1.生物力学基础
《人体运动学》第一章 总论(生物力学基础)
时间-空间参数
时间-空间参数是步行中髋、膝、踝关节运动 规律(角度变化或位移、速度、加速度等)、身 体重心的位置变化规律、骨盆的位置变化规律 的反映。
常用的有步态周期中不同时相的关节角度参数、 关节角度曲线、角度-角度图。 单一的角度数值变化意义不大。
动力学指标
(1)足-地接触力 (2)踝关节力 (3)身体重心的加速度
支点
阻力点
动力点 支点
动力点 支点
阻力点
平衡杠杆
省力杠杆
速度杠杆
2.关节活动顺序性原理
大关节最先产生运动，然后依据关节的大小出现一 定的先后顺序。
上下肢各关节的肌肉生理横断面（cm2）
关节 性别 男 女 上 肢 下 肢 肩关节 肘关节 腕关节 髋关节 膝关节 踝关节 140 89 72 51 42 31 261 142 161 97 158 92
δ /L
Linear elastic material
P/A D1
பைடு நூலகம்
D2
D3 δ /L Nonlinear elastic material P/A=C（1-e-D δ /L）
C=a constant, D=equivalent modulus e=natural log base （自然对数的底）
躯干扭转
在身体各部分完成动作时，躯干上下 两端同时绕躯干纵轴的反向转动称躯干的 扭转运动形式。
相向运动
人体处于无支撑的腾空状态完成动作 时，由于人体两端均无约束，因此身体某 一部分向某一方向活动（转动）时，身体 的另一部分会同时产生相反方向的活动 （转动），这种身体两部分相互接近（或 远离）的运动形式称相向运动。
第一章总论第一章总论内容第一节人体运动学基础与概念第二节运动学基础第一节人体运动学基础与概念第二节运动学基础第三节动力学基础第三节动力学基础第四节静力学平衡第五节生物力学基础第六节人体运动的能量代谢第七节人体运动的效果评价第四节静力学平衡第五节生物力学基础第六节人体运动的能量代谢第七节人体运动的效果评价第五节生物力学基础材料力学相关概念1运动生物力学2?应力为了引入应力的概念参照下图首先围绕k点取微小面积有分布内力的合力应力定义为
生物力学原理
生物力学原理
生物力学是研究生物体运动的力学原理的学科，它涉及到生物体的结构、功能和力学特性。
通过运用物理和工程学的原理和方法，生物力学研究者可以揭示生物体内部的各种力学过程以及其对生物体运动的影响。
生物体可以是人类、动物或植物等，在不同的尺度上都存在各种力学现象。
例如，人类的骨骼系统受到重力和外力的作用，在运动中承受着各种力的作用。
通过生物力学的分析，可以研究骨骼系统的力学性能，并且为设计更好的假肢和矫形器具提供依据。
此外，生物力学也可以应用于运动员的训练和康复领域。
通过分析运动员的运动过程，可以了解其身体各部分的力学状态，并制定相应的训练计划或康复方案。
生物力学可以揭示运动员运动技能的优劣，帮助他们改善动作的效果和减少受伤的风险。
在植物学领域，生物力学可以帮助我们了解植物内部生物组织的力学特性和机制。
例如，研究树木的弯曲现象可以帮助我们了解木材的力学性能和抗风能力。
此外，生物力学也可以应用于农业领域，帮助农民设计更优化的农业机械和种植方法。
综上所述，生物力学是一个涉及生物体力学原理的学科，它可以帮助我们了解生物体的运动机制和力学特性。
通过生物力学的研究，我们可以应用其原理和方法改善人类的生活质量，促进运动员的训练和康复，以及提高农业生产效益。
《人体运动学》第一章 总论(基础与概念)
肉骨骼和心血管系统并发症。
心理活动对人体生理运动的影响
人体运动的基本形式、规律及其生理 意义
呼吸与体液循环 肌骨系统运动 运动的生理效应
制动与卧床对机体的影响
制动对心血管系统的影响很大； 局部制动对肌肉和骨关节系统的影响严重； 对呼吸道的影响； 长期制动会产生感觉剥夺和心理的社会剥夺感； 长期卧床及病痛对精神和情绪的影响，可影响消
第一础与概念 第二节 运动学基础 第三节 动力学基础 第四节 静力学平衡 第五节 生物力学基础 第六节 人体运动的能量代谢 第七节 人体运动的效果评价
第一节 人体运动学基础与概念
1 人体运动的基本形式、规律及其生理意义
2
制动与卧床对机体的影响
3
心理活动对人体生理运动的影响
高中生物力学复习教案
高中生物力学复习教案
一、概念回顾
1. 什么是力学？
2. 什么是生物力学？
3. 生物力学研究的对象主要是什么？
二、牛顿定律
1. 牛顿第一定律是什么？举例说明。
2. 牛顿第二定律是什么？公式是什么？举例说明。
3. 牛顿第三定律是什么？举例说明。
三、力的分类
1. 什么是力？力的单位是什么？
2. 分类力的种类及其作用。
3. 重力的定义及计算方法。
4. 弹性力的定义及计算方法。
四、生物力学的应用
1. 生物力学在运动中的应用。
2. 生物力学在身体平衡和姿势维持中的应用。
3. 生物力学在运动损伤预防和康复中的应用。
五、案例分析
通过具体案例分析，深入理解生物力学在实际生活和运动中的应用。
六、练习题
1. 一个物体质量为5kg，受到一个10N的力，求加速度。
2. 质量为2kg的物体，在重力加速度为10m/s^2的情况下，受到一个20N的力，求加速度。
3. 如果一个物体受到一个15N的弹性力，计算弹簧的劲度系数为5N/m，求物体的位移。
七、复习总结
通过本次复习，加深对生物力学相关概念和定律的理解和掌握，为考试做好准备。
生物力学 第一章 概论
生物力学 ---力学、生物学、医学等多种学科相互结合、 相互渗透而形成的一门新兴交叉学科。 是力学原理在生物医学工程学中的应用，即是 解释生命及其活动的力学。
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与其它学科的关联
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介绍：
弹性力学领域的经典著作。
1966年以后致力于生物力学的开拓，是举世公认的生物力学的
开创者和奠基人。
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涵盖范围
动物：鸟飞鱼游，鞭毛虫、纤毛运动， 哺乳动物整体到各个器官的运动，血液、 体液、气体、水分的流动，骨骼受力等。
植物：物质输运、机械刺激等 •其中与生理学、生物学和医学相关的力 学是其重点
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什么是生物医学工程学
• 还没有一个公认的定义 • 随科学技术的发展而改变 • 随生物医学工程研究领域而拓展 • 若干个生物医学工程学的奠基人和著名权
威曾有过几个定义
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• 对生物医学工程 • 三个有代表性的定义表述
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人民卫生出版社
•孟和， 《骨伤生物力学》
人民卫生出版社
•冯元桢，《生物力学》
科学出版社
•王鸿儒，《循环力学》
北京医科大学出版社
•陈文杰，《血液流变学》
天津科技出版社
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参考资料之二：
•陶祖莱，《生物力学导论》
天津翻译科技出版社
•冯元桢，《生物力学－活组织的力学特性》
湖南科技出版社
• 腰椎后部韧带结构生物力学实验研究与临床意义 • 运动、钙和雌激素对去势雌性大鼠股骨生物力学影
人体运动生物力学分析
人体运动生物力学分析生物力学是人类研究机体结构和运动规律的一门学科，它涉及了力学、生理学和解剖学等多个学科。
在人体运动方面，生物力学能够帮助我们理解人体的运动规律，从而减少运动损伤、提高运动表现等。
人体运动的生物力学分析可以分为静态和动态两个方面。
静态的生物力学分析主要是在静止的状态下，通过测量和计算人体的力学参量，如重量、力矩和压力等，来分析人体各部分的结构和功能特征。
例如，通过对人体轮廓和肌肉结构的分析，可以了解到不同个体之间的形态和大小变异，从而为定制体育器材或医疗器械提供基础数据。
动态的生物力学分析则主要是针对人体在运动状态下的生物力学状态进行分析。
这种分析方法可以通过计算和测量运动中的各种参量，如运动的速度、加速度、力矩、力量和能量等来反映人体在运动过程中的运动规律和运动学特征。
例如，在田径比赛中，通过对选手步伐的分析，可以在一个循环周期内精确地计算出他们的步频和步幅，从而更好地了解和优化运动的节奏。
除了运动学之外，生物力学还可以用来研究人体在运动过程中的动力学特征。
在运动过程中，人体的肌肉和骨骼系统会相互作用，产生力量和阻力，从而实现运动。
生物力学可以通过模拟和计算人体的肌肉力量、关节强度和动力学特征等参量，帮助我们更好地理解人体在运动中的顺畅性、稳定性和效率性。
举个例子，我们可以考虑在一个跑步的场景中，我们如何对人体进行生物力学分析。
首先，我们可以通过对身体接触地面的压力分析，了解人体在跑步时承受的压力大小和分布。
接着，我们可以通过运动和位置传感器测量人体的运动学参数，例如，步速、步长和步宽等。
最后，我们可以利用人体动力学分析来计算肌肉和关节的力量和力矩，并将这些信息与跑步表现相结合，从而进行更好的运动优化和预防运动损伤的方法。
总的来说，人体运动生物力学分析是一种研究人体运动规律和生理特征的重要方法。
它可以帮助我们更好地了解人体在运动中的力学状态和最佳运动方式，从而更好地保护和提高人体健康。
医用物理学习题解答汇总(1)(1)(1)(1)
第一章 生物力学基础1-1 两物体的转动动能之比为1:8，转动惯量之比为2:1，求两物体的角速度之比。
解：由211112k E I ω=，222212k E I ω=，且121/8k k E E =，12/2I I =，可得1214ωω=1-2 细棒长度为1m ，质量为6kg ，转轴与棒垂直，距离一端为0.2m ，求转动惯量。
解：0.80.82230.20.211.0083I r dm x dx x λλ--====⎰⎰ kg/m 21-3 圆盘质量为m ，半径为R ，质量分布均匀，轴过盘中心且与盘面垂直，求转动惯。
解：4232212242Rm R J r dm r dr mR R πσππ===⋅⋅=⎰⎰1-4 一个飞轮的转动惯量为2335kg m ⋅，转速为每分钟72转，因受摩擦力矩作用而均匀减速，经40s 停止，求摩擦力矩。
解： 由每分钟72转可得角速度为2π×72/60=2.4π rad/s ， 由0t ωωβ=+ 可得 0 2.440πβ=+⨯，0.06βπ=- rad/s ， 由M I β=，可得 335(0.06)63.15 N m M π=⨯-=-1-5 在自由旋转的水平圆盘边上，站着一质量为m 的人，圆盘半径为R ，转动惯量为J ，角速度为ω，如果这人由盘边走到盘心，求角速度变化。
解：由角动量守恒()2J mR J ωω+=220(1)J mR mR J Jωωω+==+ 角速度变化20mR Jωωω-= 1-6 一个人坐在转台上，将双手握住的哑铃置于胸前，转台以一定角速度0ω转动（摩擦不计），人和转台的转动惯量为0J ，如果此人将两手平伸，使人和转台的转动惯量增加为原来的2倍，求：（1）人和转台的角速度；（2）转动动能。
解：（1）由角动量守恒0002J J ωω=，所以0/2ωω=（2）222001122224k J E I J ωωω⎛⎫=== ⎪⎝⎭1-7 解释以下各物理量的定义、单位以及它们之间的关系：（1）压应变、压应力、杨氏模量；（2）切应变、切应力、切变模量；（3）体应变、体应力、体变模量。
运动人体科学基础考试知识点
运动人体科学基础考试知识点一、人体解剖学基础人体解剖学是研究人体形态结构的科学，通过对其深入了解，我们能更好地理解人体运动时的变化，以及如何通过锻炼改善身体状况。
骨骼系统：了解骨骼的种类、形状、功能及其在运动中的作用。
例如，长骨、短骨、扁平骨等，以及它们如何提供支撑、保护和运动。
肌肉系统：肌肉是运动的关键，掌握各种肌肉的类型、起止点、功能，以及在各种运动中的协同作用。
关节结构：了解关节的类型、特点和运动范围，对于预防运动损伤和设计合理的运动计划至关重要。
二、生物力学基础生物力学是研究生物体运动的科学，通过掌握生物力学的原理，我们能更准确地分析运动中的人体姿势和动作。
力的传递与平衡：理解力的产生、传递和平衡的原理，以及它们在人体运动中的应用。
动作分析：通过分析各种运动动作，了解人体在运动中的姿势、动作和力的作用方式。
运动效率：理解如何提高运动效率，减少能量消耗，提高运动表现。
三、生理学基础生理学是研究生物体功能的科学，对于运动人体科学来说，掌握生理学知识是必不可少的。
循环系统：了解心脏、血管和血液的功能，以及它们在运动中的反应和变化。
呼吸系统：理解呼吸系统的结构和工作原理，以及呼吸在运动中的重要性和调节方式。
神经系统：神经系统控制着人体的所有活动，了解其结构和功能，有助于理解人体运动的控制和调节。
运动与代谢：理解能量代谢的原理，以及运动对代谢的影响。
这有助于制定合理的运动计划和营养补充方案。
四、运动负荷与人体适应了解人体对运动负荷的适应过程，有助于合理安排运动训练和预防过度疲劳。
运动负荷与适应：理解运动负荷与人体适应的关系，以及适应过程中的生理和生化变化。
过度训练：了解过度训练的成因、表现和预防措施，避免因过度训练导致的身体损伤。
恢复与再生：理解恢复与再生的重要性，以及如何通过合理的休息和营养补充促进身体恢复。
1.4.第一章 总论 第四节 生物力学基本原理
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识 1.力2 与载荷
力是物体之间的相互作用； 载荷是作用在物体上的外加力。 两者都是物质间的作用，但力是互相间的作用， 载荷3有施加者和承受者的区别。
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识 2.应2 力与应变
物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而 变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力， 以抵3抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的 位置回复到变形前的位置。
物体受力变形时，体内各点变形程度一般不同。 某一点变形程度的力学量称为该点的应变，即： 结构内某一点受载时所发生的变形，称应变。 3应变用ε表示，ε= L/L0，L是变形量，L0是初 始长度。 应变的物理意义是外力作用后产生变形的能力。
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识
3.力2 -位移曲线和应力-应变曲线 用变形的位移为横坐标，相应的受力为纵坐标得
运动生物力学研究生物体的运动规律。
3
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识
2 生物力学基础知识：基本概念、基本物理量、计
算方法、计量单位及其物理意义。 基本指标如下：力与载荷、应力与应变、量、应力 3
松弛与蠕变
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识 1.力2 与载荷
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识 4.强2 度与刚度
刚度指受外力作用的抵抗变形的能力。 用K表示，K=F/L, F是所受的力，L是F对应的 变形值。刚度的单位为：N/m2或Pa。力-位移曲线 中线3 性段的斜率即为材料的线性刚度。 刚度是材料产生单位变形所需的外力值。
一、生物力学概述
（二）生物力学基础知识 5.弹2 性模量
相对于地球作变速运动的参考系叫非惯性参考 系。又称动参考系，或动系。
生物基础知识
生物基础知识生物学作为自然科学的一个重要分支，研究生命的起源、演化和生物现象。
它是一门综合性学科，涉及诸多基础知识，如细胞结构、分子生物学、遗传学等。
本文将以生物基础知识为主题，为读者介绍一些关键概念与原理。
1. 细胞结构细胞是生物学中的基本单位。
它包含着生命的基本活动，如代谢、增殖和遗传。
细胞主要由细胞膜、细胞质和细胞核组成。
细胞膜是细胞的外包围，其主要功能是控制物质的进出。
细胞质是细胞膜内的胞内物质，包含各种细胞器。
细胞核是细胞的控制中心，含有遗传物质DNA，用于指导细胞的生命活动。
2. 分子生物学分子生物学是生物学中的重要分支，研究生命现象的分子基础。
它主要关注DNA、RNA和蛋白质等生物分子的结构、功能和相互作用。
其中，DNA是生物遗传信息的携带者，通过遗传信息的复制和转录过程，控制细胞的生命活动。
RNA则参与了基因表达和蛋白质合成等重要过程。
3. 遗传学遗传学研究遗传现象的规律和机制。
遗传学的重要概念包括基因、染色体和遗传变异等。
基因是遗传信息的功能单位，控制着生物个体性状的表达。
染色体是细胞中DNA和蛋白质的复合体，携带着细胞遗传物质。
遗传变异是遗传学中重要的现象，是基因在传代过程中产生的突变和重新组合。
4. 进化论进化论是生物学的核心理论，描述了生物种群随时间的演化过程。
它认为生物种群的变异和适应性可以导致物种的演化和多样性。
进化论的重要概念包括自然选择、突变和物种形成等。
自然选择是生物适应环境的重要机制，通过选择适应性更强的个体传递给下一代。
突变是遗传变异的一种形式，可以导致新的遗传特征的出现。
物种形成是进化过程中新的物种产生的过程。
5. 生态学生态学研究生物与环境的相互作用关系。
它涵盖了生物个体、群落和生态系统的结构和功能。
生态学的重要概念包括生态位、能量流动和物种多样性等。
生态位描述了一个物种在生态系统中的角色和资源利用方式。
能量流动揭示了能量在生态系统中的传递和转化过程。
物种多样性是生态系统稳定性和功能维持的重要指标。
医用物理学(第一章)PDF
r r r C = A × B = AB sin θ
结果是矢量，方向由右旋螺旋法则确定
7
8
力学(Mechanics) : 研究机械运动的规律及其应 用的学科。 生物力学(Biomechanics) : 研究活体系统，即 有生命物体的机械运动的科学。
9
1-1 刚体的定轴转动
10
一、角量和线量关系
i
i = 1
i
∑
n
=
I ⋅ β
i = 1
刚体的角加速度与作用的力矩成正比，与刚体的转动惯 量成反比，方向与合外力矩的方向相同；
20
四、刚体的角动量
1. 角动量（angular momentum）或动量矩（moment of momentum） 单位： (kg ·m2·s-2)
L = ∑ mi vi ri = (∑ mi ri 2 ) ⋅ ω =Iω
若物体两端受到压力作用而 长度缩短，此时的应变为压 应变(compressive strain).
27
一、应变（strain)
（2）剪应变 (切应变）(shearing strain)
∆x γ= = tgϕ d
（3）体应变（volume strain）
∆V θ= V0
28
二、应力(stress)
1. 骨骼的应力与应变的关系
36
一、骨的力学性质
2. 骨骼具有各向异性的力学性质 3. 人体骨骼受力的形式 ① 拉伸
② 压缩 ③ 弯曲 ④ 剪切 ⑤ 扭转
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弯曲形变
中间层以下的各层被拉 伸．出现张应变，越下层 张应变越大； 中间层以上的各层被压 缩，出现压应变。越上层 压应变越大。 中间层附近各层的应力 和应变都比较小，它们对 弯曲所起的作用不大。
投篮技术、运球、持球突破技术分析
2、双手持球方法 、 以原地双手胸前投篮为例， 以原地双手胸前投篮为例，两手手指自然分 拇指相对成八字形， 开，拇指相对成八字形，用指根以上部位握 球的两侧后下方，手心空出，两臂自然屈肘， 球的两侧后下方，手心空出，两臂自然屈肘， 肘关节下垂，置球于胸与颚之间。 肘关节下垂，置球于胸与颚之间。
（三）瞄准点 瞄准点是指投篮时眼睛注视篮圈或篮板的 某一点。 某一点。正确的瞄准点能使运动员在瞬间精 确地目测出投篮的方向、距离， 确地目测出投篮的方向、距离，从而决定投 篮出手的角度、用力的大小、 篮出手的角度、用力的大小、飞行弧线及球 的落点等。 的落点等。
投篮时的投射角越大， （1）投射角和入射角： ）投射角和入射角： 投篮时的投射角越大， 球的飞行弧度就越高，入射角就越大， 球的飞行弧度就越高，入射角就越大，入射截面就 越大，所允许的误差范围就越大， 越大，所允许的误差范围就越大，投篮的命中率就 越高。 越高。 （2）投篮距离和出手速度： ）投篮距离和出手速度： 球出手的速度则应越大。 球出手的速度则应越大。 投篮的距离越远， 投篮的距离越远，
（2）行进间单手肩上低手投篮 ） 行进间单手肩上低手投篮是在快速跑动中 超越对手后在篮下时最常用的一种快速投篮 方法，具有伸展距离远，动作速度快， 方法，具有伸展距离远，动作速度快，出手 平稳的优点， 平稳的优点，多在快攻和强行突破时使用
动作方法 以右手投篮为例。右脚跨出一大步的同时接球， 以右手投篮为例。右脚跨出一大步的同时接球， 接着左脚跨一小步并用力蹬地起跳，右腿屈膝上抬， 接着左脚跨一小步并用力蹬地起跳，右腿屈膝上抬， 身体重心前移，双手向前上方举球。 身体重心前移，双手向前上方举球。当身体接近最 高点时，左手离球，右手外旋，掌心向上托球， 高点时，左手离球，右手外旋，掌心向上托球，并 充分向球篮上方伸展，接着屈腕， 充分向球篮上方伸展，接着屈腕，食、中指用力拨 通过指端将球投出。 球，通过指端将球投出。 动作要点 腾空时身体向前上方充分伸展， 腾空时身体向前上方充分伸展，投篮出手前保持 单手低手托球的稳定性，指腕上挑动作要协调。 单手低手托球的稳定性，指腕上挑动作要协调。
生物器官力学知识点总结
生物器官力学知识点总结1. 细胞力学细胞力学是生物器官力学的基础，它研究细胞内部各种生物分子和结构对力学作用的响应。
细胞的力学性质受到细胞骨架、细胞膜和细胞质等结构的影响。
通过研究细胞力学，可以了解细胞在生理和病理情况下的变化，对于癌症、心血管疾病等疾病的治疗和预防具有重要意义。
2. 组织力学组织力学研究组织的结构和功能对外力的响应。
生物体内的组织包括肌肉组织、骨骼组织、软组织等，它们在生物器官的运动、支撑和保护功能中发挥着重要作用。
研究组织力学可以帮助人们更好地理解和控制生物体内组织的运动和变形，对于生物力学建模和仿生机器人等领域具有重要意义。
3. 器官力学器官力学是研究器官结构和功能在生物体内受力和运动的特性。
生物器官包括心脏、肺部、肝脏等，它们在人体内的运动和功能调节中发挥着重要作用。
研究器官力学可以帮助我们更好地理解器官的结构和功能，对于疾病的诊断和治疗具有重要意义。
4. 生物力学建模生物力学建模是将生物力学性质转化为数学模型，进而进行预测、分析和优化的一种方法。
它是生物器官力学研究的重要工具之一，可以帮助人们更好地理解生物体内的力学特性和运动规律。
生物力学建模在生物医学工程、生物材料等领域有着广泛的应用。
5. 生物力学实验生物力学实验是通过实验手段研究生物器官的力学性质和功能。
生物力学实验包括力学测试、生物组织工程、显微影像、生物传感器等多种手段，可以用来研究生物器官的材料特性、结构形态、生理功能等方面。
生物力学实验在生物医学研究、药物研发等领域有着重要作用。
6. 生物器官力学在医学中的应用生物器官力学在医学中有着广泛的应用。
通过研究生物器官的力学特性，可以帮助医生进行疾病诊断、治疗方案设计和手术操作规划。
此外，生物器官力学还可以帮助人们设计和制造生物材料和生物器官，用于替代或修复受损的器官，对于生物医学工程和再生医学具有重要意义。
7. 生物器官力学的发展趋势随着生物技术和医学技术的不断发展，生物器官力学也将不断取得新的突破。
生物力学文档
生物力学1. 引言生物力学是研究生物体运动和力学性质的学科，是运动生物力学和力学生物学的主要组成部分。
生物力学的研究对象包括人体、动物和植物等生物体，通过分析各种力的作用，以及力与生物体运动之间的关系，可以揭示生物体运动的机制和力学性能。
生物力学的研究对于理解生物体运动的基本规律和设计新的医疗设备、工具和技术具有重要意义。
2. 生物力学的研究领域生物力学的研究领域包括静态力学、动态力学、运动控制和力学建模等。
2.1 静态力学静态力学研究物体在相对平衡状态下的力学性质。
在生物力学中，静态力学主要用于研究姿势和静态平衡。
通过对生物体在不同姿势下的力学分析，可以了解生物体的姿势控制和平衡调节机制。
2.2 动态力学动态力学研究物体在运动状态下的力学性质。
在生物力学中，动态力学主要用于研究生物体的运动学和动力学。
生物体的运动学包括位置、速度和加速度等参数的描述，动力学则研究引起生物体运动的力的来源和作用。
通过对生物体运动过程的力学分析，可以揭示生物体运动的力学原理和控制机制。
2.3 运动控制运动控制研究生物体运动的控制机制和策略。
生物体的运动是由中枢神经系统控制的，研究生物体运动控制可以揭示神经系统的功能和运动学习的机制。
通过模拟和分析生物体运动的控制系统，可以为设计机器人和智能系统提供启示。
2.4 力学建模力学建模研究通过数学模型和计算方法描述生物力学问题。
通过建立力学模型，可以定量分析生物体在不同条件下的力学效应。
力学建模还可以作为辅助工具，用于预测生物力学现象的发生和优化设计。
3. 生物力学的应用生物力学的研究成果在医学、体育科学和工程领域有着广泛的应用。
3.1 医学领域生物力学可以应用于医学诊断、康复和手术设计等方面。
通过分析生物体运动的力学特性，可以帮助医生诊断和治疗疾病。
生物力学还可以应用于康复治疗中，通过改善生物体姿势和运动控制，促进康复过程。
在手术设计方面，生物力学可以为手术操作提供指导，优化手术方案，减少手术风险。
生物力学 课题组
生物力学课题组是一个专门从事生物力学相关研究的学术团队。
生物力学是一门应用力学原理和方法对生物体中的力学问题进行定量研究的科学，研究领域涵盖生物整体到系统、器官（如血液、体液、脏器、骨骼等），以及生物体的运动规律和生命介质的结构-功能关系。
生物力学课题组通常会进行以下几方面的工作：
1. 研究生物体的运动规律：这包括对动物的运动、鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动等进行研究，以理解它们是如何在不同的力学环境中运动的。
2. 研究生物材料的力学性质：如研究骨骼、肌肉、血液等生物材料的强度、弹性等物理特性。
3. 生物流体力学：研究生物体内的液体流动，如血液在血管中的流动、体液的循环等。
4. 生物固体力学：研究生物体中固体部分的力学行为，如骨骼的强度和脆性等。
5. 康复工程与生物力学：应用生物力学的原理来研究和开发康复工程相关的技术和设备，帮助人们恢复或增强身体功能。
6. 运动生物力学：研究人体在运动中的力学行为，包括技术动作的分析、运动员的训练方法等。
生物力学课题组通常会有多个研究方向，涵盖了从基础研究到应用研究的多个层面。
他们可能会在各种期刊上发表论文，参与科研项目，提供咨询意见，以及培养研究生等。
乒乓球运动员运动生物力学的概述
乒乓球运动员运动生物力学的概述乒乓球运动员在比赛中需要充分发挥生物力学知识，以达到最佳的比赛状态。
生物力学是研究生物系统运动的科学，包括动力学、静力学和器械学等多个方面。
对于乒乓球运动员而言，了解生物力学知识可以帮助他们在比赛中更好地运用身体的力量和技巧，提高比赛的竞争力。
本文将从运动员的动作、力量和身体姿势等方面对乒乓球运动员的生物力学进行概述。
一、动作乒乓球运动员在比赛中的各项动作都需要运用生物力学知识。
比如发球动作，运动员需要通过合理的身体摆动和手臂力量，最终将球发出。
在这个过程中，需要运用动力学知识来调整力量的大小和方向，从而确保球的发出速度和方向准确。
二、力量乒乓球运动员在比赛中需要充分发挥自己的力量优势，而了解生物力学知识可以帮助他们更好地运用力量。
比如在击球的过程中，运动员需要通过腰部和腿部的力量传递，将身体的力量转化为球的速度和旋转，从而提高球的威力和难度。
在这个过程中，需要对力量的传递和转化进行科学的分析和调整，以达到最佳的效果。
生物力学知识还可以帮助乒乓球运动员更好地分析和利用对手的力量。
在比赛中，运动员需要根据对手的击球力量和速度，调整自己的站位和击球力量，以应对对手的攻击。
了解生物力学知识可以帮助运动员更好地分析对手的力量特点，从而做出更加科学的应对。
三、身体姿势乒乓球运动员的身体姿势在比赛中起着非常重要的作用，而生物力学知识可以帮助他们更好地调整和控制身体姿势。
比如在击球的过程中，运动员需要保持合理的身体平衡和重心位置，以确保身体的力量能够更好地传递到球拍和球上。
运动员还需要根据球的速度和落点，灵活调整身体的姿势，从而更好地控制球的轨迹和速度。
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常用设备
JP系列测力台是人体运动 动力学分析、平衡试验、 步态分析不可或缺的工具， 可实现多个测力台的信号 同步采集分析，也可与表 面肌电测试系统、三维运 动图像解析系统、压力分 布测试系统、多种传感器 等兼容同步使用进行步态 分析。
微机控制电液伺服生物力 学疲劳试验机
系列高速摄像设备 —— IEEE 139tion捕获系统无论 是性能评估、仪器设计或 防止和治疗运动损伤，用 作运动分析的运动主要包 括高度动态的运动。 CODA Motion可对许多变 量进行精确的测量，包括 位置、加速度、速度、反 应时间、跳跃高度和长度、 臀部和肩部旋转、角度置 换和分割和全身的质心。 当与肌电图系统和测力台 配合使用时，实际上可测 到任何物理和生理参数。
1895年，Roax研究了人骨的形状、构造，提出松 质骨结构符合最优结构原理的见解，提出骨结松 的功能适应性原则。 功能适应性原则：骨骼进化的趋向总是以用最轻 的重量承受最大的外部作用的方式发展。 Otto Frank通过研究循环系统流体动力学理论， 给出了血液流量与时间的关系的计算方法，并沿 用至今。 Jean Louis Poiseuille，确立黏性流体定常流公式。 Ernest Henry Sarling，建立传质定律。
关于骨的一些基本的概念
应力和应变： 应力与应变是描述骨骼受 力后的内部效应，当外力 作用于骨时，骨以形变来 产生内部的阻抗来抗衡外 力，即是骨产生的应力， 应力的大小是作用于骨横 截面上的外力与骨横截面 面积之比，单位为 Pascal(Pa=N/m2)，即牛 顿/平方米。
压缩 当外力将一个物体朝两个 相同的方向在推时 压力将分子推向其它的分 子。如果太多的分子被挤 在一起, 那么分子就会开 始向外移动，从而导致横 梁凸出。如果突出部分变 得太大，横梁就会向外爆 开，使横梁断裂。（气球 是一个很好的压缩的例子。 当你将空气吹进气球，额 外的空气压力会压缩分子， 使气球膨胀）。
杨氏模量以英国科学家托马斯· 杨命名。 杨氏模量取决于材料的组成。举例来说，大部分 金属在合金成分不同、热处理在加工过程中的应 用，其杨氏模量值会有5％或者更大的波动。 很多材料的杨氏模量值非常接近。
3.切变模量 4.体积模量
总结： 三种模量都是反映材料在受到应力时对所应生应 变的抵抗力强弱的物理量，所以弹性模量也称为 该材料的刚度。 应力-应变曲线中，弹性区的直线斜率代表的就是 弹性模量，即刚度。 外力作了功，特体将能量转变为形变势能储存在 内部，物体在被破坏前所储存的能量可以用应力应变关系曲线下面的面积来表示。 弹性区，储存的能量可完全释放。塑性区，不能 完全释放。有一部成为变形的材料的形变势能。
力学基础知识
目的要求 掌握：应力、应变、弹性模量、材料的黏弹性等 概念，物体受力分析的方法和物体平衡的条件等 内容。 熟悉：力的概念、特点、分类；黏弹性材料的迟 滞、蠕变、预调；质点和刚体的概念；物体运动 的分类；杠杆的相关知识；牛顿第一、二、三定 律。 了解：人体各组织生物力学性质与力学基础的关 系。
历史渊源
生物力学的历史（发现时期）
古希腊是最早的生物力学启蒙地点。 早期生物力学应用于大部分手工工具和武器的创 造和使用。
生物力学的历史（分析时期）
17世纪，William Harvey，推理形成血液循环的 论断。 1661年Malpighi，首次在显微镜下观察到微循环 的存在，从而证实了Harvey的推论。 Stephen Hales，首次测量了马的血压，探计了血 压与失血的关系，提出了心肌力和主动脉 的膨胀 特征，认为外周阻力主要来自微血管系统。 19世纪，Herrmann Von Holmholtz对人类视觉和 听觉系统的工作机制进行了开创式的研究。 Diederik Johannes Korteweg和Horace Lamb对血 管中波的传播理论进行了研究。
通过对人体运动的实时捕 捉测量，取得人体各关节 点的三维运动轨迹数据。 以三维运动轨迹数据为基 础，可以容易地得到人体 关节点的位移、速度、加 速度等运动信息。通过对 运动数据的处理和分析， 广泛应用与人体运动技术 诊断，步态分析以及相关 动物的生物力学研究。
我国生物力学研究 起步较晚。 1963年，尚天裕经理论力学与材料力学研究后， 对小夹板的材质、规格做了规定，对捆扎布带定 理化，固定机制理论化。 目前许多高等院校开设了生物力学课程，并培养 有关方面的研究生。
宋应星（1587～1644（？））的《天工开物》是 明代农业和手工业生产技术的百科全书，在卷十 五《佳兵篇》中记述了测试弓弦弹力大小的方法： “凡试弓力，以足踏弦就地，秤钩搭挂弓腰，弦 满之时，推移秤锤所压，则知多少”，方法十分 巧妙。 该书在我国失传300年，于1926年才由日本找回 翻印本。
研究内容和方法
生物力学的研究内容：与生理学、医学有关的力 学问题，非常广泛。 分类：按传统力学分类：生物固体力学、生物流 体力学和运动生物力学等。
分支学科： 1.组织与器官力学：包括骨力学、软组织力学、 肺力学、心脏力学、子宫力学、口腔力学、颅脑 力学等。 2.血流动力学：包括血液流变学、动脉中的脉动 流、心脏动力学和微循环力学等。 3.生物热力学：包括生物传质传热理论、应用生 物控制理论以及药物动力学等。
弹性模量 1.材料的弹性和塑料 不同的材料有不同的应力-应变曲线，曲线包括：弹性区、 塑性区 1）0-A点，载荷和变形之间存在的是线性关系，应力-应变 曲线为直线，成正比关系。撤去外力时材料会恢复到时原 形。 2）A点对应的应力是应力-应变关系呈正比的最大应力， 为正比极限。 3）A点到B点：应力和应变不再成正比关系，但撤去外力 材料仍能恢复原的大小和形状。 4）B点对应的应力是材料处于弹性区的最大应力，为弹性 极限。 5）B-C点，是非线性，材料会发生永久性变形，是材料的 塑性区。 6）C点，屈服区的末端，断裂点。
应力和应变 1.正应力和应变 1）物体受到拉力或压力时其长度会有变化。 2）正应力：垂直作用在物体面积为S某截面的单 位面积上的内力为物体在该截面处所受的正应力。 3）物体受拉力作用时是张应力，受压力作用时是 压应力 4）相关公式：欧拉正应力、拉格朗日定义。针对 截面面积有无改变而定。 5）物体受张应力的作用而伸长，此时的应变为张 应变；物体受压应力的作用而缩短，此时的应变 为压应变。
生物力学研究进展
生命科学的进步是主要推动力 精细化、定量化、模型化、数学化
常用设备
生物力学试验机用于各种 金属、非金属、复合材料 及生物材料的拉伸、压缩、 弯曲、扭转等力学性能测 试和分析研究，可根据国 家标准及ISO、JIS、ASTM、 DIN等标准进行试验和提 供数据，自动绘制各种试 验曲线，自动打印试验报 告及试验曲线，
中医的生物力学研究 中医小夹板、脉象仪、推拿测定仪等。 在骨髂力学、脉博学、无损检测、推拿、气功、 生物软组织研究领域。
研究方法： 1.解剖学方法确定所研究的对象结构的几何特征， 给定本构关系。 2.根据器官或系统的工作情况，建立合理的力学模 型，相应的微分和或微分-积分方程。 3.给出该方程的解析解或数值解或近似解等。 4.建立相应的实验方案，选择做生理实验及实验室 在体实验。 5.反复对比修正，以期得到临床应用。
力学基本概念
力的概念
力：是一个物体对另一物体的作用。 力的特点：力的大小、力的方向、力的作用点。 力的效应： 改变物体运动状态（运动效应，外效应） 使物体的大小和形状发生改变（变形效应，内效应）
力的分类： 1.万有引力： 1）对于大质量的物体意义大 2）重力与重量的区别：重量是物体施加于其他物 体的的力，而重力是物体本身所受的地球引力。 3）人体重心：人体所受重力的合力作用点。位于 身体正中面上第三骶椎上缘前方7CM处，大约在 身高的55-56%。人体重心移动取决于身体的移动。
分析： 屈服点和断裂点对应的应变范围大，说明材料能 发生较大的塑性形变，具有延展性，为塑性材料， 反之材料具有脆性。 问题： 举例塑形材料和脆性材料。
2.弹性模量 弹性模量也称为杨氏模量 胡克定律：在材料弹性极限范围内，材料的应和 应力是正比关系。 不同固体的杨氏模数约值材料 橡胶（微小应变）0.01-0.11 低密度聚乙烯0.2 尼龙2-4 橡木（颗粒表面） 钛 (Ti)105-120 合金与钢190-210 钻石1,050-1,200
骨伤科生物力学
概论
WHO?
问题
要学习生物力学？ 生物力学学什么？ 怎么学生物力学？
目的要求 掌握：生物力学的概念。 熟悉：生物力学的研究内容和方法。 了解：生物力学的历史渊源和研究进展。
概念
生物力学 是研究生物的结构、功能、发生和发展的规律以 及生物与周围环境的关系等的科学。 是力学、生物学、医学等学科之间相互渗透的边 缘学科。 通过生物学与力学原理方法的有机结合，认识生 命过程的规律；解决健康领域的科学问题。
冯元祯教授 开创了生物力学研究领域，建立了肺的力学模型， 奠定了肺力学、呼吸力学基础，生物组织的生长 与应力的关系的模型。 1978年，来华讲学，使我国力学和医学工作者耳 目一新，随之全国力学规划会议将生物力学列入 发展规划。
生物力学的历史（应用时期）
自60年代开始，生物力学方面研究细分为不同领 域，大致可分为骨科矫正、肿瘤处置和康复科学 等。 Inman、Eberhart对于假肢的设计、分析和安装进 行研究，使生物力学进行实践应用的阶段。 随着医学专家和工程师和材料科学家的合作，用 稀有金属制造关节置换假体和对特殊生物置入材 料的研究开始萌芽。
2.接触力： 物体因接接触变形而产生的相互作用力。 物体接触时，在接触部位会产生变形，而变形的 物体在一定限度内总是企图恢复原状，而产生力。 ？？只接触不变形可能吗？？ 3.弹性力： 最典型的弹性力是弹簧的弹性力。