人体运动的生物力学原理文稿演示
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运动生物力学原理一PPT课件
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摆动的主要目的是： 一是增加全身活动协调性，保持人体平衡； 二是增加动作效果。 例如：在走或者跑时，当左腿向前迈出时，两臂不做相应的 摆动，其结果不但增加了向前伸出的困难，而且同时使身体 纵轴产生旋转，使人体动作失去平衡和协调，这对走或者跑 是不利的。 还如：在跳跃类的动作中，上肢的摆动不但可以保持人体平 衡，还可以通过摆动产生的惯性力，增加跳跃腿的起跳力； 改变人体重心位置。
6
（二）、摆动动作的转动力学：
一般而言，上肢的摆动是以肩关节为轴转动，下肢的摆动是以髋 关节为轴转动。所以摆动的本质就是转动。 1、转动定律：
M=J 思考：要增加肢体摆动的角加速度，该如何做？ ⑴、减少转动惯量； ⑵、增加肌力矩。 前者可以通过肢体的弯曲来改变转动惯量的大小，后者可以通 过增大肌肉力量和肌力臂来增加肌力矩。
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2019/12/1
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2、动量矩定理（角动量定理）：
M=J 进行推导
动量矩定理表明：刚体动量矩的增加量等于它所受到的冲量矩。
3、动量矩守恒定律： 当合外力为零时，动量矩不变。 应用：就是人体在腾空时，可以通过改变姿态和环节的变化，实 现人体转动速度和动量矩在轴之间的转移。
4、动量矩的转移： 动量矩在身体内的转移或传递主要就是利用某些身体环节的突 然制动，从而使这些环节原已获得的动量矩向相邻环节传递或 转移。
8
（三）、实例分析： 1、短跑途中跑摆腿动作的力学分析： 加大摆腿的力量和幅度，提高步长； 加快摆动的速度，提高步频：有两条途径：增加摆动腿的转动 力矩，根据转动定律，角加速度与转动力矩呈正比，与转动惯 性呈反比。转动惯性与转动半径有关。 2、跳跃项目中摆动动作的力学分析：
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三、动作特征： 1、减小摆动肢体的转动惯量和增加肌力矩可以加大摆动的角速 度。 2、摆动动作与主体动作的合理配合： 3、摆动肢体的适时制动是动量矩转移的关键。
摆动的主要目的是： 一是增加全身活动协调性，保持人体平衡； 二是增加动作效果。 例如：在走或者跑时，当左腿向前迈出时，两臂不做相应的 摆动，其结果不但增加了向前伸出的困难，而且同时使身体 纵轴产生旋转，使人体动作失去平衡和协调，这对走或者跑 是不利的。 还如：在跳跃类的动作中，上肢的摆动不但可以保持人体平 衡，还可以通过摆动产生的惯性力，增加跳跃腿的起跳力； 改变人体重心位置。
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（二）、摆动动作的转动力学：
一般而言，上肢的摆动是以肩关节为轴转动，下肢的摆动是以髋 关节为轴转动。所以摆动的本质就是转动。 1、转动定律：
M=J 思考：要增加肢体摆动的角加速度，该如何做？ ⑴、减少转动惯量； ⑵、增加肌力矩。 前者可以通过肢体的弯曲来改变转动惯量的大小，后者可以通 过增大肌肉力量和肌力臂来增加肌力矩。
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2、动量矩定理（角动量定理）：
M=J 进行推导
动量矩定理表明：刚体动量矩的增加量等于它所受到的冲量矩。
3、动量矩守恒定律： 当合外力为零时，动量矩不变。 应用：就是人体在腾空时，可以通过改变姿态和环节的变化，实 现人体转动速度和动量矩在轴之间的转移。
4、动量矩的转移： 动量矩在身体内的转移或传递主要就是利用某些身体环节的突 然制动，从而使这些环节原已获得的动量矩向相邻环节传递或 转移。
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（三）、实例分析： 1、短跑途中跑摆腿动作的力学分析： 加大摆腿的力量和幅度，提高步长； 加快摆动的速度，提高步频：有两条途径：增加摆动腿的转动 力矩，根据转动定律，角加速度与转动力矩呈正比，与转动惯 性呈反比。转动惯性与转动半径有关。 2、跳跃项目中摆动动作的力学分析：
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三、动作特征： 1、减小摆动肢体的转动惯量和增加肌力矩可以加大摆动的角速 度。 2、摆动动作与主体动作的合理配合： 3、摆动肢体的适时制动是动量矩转移的关键。
《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
2009级运动生物力学讲稿(第四章)
和增加肌力矩可以加大摆动的角加速度）①加大肌肉的冲量矩，以加大转动效果：由转动定律和动量矩定理可知，增大肌肉的拉力矩可以增大环节绕相应关节的摆动角加速度。
根据肌力矩的定义可知，增大肌力矩可以通过增大肌力和增大肌力臂来实现。
因此加大肌肉的爆发力和肌肉厚度是增大肌力矩的重要因素。
一般而言，肌肉隆起显著者，可获得较大肌力臂，其原因是深层肌肉为浅层肌肉提供了较大肌力臂，这也是为什么臀部显著隆起的黑人运动员特别擅长跳跃的重要原因。
由12ωωI I t d F t M -=∆⋅⋅=∆⋅∑∑可知：A 、加大∑F ，力量训练，增加肌肉收缩前的初长度。
B 、加大d （肌力臂），主要通过加大肌拉力角增加肌力臂。
例如：膑骨可以加大肌力臂，肌肉隆起者肌力臂大，屈蹬跑可以加大屈膝肌力臂。
C ：延长t ∆②减少肢体的转动惯量，以加大转动效果：当肌力矩一定时，减小环节对轴的转动惯量，可以达到增大摆动角加速度的目的。
因此，在环节绕关节的摆动过程中，通常采用摆动环节尽可能靠近转轴的方法，以减小它们对转轴的转动惯量。
如短跑运动员在摆腿时通过折叠大、小腿减小下肢对髋轴的转动半径来减小转动惯量，从而达到快速前摆。
在选材时，一般选大腿、上臂较短，而小腿、前臂较长者。
足球运动员在前摆的开始阶段往往也通过折叠大、小腿来减小下肢对髋关节的转动半径来减小其转动惯量，从而达到快速前摆的目的。
由∑∆=∆⋅ωI t M 可得Jt M ∑∆⋅=∆ω ， 当∑∆⋅t M 不变时，ω与J 成反比。
（三）动量矩的传递：人体内各环节的动量矩可以传递和转移，其机制是某一环节的制动，可将其动量矩传给相邻环节。
①仰卧举腿起坐动作：②双杠挂臂前摆上动作；摆动腿的突然制动，将动量矩系的加速度方向相反，即F*= - ma ,式中，F*为惯性力，m为物体的质量，a为非惯性系的加速度。
在人体运动中，肢体的摆动获得的是角加速度，角加速度和线加速度的关系为：a = rβ,则有F*= - mrβ△惯性力和相互作用力的区别：（1）惯性力不是物体间的相互作用力，也不存在惯性力的反作用力；（2）无论在惯性系还是在非惯性系，我们都可以观察到相互作用力，但是，只有在非惯性系中才能够观察到惯性力。
第一章 人体运动的力学原理.
运动学
华中科技大学同济医学院附属梨园 医院康复中心 程凯
第一章 人体运动的力学原理
力→人体→平衡 （equilibrium） 生物力学（biomechanics ） 运动（movement） 力：静力（static）维持人体平衡 的力 动力（dynamic）使人体运动 的力 人体生物力学：人体运动静力学 人体运动运动学
1.一个自由度铰链关节 一个自由度是指这个关节只有一个活动 轴。 如屈戊（hingo）关节—指间关节。 尺桡 关节 —前臂旋前，旋后。 2.两个自由度是指该关节具有两个活动轴 如髁状关节—掌指关节 ＼可作环绕动作 拇指鞍状关节—掌指关节／ 3.三个自由度是指具有三个活动轴的关节 球窝关节（ball and socket）→髋 、肩。 应注意：活动轴和活动方向是两回事。
9.下列哪种杠杆既产生力,又产生速度? #A.支点在重点和力点之间 B.支点在一端,重臂大于力臂 C.支点在一端, 力臂大于重臂 10.下列哪项可提高杠杆机械效率? #A.增加力臂 B.增加重臂 C.增加作用力 D.增加重力
问答题: 1.什么是开链和闭链?请各举一例. 开链是指远端是自由的运动链—如人体四肢和躯干。 闭链是指运动链的远端组合成环状---如骨盆带，胸腔→ 活动范围极小. 2.人体有哪三类杠杆?请各举一例,并说出各类杠杆的特 点. 第一类杠杆： 支点位于重点、力点之间 如，环枕关 节,又有力又有速度. 第二类杠杆：支点在一端，力臂>重臂 .如，小腿三头 肌做踮脚.产生力. 第三类杠杆:支点在一端，重臂 >力臂。四肢关节均属 此类。产生速度,移动较长距离.
二.以身体平面的运动术语 中立位 解剖位 （常用来描述运动的起始点）
三.关节运动的术语： 体段运动 关节运动 前臂上引＼ 体位上引— 屈肘 拉 锯 ／ 小腿抬高＼ 蹲 — 立— 伸膝 坐 —立 ／ 1.屈曲—伸展 2.外展—内收 3.外旋—内旋
华中科技大学同济医学院附属梨园 医院康复中心 程凯
第一章 人体运动的力学原理
力→人体→平衡 （equilibrium） 生物力学（biomechanics ） 运动（movement） 力：静力（static）维持人体平衡 的力 动力（dynamic）使人体运动 的力 人体生物力学：人体运动静力学 人体运动运动学
1.一个自由度铰链关节 一个自由度是指这个关节只有一个活动 轴。 如屈戊（hingo）关节—指间关节。 尺桡 关节 —前臂旋前，旋后。 2.两个自由度是指该关节具有两个活动轴 如髁状关节—掌指关节 ＼可作环绕动作 拇指鞍状关节—掌指关节／ 3.三个自由度是指具有三个活动轴的关节 球窝关节（ball and socket）→髋 、肩。 应注意：活动轴和活动方向是两回事。
9.下列哪种杠杆既产生力,又产生速度? #A.支点在重点和力点之间 B.支点在一端,重臂大于力臂 C.支点在一端, 力臂大于重臂 10.下列哪项可提高杠杆机械效率? #A.增加力臂 B.增加重臂 C.增加作用力 D.增加重力
问答题: 1.什么是开链和闭链?请各举一例. 开链是指远端是自由的运动链—如人体四肢和躯干。 闭链是指运动链的远端组合成环状---如骨盆带，胸腔→ 活动范围极小. 2.人体有哪三类杠杆?请各举一例,并说出各类杠杆的特 点. 第一类杠杆： 支点位于重点、力点之间 如，环枕关 节,又有力又有速度. 第二类杠杆：支点在一端，力臂>重臂 .如，小腿三头 肌做踮脚.产生力. 第三类杠杆:支点在一端，重臂 >力臂。四肢关节均属 此类。产生速度,移动较长距离.
二.以身体平面的运动术语 中立位 解剖位 （常用来描述运动的起始点）
三.关节运动的术语： 体段运动 关节运动 前臂上引＼ 体位上引— 屈肘 拉 锯 ／ 小腿抬高＼ 蹲 — 立— 伸膝 坐 —立 ／ 1.屈曲—伸展 2.外展—内收 3.外旋—内旋
03人体运动的生物力学分析.ppt
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（四）平衡中的受力分析
解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体， 即确定研究对象；然后考查和分析它的受力情况，这 个过程称为进行受力分析。
1.分离体——把研究对象解除约束，从周围物体中 分离出来，画出简图。
2.受力图——将分离体所受的主动力和约束反力以 力矢表示在分离体上所得到的图形。
14
2
3.刚体——在任何情况下形状和大小始终不变的物 体。
刚体内任意两点的距离始终保持不变。刚体是一个 理想化的力学模型。
4.力系——作用于物体上的若干个力 ❖若两力系对同一物体作用效果相同——等效力系； ❖一个复杂力系用一个简单力系等效替换的过程——力 系的简化。 ❖若一个力系可用一个力等效替换，则该力叫合力；力 系中的各力叫分力。 ❖若作用于物体上的力系使物体保持平衡，则该力系称 为平衡力系。此时力系所满足的条件称平衡条件。
推
作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动，而
论
不改变该力对刚体的作用。
一
力
的
F
F
B
可
A
A
传
性 原 理
作用于刚体上的力的三要素为：大小、方向、 作用线。
作用于刚体上的力是：滑动矢量。
7
———————————————————
公
理
作用于物体某一点的两个力的合力，亦作用于
三 同一点上，其大小和方向可由这两个力为邻边所构
3.受力分析的步骤
确定研究对象，取分离体； 先画主动力，明确研究对象所受周围的约束，进一步 明确约束类型，什么约束画什么约束反力。 必要时需用二力平衡共线、三力平衡汇交等条件确定 某些反力的指向或作用线的方位。
注意：（1）受力图只画研究对象的简图和所受的全部 力；（2）每画一力都要有依据，不多不漏；（3）不要 画错力的方向，反力要和约束性质相符，物体间的相互 约束力要符合作用与反作用公理。
（四）平衡中的受力分析
解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体， 即确定研究对象；然后考查和分析它的受力情况，这 个过程称为进行受力分析。
1.分离体——把研究对象解除约束，从周围物体中 分离出来，画出简图。
2.受力图——将分离体所受的主动力和约束反力以 力矢表示在分离体上所得到的图形。
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3.刚体——在任何情况下形状和大小始终不变的物 体。
刚体内任意两点的距离始终保持不变。刚体是一个 理想化的力学模型。
4.力系——作用于物体上的若干个力 ❖若两力系对同一物体作用效果相同——等效力系； ❖一个复杂力系用一个简单力系等效替换的过程——力 系的简化。 ❖若一个力系可用一个力等效替换，则该力叫合力；力 系中的各力叫分力。 ❖若作用于物体上的力系使物体保持平衡，则该力系称 为平衡力系。此时力系所满足的条件称平衡条件。
推
作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动，而
论
不改变该力对刚体的作用。
一
力
的
F
F
B
可
A
A
传
性 原 理
作用于刚体上的力的三要素为：大小、方向、 作用线。
作用于刚体上的力是：滑动矢量。
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公
理
作用于物体某一点的两个力的合力，亦作用于
三 同一点上，其大小和方向可由这两个力为邻边所构
3.受力分析的步骤
确定研究对象，取分离体； 先画主动力，明确研究对象所受周围的约束，进一步 明确约束类型，什么约束画什么约束反力。 必要时需用二力平衡共线、三力平衡汇交等条件确定 某些反力的指向或作用线的方位。
注意：（1）受力图只画研究对象的简图和所受的全部 力；（2）每画一力都要有依据，不多不漏；（3）不要 画错力的方向，反力要和约束性质相符，物体间的相互 约束力要符合作用与反作用公理。
08级运动生物力学讲稿（第二章1、2）
能力。物体质量越大，保持原有运动状态的能力也越大。反之，物体质量越 小，保持原有运动状态的能力也越小。
3、质量与重量的关系是：W = MG（G = Mg） 4、绝对质量与相对质量：
人体各环节的质量叫做各环节的绝对质量；各环节的绝对质量与人体总 质量之比叫做各环节相对质量。 （二）重量
重量通常指重力的大小，包括人体总重量和人体环节重量。人体环节的 重量称为环节绝对重量，环节绝对重量与人体总重量之比叫做环节相对重 量。
第二节 人体惯性参数 一、人体惯性参数的概念和意义 （一）概念：人体惯性参数是描述人体整体或环节惯性的基本物理量，包括 人体整体及环节的质量、质心（重心）位置、转动惯量及转动半径等。 （二）确定人体惯性参数的意义：
是建立人体模型，进行人体运动力学及运动损伤与预防方法研究的基础 参数，在体育、国防工业、医学、康复等领域具有广泛的应用价值。
唐山师范学院体育系理论课讲稿
2、物理意义：I 是量度转动物体惯性大小的物理量，用以描述物体保持原
有转动状态的能力。
I 是标量，单位是 kg·m2 3、影响转动惯量大小的因素：
（1）全部质量（m 越大，I 越大）。 （2）质量分布（形状，mi 与轴的距离）
（3）转轴位置（对同一刚体，转轴不同，I 不同） 指出物体转动惯量的大小时，必须同时指明是相对哪一转动轴而言。
例如跳高运动员的踏跳时间与跳起高度的关系，最大相对起跳力与踏跳 时间的关系。
四、人体功能代偿和运动能力极限指标的不可计测性特征 （一）人体生理功能代偿能力是指人体某些组织器官在部分损伤后，其正常 部分的细胞、组织可完成整个组织器官的正常生理机能。
例如：1/5 肝脏、一只肾、2/5 肺叶，一个大脑半球等可维持正常生理 活动。说明正常人体的生理活动只保持在一定水平上，尚有相当一部分潜能 没有发挥出来。
3、质量与重量的关系是：W = MG（G = Mg） 4、绝对质量与相对质量：
人体各环节的质量叫做各环节的绝对质量；各环节的绝对质量与人体总 质量之比叫做各环节相对质量。 （二）重量
重量通常指重力的大小，包括人体总重量和人体环节重量。人体环节的 重量称为环节绝对重量，环节绝对重量与人体总重量之比叫做环节相对重 量。
第二节 人体惯性参数 一、人体惯性参数的概念和意义 （一）概念：人体惯性参数是描述人体整体或环节惯性的基本物理量，包括 人体整体及环节的质量、质心（重心）位置、转动惯量及转动半径等。 （二）确定人体惯性参数的意义：
是建立人体模型，进行人体运动力学及运动损伤与预防方法研究的基础 参数，在体育、国防工业、医学、康复等领域具有广泛的应用价值。
唐山师范学院体育系理论课讲稿
2、物理意义：I 是量度转动物体惯性大小的物理量，用以描述物体保持原
有转动状态的能力。
I 是标量，单位是 kg·m2 3、影响转动惯量大小的因素：
（1）全部质量（m 越大，I 越大）。 （2）质量分布（形状，mi 与轴的距离）
（3）转轴位置（对同一刚体，转轴不同，I 不同） 指出物体转动惯量的大小时，必须同时指明是相对哪一转动轴而言。
例如跳高运动员的踏跳时间与跳起高度的关系，最大相对起跳力与踏跳 时间的关系。
四、人体功能代偿和运动能力极限指标的不可计测性特征 （一）人体生理功能代偿能力是指人体某些组织器官在部分损伤后，其正常 部分的细胞、组织可完成整个组织器官的正常生理机能。
例如：1/5 肝脏、一只肾、2/5 肺叶，一个大脑半球等可维持正常生理 活动。说明正常人体的生理活动只保持在一定水平上，尚有相当一部分潜能 没有发挥出来。
(骨生物力学课件)人体运动的杠杆原理
2020/10/4
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有关杠杆的名词
▪ 力矩(M) 表示力对物体转动作用的大小，是力和力臂的乘积，即M=E×d。 ▪ 阻力矩（Mw）阻力和阻力臂的乘积为阻力矩，即Mw=W×dw。
阻力臂dw
W 阻202力0/1点0/4或重力点
力臂d 支点F
E力点
6
杠杆的分类
第1类杠杆： 又称平衡杠杆
—特征：支点在力点与阻力 点中间。
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杠杆原理在康复医学中的应用
2. 获得速度： 许多动作不要求省力，而要求获得较大的
运动速度和幅度，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。
2020/10/4
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举例：
人体中大多数杠杆虽属速度杠杆，但 为了获得更大速度，常需使几个关节组 成一个杠杆臂，这就要求肢体伸展，如 掷铁饼时，就要先伸展手臂。有时甚至 需要附加物体延长阻力臂，如利用球棒 或球拍来延长阻力臂。
1. 省力：要用较小的力去克服较大阻力，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。
2020/10/4
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2020/10/4
举例：
通过籽骨来增长力臂，如膑 骨就延长了股四头肌的力臂。
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举例：
通过肌肉在骨上附着点的隆起、突起来 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。
人体运动的杠杆原理
141002047 林威
▪ 阿基米德有一句豪言壮语――“给我一根杠 杆和一杆原理
人体在进行正常的运动时，肌肉收缩产生的实 际力矩输出，受到运动节段杠杆效率的影响， 因而人的运动均遵循杠杆原理，各种复杂的人 体运动均可以分解为一系列的杠杆运动。
运动生物力学讲稿(第八章)
2、关节活动的顺序原理—大关节带动小关节活动原理
①原理内容：人体运动时，总是表现出大关节首先产生和结束活动，小关节后产生和结束活动，依据关节的大小，表现出一定的顺序性。
②机制：
A、大关节指配布有大肌群的关节，能产生很大的力，首先克服阻力而产生运动，小关节肌力较小，只有阻力减小到其能克服时，才能产生运动。
尽管人体全力运动时大小关节同时用力，但表现形式却是大关节先产生活动，小关节后产生活动。
如投掷标枪动作，身体各部分的鞭打是有顺序的，优秀运动员对标枪的用力曲线图呈双峰形(图8—5)。
在鞭打之前手向鞭打的反方向移动，右腿在左腿强有力的支撑下积极蹬伸，身体形成“满弓”动作致使做鞭打动作的肌群处于被拉长的状态储备弹性势能，紧接着髋关节及躯干屈曲鞭打，曲线图出现第一个波峰；肩关节在投掷方向上产生加速度，接着肩带及肩关节产生活动，使肘关节产生位移，躯干开始制动，使上臂急速向前上方运动，前臂跟着上臂留在后面，曲线图上出现一个小波谷，在此基础上上臂制动伸肘
动作则要求重心过支点后进行。
、蹬地时膝关节角度不同，肌肉力量及其作用不同。
°以后，屈膝肌群（股二头肌、半腱肌、半膜肌、腓肠有协同股四头肌伸膝作用，而且随着膝关节角度增加，蹬地力明显增加。
复杠杆示意图。
)
2θ
分别为大、小腿长，
（二）起跳动作的生物力学分析：。
人体运动的形式和原理 PPT
(2)获得速度 • 为使阻力点移动得幅度和
速度增大,就要增加阻力臂 和缩短力臂。
(3)防止损伤 • 从杠杆原理可知速度杠杆一般不能省力,而人体骨
骼与肌组成得杠杆大多属于速度杠杆, • 所以阻力过大得时候,容易引起运动杠杆各环节,特
别就是其力点和支点,即肌腱、肌止点以及关节得 损伤。
• 注意:除通过训练增强肌力以外,还应适当控制阻力 及阻力矩,以保护肌杠杆。
如:投掷标枪得最后用力动作等
鞭打动作时,上肢首先向鞭打动作得反 方向挥动,并处于屈得状态,然后上肢“运 动链”得近侧端首先加速转动,带动上肢 各环节依次加速,并制动,形成类似鞭打动 作形式,并使环节末端产生极大速度。
2、下肢得基本运动形式
(1)缓冲:在克服阻力时,下肢由伸展态转为较为屈曲态得 动作过程。如 跳远落地前动作。
• 内收(adduction),外展(abduction):主要就是以矢状轴为 中心,在前额面上得运动。
• 内旋(internal rotation),外旋(external rotation) :主要就 是以纵轴为中心,在水平面上得运动。
• 前臂和小腿有旋前和旋后运动。 • 足踝部还有内翻(inversion)和外翻(eversion)运动。
• 习惯上把顺时针方向得力矩规定为正力矩,逆时针方 向得力矩规定为负力矩。规定正、负之后,几个力矩 得合成就可用其代数和来计算。
2、杠杆得分类
(1)第1类杠杆 平衡 (2)第2类杠杆 省力杠杆 (3)第3类杠杆 速度杠杆
(1)第1类杠杆 平衡
Resist
Force
Axis
Example: Neck extension
(2)蹬伸:在克服阻力时,下肢由屈曲:在完成自由泳得两腿打水动作时,下肢各环节有 类似上肢得鞭打动作。
速度增大,就要增加阻力臂 和缩短力臂。
(3)防止损伤 • 从杠杆原理可知速度杠杆一般不能省力,而人体骨
骼与肌组成得杠杆大多属于速度杠杆, • 所以阻力过大得时候,容易引起运动杠杆各环节,特
别就是其力点和支点,即肌腱、肌止点以及关节得 损伤。
• 注意:除通过训练增强肌力以外,还应适当控制阻力 及阻力矩,以保护肌杠杆。
如:投掷标枪得最后用力动作等
鞭打动作时,上肢首先向鞭打动作得反 方向挥动,并处于屈得状态,然后上肢“运 动链”得近侧端首先加速转动,带动上肢 各环节依次加速,并制动,形成类似鞭打动 作形式,并使环节末端产生极大速度。
2、下肢得基本运动形式
(1)缓冲:在克服阻力时,下肢由伸展态转为较为屈曲态得 动作过程。如 跳远落地前动作。
• 内收(adduction),外展(abduction):主要就是以矢状轴为 中心,在前额面上得运动。
• 内旋(internal rotation),外旋(external rotation) :主要就 是以纵轴为中心,在水平面上得运动。
• 前臂和小腿有旋前和旋后运动。 • 足踝部还有内翻(inversion)和外翻(eversion)运动。
• 习惯上把顺时针方向得力矩规定为正力矩,逆时针方 向得力矩规定为负力矩。规定正、负之后,几个力矩 得合成就可用其代数和来计算。
2、杠杆得分类
(1)第1类杠杆 平衡 (2)第2类杠杆 省力杠杆 (3)第3类杠杆 速度杠杆
(1)第1类杠杆 平衡
Resist
Force
Axis
Example: Neck extension
(2)蹬伸:在克服阻力时,下肢由屈曲:在完成自由泳得两腿打水动作时,下肢各环节有 类似上肢得鞭打动作。
《人体运动力学》幻灯片
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(4)剪切 剪切载荷作用时，载荷施加方向与骨外表平行或垂直，
且在骨内部产生剪切应力和剪应变。骨剪切载荷时其内部 发生角变形。通过对骨进展剪切实验的结果说明，骨密质 的剪切强度要大于骨松质的剪切强度，垂直于骨纤维方向 的剪切强度要明显大于顺纤维方向的剪切强度。
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2、物理化学属性的影响
〔1〕骨具有两种最根本的物理属性。 即硬度和弹性。骨之所以能具有一定的硬度和一定的弹
性，取决于骨的化学成分。成人枯骨由含有1／3的有机物( 胶原纤维)和2／3的无机物(主要是钙和磷等)组成。
〔2〕有机物使骨具有弹性 无机物那么使骨坚硬而脆，它能提高骨的强度。骨内的
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青年和老年骨的极限强度相似，但老年骨试样仅能耐 受青年骨试样的应变的一半，说明老年骨的延展性低 于青年骨，破坏时能量贮存亦少。因此，人们常说老 年人的骨脆，也即是说老年人的骨骼变形能力差。
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三、骨疲劳 人在不断运动的过程中，骨会反复受力，当这种反复
作用的力超过某一生理限度时会使骨组织受到损伤，这种 循环载荷下造成骨的损伤为疲劳性损伤。所有物质，其载 荷和重复作用的关系都能作成一条疲劳曲线(图2—15)。 有些物质(如某些金属)， 它们的疲劳曲线是渐近的，这 说明如果载荷保持低于某一水平的话，不管重复的次数多 少，此物质将仍保持完好，对于实验中的骨，曲线不是渐 近的，因为骨在经受低载荷重复作用时，可产生疲劳性微 骨折。
有机物和无机物的比例，随着年龄和生活条件而异，年龄 越小，骨内有机物相对较多，因此小儿骨的弹性较大，较 易发生变形。老年入骨无机物相对增多而变得脆弱，较易 发生骨折。
运动生物力学第三章 人体运动的动力学ppt课件
牛顿第二定律中的物体是被当作质点。在体 育运动中对人体进展研讨时，也不例外，在处置 多环节衔接体的动力学问题时，要用“隔离物体 法〞，也就是把物体分割成多个可视为质点的物 体，以便对每一质点直接运用牛顿第二定律。
牛顿第二定律反映的是加速度与力的矢量关系，指出加速度方 向永远与外力的方向一致。
假设物体同时遭到假设干个外力的作用，那么物体的加速度就 由这些外力的合力产生，其方向与合外力的方向一致。
③ 人体运动中所遭到的外力
a. 重力
大小与方向：G mg g=9.8m/s/s
，方向：指向地球心。
重力与分量的关系；分量与质量和区别。
b. 摩擦力 概念，和特性。 b1.静摩擦力和最大静摩擦力
fm mN
b2.滑动摩擦力
fk kN
c. 弹性力 概念：由物体发生形变产生的力。 弹性力的胡克定律： Fe KX
掌握物体受力的分析方法
确定受力分析对象，取出隔离体 确定场力〔重力、电磁场力等〕 确定一切外力：动力，阻力〔摩擦力、
空气阻力等〕，接触力等。 画受力分析图
c b
d a
跑 的 人 体 受 力 分 析
1. 牛顿第三运动定律及其运用 假设物体A对物体B作用一力FAB，那么物体B同时以力
FBA反作用物体A，两力的大小相等，方向相反，并在同不断 线—上。即：
② 冲量〔矢量性〕 单位：牛顿.秒〔N. s〕
I Ft
冲量的几何含义：
S=F*t
F S
t
2. 动量定理
物体在运动过程中，在某段时间内动量的 改动，等于所受所受合外力在这段时间内的冲 量。即：
KI
F tm t v v0
动量定理的矢量性。 例题：P73
3、动量定理在体育运动中的运用
牛顿第二定律反映的是加速度与力的矢量关系，指出加速度方 向永远与外力的方向一致。
假设物体同时遭到假设干个外力的作用，那么物体的加速度就 由这些外力的合力产生，其方向与合外力的方向一致。
③ 人体运动中所遭到的外力
a. 重力
大小与方向：G mg g=9.8m/s/s
，方向：指向地球心。
重力与分量的关系；分量与质量和区别。
b. 摩擦力 概念，和特性。 b1.静摩擦力和最大静摩擦力
fm mN
b2.滑动摩擦力
fk kN
c. 弹性力 概念：由物体发生形变产生的力。 弹性力的胡克定律： Fe KX
掌握物体受力的分析方法
确定受力分析对象，取出隔离体 确定场力〔重力、电磁场力等〕 确定一切外力：动力，阻力〔摩擦力、
空气阻力等〕，接触力等。 画受力分析图
c b
d a
跑 的 人 体 受 力 分 析
1. 牛顿第三运动定律及其运用 假设物体A对物体B作用一力FAB，那么物体B同时以力
FBA反作用物体A，两力的大小相等，方向相反，并在同不断 线—上。即：
② 冲量〔矢量性〕 单位：牛顿.秒〔N. s〕
I Ft
冲量的几何含义：
S=F*t
F S
t
2. 动量定理
物体在运动过程中，在某段时间内动量的 改动，等于所受所受合外力在这段时间内的冲 量。即：
KI
F tm t v v0
动量定理的矢量性。 例题：P73
3、动量定理在体育运动中的运用
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人体运动的平衡与稳定
人体运动的平衡与稳定
• 人体平衡状态是指相对于惯性参照系静止 或做匀速直线运动的状态，是人体运动的 一种特殊状态。
• 人体的静止平衡状态称为静态平衡 • 人体的匀速直线运动平衡状态称为动态平衡
人体运动的平衡与稳定
---人体平衡的力学条件
• 平衡力系：同时作用在同一人体或器械上 的许多力称为力系，人体或器械在力系作 用下处于平衡状态，这种力系被称为平衡 力系。
人体运动的生物力学原理文稿演示
主要内容
• 人体运动的时空特征分析 • 人体运动的平衡与稳定 • 人体运动的改变及其原因 • 人体运动的功能及其转化 • 体育运动中的流体力学
人体运动的时空特征分析
• 什么是机械运动？
一个物体相对于另外一个物体在一定时间内容的空间位 置改变为机械运动，简称运动。
• 人体运动与非生命机械运动的区别和联系
人体运动的平衡与稳定
---人体平衡的力学条件
• 共点、共线力系平衡 平衡
人体运动的平衡与稳定
---体育运动中的人体平衡
• 稳定性：是指人体或物体抵抗各种干扰作 用保持平衡的能力。稳定性又称稳定度或 稳定程度。
• 稳定性包含两个方面：
（1）人体静止时抵抗各种干扰的能力，即静态稳定平衡性 （2）人体重心偏移平衡为之后，干扰因素除去时，人体仍 能恢复到初始平衡范围，即动态稳定性
人体运动的平衡与稳定
---体育运动中的人体平衡
• 人体平衡的类型
• 依据重心和支撑点的位置关系：上支撑平衡、下 支撑平衡和混合支撑平衡。
人体运动的平衡与稳定
---体育运动中的人体平衡
• 人体平衡的类型
• 依据平衡的稳定程度：稳定平衡、有限稳定平衡、 不稳定平衡和随遇稳定平衡。
人体运动的平衡与稳定
---体育运动中的人体平衡
• 影响人体稳定性的因素
（1）支撑面大小 （2）重心高度 （3）稳定角 （4）稳定系数
人体运动的平衡与稳定
---体育运动中的人体平衡
• 人体平衡的特点
（1）人体不能绝对静止 （2）人体形状可变 （3）人体内力起重要作用 （4）心理因素的影响
区别：人是生命体、人体运动是自控的、人体运动源动力来 自肌肉等； 联系：都遵从牛顿运动定律
人体运动的时空特征分析
• 运动是物体存在的属性，一切物体都是运 动的，人体也不例外。
人体运动的时空特征分析
• 参照物（系）选取
惯性参照系 & 非惯性参照系
人体运动的时空特征分析
人体运动的时空特征分析
---人体运动的表现形式
人体运动的时空特征分析
---人体运动的时空特征
• 空间特征 （1）位移、轨迹和路程 （2）角位移
人体运动的时空特征分析
---人体运动的时空特征
• 时空特征 （1）速度与速率 （2）加速度 （3）绝对速度、相对速度和牵连速度 （4）角速度和角加速度
人体运动的时空特征分析
---人体运动的描述
• 表格法 • 图示法 • 公式法
• 质点运动：直线运动和曲线运动 • 刚体运动：平动、转动和复合运动
人体运动的时空特征分析
---人体运动的表现形式
人体运动的时空特征分析
---人体运动的时空特征
• 时间特征 • 空间特征 • 时空特征
人体运动的时空特征分析
---人体运动的时空特征
• 时间特征 时刻 & 时间
时刻是物体在空间某一位置的时间度量，时刻指某一瞬时； 时间是运动的时间度量，指两时刻间隔。