4动力学

牛顿第一定律在体育运动中的应用 • 物体具有惯性，如何合理利用惯性、提高 人体运动效率、减小体能消耗具有重要意 义。根据牛顿第一定律，要保持匀速直线 运动并不需要外力，所以长距离运动如长 跑运动、赛艇、自行车等强调途中要保持 适宜的均匀速度，这样可以节省体力提高 运动效率。当物体由静止转入运动时需要 外力克服惯性，已经运动起来了就要利用 惯性保持运动，例如举起杠铃时要求动作 连贯，不要停顿，这样才能充分利用惯性， 取得好的运动效果。
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• 跳高起跳时，为什么要向上摆腿、摆臂？ • 向上摆腿、摆臂加大了对地面的作用力， 也就加大了地面对人体的反作用力，反作 用力和作用力是大小相等，方向相反，沿 着同一直线的，而且是恰好与作用力同时 产生，地面对人体的反作用力越大，才能 跳得越高。
牛顿第三定律举例2
牛顿第三定律举例3
• 跳高、跳远的起跳点地面必须坚实，这样才可 以充分的向下施加作用力，作用力大，反作用 力也就大。 • 体操运动场地不能铺设海绵垫之类的缓冲物， 因为体操中有的需要起跳到一定的高度才能完 成的动作，要达到一定起跳高度，场地也应当 相当坚实，才能充分利用反作用力。 • 体育运动和其他人体活动中，产生各种人体运 动的力是外界的反作用力，外界的反作用力是 通过人体向外界施加作用力获得的。
第四章 人体运动的动力学
• 主要内容： • 牛顿运动基本定律 • 动量定理与动量守恒 • 转动力学的基本参量和基本方程 • 人体转动惯量的计算 • 动量矩定理与动量矩守恒
Fra Baidu bibliotek
一、人体运动中的力 （一）力的概念 力是物体间的相互作用。力作用在物体 上，可使物体的运动状态发生变化，或者使 物体发生形变。力的作用效果受其的大小、 方向和作用点的影响，称为力的三要素。
牛顿运动定律及应用范围
• 牛顿运动定律适用于质点和刚体，将 人体简化后，可以运用牛顿定律进行 受力分析和动力学特征研究。
静止状态 ∑F＝0
刘翔洛桑三连冠 起跑蓄势待发
（一）牛顿第一运动定律及其应用
• 牛顿第一定律 物体不受外力或所受合外 力为0时，将保持原来的静止状态或匀速直 线运动状态不变。
手和球之间的作用、 人体和地面也构成相 互作用都不能抵消
• 推铅球时手和球之 间的作用为作用力 和反作用力
• 同时人体和地面也构 成相互作用，人体对 地面的作用力作用于 地面，而地面对人体 的反作用力作用于人 体。
牛顿第三定律在体育运动中的应用
• 1、该定律应用普遍，凡是两物体相互作 用都存在作用力和反作用力 • 2、作用力和反作用力总是作用在不同的 物体上 • 3、作用力和反作用力虽然等大，但会产 生不同的作用效果 • 4、作用力和反作用力是性质相同的力
∑F≠0
（二）牛顿第二定律及其应用
• 当物体受到外力不等于零时物体的运动状 态如何呢？这就是牛顿第二定律要回答的 问题。 • 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
注意问题
• 1. 物体受力指的是合外力 • 2. 力与加速度为瞬间对应关系 • 3. 研究的质点力学模型的平动问题
• 解释跳高运动中摆 臂动作为什么能增 加跳跃高度？
• 关于牛顿第三定律的几个问题 • 拔河时既然双方的作用力和反作用力大小 相等，方向相反，为什么还有胜负之分？
牛顿第三定律举例5
F1
F1=-F2 F3=-F4
F2
甲方脚部 受的力与 乙方脚部 受的力相 比较，大 者胜。
F4
F3
牛顿第三定律应用之5
由牛顿第一定律可知：
• 物体具有惯性—保持原来的静止或匀速直线 运动状态的性质，惯性是物体的固有属性。
牛顿第一定律的内容-力的意义
•
外力不是维持物体匀速直线运 动的原因。我们所见到的物体不能 保持匀速直线运动是因为物体并非 不受外力，而是受到了空气阻力， 摩擦力等外力，故要保持匀速直线 运动需要外力来克服空气阻力和摩 擦力等，在合外力为0条件下保持 匀速直线运动，者仍然是符合牛顿 第一定律的。
• 马拉车的问题与此类似。
F1与F2并不是作用力与 反作用力关系，F1大左 边胜，反之右边胜。
F1
F2
• 1.人体有多个环节组成，人体在多个力的 作用下，质心运动如何确定？ • 2.质心运动与环节的运动关系如何？ • 3.运动影像分析中人体质心的速度和加速 度是如何确定的？讨论和各环节加速度 的关系
牛顿第二定律在体育运动中的应用
• 在体育运动中，牛顿第二定律用于研究人 体或器械受力和运动状况的变化。 • 牛顿第二定律主要用于计算。
(三)牛顿第三定律及其应用
• 牛顿第三定律 • 两物体相互作用时，物体甲对物体 乙的作用力F1与物体乙对物体甲的反作 用力F2大小相等，方向相反，沿着同一 直线，即 F1=-F2 • 牛顿第三定律反映了力的相互作用 性质，也称作用反作用定律。需要注意， 作用力和反作用力作用在不同的物体上， 因此虽然它们大小相等方向相反，却不 能互相抵消。