生物力学
生物力学概念
生物力学概念：是研究人体运动规律的科学，它是体育科学的重要组成部分。
人体运动器系：是由若干可以相对运动的部分组合而成的整体。
载荷的表现形式：拉伸、压缩、剪切、弯曲、扭转和复合载荷。
变形的概念：物体在爱到外力作用时，其中任意两点间的距离和任意两直线或两平行面间的夹角会发生变化，它们反映了物体的尺寸和几何形状的改变。
力的可传性原理：力可沿某作用线任意移动而不改变其对物体的作用效应。
拳击的形式：直拳、勾拳、摆拳、刺拳。
组成肌肉的基本单位：肌原纤维。
肌肉收缩和舒张的基本单位：横桥肌肉的三种收缩形式：1、缩短收缩（向心收缩）特点：张力大于外加阻力，肌长度缩短。
作用：是肌肉运动的主要形式，是实现动力性运动的基础（如挥臂、高抬腿等）。
（1）等张收缩：外加阻力恒定，当张力发展到足以克服外加阻力后，张力不再发生变化。
但在不同的关节角度时，肌肉收缩产生的张力则有所不同。
在关节运动的整个范围内，肌肉用力最大的一点称为“顶点”。
在此关节角度下，骨杠杆效率最差。
如：推举杠铃，关节角度在120°时肱二头肌收缩张力最大，关节角度在30°时肱二头肌收缩张力最小。
最大等长收缩时，只有在“顶点”即骨杠杆效率最差的关节角度下，肌肉才有可能达到最大收缩。
而在其他关节角度下，肌肉收缩均小于自身最大力量。
在整个关节活动的范围内，肌肉做等张收缩时所产生的张力往往不是肌肉的最大张力。
（2）等动收缩：在整个关节活动范围内，肌肉以恒定速度进行的最大用力收缩。
但器械阻力不恒定。
等动练习器：在离心制动器上连一条尼龙绳，由于离心制动作用，扯动绳子越快，器械产生的阻力就越大。
特点：器械产生的阻力与肌肉用力的大小相适应。
等动收缩的优点：外加阻力能随关节活动的变化而精确地进行调整，使肌肉在整个关节活动范围内都能产生最大的肌张力。
2、拉长收缩（离心收缩）特点：张力小于外加阻力，肌长度拉长。
作用：缓冲、制动、减速、克服重力。
如：蹲起运动、下坡跑、下楼梯、从高处跳落等动作，相关肌群做离心收缩可避免运动损伤。
生物力学的基本概念及应用举例
生物力学的基本概念及应用举例一、生物力学定义生物力学是研究生物体运动、器官和组织功能及相互作用的力学行为的科学。
它涉及到物理学、生物学、医学、工程学等多个学科领域，是生物医学工程、康复工程、仿生学、体育运动、航空航天等领域的重要基础。
二、生物力学在医学领域应用1.人体生物力学：人体生物力学主要研究人体运动过程中的力学特性，如骨骼、肌肉、关节等组织的力学行为。
它有助于医生理解人体运动机制，为医学诊断和治疗提供依据。
2.生物材料力学：生物材料力学研究生物组织材料的力学性质，如弹性、韧性、强度等。
它为医学领域中的组织工程和器官移植提供了重要指导。
三、生物力学在康复工程领域应用康复工程是利用工程学方法为残疾人设计和制造辅助器具，以改善其生活质量。
生物力学在康复工程中扮演着重要角色，例如在设计和制造假肢、矫形器、轮椅等辅助器具时，需要考虑人体肌肉和骨骼的力学特性，以确保使用效果和安全性。
四、生物力学在生物医学工程领域应用1.生物芯片：生物芯片是一种用于快速检测和分析生物分子的微小芯片。
在生物芯片的制作过程中，需要利用生物力学的知识对芯片的结构和材料进行优化设计，以提高检测的准确性和灵敏度。
2.组织工程：组织工程是利用生物材料、细胞和生长因子等构建人体组织和器官的新兴技术。
在这个过程中，需要深入研究和应用生物力学的知识，以了解和控制细胞生长和分化的力学环境。
五、生物力学在体育运动领域应用1.运动生物力学：运动生物力学主要研究人体运动过程中的力学特性，为运动员提供科学训练方法和运动装备设计提供理论支持。
例如，通过对篮球投篮动作的生物力学分析，可以指导运动员优化投篮技巧和提高命中率。
2.肌肉疲劳与恢复：肌肉疲劳是由于长时间运动导致肌肉功能下降的现象。
通过应用生物力学方法研究肌肉疲劳的机制和恢复过程，可以帮助运动员更好地理解和预防肌肉疲劳，提高运动表现。
六、生物力学在仿生学领域应用仿生学是研究和模仿自然界生物的原理和技术的新兴学科。
生物力学实验报告
生物力学实验报告生物力学实验报告导言：生物力学是研究生物体运动和力学特性的学科，它涉及到生物体的力学行为以及与环境和其他物体的相互作用。
本实验旨在探究生物力学在人体运动中的应用，并通过实验数据分析和结果讨论来验证相关理论。
实验目的：1. 了解生物力学的基本概念和原理；2. 掌握生物力学实验的基本操作方法；3. 分析生物力学实验数据，得出结论。
实验材料与方法：材料：测力计、人体模型、计算机、数据采集软件。
方法：将测力计固定在人体模型的不同部位，进行相应的运动实验，并使用数据采集软件记录实验数据。
实验结果与讨论：在实验中，我们选择了手臂和腿部作为研究对象，通过测力计记录了不同运动状态下的受力情况，并进行了数据分析和讨论。
手臂实验结果：我们首先将测力计固定在手臂的肌肉上，进行了屈臂和伸臂的实验。
实验结果显示，在屈臂时，测力计所测得的力值逐渐增加；而在伸臂时，测力计所测得的力值逐渐减小。
这说明在手臂屈伸运动中，肌肉的收缩力和伸展力是相互作用的结果。
腿部实验结果：接下来，我们将测力计固定在腿部的肌肉上，进行了蹲下和跳跃的实验。
实验结果显示，在蹲下时，测力计所测得的力值逐渐增加；而在跳跃时，测力计所测得的力值迅速增大，然后迅速减小。
这说明在腿部蹲下和跳跃的运动中，肌肉的收缩力和伸展力也是相互作用的结果。
实验结论：通过以上实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 在手臂屈伸运动中，肌肉的收缩力和伸展力是相互作用的结果；2. 在腿部蹲下和跳跃的运动中，肌肉的收缩力和伸展力也是相互作用的结果。
结语：本实验通过测力计在手臂和腿部的实验中，验证了生物力学在人体运动中的应用。
通过分析实验数据和讨论结果，我们对生物力学的基本概念和原理有了更深入的了解，并掌握了生物力学实验的基本操作方法。
生物力学的研究对于解析人体运动和改善运动技能具有重要意义，希望本实验能为相关研究提供一定的参考和启示。
生物力学
生物力学生物力学 biomechanics shengwu lixue生物力学是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生物物理学分支。
生物力学的研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等)，从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。
生物力学的基础是能量守恒、动量定律、质量守恒三定律，并加上描写物性的本构方程。
生物力学重点是研究与生理学、医学有关的力学问题。
生物力学依据研究对象的不同，可细分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。
生物力学的发展简史生物力学一词虽然在20世纪60年代才出现，但它所涉及的一些内容，却是古老的课题。
例如，1582年前后伽利略得出摆长与周期的定量关系，并利用摆来测定人的脉搏率，用与脉搏合拍的摆长来表达脉搏率等。
1616年，英国生理学家哈维根据流体力学中的连续性原理，从理论上论证了血液循环的存在；到1661年，马尔皮基在解剖青蛙时，在蛙肺中看到了微循环的存在，证实了哈维的论断；博雷利在《论动物的运动》一书中讨论了鸟飞、鱼游和心脏以及肠的运动；欧拉在1775年写了一篇关于波在动脉中传播的论文；兰姆在1898年预言动脉中存在高频波，现已得到证实；材料力学中著名的扬氏模量就是英国物理学家托马斯·扬为建立声带发音的弹性力学理论而提出的。
1733年，英国生理学家黑尔斯测量了马的动脉血压，并寻求血压与失血的关系，解释了心脏泵出的间歇流如何转化成血管中的连续流，他在血液流动中引进了外周阻力概念，并正确指出：产生这种阻力的主要部位在细血管处。
其后泊肃叶确立了血液流动过程中压降、流量和阻力的关系；夫兰克解释了心脏的力学问题；斯塔林提出了透过膜的传质定律，并解释了人体中水的平衡问题。
克罗格由于在微循环力学方面的贡献获得1920年诺贝尔奖金。
希尔因肌肉力学的工作获得1922年诺贝尔奖金。
他们的工作为60年代开始的生物力学的系统研究打下基础。
到了20世纪60年代，一批工程科学家同生理学家合作，对生物学、生理学和医学的有关问题，用工程的观点和方法，进行了较为深入的研究，使生物力学逐渐成为了一门独立的学科。
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。
生物力学研究方法与应用
生物力学研究方法与应用生物力学是研究生物运动的力学过程、动力学规律以及机械特性的一门学科。
它是将力学原理和生物学相结合，运用计算机辅助分析得到生物体运动的途径。
早在古希腊时期，亚里士多德就曾研究过牛的奔跑和人类的步行，称之为“动力学”。
而生物力学则是在近代形成的。
随着科技的发展和研究者的努力，生物力学的应用领域越来越广泛。
本文将阐述生物力学的研究方法和应用。
生物力学研究方法生物力学的研究方法主要包括以下几个方面：1.实验法。
通过实验测量生物体运动时的各种参数，来研究运动规律和机械特性。
以运动员的跳高为例，我们可以通过实验测量出运动员起跳的初始速度、起跳的高度、跨越杠杆的速度等参数，来分析和研究运动员跳高的力学过程。
2.数值模拟。
通过计算机模拟生物体运动的过程，来研究运动规律和机械特性。
数值模拟可以通过建模获取生物体的各种状态参数，进而计算出机械特性指标。
例如，通过计算机模拟肌肉收缩过程，可以研究肌肉的力学特性和肌肉产生的驱动力。
3.实际观测。
通过实际观察生物体运动过程，来研究运动规律和机械特性。
例如，通过观测蜻蜓的飞行过程，可以研究其飞行特性并寻找优化方法。
生物力学的应用生物力学的应用范围极为广泛，可应用于医疗、体育、交通、安全等多个领域：1.医疗领域。
生物力学可以用于评估疾病和伤害的影响、治疗方案的制定和手术效果的评估。
例如，生物力学可以通过实验研究不同种类的人工关节假体在运动中的力学特性和生物相容性，为关节置换手术的设计提供依据。
2.体育领域。
生物力学可以用于分析诸如人体运动、姿势和运动员与运动装备之间的关系。
例如，生物力学可以通过实验研究运动员跳高的力学特性和姿势优化，为运动员提高运动成绩提供科学依据。
3.交通安全领域。
生物力学可以用于研究车辆和其他交通工具的碰撞安全性。
例如，生物力学可以通过实验模拟车辆碰撞，分析碰撞力大小及其对车内人员的危险程度，为改进车辆结构和安全性能提供依据。
结语生物力学是一门结合力学原理和生物学的学科，其研究方法主要包括实验法、数值模拟以及实际观测。
生物力学
生物力学目前，在科研和临床领域，生物材料的开发及应用无疑是一次重大的变革：人造骨骼和关节、义齿、义眼等的出现（图1-1）在为患者解决生理、美观性问题的同时为社会带来巨大的经济利益。
生物材料即生物医学材料，是指具有天然器官组织的功能或天然器官部分功能的材料，它是生物医学科学中的最新分支学科，是生物、医学、化学、生物物理学和材料科学交叉形成的边缘学科，生物材料的研究与开发具有广泛的应用前景，它已成为最具活力的学科之一。
在生物材料的研发过程中，材料的强度、韧性等力学性能是衡量生物材料应用前景的重要指标之一，这就涉及到了一个古老而现代的学科——生物力学。
（a） (b) (c)图1-1 （a）人造骨骼和关节（b）义齿（c）义眼第一节生物力学的基本知识一、起源与发展其实，生物力学的起源要早于生物材料，它是研究生物和力学有关问题的学科。
在物竞天择的原始社会，人类为生存和基本生活而早已无意识或有意思的应用了生物力学的一些基本原理来生产、生活（图1-2）。
图1-2 原始的生物力学应用现代生物力学大约起源于20世纪60年代末，生物力学和运动生物力学发展进入了形成和发展时期。
在这一时期专家们对于人和动物运动的生物力学特性进行了积极的研究，下面一些学者的科学研究广为人知：亚历山大1970年的《生物力学》；1974年武科布罗多维奇对于动物运动进行了数学模拟，并因此促进了机器人制造技术的发展；19 68年希利杰博兰德创建了有关动物以均匀步法进行运动的理论；1968年苏霍诺夫创建了陆地脊椎动物运动的一般体系；哈顿有关人支撑运动体系调控机制的研究；米勒有关人运动生物力学问题的研究。
1967年召开了第一次国际生物力学学术讨论会。
1973年正式成立了国际生物力学学会（International Society of Biomechanics,ISB）,这标志着生物力学学科的正式建立。
这一时期在苏联运动训练学作为一门独立学科形成了，而在此之前它只是在体育教育学的范畴内发展的。
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
一、名词解释相向运动：身体某一部分向某一方向活动时，身体的另一部分会同时产生相反方向的活动的运动形式称为相向运动肢体的鞭打动作：在克服阻力或自身移位的过程中，上肢诸环节依次加速和制动，使末端环节产生极大速度的运动形式称肢体的鞭打动作惯性参考系：把相对于地球静止或相对于地球做匀速直线运动的物体作为参标准的参考系超重现象：指物体的一种运动状态，当物体处于超重状态时，物体具有向上的力的速度或向上的加速度肌肉松弛：被拉长的肌肉，其张力随着时间的延长而下降的特性，这一特性称肌肉松弛牵连运动：动参考系相对于静参考系的运动最佳运动技术：是考虑了个人的身体形态、机能、心理素质和训练水平来应用一般技术原理，以达到最理想的运动成绩运动生物力学：是研究体育运动中人体机械运动规律的科学运动相对性：物体的运动取决于参考物体选取的性质叫做运动相对性。
质点：只有质量没有大小的点刚体：由相互间距离始终保持不变的许多质点组成稳定角：所谓稳定角就是中心垂直投影线或重心至支撑边缘相应点的连线间的夹角。
稳定角系数：倾倒力开始作用时稳定力矩与倾倒力矩的比值平衡角：等于某方经平面上稳定角的总和。
转动惯量：描述物体转动时保持原来运动状态能力的物理量失重现象：物体对支持物的压力小于物体所受的重力的现象肌肉的激活状态：在神经脉冲的影响下，肌肉的收缩成分出现激活状态。
因此把肌肉兴奋时收缩成分的力学状态称肌肉的激活状态肌肉的平衡长度：肌肉被动张力为零时，肌肉所能达到的最大长度肌肉的静息长度：收缩元表现最大张力时的长度称肌肉的静息长度绝对运动：运动着的质点相对于静参考系的运动相对运动：动点相对于动参考系的运动二、填空题1、把人体简化为质点，按质点运动轨迹可分为直线运动和曲线运动2、按机械运动的形式可将人体运动分为平动、转动和复合运动3、骨骼的受力形式有拉伸、压缩、弯曲、扭转和剪切4、运动学量的特征：瞬时性、相对性、矢量性、独立性5、力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用点6、平衡力的条件：合外力为零、所受的合外力矩为零7、下支撑静力性运动稳定性的参量⑴支撑面、⑵重心的高度、⑶稳定角、⑷平衡角、⑸稳定系数8、根据平衡物体重心与支撑点的位置关系，平衡种类可分为：⑴上支撑平衡⑵下支撑平衡、9平衡、⑵不稳定平衡、⑶随遇平衡、⑷有限度的稳定平衡10、影响人体转移惯量大小的因素主要有：⑴人体的质量、⑵身体的形态、⑶身体的姿势⑷转轴的位置等。
生物力学的名词解释
生物力学的名词解释生物力学是研究生物体运动和力学特性的学科，结合生物学和力学的原理来探索人类和其他生物的运动机制。
生物力学的研究范围包括运动的力学分析、力的产生与传递、力的影响和适应等方面。
下面将对几个与生物力学相关的名词进行解释，以便更好地理解这一学科：1. 动力学：动力学是生物力学中的一个关键概念，指的是研究物体运动时的力和加速度之间的关系。
动力学与牛顿定律有关，通过分析物体受到的作用力和力的方向、大小以及物体的加速度，可以揭示运动的原理。
2. 力：力是物体之间相互作用的结果，产生运动或改变形态的原因。
在生物力学中，力是研究的重要要素，可以通过力的大小、方向和施加点来分析生物体的运动和力的效果。
3. 稳定性：稳定性是指生物体在运动过程中保持平衡和稳定的能力。
通过分析重心的位置、支撑基础的大小和形状以及运动轨迹等因素，可以研究生物体稳定性的影响因素。
4. 生物力学模型：生物力学模型是用来模拟生物体运动和力学特性的数学或物理模型。
通过建立适当的模型，可以研究生物体的运动规律、力的作用方式以及力的影响。
5. 骨骼系统：骨骼系统是人类和其他动物体内支撑和保护身体的重要结构。
它由骨骼、关节和肌肉组成，具有承载体重、提供稳定性和运动功能的作用。
生物力学研究中，骨骼系统对于运动和力的传递起着重要的作用。
6. 力矩：力矩是力绕给定点旋转的物理量。
在生物力学中，力矩用来表示力对物体产生转动效果的能力。
通过力矩的计算和分析，可以了解力对生物体运动和姿势的影响。
7. 步态分析：步态分析是研究人体行走和奔跑过程的运动学和动力学特性的分析方法。
通过记录和分析步态参数，可以揭示人体运动和力学特性的规律，有助于康复治疗和运动训练。
8. 生物力学应用：生物力学在医学、运动训练、康复治疗等领域有广泛的应用。
例如，在人工关节设计中，通过生物力学分析可以优化关节的结构和运动特性。
在体育科学中，生物力学可以帮助运动员提高技术水平和减少运动伤害。
生物力学的基本测试方法和仪器设备
生物力学的基本测试方法和仪器设备生物力学是研究生物体在运动过程中力学特性的学科。
它通过测试方法和仪器设备来测量和分析生物体的运动、力量和力学特征，从而可以帮助我们理解生物体的功能、运动和健康状况。
生物力学的基本测试方法包括动力学测试、静力学测试、运动学测试和生物力学模拟。
下面分别介绍这些方法的基本原理和常用仪器设备。
1.动力学测试：动力学测试是用来测量生物体在运动过程中所受到的力量和力矩。
常用的测试方法包括受力板法、力矩传感器法和动态力学分析法。
受力板法通过放置在地面上的受力板来测量人体脚底所受到的力量和压力分布；力矩传感器法通过安装在关节处的力矩传感器来测量关节的力矩；动态力学分析法通过分析人体在运动过程中所受到的力量和力矩来评估运动的效果和负荷。
2.静力学测试：静力学测试是用来测量生物体静止状态下的力学特性。
常用的测试方法包括静力学平台法和静态测力计法。
静力学平台法通过放置人体或物体在一个平台上来测量其受到的重力和压力分布；静态测力计法通过安装在物体表面的测力计来直接测量其受到的力量。
3.运动学测试：运动学测试是用来测量生物体运动过程中的位置、速度和加速度等动力学参数。
常用的测试方法包括光电测量法、摄像测量法和惯性测量法。
光电测量法通过安装在生物体上的红外线传感器来测量其位置和速度；摄像测量法通过摄像机来记录生物体的运动过程，并通过图像处理技术来分析运动学参数；惯性测量法通过使用惯性测量单元（如陀螺仪和加速度计）来测量生物体的加速度。
4.生物力学模拟：生物力学模拟是用来模拟和分析生物体运动过程中的力学特性。
常用的模拟方法包括有限元分析法、多体动力学模拟法和计算流体力学法。
有限元分析法通过将生物体分割成有限的单元，然后运用力学原理和数值计算方法来模拟其运动过程中的力学行为；多体动力学模拟法通过建立生物体的多体系统，并运用牛顿力学和动力学原理来模拟其运动过程；计算流体力学法通过模拟流体介质中生物体的运动来分析其力学特性。
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。
《生物力学》习题与答案
《生物力学》习题与答案（解答仅供参考）一、名词解释1. 生物力学：生物力学是研究生物体（包括人体）的力学性质、力学结构、力学行为及其与环境相互作用的科学。
2. 动力学分析：动力学分析是生物力学中的一种方法，主要研究生物体在受力作用下的运动状态和变化规律。
3. 应力-应变曲线：应力-应变曲线是描述材料在受力作用下，其内部应力与应变关系的曲线，常用于分析材料的力学性质。
4. 关节力学：关节力学是生物力学的一个分支，主要研究关节的结构、功能、力学特性和运动规律。
5. 生物反馈：生物反馈是一种通过仪器设备将人体生理活动的信息反馈给个体，使其能够学习控制和调整这些活动的技术。
二、填空题1. 生物力学的研究内容主要包括______、______和______三个方面。
（静态力学分析、动态力学分析、生物材料力学）2. 在人体运动中，肌肉的作用是产生______，骨骼的作用是传递和承受______。
（力、载荷）3. 动态平衡是指生物体在______状态下，能保持稳定的一种状态。
（运动）4. 在生物力学中，______是描述物体形状改变的物理量，______是描述物体抵抗形变能力的物理量。
（应变、应力）5. ______是人体运动系统的重要组成部分，其生物力学特性对运动性能和运动伤害有重要影响。
（骨骼肌）三、单项选择题1. 下列哪一项不属于生物力学的研究内容？（D）A. 骨骼肌的力学特性B. 人体运动的生物力学分析C. 生物材料的力学测试D. 基因表达调控答案：D2. 在人体步态分析中，通常将步态周期分为以下几个阶段？（B）A. 两个阶段：站立相和摆动相B. 四个阶段：支撑相、摆动相、迈步相和足跟触地相C. 三个阶段：站立相、迈步相和摆动相D. 六个阶段：初始接触、承重反应、中期站立、摆动前期、摆动中期和摆动后期答案：B3. 下列哪种肌肉收缩形式产生的力量最大？（C）A. 等长收缩B. 等速收缩C. 等张收缩D. 超等长收缩答案：C4. 关于关节的生物力学特性，下列说法错误的是？（A）A. 所有关节的活动范围都是相同的B. 关节的稳定性和灵活性是相互制约的C. 关节软骨可以减少关节面之间的摩擦并吸收冲击力D. 关节囊和韧带对维持关节稳定性起重要作用答案：A5. 下列哪个物理量用于描述物体抵抗剪切变形的能力？（C）A. 弹性模量B. 抗拉强度C. 剪切模量D. 屈服强度答案：C四、多项选择题1. 下列哪些因素会影响骨骼肌的力学性能？（ABCD）A. 肌纤维类型B. 肌肉长度C. 肌肉温度D. 肌肉疲劳状态答案：ABCD2. 下列哪些技术或设备常用于生物力学研究？（ABCD）A. 动力学分析系统B. 三维运动捕捉系统C. 静态和动态测力平台D. 生物材料试验机答案：ABCD3. 关于生物材料的力学性质，下列说法正确的是？（ACD）A. 不同类型的生物材料具有不同的力学性质B. 所有生物材料在受力时都会发生塑性变形C. 生物材料的力学性质与其内部结构密切相关D. 生物材料的力学性质会受到环境因素的影响答案：ACD4. 下列哪些是影响人体运动生物力学的因素？（ABCD）A. 身体尺寸和形状B. 肌肉力量和耐力C. 关节的灵活性和稳定性D. 中枢神经系统的控制策略答案：ABCD5. 下列哪些领域应用了生物力学的知识和方法？（ABCDE）A. 运动科学与体育工程B. 康复医学与物理治疗C. 生物医学工程与医疗器械设计D. 农业工程与动物运动学E. 机械工程与仿生学答案：ABCDE五、判断题1. 生物力学只研究人体的力学性质和行为。
生物力学包含的牛顿三大定律
生物力学包含的牛顿三大定律
牛顿三大定律是经典力学的基本原理，它们在生物力学中也有重要的应用。
第一定律（惯性定律）指出，物体在没有受到外力作用时，将保持静止或匀速直线运动的状态。
在生物力学中，这意味着一个生物体在没有外部力的影响下将保持其当前的运动状态。
例如，当我们行走时，我们的身体会保持惯性，继续向前移动，直到我们遇到阻力或改变方向。
第二定律（运动定律）指出，物体所受到的外力等于其质量与加速度的乘积。
在生物力学中，这意味着一个生物体所受到的力将决定其加速度的大小和方向。
例如，当我们跑步时，我们的腿部肌肉会施加力量，使我们的身体产生加速度并向前移动。
第三定律（作用力与反作用力定律）指出，每个作用力都有一个相等且相反的反作用力。
在生物力学中，这意味着当一个生物体对另一个生物体施加力时，另一个生物体也会对其施加相等且相反的力。
例如，当我们握手时，我们的手对对方的手施加了一个力，而对方的手也对我们的手施加了一个相等且相反的力。
总之，牛顿三大定律在生物力学中起着重要的作用，它们帮助我们理解生物体的运动和行为，以及它们与环境之间的相互作用。
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。
生物力学名词解释
生物力学名词解释
生物力学是研究人体或动物在运动过程中机械性能及其控制的学科。
以下是一些相关的术语解释：
1. 力学：研究物体受力作用下的运动规律与变形规律的学科。
2. 动力学：研究物体运动状态的变化规律及其原因的力学分支。
3. 静力学：研究物体处于静止状态下受力平衡的力学分支。
4. 动力学分析：运用动力学原理研究人体或动物在运动过程中的各种机械性能。
5. 生物力学模型：对人体或动物进行建模，以便研究其在运动中的机械性能。
6. 肌肉力量：肌肉产生的力，通常由肌肉收缩产生。
7. 关节力：关节处产生的力量，通常由关节的运动产生。
8. 生物力学分析：通过分析力、力矩、压力等参数，研究人体或动物在运动过程中的各种受力状况。
9. 步态分析：通过分析步行、跑步等运动的各种参数，来研究人体或动物在运动过程中的各种机械性能。
10. 姿势控制：指人体或动物在运动过程中通过调整身体姿势来维持平衡的能力。
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1、运动生物力学是干什么的?运动康复生物力学要具体回答人体完成日常各种动作时是怎样运动和为什么会运动的原因，以及运动对于组成人体各种生物材料的影响，同时也要研究影响人体运动的外界条件与运动的关系。
根据生物力学原理和人体形态、机能的特点，结合对运动场地、器材、器具的利用和改进，为运动员确定合理的动作技术，预防运动损伤，促进损伤恢复;为患者恢复正常运动功能确定合理的手术方案；研究合理、有效的运动方法，以求达到最好的健身和康复效果。
2、质点：具有质量，但可以忽略其大小形状和内部结构而视为几何点的物体。
系由实际物体抽象出来的力学简化模型。
3、刚体：由相互间距离始终保持不变的许多支点组成的连续体，是由实际物体抽象出来的力学简化模型。
4、人体运动的运动学参数：空间参数：轨迹、路程和位移时空参数：速率和速度、加速度5、力的作用效应：力的作用可使物体产生加速度和形变，这就是力的作用效应。
前者称为外效应，后者称为内效应。
6、人体在运动中所受到的外力：重力、摩擦力、弹性力、器械的其他阻力、支撑反作用力、流体作用力7、人体运动中肌力的作用：1、肌肉收缩时产生的力，这种力通过骨的附着点，根据力偶、力矩、分力、合力等力学规律和杠杆原理产生相应的运动和维持人体姿势。
2、各组织间的被动阻力。
3、各内脏器官的摩擦力。
4、血管淋巴液在管道内流动时产生的流体阻力，在分流时产生的湍流等。
8、牛顿第一定律：又称惯性定律，是指任何物体，在不受力的作用时，都保持静止或匀速直线运动。
9、牛顿第二定律：当一个物体受到的合外力不为零时，物体运动的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。
10、动量定理：是描述物体机械运动状态变化规律的基本定理之一，物体在运动过程中，其动量的增量等于作用于物体上的元冲量。
11、动量守恒定律：任何物质系统在不受外力作用或受外力之和为0时，其总动量保持不变，这就是动量守恒定律。
12、杠杆原理在康复医学中的应用：1、省力：要用较小的力克服较大阻力，就要缩短阻力臂或延长力臂。
在人体杠杆中肌肉拉力的力臂一般都很短，人体有一些补偿机制可以使之增大。
通过籽骨能增长力臂，如髌骨就延长了股四头肌的力臂。
此外，通过肌肉在骨上附着点的隆起，延长力臂，如股骨大转子就增大了臀中肌、臀小肌的力臂，小转子则延长了髂腰肌的力臂。
2、获得速度：许多动作不要求阻力，而要求获得较大的运他动速度和幅度，如投掷物体、踢球、挥拍击球等。
为使阻力点移动距离和速度增大，就要增长阻力臂和缩短力臂。
3、防止损伤：根据杠杆原理，速度杠杆不利于负重和载荷，而人体肌肉杠杆大都属于速度杠杆，因而可以理解阻力过大容易引起运动杠杆各环节的损伤，特别是其力点和支点，即肌腱系统和肌肉止点以及关节的损伤。
为减少此类损伤，在运动训练及康复治疗中应特别强调增强肌肉锻炼，同时应适当控制阻力和阻力矩。
此外，局部或全身休息可使肌力降低，避免易损组织劳损，这也是非常重要而有效的手段。
13、人体平衡的稳定因素：1、支撑面支撑面积愈大，物体平衡的稳定性也愈大。
2、重心高低重心愈低，稳定性就愈大。
3、稳定角稳定角愈大，物体的稳定程度愈大，即物体在某方位上平衡稳定性的储备能力愈大。
4、平衡角平衡角等于某方位平面上稳定角的总和。
5、稳定系数14、老年人的跌倒问题主要与神经——肌肉控制能力、前庭感受问题、肌肉问题等方面的机能衰退有关。
15、动量矩定理：刚体动量矩的增加量等于它所受到的冲量矩，即：M(t2-t1)=Iω2-Iω116、骨的载荷有哪些，举例说明：1、拉伸或压缩2、剪切3、扭转4、弯曲17、强度是指生物材料或非生物材料组成的构件抗破坏的能力。
18、刚度是指钢构件抵抗变形的能力。
19、运动康复中涉及的应力。
许用应力：构件工作时所能允许的应力最高值，这个最大的允许应力称为许用应力。
预应力：构件组成时，在构建中已经产生的应力叫预应力。
应力集中：如果在板件上钻一个空，在通过该孔截面突变的附近，局部小范围内应力数值急剧增加，而离开这个区域稍远，应力则大为下降。
这种现象称为应力集中。
20、体育运动对骨的影响：1、促进骨的生长发育2、使骨增粗和提高骨的机械性能。
21、影响关节稳定性的因素：1、关节面相应关节面的吻合及其差异程度，可影响着关节的稳定性。
2、韧带韧带不仅仅是骨与骨之间的连接结构，而且是动态活动关节的重要稳定结构。
韧带对关节在一定方向的加固与制约作用，使关节的活动保持在正常的生理范围内有着重要的意义。
3、肌肉肌肉收缩产生关节加固分力肌肉工作的协同与控制对关节的稳定与预防关节损伤有着重要的实际意义。
4、关节负压22、颈干角：股骨颈与股骨体之间所形成的角度23、前倾角：下肢在中闰位时股骨头与股骨干不在同一个冠状面上，股骨头居前，股骨颈向前倾斜，与冠状面形成一个角度，称为前倾角。
24、举重或提重物时增加腰椎负荷与以下三个方面有关：1、物体的重心与脊柱运动中心的距离2、脊柱的弯曲和旋转的程度3、物体的性质、大小、形态、重量和密度，如将物体由远移近身体，可以缩短腰椎的转动力矩从而使负荷减轻。
搬重物时采用挺腰屈膝，然后伸膝的方法并缩短转动力矩可以减轻腰部负荷。
25、影响关节运动幅度的因素：1、相对关节的两关节面积差相差越大关节活动幅度也越大，但关节稳固性会相应下降2、关节囊厚薄与松紧度薄而松弛则关节运动幅度大，反之相反3、关节周围韧带的多少与强弱关节韧带越多、越强厚则关节越稳固，运动幅度相应减少。
4、关节周围的骨结构关节周围的骨突常阻碍关节的运动，影响关节的运动幅度，如髋关节的关节窝较深，关节窝周围的环形突起就会影响髋关节的活动幅度。
5、关节周围骨骼肌强弱、体积、伸展度、弹性程度关节周围肌肉的伸展性和弹性好，关节的活动幅度就大，反之则运动幅度小。
6、年龄7、性别8、体育运动9、气温26、软组织的力学特征：1、非线性生物软组织的应力—应变关系一般不服从胡克定律。
2、加载试验时预调的必要性3、粘弹性一般来说，粘弹性具有应力—应变曲线滞后、应力松弛和蠕变三个特点。
27、骨骼肌纤维类型的分布特点：人体骨骼肌均由不同类型的肌纤维混合组成，快肌与慢肌纤维的分布混杂，但每一运动单位只含有同一类型肌纤维。
人类肌纤维类型组成的百分比与功能、性别、年龄、遗传等因素有关。
1、在功能方面，以维持身体姿势为主的骨骼肌中，慢肌纤维所占百分比较高。
2、在性别方面，研究表明女性慢肌纤维比男性多。
3、在年龄方面，一般认为青少年时期肌纤维类型的百分比组成无太大差异20-29岁以后，随着年龄的增长，慢肌纤维百分比增加，快肌纤维百分比下降。
4、在遗传方面，研究表明骨骼肌纤维的百分比组成配布可能是由先天遗传决定的。
28、体育运动对骨骼肌的影响：1、使肌肉体积增大、重量增加、肌力提高2、肌组织中结构成分变化3、肌纤维周围毛细血管增多4、肌肉中结缔组织增厚5、运动终板增多、增大6、肌肉的化学成分发生变化29、步态周期：行走过程中，从一侧足跟着地开始到该足跟再次着地构成一个步态周期。
30、对指定的下肢而言，一个步态周期的活动可分为支撑时相和摆动时相。
支撑时相占整个步态周期的60%——65%。
31、影响步态的六大因素：1、髋部旋转2、髋部侧面下降3、支撑阶段的膝关节弯曲4、踝关节的滚动运动5、下肢在平面中的转动6、膝内收32、步态分析的临床应用：1、功能评定步态分析的生物力学研究是步行功能测量的重要组成部分，它以生物体的移动状态为研究对象，测量参数具有自主控制的成分。
根据步态分析所得的运动学、动力学参数可以推测步行的对称性和波动性。
根据步速、步频、步行持续距离可判断其速度、节奏和持久性。
2、疗效评定步态分析为疗效评定提供了客观手段，如股四头肌肌力不足的病人，足接触地面有明显的异常，行走中膝反屈，同时健侧下肢支撑相延长，给患者施以手术，如果手术有效，可以发现上述情况好转。
3、步态分析在假肢、支具和矫形器等康复器械中的应用正常步态是指健康人用自我感觉最自然、最舒服的姿势进行的步态。
然而假肢、支具、矫形器的使用者，由于受到种种限制，以及心理因素的影响，其步态与正常人步态有较大区别。
要想获得理想的装配效果，必须由康复医师、治疗室、装配技师和患者三方面合作，同时再辅助以定量步态分析手段。
33、常见试验方法及仪器有哪些？1、影像解析方法是用摄影机或者摄像机拍摄记录下人体运动的过程，再通过对影像中人体关节、器械等运动点的测量计算，获得运动学数据，对动作技术进行分析研究，指导运动员改进动作、预防损伤、提高运动水平，帮助患者进行康复训练，恢复运动能力。
仪器：数字化、高清晰度、高速度的摄像机和录像解析系统仪器；红外拍摄技术的运动分析系统，如瑞典产的Qualisys三维运动分析系统，加拿大产的NDI OPtotrak三维运动测量系统2、测力平台系统是动力学参数测定的重要手段，经常使用的仪器有测力台和压力分布测量平板如瑞士Kister测力台3、关节力量测试方法该方法采用各种力的传感装置来测出人体关节力量数值，通过这些数据分析运动员训练程度、练习效果、技术优劣，以及完成某些动作的可行性等，还可以对患者肌力情况进行测量和评价，制定运动处方，检验康复训练的效果。
仪器：Cybex和Biodex系统4、肌电测量方法是采用肌电仪测出受试者在运动过程中，有关肌群生物电的变化曲线和数值，从而分析运动员各肌群在动作过程中的活动状态，研究其动作技术的方法。
仪器：肌电仪5、综合性多机同步测试34、股骨的两组骨小梁：正常情况下，一方面股骨头主要承受压缩应力，骨小梁由股骨头周边沿压缩合力的方向下行，汇合至内侧骨皮质，形成最大的一组骨小梁，称为主要抗压缩骨小梁。
另一方面，由于股骨头和股骨颈亦承受剪应力，从而在颈上方产生张力，因而有一个骨小梁由外侧骨皮质沿张力方向延伸至内侧皮质，称为主要抗张力骨小梁。
两组骨小梁约呈60°交叉，两组交叉之间承受应力最小，此区称为Ward三角。
35、体育运动对骨的影响：1、促进骨的生长发育在体育活动中，骨承受各种运动负荷的刺激，可促使骺软骨细胞的正常增殖，利于骨的增长。
同时，在进行体育活动中，血液循环加快，保证了骨的营养供给及新陈代谢，从而促进骨的生长发育。
2、使骨增粗和提高骨的机械性能经常参加体育锻炼，可使骨表面的隆起更为显著，骨密质增厚，管状骨增粗，骨小梁配布更符合力学规律。
骨形态结构的良好变化，使骨的抗压、抗弯、抗折断和抗扭转等机械性能得到提高。
36、Wolff定律：骨功能的每一改变，都有与数学法则一致和确定的内部结构及外部形态的变化。