、 运动生物力学、器官生物力学、 运动康复生物力学
运动生物力学
❖ 3)力系的分类
❖ （二）力矩，力偶、力偶矩
❖ 同轴力矩的合成遵循代数加法，即： ❖ ∑M＝M1＋M2＋…＋Mn ❖ 不同轴的力矩不可加。
❖ 2、力偶，力偶矩，力偶系的合 成。
❖ 性质
❖ (1)力偶无合力。即力偶不能一个 力来代替。
❖ 一个不平衡的平面一般力系的平衡方程同 平面平行力系。
(七) 受力分析
❖ 1、隔离体
❖
❖ 受力分析的基本步骤可总结为：①确定研 究对象，画隔离体。②标记所受的各种外 力。③列出平衡方程并求解未知参量。
三、 人体重心测量
❖ 一、重心的概念
❖ 二、人体重心测量 ❖ 1、一维重心板的测定
❖ 2.相片上测定人体重心的原理和方法 ❖ 两个基本模型参数 ❖ 1）环节半径系数
对于弹性力的认识，不能仅限于生 活中习以为常的弹性体的认识。
❖ 3、摩擦力
摩擦力在人体平衡与运动中的力学效应根据 人体的运动与受力情况而分析。
❖ 4、支撑反作用力
静态 、动态问题
❖ 5、肌力
神经系统根据人体的 姿态、方位及其运动 的需要，来调整肌肉 的紧张程度及其肌力 的大小。
(六) 力系的简化和平衡
运动康复生物力学
❖第一章 绪论
一、运动康复生物力学概述
生物力学是应用力学原理和方法 研究生物学问题的一门多学科交 叉的边缘学科，隶属应用力学的 范畴。
❖ 研究内涵不断拓展；多学科有机 融合来自❖子学科的产生
生物材料力学、软组织生物力学、 医用生物力学、临床生物力学、
骨－关节生物力学、血液流变学、 运动生物力学、器官生物力学、 运动康复生物力学
运动生物力学
生物力学课件PPT课件
足部矫形鞋垫使用目标：
１.功能的辅助
２.影响人体结构
提供支撑基础
任何位置，特别是站立及行走时的稳定需要控制足部及下肢。
过度旋前使足部错位，失去稳定性，导致支撑基础失衡。
使用足部矫形鞋垫限制过度旋前，并且使足部保持正确位置，为下肢其它部分 提供了稳定的支撑基础。
矫正或防止畸形
由肌肉、软组织及骨骼系统异常引起的足部及下肢固定畸形可以通过矫形鞋垫 得到矫正及支撑。
剪切-摩 擦 骨骼 和关节 软骨
剪切-扭 转 骨骼 和韧带
多种负荷 骨骼、肌 腱、韧带
行走看似简单行为
这三个人体系统中任何一个的损伤都会导致正常的生长发育出现并发症。
骨骼承载肌肉及组织，用于 支撑承重活动。 骨骼 肌肉、筋膜和其 它相连组织允许 骨骼协调活动 身体的本受感觉 系统接收来自身 体和外界的反馈， 并据此协调身体 活动。
步态周期中距下关节错位可导致足部和小腿在整 个活动过程中错位。
平均斜轴方向为矢平面42o
（± 4°变化）。
如大于42o = 高足弓 如小于42o = 低足弓
协调三平面的运动 被称为旋前和旋后。
旋前 中间的 既不是 旋前也不 是旋后 旋后 足部内收，跖 屈和内翻
内收
两种运动贯穿于负 重活动始终。
足部外展、背屈 和外翻
双下肢不等长： 长腿膝关节弯曲 长腿膝反张. 单侧膝外翻 单侧长腿旋前 结构性短肢的单侧旋后
步骤五&六:RCSP和NCSP
ICB矫形器 （ 2/3 的长度、完整长度和服装 风格）的后足部有固有5°角度， 矫形目的是限制过度的旋前—较小 的旋前角度(大约4°)可以吸收冲 击力。
RCSP和NCSP
后标线用来量测旋前的范围 胫骨和脚后跟之间靠下三分之一段等 分线 目的是为了获取旋前的范围 NCSP + RCSP = RoP (旋前的范围)
运动生物力学
人體重心（二）
平衡的種類
◎穩定平衡 無論物體如何移動，其重心一定上升，如單槓懸 垂.雙槓槓上支撐。 ◎不穩定平衡 物體原來姿勢，不增加位移，位置稍有傾斜，重 心會下降，如起跑姿勢，手倒立。 ◎隨遇平衡 如物體移動，仍為平衡者，物體位置變動時，重 心既不升高，也不降低，如不倒翁。
影響平衡的因素
◎重心在支撐基底面內 • 支撑基底:身體和支撐表面之間所圍 成的面積。 • 物體重心在基底面內，亦即重心線 在基底面內，此物體就穩定平衡， 重心線愈靠近基底邊線，愈不穩定。 ◎基底面大小 ◎重量 ◎重心高度 : 重心愈靠近基底，愈穩 定。 ◎迴旋 : 向前迴旋運動，增加物體穩 定性。
運動生物力學的原理與應用
美和技術學院
廖逢錦 博士
97.05.25
何謂運動生物力學?
◎運動生物力學(Biomechanics): 是運動學(Kinematics)和生物力學 (Kinesiology)整合而成的一門科學。 ◎運動生物力學:是描寫、分析與評估人體運 動時，身體之內在與外在力量，以及這些 力量所造成影響的一門科學(Hay,1993)
動力學(Kinetics)
•討探力與運動之間關係的研究 •牛頓第二運動定律 F = ma •衝量動量等式定律 F∆ t = m∆ V
平衡與穩定原理 (Principles of balance and stability) • • • • 重心 平衡的種類 影響平衡的因素 力矩
人體重心（一）
◎重心(Center of gravity , COG) •身體各部位受到地球引力的作用,把各個部 位的引力加起來，這些引力合力的作用點 就是COG。 ◎重心受年齡、性別、身體結構的影響 •COG是身體最大肌力所在，是產生大力量的 原點。 •人體站立時重心在第二薦椎前方一吋處。
肩部运动学PPT课件
康复训练过程中，患者需保持积极配 合，遵循康复师的建议，按时按量完 成训练，以获得最佳的治疗效果。
肩部物理治疗
肩部物理治疗是指利用物理因 子如电、热、光、磁等来缓解 肩部疼痛、促进局部血液循环
、减轻炎症反应的方法。
常见的物理治疗方法包括超声 波疗法、短波疗法、磁疗和温
泉疗法等。
物理治疗通常在医疗机构或专 业的康复中心进行，由专业医 师或治疗师操作。
03
CATALOGUE
肩部常见运动损伤
肩袖损伤
肩袖损伤是指肩袖组织的撕裂或 断裂，常见于需要重复进行上举 和外展运动的职业，如投掷运动
员和游泳运动员。
症状包括肩部疼痛、活动受限和 无力感，尤其是在进行肩部活动
时。
治疗方式包括保守治疗如休息、 冰敷、理疗和手术治疗，具体取
决于损伤的严重程度。
肩关节脱位
肩部稳定性训练要点
强调正确的姿势和动作控制，避免过度用力或使用不正确的技巧， 确保训练负荷适中，逐渐增加难度和强度。
肩部灵活性训练
1 2 3
肩部灵活性训练的重要性
肩部灵活性对于运动范围和日常活动能力至关重 要，灵活性训练有助于减轻肩部疼痛、提高运动 表现和预防运动损伤。
肩部灵活性训练方法
包括利用墙壁或固定物体进行肩部拉伸、利用弹 力带或瑜伽带进行肩部拉伸和关节活动度练习等 。
04
手术后患者需遵循医师 的指导进行康复训练， 以促进手术部位的愈合 和功能恢复。
05
CATALOGUE
肩部运动训练与预防
肩部稳定性训练
肩部稳定性训练的重要性
肩部稳定性对于日常活动和运动表现至关重要，稳定性训练有助 于预防肩部损伤并提高肩部功能。
肩部稳定性训练方法
肩部物理治疗
肩部物理治疗是指利用物理因 子如电、热、光、磁等来缓解 肩部疼痛、促进局部血液循环
、减轻炎症反应的方法。
常见的物理治疗方法包括超声 波疗法、短波疗法、磁疗和温
泉疗法等。
物理治疗通常在医疗机构或专 业的康复中心进行，由专业医 师或治疗师操作。
03
CATALOGUE
肩部常见运动损伤
肩袖损伤
肩袖损伤是指肩袖组织的撕裂或 断裂，常见于需要重复进行上举 和外展运动的职业，如投掷运动
员和游泳运动员。
症状包括肩部疼痛、活动受限和 无力感，尤其是在进行肩部活动
时。
治疗方式包括保守治疗如休息、 冰敷、理疗和手术治疗，具体取
决于损伤的严重程度。
肩关节脱位
肩部稳定性训练要点
强调正确的姿势和动作控制，避免过度用力或使用不正确的技巧， 确保训练负荷适中，逐渐增加难度和强度。
肩部灵活性训练
1 2 3
肩部灵活性训练的重要性
肩部灵活性对于运动范围和日常活动能力至关重 要，灵活性训练有助于减轻肩部疼痛、提高运动 表现和预防运动损伤。
肩部灵活性训练方法
包括利用墙壁或固定物体进行肩部拉伸、利用弹 力带或瑜伽带进行肩部拉伸和关节活动度练习等 。
04
手术后患者需遵循医师 的指导进行康复训练， 以促进手术部位的愈合 和功能恢复。
05
CATALOGUE
肩部运动训练与预防
肩部稳定性训练
肩部稳定性训练的重要性
肩部稳定性对于日常活动和运动表现至关重要，稳定性训练有助 于预防肩部损伤并提高肩部功能。
肩部稳定性训练方法
运动生物力学.
15
（二） 牛顿第二运动定律及其应用
当一个物体受到的合外力不为零时，其运动状 态将发生变化，即产生加速度， 加速度与合外力 成正比，与其质量成反比，加速度的方向与合外力 的方向一致。
用公式表示为： F=ma 力的单位：牛顿
1（N）=1（kg） ×1（m/s2） 1（公斤力）=9.8（牛顿）
16
例题1：
任何物体，在不受力作用时（物体所受合外力 为零），都保持静止状态或匀速直线运动状态。 根据定律得知，力不是引起和维持物体运 动的原因。不受外力的作用，匀速直线运动的 物体仍可保持匀速直线运动。 因此，力是引起物体运动状态改变的原 因。
14
应用
保持一定的速度比改变速度要容易、省力 的多，特别注意动作的连贯性，尽可能避免平 凡地改变运动速度，以减少不必要的负荷。 克服惯力，实际上是指改变物体的运动状态。 如举重，动作中途停顿，则会加 大动作的难度，甚至会导致动作的 失败。
运动生物力学
重庆文理学院体育系
匡晶
1
运动生物力学（Sport Biomechanics）
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定最基本的 生物学和力学的规律 之上，并加以数学、 力学、生物学及运动 技术原理的形式加以 定量描述。
2
（二） 人体运动的形式
静摩擦力：
相互接触的二物体有相对滑动趋势，而又保持相对 静止时，在接触面上产生阻止其出现相对滑动的力，称 为静摩擦力。两物体即将滑动时的静摩擦力称为最大静 摩擦力。
Fmax=µ 0为静摩擦系数，N为正压力） 0N（µ
（2 ）
滑动摩擦力：
当两个物体相互接触并发生相对滑动时，二物体的 接触面上产生阻碍物体相对滑动的力，称为滑动摩擦力。
私人健身教练课程第三章《生物力学及人体活动分析》ppt参考课件
v 参与肌肉： 三角肌前束，胸大肌为主动肌
v 肘关节活动： 伸展
v 参与肌肉： 肱三头肌，肘伸肌
v 腕关节 v 肘关节 v 肩关节 v 躯干 v 肩关节活动 v 参与肌肉 v 肘关节活动 v 参与肌肉
窄距坐姿划船
开始位置
结束位置
中立
中立
旋前
旋前，屈曲
屈曲
伸展，肩带缩回
中立
中立
肩伸展 肩带缩回
背阔肌 三角肌后束 中下斜方肌菱形肌
v 会员想练股四头肌，分析得出股四 头肌的作用是使___________ _________________________ _________________________
v 选的是什么动作？
各关节及活动
v 肩带包括________________，其 活动活动有______________
v 肩关节包括______________，活 动有___________________ _________________________
v 为什么不学平移，为什么学力矩，肘关节屈 曲时各个角度的力臂各是什么。
怎样增加俯卧撑难度
v 抬高脚，可以使重心移向身体上肢，从而增 加阻力（重力）的力臂，也就是增加阻力力 矩；同时，抬高脚还能减少动力臂，也就是 减少动力力矩。
v 怎样减少俯卧撑难度？举两例。
哑铃与器械肱二头肌弯举区别
v 哑铃肱二头肌弯举时________ ________________________ ________________________ ________________________
参与肌肉
训练动作
v 躯干伸 v 颈屈 v 肩带上举 v 肩带缩回 v 肩带下压 v 肘屈曲（旋后） v 肘屈曲（旋前） v 肘屈曲（中立）
《简明运动生物力学》课件3-3运动学参数
• 通常用的直角坐标系，分为一维坐标系、 二维坐标系和三维坐标系。
二、人体运动的运动学参数
人体运动的运动学是对人体运动的定量 描述，研究人体在空间的几何位置随 时间而变化的规律性。 空间和时间是运动着的人体存在的 根本条件。 包括：时间参数、空间参数、时空 参数
1、时间参数
1.时刻
时刻是人体或器械空间位置的时间量度，是时间上 的一个点，它用于运动的开始、结束和运动过程中许 多重要位相的瞬时。
3.角速度：指人体在单位时间内转过的角度。 4.加速度：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。
5.角加速度：表示人体转动时角速度变化的快慢。
β=（ω2-ω1）/（ t2-t1 ）
5．绝对速度、相对速度和牵连速度
• 把研究对象相对于惯性参考
系的速度称为绝对速度；
• 把研究对象相对于非惯性参
例如，100m从起点跑到终点，其位移大小与路程大小 是相等的。
• 2．曲线运动的路程和位移
在曲线运动中，位移数值的大小并不等于 路程数值的大小，一般小于路程。
例如：从起点绕400m田径场内跑一圈，经过的路程 为400m，而位移则等于零。跑200m内道时，路程为 200m，位移则为112.13m。位移是矢量，按三角形法则 或平行四边形法则合成
考系的速度称为相对速度；
• 把非惯性参考系相对于惯性
参考系的速度称为牵连速 度。
• 三者的关系为：绝对速度＝相对 速度＋牵连速度。
篮球行进间三步上篮
2.时间
时间是运动结束时刻与开始时刻之差值，运动持续
时间是运动始末两个时刻之间的时间间隔。
3.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。频率跟动作持续时间成反比。
二、人体运动的运动学参数
人体运动的运动学是对人体运动的定量 描述，研究人体在空间的几何位置随 时间而变化的规律性。 空间和时间是运动着的人体存在的 根本条件。 包括：时间参数、空间参数、时空 参数
1、时间参数
1.时刻
时刻是人体或器械空间位置的时间量度，是时间上 的一个点，它用于运动的开始、结束和运动过程中许 多重要位相的瞬时。
3.角速度：指人体在单位时间内转过的角度。 4.加速度：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。
5.角加速度：表示人体转动时角速度变化的快慢。
β=（ω2-ω1）/（ t2-t1 ）
5．绝对速度、相对速度和牵连速度
• 把研究对象相对于惯性参考
系的速度称为绝对速度；
• 把研究对象相对于非惯性参
例如，100m从起点跑到终点，其位移大小与路程大小 是相等的。
• 2．曲线运动的路程和位移
在曲线运动中，位移数值的大小并不等于 路程数值的大小，一般小于路程。
例如：从起点绕400m田径场内跑一圈，经过的路程 为400m，而位移则等于零。跑200m内道时，路程为 200m，位移则为112.13m。位移是矢量，按三角形法则 或平行四边形法则合成
考系的速度称为相对速度；
• 把非惯性参考系相对于惯性
参考系的速度称为牵连速 度。
• 三者的关系为：绝对速度＝相对 速度＋牵连速度。
篮球行进间三步上篮
2.时间
时间是运动结束时刻与开始时刻之差值，运动持续
时间是运动始末两个时刻之间的时间间隔。
3.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。频率跟动作持续时间成反比。
运动生物力学学科概述
运动技术规律是共性的东西，而 最佳运动技术是个性特征。 它是高水平运动员提高运动成绩 的重要辅助手段。
研究、设计和改进运动器械
为提高运动成绩提供条件 如：刘翔征战雅典奥运会时的跑鞋
撑杆跳项目的撑杆 泳衣 水立方
研究运动损伤的原因和预防措施
确立合理的技术动作防止运动器 系损伤 损伤后，选择合理的生物力学康 复手段 如：教材所述（掷标枪）
梅布里奇杰出贡献奖的设立
用24只固定照相机拍摄一匹马奔 跑状态并测量马的步长和四足腾 空现象，其后又拍摄人的走和跑 等基本动作连续照片。 1901年，发表《运动中的人体 的图像集》。奠定了运动生物力 学参数摄影分析测量的方法基础
人体惯性参数的测量
• 20世纪初德国解剖学家菲舍尔 (Fischer)采用尸体解剖测量了人 体环节惯性参数,基于此建立了人 体质量分布模型, 奠定了人体运 动定量分析的基础。
测量技术
总的趋势
发展方向：系统综合和微型微观 永恒主题：方法和技术的研究创新
三、测量技术的先进性
高速影像系统获取运动学参数，应用三 维测力系统获取动力学参数，采用肌电 图法记录肌肉产生的电信号等。
李建设,王立平.足底压力测量技术在生物力学研究中的 应用与进展[J]北京体育大学学报，2005，28（2）： 191-193 试论运动技术诊断方法学的发展特征，体育科学研究 ，2005年第1期 肌电测量技术的应用，中国临床康复，2006年第41期
苏联现代生物力学的奠基人谢切 诺夫在著作《人体功能运动概论 》中提出“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”。
❖20世纪30年代英国生理学家希 尔(Hill)测量了肌肉收缩张力与速 度的关系, 建立了希尔方程。希 尔关于肌肉收缩的经典性工作,奠 定了肌肉力学的理论基础。
研究、设计和改进运动器械
为提高运动成绩提供条件 如：刘翔征战雅典奥运会时的跑鞋
撑杆跳项目的撑杆 泳衣 水立方
研究运动损伤的原因和预防措施
确立合理的技术动作防止运动器 系损伤 损伤后，选择合理的生物力学康 复手段 如：教材所述（掷标枪）
梅布里奇杰出贡献奖的设立
用24只固定照相机拍摄一匹马奔 跑状态并测量马的步长和四足腾 空现象，其后又拍摄人的走和跑 等基本动作连续照片。 1901年，发表《运动中的人体 的图像集》。奠定了运动生物力 学参数摄影分析测量的方法基础
人体惯性参数的测量
• 20世纪初德国解剖学家菲舍尔 (Fischer)采用尸体解剖测量了人 体环节惯性参数,基于此建立了人 体质量分布模型, 奠定了人体运 动定量分析的基础。
测量技术
总的趋势
发展方向：系统综合和微型微观 永恒主题：方法和技术的研究创新
三、测量技术的先进性
高速影像系统获取运动学参数，应用三 维测力系统获取动力学参数，采用肌电 图法记录肌肉产生的电信号等。
李建设,王立平.足底压力测量技术在生物力学研究中的 应用与进展[J]北京体育大学学报，2005，28（2）： 191-193 试论运动技术诊断方法学的发展特征，体育科学研究 ，2005年第1期 肌电测量技术的应用，中国临床康复，2006年第41期
苏联现代生物力学的奠基人谢切 诺夫在著作《人体功能运动概论 》中提出“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”。
❖20世纪30年代英国生理学家希 尔(Hill)测量了肌肉收缩张力与速 度的关系, 建立了希尔方程。希 尔关于肌肉收缩的经典性工作,奠 定了肌肉力学的理论基础。
运动生物力学
水平距离: S1 = V0cosθT S1 =（V02sinθcosθ+ V0cosθ√ V02sin2θ+2gh 实践距离： Sm = S1 + S2
）/g
（ S2 为实测 ）
3、抛点低于落点的斜上抛运动（学生自己推） 例如：跳马第一腾空运动的轨迹；篮球投篮。 T =（V0sinθ+ √ V02sin2θ-2gh ）/g ）/g
Байду номын сангаас
二 运动的相对性及参考系
辩证唯物主义认为运动是绝对的。但是，如何对物体运动进 行描述是摆在我们面前的一个问题。 （一）运动的相对性 我们之所以判断汽车是运动的是因为我们把它跟自己或者路边 的树木或建筑物而言，汽车是运动的，这说明运动是绝对的，而不 是相对的。运动具有相对性，为此我们对物体的机械运动界定为一 个物体相对于另一个物体的位置改变。 （二）参考系与坐标系 1 、参考系：描述物体运动时选定的参照物体或物体群。 惯性参考系：相对于地球静止或作匀速直线运动的参考系； 非惯性参考系：相对于地球作变速运动的参考系。 2 、 坐标系：在体育运动中常用的坐标系市直角坐标系。这 种坐标系通常有三种：一维坐标：描述直线运动；二维坐标：描述 平面运动；三维坐标：描述空间运动。
一、运动生物力学的概念 运动生物力学的概念：是以人体的解剖学、人体 的生理学、力学的理论与方法，研究人体运动器系的 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。 最佳运动技术：是考虑个人的身体形态、机能、 心理素质和训练水平来应用一般技术原理，已 达到最理想的运动成绩。 动作技术原理：指完成某项动作技术的基本规 律，它适应于任何人，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的差异， 是具有共性特点的一般规律。
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2、运动生物力学学科在体育运动中的作为
（1）提高体育运动成绩（主要作用）
提高运动技术水平－主要表现在两个方面：教师和教练员应用 力学知识指正学生和运动员完成的运动，提高技能水平（定性方 法），或者生物力学研究者发现新的或更有效技术以完成运动项 目（定量方法）。例如：学生不能完成前滚翻，你可以给以两个 建议，一是低头含胸团身，并在滚动中保持；二是向前上方蹬地。 1968年墨西哥奥运会上的背越式跳高技术
氧分压与人体红 细胞携氧能力的 关系
CAT-150便携 式低氧帐篷
运动员休息时，能刺激运动员身体加快红细胞的生成，推 动氧气向肌肉流动，可以让身体全面放松。
虚拟现实 护目镜
虚拟现实护目镜(VR goggles)接收到其运动情况的现 场反馈。借助于这种反馈，运动员可以实时看到赛艇 是否偏离了正确方向。通过实时地展开自我评估，赛 艇划手可以不断提升他们的理想队形。
1936年柏林奥运会，田坛巨星欧文斯在煤渣跑道上为自己的起跑精心“挖坑” 而花去十多分钟时间。我们很难设想如果欧文斯跑在今天全塑胶的“塔当”跑 道上会创造什么成绩；当年跳高的横杆上搭一块白毛巾，那是为了让运动员在 暮色苍茫中能看清横杆高度，而落地时更没有今天“海绵包”上“软着陆”的 潇洒；体操运动的开拓者们没赶上在安装了弹簧和橡胶立柱的地板上腾跳；绿 茵场的前辈在泥泞中鏖战时更不会奢望有活动草坪与整体移动的足球场。和昨 天的金牌得主相比，今天奥运冠军们的自然体能未必有明显的增强。我们运动 成绩的不断突破，很大程度上依靠运动环境和条件的改善，而一个时代科学技 术搭建的舞台，最大限度调动和发挥了人体的潜能。
生物力学是应用于生物体的力学，对于生命器官生物 力学有于人们了解其正常功能，预言其本身变更而引 起的变化，并提出人为干预的方法。因此，诊断、外科 手术和修复术都与生物力学息息相关。
Biomechanics is the study of forces and their effects on living systems.
运动生物力学是研究人体运动的生物力学 规律的学科，是运动科学的重要组成部分。
研究核心：人体运动动作
研究方法：生物学方法（解剖、生理学方法）
力学方法、系统科学方法
研究目标：揭示人体运动器系的生物力学特性和人体运动 动作的规律；运动技术的合理性和更佳化……。为提高运
动技术水平和成绩、防止损伤和健身指导服务。
米卡萨MVA200 排球
由8块皮而不是传统的18块皮缝合而成的，并在球体上呈 花瓣状缝合。当新的双层结构――是聚氨酯泡沫塑料的外 层和柔软微纤材料制成的织物内层结合后，这种新设计限 制了手掌心流向排球的汗液量，从而使选手加强了对球的 控制力。压花设计看似微不足道，但有助于降低排球周围 的空气阻力，从而使排球路线更具空气动力学轨迹。这样 就会发出最难接的球，但声音却不那么响亮。
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
生物学
交叉渗透
力学
融合
人体解剖 生理学
生物力学
体育运动 运动仿生技术
器械运动规律 运动生物力学
运动生物力学学科形成模式图
力学是研究物体机械运动规律的学科。即物体在时间 和空间上的位置变化及其产生变化的原因。
Speedo第四代 鲨鱼皮
LZRRacer经独立测试证明，新泳衣能减少4%的阻 力，并可以减少5%的氧气消耗，成绩提高2%，使 此它成为世界最快的泳衣，达到了先前难以达到的 浮力和滑动能力。
回望早期的奥运会，要说有“恍若隔世”之感的确毫不夸张。我们恰好从体育 这个特殊的尺度上，看到一个“世纪”的距离到底有多远。而带来这一“天壤 之别”的主因，便是现代科学技术的发展。意味深长的是，现代奥运会创办的 初始动机，恰恰是为了摆脱工业社会技术的异化和人的主体地位缺失，呼唤人 的自然属性回归。但百年奥运却走过了一条不断与科技结合，直到对科技高度 依赖的道路。这究竟是逻辑的困境，还是历史的必然？
改进运动装备－例如1953, Bud Held 增加标枪的表面积，提 高了标枪成绩，到1984年达到104.80m。1986新规则限制，但 随后又在压力中心方面有所改变，标枪记录还是到了98.48 m。
提高训练的科学化－技术分析帮助教师、教练员确定学生和运 动员需要改进训练的地方。
Performance Improvement
第一章 运动生物力学 概述
1、学科交叉使运动生物力学成为独立学科
人体运动技术
生物学
力学
生物 力学
运动生物力学
Sport Biomechanics
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
赵致真-奥运中的科技之光
如果说体育技术有高下优劣之分的话，鉴别标准只能是符不符合科学原理。人 虽然贵为“万物之灵”，但人体的一切运动却必须遵循基本的力学规律。随着 跨越式、剪式、滚式、俯卧式跳高的演进，身体重心升起同样高度却可以越过 更高的横杆，到了福斯贝里发明“背越式”，运动员的重心甚至可以从横杆下 钻过去，既往跳高的大部分经验从此一笔勾销。三级跳远中的“跑跳式”将有 效水平速度保持到最后一跳，因此取代了“高跳型”技术；长跑运动中身体匀 速直线性更好的“梅花鹿”式跑取代了大起大落的“袋鼠式”跑和快慢不均的 “驼鸟式”跑；铅球投掷中加长做功距离的背向滑步技术取代垫步技术；体操 和跳水动作中对身体转动惯量的精确把握，带来了花样百出的空翻和旋转；跳 台滑雪运动中两只滑雪板呈V字形排开能在空气中获得更好的升阻比，因此取 代了滑雪板的平行姿势。体育器械的运动更是力学定律最直观的演示，标枪滑 翔性的提高带来成绩的不断刷新，但霍恩把手中的“飞行器”投掷到104米开 外而威胁到赛场安全时，科学又能“略施小计”将标枪重心前移4厘米而“勒 住”投掷的“缰绳”；旋转中的马格努斯力创造了神奇的香蕉球、弧圈球。体 育技术的每一项进步，无不伴随着对运动力学更深刻的理解和应用，从而改变 着体育竞赛的形态和面貌。