生物力学考试

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生物力学考试复习资料

前17题考6-8个题目,18-20考2题

一.简答题

1.举例说明牛顿第一运动定律在体育中的应用

答:牛顿第一运动定律,又称惯性定律,它科学地阐明了力和惯性这两个物理概念,正确地解释了力和运动状态的关系,并提出了并提出了一切物体都具有保持其运动状态不变的属性——惯性。

1.如保持一定的速度比改变速度容易很多,因此在长距离的游泳,赛跑中,提倡用适宜的较稳定的速度游、跑等;

2.如在体操中,特别注意动作的连贯性,避免频繁的改变动作速度,减少不必要的负荷;

3.

如上举杠铃、单杠及撑杆跳高中的引体向上动作,如能够保持动作的连贯性,则能够较

容易的完成。反之,动作中途停止,则会加大动作的难度;

4.如自行车运动中对惯性的运用,在运动员蹬到最大速度的时候,自行车就可以利用惯性前进,减少运动员的体力损耗;

5.如在羽毛球技术中的对惯性的运用,在击球的时候保持动作的连贯性,就可以击出更加省力、落点更加准确的球,对运动员的技术的发挥具有重要作用。

2.举例说明牛顿第三运动定律在体育中的应用

答:两物体相互作用时,它们对各自对方的相互作用力总是大小相等而方向相反的。作用力和反作用力分别作用在不同的物体上,分别产生各自的效应。牛顿第三定律表明了力是物体间的相互作用。相互作用力总是等大、反向、沿同一直线。

在走、跑、跳等动作时,人体获得的动力是人蹬地过程中,地面给人体的反作用力。要获得较大的反作用力作为人体运动的动力,必须加大人对地面的蹬地力。这又取决于人体肌肉活动引起的对地面作用力的大小。肌肉活动是主动的。为了提高人体运动效果,最重要的是提高肌肉收缩速度和力量,以加大蹬地力从而获得一个大的反作用力,使人体运动状态发生变化。

3.举例说明体育运动中出现的失重和超重现象

答:失重现象:支撑反作用力小于体重;超重现象:支撑反作用力大于体重

例如在原地纵跳中,在下蹲的时候支撑反作用力小于自身的体重,这时候是失重现象;而在蹬伸的过程中,支撑反作用力是大于自身体重的,这时候是超重现象。在原地纵跳中,下蹲和蹬伸的过程中,动态支撑反作用力是不断变化的。

4.分析说明摆臂在跳跃动作中的作用

答:1. 摆臂可以大幅度地提高身体的重心高,增加地面反作用力,增加蹬地的作用力;

2.向上加速摆臂可以增加起跳力;

3.良好的摆臂动作可以使脚在着地瞬间获得较大的运动速度。

5.举例说明动量定理在体育中的应用

答:动量定理亦称动量原理,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,在某段时间内动量的改变等于所受合外力在这段时间内的冲量。

动量定理在体育运动的研究中应用广泛,根据此定理,可以对运动技术提出一些一般性的原则

1.在投掷项目中,往往要求在最后用力前使身体尽可能超越器械。其作用:一是可使原动肌充分拉长,以提高肌肉的收缩力;另一方面可延长最后用力的作用距离,从而延长作用时间,达到最大冲量的目的。这在体育中多见,如短跑中要求后蹬充分,以增大蹬地时的工作距离来增加力的作用时间;游泳运动员曲臂“s”型划水代替直臂划水,其目的也是增加力的作用时间;

2.如若要减少对人体的冲力,就得延长力作用的时间,各种落地缓冲动作就是典型的例子。由动量定理可知,如果动量的变化量是一个常量,既冲量值也是一个常量。这时延长作用时间,就可以减少冲力的大小。如落地动作,一般要求从前脚掌着地,迅速过渡到全脚掌,同时屈膝,屈髋,伸踝,其目的就是延长与地面的作用时间,减少冲力对人体的作用。又如接高速来球,当手接球的同时屈肘回收,顺势接球,可以延长手与球的作用时间,从而减少球对手的冲力;

3.运用动量定理还可以计算人体运动中的一些力学参数。在跳跃项目中,用测力台测出踏跳力随时间的变化曲线,就可以求出人体所受的冲量,运用动量定理,则可以求出人体腾空的速度。6.举例说明增加肢体转动效果的方法

答:(1)增加肌肉对骨杠杆的拉力矩。由转动定律和动量守恒定律可知,肢体转动惯量不变时,

增加肌力距,可加大肢体的转动角速度。肌力距等于肌力与肌力臂的乘积。欲增大肌力距,一方面增大肌力的大小,另一方面增大肌力臂。在肢体的运动过程中,由于肌肉拉力角的变化,会引起肌力臂的变化。当肌肉拉力角为90度时,其力臂达到最大值。

(2)减小肢体的转动惯量。人体肌肉力量是有限的,肌力对某一轴的肌力距也是有限的。当肌力距一定时,减少肢体的转动惯量,可以增大转动角速度,最终可以增加转动的角速度。因而,在肢体的转动中,如果将肢体的各组成环节的质量尽可能靠近转动轴,减少肢体对轴的转动惯量,从而加大肢体的摆动速度。

例如在跑步中的摆臂摆腿动作,为加快摆动的角速度,采用屈肘摆臂;小腿在后摆时,尽量靠近大腿折叠动作,使整个下肢绕髋关节轴的转动惯量减少,以提高摆动的角速度。

7.举例说明动量矩守恒定律在体育中的应用。

答:腾空状态时人体转动动作的基本力学原理,当物体所受的合外力距为零时,其总动量距保持不变,这就是动量矩守恒定律。

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。

如挺身式跳远的空中动作,运动员空中动作的任务是采取适宜的姿势,减少在起跳制动时所产生的绕额状轴转动的角速度,并为落地动作做好准备。因此,要求运动员在起跳后摆动腿伸前,然后向后下方摆动,两腿在身体后方并拢并背腿,同时两臂向后上方摆,使整个身体呈背伸挺胸姿势。此时,头、臂与下肢产生相向运动。当落地前做收腹举腿动作,上身的前屈下压动作,有利于举腿前伸。这上下两部分的相向运动是在内力距的作用下产生的。

8.说明人体腾空状态下为什么会产生身体相向运动,试举两例说明在哪些项目中运动员表现出身体的相向运动。

答:腾空状态时,所受的合外力距为零,其总动量距保持不变。肢体的相向运动:腾空状态,人体某部分肢体以一定大小的动量矩绕轴的某一方向转动时,另一部分肢体便以大小相等的动量矩绕同一轴向相反的方向转动,这种现象称为“相向运动”。作相向运动的力学条件就是动量矩的矢量和等于零。

在体育运动中,相向运动的现象在许多项目中都可以看到。如在跨栏时上下肢运动;排球扣球的背伸挺胸和收腹挥臂的扣杀,都可以用动量守恒定律进行力学分析。

9.画图说明香蕉球产生原理

答:香蕉球又称弧线

球。伯努利原理:“在

流水或气流里,如果

流速小,对旁侧的压

力就大,如果流速大,

对旁侧的压力就

小。”足球队员用脚

踢球时,只踢球的一

小部分,把球“搓”

起来,球受力,就发

生旋转,而当球在空中高速旋转并向前飞行时,球的两侧一

边速度大,一边速度小,相对讲,空气在球的两侧也就一边

流速大,一边流速小。根据伯努利原理, 球就受到了一个横向的压力差,这个压力差,使球向旁侧偏离,而球又是不断向前飞行着,在这种情况下,足球同时参与了两个直线运动,便沿一条弯曲的弧线运行了。

当足球以W角速度旋转使A方的气体流速加大,而使B方气流速度减慢,由伯努利定律可知:P B> P A,V球的方向将向A方偏转,产生香蕉球。

10.分析说明高尔夫球的“凹坑”的作用。

答:空气动力学家把这个力分成两部分:升力及阻力。阻力的作用方向与运动方向相反,而升力的作用方向则朝上。高尔夫球表面的小凹坑可以减少空气的阻力,增加球的升力。一颗高速飞行

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