第四章 动作及力学原理
健身动作讲课教案
健身动作讲课教案一、教学内容本节课选自《体育与健康》教材第四章“健身动作”部分，具体内容包括：第一节基本健身动作概述，第二节实操演练，涵盖深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等常见健身动作。
二、教学目标1. 让学生了解并掌握基本健身动作的技巧和要领；2. 培养学生锻炼身体的习惯，增强身体素质；3. 提高学生的团队协作能力和自律意识。
三、教学难点与重点教学难点：健身动作的技巧和要领，尤其是平板支撑、俯卧撑等动作的掌握。
教学重点：深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等基本健身动作的练习。
四、教具与学具准备1. 教具：瑜伽垫、口哨、计时器、示范视频；2. 学具：瑜伽垫、运动服装、水杯。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）组织学生进行简单的热身活动，如慢跑、拉伸；播放健身动作示范视频，激发学生的兴趣。
2. 理论讲解（15分钟）介绍基本健身动作的定义、作用和分类；详细讲解深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等动作的技巧和要领。
3. 例题讲解（10分钟）以深蹲为例，示范正确动作，指出常见错误；解答学生在练习中遇到的问题。
4. 随堂练习（10分钟）学生分组练习深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等动作；教师巡回指导，纠正动作不规范的地方。
5. 团队协作练习（10分钟）学生分组进行健身动作接力比赛，提高团队协作能力；学生进行简单的拉伸放松；六、板书设计1. 基本健身动作概述；2. 深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等动作的技巧和要领；3. 学生练习情况记录。
七、作业设计1. 作业题目：请学生录制自己练习深蹲、俯卧撑、仰卧起坐、平板支撑等动作的视频，时长不少于2分钟。
2. 答案：根据学生的视频，评价动作是否规范，给出改进意见。
八、课后反思及拓展延伸重点和难点解析1. 教学难点与重点的区分；2. 例题讲解的深度和实用性；3. 学生练习时的指导和反馈；4. 作业设计的针对性和操作性；5. 课后反思与拓展延伸的实际效果。
一、教学难点与重点的区分教学难点通常是指学生在学习过程中普遍感到困难的地方，而教学重点则是指本节课的核心内容，对学生的技能提升有重要作用。
运动生物力学原理一PPT课件
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。
10
2019/12/1
.
11
7
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：
9
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。
第四章 运动生物力学原理
第四章运动生物力学原理第一节冲击动作的生物力学原理（李世明）一、动作形式在很多体育项目中存在碰撞现象，例如扣、踢以及拳击等动作都有碰撞现象。
在这些碰撞动作中，运动链系统的远端环节（如踢球的脚，击球的手或器械等）尽量快地打击球或其它物体。
在体育动作中，通过扣、踢等击打方式使人体四肢动量向运动器械实现转移的动作形式，我们可称之为冲击动作。
根据相互冲击的对象类型不同，可将体育运动中的冲击动作主要分为以下几种形式：人体对器械的冲击、人体对人体的冲击、人体对外界环境的冲击、器械对器械的冲击、器械对人体的冲击、器械对外界环境的冲击等。
在这些冲击形式中，尽管有的形式人体不直接参与碰撞，如器械对外界环境的冲击，但是，这种形式仍然需要人使器械产生运动才能发生碰撞现象，如网球与地面的碰撞。
这说明，无论是何种冲击形式，都需要人的参与，人的运动状态是不容忽视的。
（一）人体对器械的冲击人体对器械的冲击主要包括排球运动中的扣球、发球和垫球，足球中的踢球、顶球，乒乓球、棒球、冰球、网球等的击球动作，表现形式为人体与器械之间的碰撞。
体育动作中的绝大部分冲击性动作不仅仅是要使得人体环节动量有效完成传递，使器械获得较大的动量，还要求对器械击打的准确性、有效性。
如网球中的击球、乒乓球中的扣球、羽毛球中的扣球以及排球中的扣球等都对运动中击打球的准确性有着很高的要求，因此，击打效果主要包括击打速度与击打准确性。
如在排球扣球过程中，运动员的身体各环节的协调运动是高水平扣球的组成部分，而水平较低运动员的扣球是不协调的，在其环节的顺序活动中会存在许多重复动作，导致最终的打击球效果降低。
在排球技术中，由于球和前臂的接触时间较短，因此排球接发球也属于击球动作，但排球接发球，特别是排球接球并不是为了使球获得较大速度，而是为了获得更高的准确性，因此，技术因素在其中显得颇为重要。
一般认为在接发球中前臂成功触球与下列三个因素有关（Marryatt & Holt, 1982）：1．触球时，手臂肘关节的角度越大（≈180°），接发球越成功。
大学物理 第四章
b a
质点动能定理：
5
§4.2 动能定理
质点系动能定理
F1
b
f1 = − f 2
r11
m
m
r2
2
F2
O 外力做功A外 内力做功A内
a
A内 + A外 = E k 2 − E k 1
质点系动能定理
质点系总动能
6
§4.2 动能定理
例4.2：已知一质量为m的质点做平面曲线运动，其运动方程为 试求在t=0到t=π/2ω时间内质点所受合外力的功。
解：（利用动能定理）
t=0 t=π/2ω
7
A = F • r = Fr cosθ
重力做功：
§4.3 保守力做功、势能
dA = − mg cos αds = − mgdy
重力做功只与 质点始末位置 有关，与质点 经过路径无关
8
§4.3 保守力做功、势能
弹簧弹性力做功：
弹簧弹性力做功只与质 点始末位置有关，与质 点经过路径无关
第四章 功和能
做功是物体能量改变的原因之一，是物 体机械能改变的唯一原因。
主要内容： 一个定理：动能定理 一个原理：功能原理 一个定律：机械能守恒定律 三个概念：功、动能、势能
§4.1 力的空间累积效应
功的定义：
A = F • r = Fr cos θ
元功的定义：
θ
r
θ
dA = F cos θdr = F • dr
解：
平衡方程为：
力F做功：
4
§4.2 动能定理
b Aab = ∫a F • dr = ∫a F cos αdr
b
力F对质点m沿曲 线从a到b做的功：
大学物理第4章PPT课件
dW=dW1+dW2
第一节 功 和 功 率
因为
所以
f1=-f2
dW=f1·dr1+f2·dr2=f1·dr1-f1·dr2=f1·（dr1-dr2）=f2·dr12 4- 5） 在式（4- 5）中, dr12是m1相对于m2的位移，此相对位移与参考系的 选择无关.由式（4- 5）分析可知，系统内的质点没有相对位移时，一对相互
第二节 动能 动能定理
动量是矢量，不但有大小，而且有方向，这是机械运动 的性质；动能是标量，而且永远为正，它是能量的一种形式， 能量并不限于机械运动.除了动能外，还有其他各种形式的能 量，如电能、热能、光能、原子能等.动能与这些能量是可以 相互转化的.
另外，与动量变化相联系的是力的冲量，冲量是力的时 间累积作用，其效果是使物体的动量发生变化.而与动能变化 相联系的是力所做的功，功是力的空间累积作用，其效果是使 物体的动能发生变化.这两个物理量各自遵从一定的规律，它 们是从不同侧面来描写物体机械运动的物理量.
力做的功等于力的大小与位移沿力的方向的分量的乘积.由
此看出，功是力的空间累积作用.功也可以用力F与位移Δr的标
积表示，即
W=F·Δr
（4- 2）
功是一个标量，但有正负之分，功的正负由F与Δr之间的
夹角θ决定.在国际单位制中，功的单位是牛顿·米（N·m）.
第一节 功 和 功 率
2. 变力的功
式（4- 2）为恒力做功的定义式，但在一般情况下作用 在物体上的力不一定都是恒力，质点也不一定做直线运动.这 时，不能直接用式（4- 2）来讨论变力的功，那么如何计算 变力的功呢？设有一个质点，在大小和方向都随时间变化的 力F作用下，沿任意曲线从a点运动到b点，如图4-2所示.
第四章人体平衡的生物力学
③力偶矩：使物体发生转动的趋势的力偶产
生的力矩。其方向判定方法同力
矩。
2．力的平移定理
力可平行于自身移动到任意一点，但需增 加一力偶，其力偶矩等于原力对于新作用 点的力矩。
举例：跑的受力分析
弹 力
重 力
摩 擦 力
弹力 阻 力
阻 力
重力
力臂长，重力矩大，必须有强大肌肉力
量才能完成，因此该姿势是不稳定的。
四、直角支撑
1． 受力分析：受重力和器械对人体的作用力N1、N2。
2． 整体平衡条件：N1=N2=G/2
3． 局部环节的肌肉作用：肩关节和肘关节周围的
肌肉起固定作用，完成此动作必须使腹肌
将骨盆固定在水平位，从而来发挥髂腰肌，
如；单杠直臂悬垂。
②不稳定平衡：
人体在外力的作用下，偏离平
衡位置后，当外力撤除时，人体不
仅不能回到原来的平衡位置，而是
更加偏离平衡位置。如果物体偏离
平衡位置的结果是物体重心降低，
则该平衡是稳定平衡，多数上支撑
平衡属不稳定平衡，仅在下支撑平
衡动作中出现，
如；单臂手倒立。
③随遇平衡：
人体在外力的作用下，偏离平
3．举例：燕式平衡，单杠直臂悬垂动作。
一、力的合成与分解
(一)合力与分力
已知分力求合力叫力的合成，已知合力求分
力叫力的分解。
(二)力的合成方法
1．平行四边形法则：同一点A作用的两个力 F1和F2，以其作邻边画平行四边形，则平 行四边形的对角线即代表这两个力的合力。
2． 投影法：矢量在任意轴上的投影等于矢
如：物体所受的重力，人或器械对物体 所施的推力、拉力等。
922147-理论力学之动力学-第四章2动反力
M Ix J xz J yz 2 M Iy J yz J xz 2
2xc yc 0 xc 2 yc 0
J xz 2 J yz 0 2 J xz J yz 0
FI x
M Iz J z
附加动反力为零或动平衡的充分必要条件：
MIo
y
xc yc 0 Jxz J yz 0 即转轴是中心惯量主轴。
再向A点简化。
18
思考题：当绳A剪断后的瞬时，绳B的拉力如何变化
o1
o2
A
B
C mg
均质杆
A：增加
B：减小
C：不变
19
例：矩形均质板的质量为m，静止放在水平地面上，在其上作 用有一水平推力P，求: 板不会翻倒，h 应满足的条件。
已知：l, L, f fs
l
P
h
mg L
FA
x FN
1、P fsmg 静力学问题
非动平衡动静法动静法刚体惯性力系的简化刚体惯性力系的简化平移刚体平移刚体平面运动刚体平面运动刚体ic定轴转动刚体定轴转动刚体定轴转动刚体轴承动反力定轴转动刚体轴承动反力惯性积惯量主轴中心惯量主轴惯量主轴判据附加动反力为零的充分必要条件静平衡与动平衡18思考题
§4-3.定轴转动刚体轴承动反力 静平衡与动平衡
a
a
A : FA FB B : FA FB C : FA FB
27
FIx m( 2 xc yc ) FIy m(xc 2 yc )
xc , yc
质心坐标
FI
FIz 0 x
MIo
y
M Ix J xz J yz 2 M Iy J yz J xz 2 M Iz J z
J xz mi xi zi J yz mi yi zi
物理学教程(第二版)马文蔚主编第四章
物理学教程 （第二版）
0 2π
1
6
dt
e
t /
0 2π
1
Байду номын сангаас
6
m (1 e t / ) d t 344
t / 2
(3)
d dt
m
540 π e
rad s
2
（角加速度 指数衰减）
第四章 刚体转动
2） 任一质点运动 , , 均相同，但 v , a 不同；
3） 运动描述仅需一个坐标 .
第四章 刚体转动
4 – 1 刚体的定轴转动 2 匀变速转动公式
物理学教程 （第二版）
当刚体绕定轴转动的角加速度为恒量时，刚体做 匀变速转动 . 刚体匀变速转动与质点匀变速直线运动公式对比 质点匀变速直线运动
物理学教程 （第二版）
d dt
d dt
d
2
a
an r
d t
2
v r et
a t r a n r
2
at
et v
2 a r et r en
第四章 刚体转动
4 – 1 刚体的定轴转动
物理学教程 （第二版）
例1 一飞轮半径为 0.2m、 转速为150r· -1， 因 min 受制动而均匀减速，经 30 s 停止转动 . 试求:（1）角加速度和在此时间内飞轮所转的圈数； 0 5 π rad s 1 , t = 30 s 时， 0 . 解 （1） 设 t = 0 s 时， 0 0 .飞轮做匀减速运动
第四章 刚体转动
质点运动
4 – 1 刚体的定轴转动
弯道跑教案完整版范文
弯道跑教案完整版范文一、教学内容本节课选自《体育与健康》教材第四单元“跑步技巧”，具体内容为弯道跑技巧。
通过本章学习，学生将掌握弯道跑的基本技术，了解弯道跑的力学原理和训练方法。
主要涉及教材第四章第二节：弯道跑技术动作要领及其训练方法。
二、教学目标1. 让学生掌握弯道跑的基本技术，提高运动能力。
2. 培养学生团队协作精神，增强集体荣誉感。
3. 培养学生勇敢、自信、坚韧的品质，提高心理素质。
三、教学难点与重点重点：弯道跑技术动作要领，包括身体姿势、步频、步幅等。
难点：如何在弯道跑中保持身体平衡，提高速度。
四、教具与学具准备教具：弯道跑模型、秒表、口哨、教学视频。
学具：运动鞋、运动服、护具。
五、教学过程1. 实践情景引入（5分钟）组织学生进行简单的热身活动，如慢跑、拉伸等，然后进行“抓羊”游戏，让学生在游戏中体验弯道跑的感觉。
2. 理论讲解（10分钟）讲解弯道跑的力学原理，分析弯道跑技术动作要领，让学生了解弯道跑的基本知识。
3. 技术示范（10分钟）演示弯道跑的正确动作，让学生跟随示范进行模仿练习。
4. 例题讲解（5分钟）以奥运会弯道跑比赛为例，分析优秀运动员的技术动作，让学生了解弯道跑在实际比赛中的应用。
5. 随堂练习（10分钟）分组进行弯道跑训练，教师巡回指导，纠正动作错误。
6. 小组竞赛（15分钟）组织小组进行弯道跑接力比赛，培养学生的团队协作能力和竞技水平。
六、板书设计1. 弯道跑技术动作要领身体姿势步频步幅2. 弯道跑力学原理3. 训练方法七、作业设计八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本次课程教学效果良好，学生掌握了弯道跑技术动作要领，但部分学生在动作细节上还需加强练习。
2. 拓展延伸：布置学生课后观看奥运会弯道跑比赛视频，了解不同运动员的技术特点，提高自身技术水平。
同时，鼓励学生参加校内外跑步比赛，将所学知识运用到实际比赛中。
重点和难点解析1. 弯道跑技术动作要领的教学与练习2. 学生在弯道跑中的身体平衡控制3. 教学过程中的实践情景引入和小组竞赛详细补充和说明：一、弯道跑技术动作要领的教学与练习弯道跑技术动作的教学是本节课的核心。
大学物理(物理学教程第二版上册)第四章PPT刚体的转动 高等教育出版社
比较：
b W F dr p F v 平动 a b p M 转动W M d a
四、刚体的重力势能
EP mgh c
其中m为刚体的总质量 hc为刚体质心的高度
质量分布均匀而有一定几何形状的刚体，质 心的位置为它的几何中心。
质量连续分布 M r dm
2
i 1
设J r dm
2
M外 J
' Fi fi mi ai ( fi fij )
Fi sin i fi sin( i ) mi ri Fi cos i fi cos( i ) mi ri 2
A B C B C A C A B
补充
一、力矩的功
对于i 质点其受外力为 Fi， dAi Fi dri Fi cos i dri
Fi dsi Fi ri d M id
o
ri
dri dds i i
R
2
4
1 2 mR 2
思考题：
1拖拉机的转轮应该怎么设计
2滑冰运动员转动时候为什么会随动作 不同转动快慢也发生变化
例. 物体 m1>m2，滑轮（R，m）。阻力 矩Mf ， 绳子质量忽略，不伸长、不打滑。 求重物的加速度及绳中张力 R
解： m1 g T1 m1a
T2 m2 g m2 a
如图所示，杆AB以匀角速度绕A 点转动，并带动水平杆OC上的质点M运动。 设起始时刻杆在竖直位置，OA= h 。 （1）列出质点M沿水平杆OC的运动方程； （2）求质点M沿杆OC沿动的速度和加速 度的大小。 B w x O C M h
北京工业大学《大学物理》课件-第四章功和能
E(rB
)
E(rA)
( A)
( A)
( A)
有心力作功与路径无关 ——有心力是保守力！
【思考】为什么摩擦力不是保守力？
§4.3 势能 Potential Energy 保守力的功可用质点相对位置的函数来表征
势能(函数)
1.定义 ——保守力的功等于系统势能的减少： Aab=EpaEpb= Ep 选定势能零点 才能确定势能各点的数值
A
xB
xA
Fdx
xB
xA
kxdx
A
(1 2
kxB2
1 2
kx
2 A
)
＊有心力是保守力
有心力：f f (r) rˆ
B
引力：
f
Gm1m2
rˆ2
4 0 r
2
rˆ
弹性力： f kx x0 xˆ
rB
rA
A
r
WAB
(B)
＝
f dr
(B)
f
(r ) rˆdr
(B)
f
(r)dr
的功的代数和为零。
上述说法中：(A)(1)(2)是正确的.
(B)(2)(3)是正确的.
(C)只有(2)是正确的.
答案：C
(D)只有(3)是正确的.
保守力另外的表述：沿任意闭合的相对路径移动 一周做功为零的力
L2
(1) L=L1+（- L2 ）
(2)
F dr F dr
L1
L2
L1
势能属于产生保守力的整个系统
零点改变, 则各点势能值随之改变
e.g. 改令 Epd=0
简记：Epa(新,d 为零点)=Epa(旧) Epd(旧)
大学物理,功和能及功能原理4.4 功能原理 机械能守恒定律
t2 I F dt p2 p1 t1 b A F dr Ek 2 Ek 1
a
13
4.4 功能原理
机械能守恒定律
第4章 功和能 功能原理
3）若研究物体的瞬时状态，只有用牛顿运动定律。
dp 力: F dt
动量对时间的变化率
思考问题的顺序为：
2）质点系的机械能和机械能守恒定律也适用 于包含有定轴转动刚体的系统。 3）机械能守恒定律只是普遍的能量转换和守 恒定律的特殊形式。
5
4.4 功能原理
机械能守恒定律
第4章 功和能 功能原理
Ek Ek 0 ( Ep Ep0 )
1）机械能守恒定律的条件是： A外
A非 保 内 0
动能定理
动量守恒定律 当 : F外 0时 ， P Pi 恒 矢 量
功： Aab F dr a A外 A内 Ekb Eka
b
机械能守恒定律
当 : A外 A非 保 内 0时 ， E Ek E p 恒 量
15
4.4 功能原理
外力不作功，意味着物体系既不接受外界的 机械能，也不向外界传递机械能。 如果A非保内= 0，就意味着在物体系内部不存 在机械能与其它能量形式间的相互转换。 所以，当满足A外= 0 和A非保内= 0 的条件时， 系统的机械能将保持不变。
6
4.4 功能原理
机械能守恒定律
第4章 功和能 功能原理
能量守恒定律 亥姆霍兹（1821—1894）， 德国物理学家和生理学家。 于1874年发表了《论力（现 称能量）守恒》的演讲，首 先系统地以数学方式阐述了 自然界各种运动形式之间都 遵守能量守恒这条规律。所 以说亥姆霍兹是能量守恒定 律的创立者之一。
人体运动学中的力学原理与动作分析方法
人体运动学中的力学原理与动作分析方法作为一种较新的运动科学学科，人体运动学在越来越多的运动领域中受到了广泛的关注和应用。
它通过研究运动员的身体结构、运动方式和动力学参数等等来理解和优化运动员的动作技能，进一步提高运动员的竞技成绩。
而作为研究和分析人体动作的重要科学，人体运动学中的力学原理和动作分析方法也显得非常重要。
本文将深入探讨人体运动学中的力学原理和动作分析方法，以及其在运动领域中的应用。
一、力学原理1. 力量原理力量原理指的是在分析人体动作时，需要关注的是运动员施加在身体上的外力大小和方向。
这些外力可以分为两类，一类是内力，一类是外力。
内力是指运动员对自身身体施加的力，比如肌肉的收缩力。
而外力则是指运动员周围的环境对他施加的力，比如气流和地面反作用力等。
分析外力可以帮助运动员优化动作，使之更加自然和高效。
2. 运动学原理运动学原理指的是通过研究、测量和分析人体动作的运动学参数，如速度、加速度、位移和角度变化等等，来理解和优化运动员的动作技能。
这些参数的测量可以通过现代的传感器技术来完成，比如加速度计、陀螺仪和测距仪等。
3. 动力学原理动力学原理指的是在分析人体动作时，需要关注的是动作产生的力和运动的轨迹。
动力学研究可以帮助我们理解和优化动作的起始和结束阶段，以及动作中的转移和变化过程。
此外，对动作的动力学分析还可以揭示出运动员的潜在的伤害风险并帮助避免这些风险。
二、动作分析方法1. 三维运动分析三维运动分析是一种主要的动作分析方法，通常通过使用数码相机、传感器、计算机等多种技术，来捕捉并分析运动员身体各个部位的运动轨迹、位移、加速、角度变化等运动学参数。
这种方法可以深入到每一个有关发生的细节，然后确定如何改进和优化这些细节，从而提高运动员的表现。
2. 电极测量电极测量是一种测量在动作期间肌肉活动的方法。
运动员的肌肉在发生活动时，它发出的电信号也会发生变化。
这些电信号可以通过电极板和计算机一类的设备来捕捉和记录下来，然后被关键的研究人员进行分析和解读。
《动画原理》课程标准
《动画原理》课程标准课程名称：动画原理Animation Principle课程编号：1303100022适用专业：新媒体与动画课程学时/学分：52/3审定人：开课部门：一、课程的性质和目的：课程性质：是动画设计专业学生必修的一门重要的专业基础课。
课程目的：通过课堂教学和练习，使学生系统地了解动画中的运动规律、力学原理等原理知识，熟悉并能准确掌握这些运动规律、力学原理等为后面完成创作动画打下扎实的基本功。
二、课程讲授的主要内容第一章原动画的原理第一节动画的起源，原画的由来第二节动画艺术特征和风格第二章速度与画面效果第一节速度第二节时间第三节节奏第三章运动的基本规律第一节弹性运动第二节惯性运动第四章动作力学原理第一节预备动作第二节追随动作与滞后动作第三节曲线运动第五章结构与运动第一节人体与运动的关系第二节人的运动第三节自然现象的运动规律第四节特技与效果三、课程教学的基本要求：通过本课程的学习，要使学生：1、掌握动画基本规律2、掌握动作的时间与节奏四、教学环节学时分配表五、本课程与其它课程的联系与分工先修课程：视听语言、造型探索、叙事跨媒介脚本写作、动态肢体语言后续课程：原动画设计、平面动画进阶、三维动画进阶、实验影像与动画六、实验应配备的主要设备、工具、器具名称计算机机房、多媒体教室。
七、课程考核方式与成绩评定方式平时出勤占成绩10%，平时作业及课堂表现30%，结课作业60%。
八、参考教材及实验指导书1. 陆成法著《动画原理》，湖北美术出版社2008年版2.贾否、王雷编《动画运动》中国传媒大学出版社2005年版3. 哈罗德·威特克约翰哈·拉斯著《动画的时间掌握》，中国电影出版社1999年版执笔人：编写或修订日期：2019 年7月25日。
第四章人体平衡的生物力学
人体平衡的力学条件是人
体所受的合外力为零和合外力
矩为零。表达式为：
∑F=0，∑M=0
如：燕式平衡，单杠直臂悬垂。
一、人体平衡的类型
（一）人体重心的概念
1． 研究人体重心的意义：
评定一个体育动作的质量，分析
其技术特征和纠正错误动作等，都需
要从人体重心的变化规律去分析，无
论是动力性的动作还是静力性的姿
讨论：弹力N促进身体向前旋转；摩擦力与空气阻 力使身体向后旋转。增大或减小身体前倾角会有怎
样的效果？
（五）研究对象的受力分析
1．具体步骤为： 确定研究对象；画出受力图。
2．方法： 我们所研究的对象主要为人体，在人
体上画出主动力（重力及外加的力）和约束 反力（所有外界物体与人体的接触作用） 。
2．局部肌肉工作：髋、膝、踝都处于屈曲状态所有
的伸肌处于拉长状态。3．稳定性能：在蹲距
式起跑中，根据采用起跑器的不同，身体平衡
的稳定性不同，普通式较稳定，拉长式最稳定，
接近式最不稳定。
思考题：
1．绘制蹲距式起跑后蹬时的人体 受力图，并解释人体有时会向前摔 倒的原因？
2．对体操中“桥”的动作进行生 物力学分析？
① 汇交力系：作用线的延长线相交于一点的力系。 ② 平行力系：作用线互相平行的力系。 ③ 平衡力系：在力系作用下，物体的运动状态不发生改 变的力系。
约束、约束反力、主动力
1．约束
是指阻止物体自由移动的限制。这 里涉及到自由体和非自由体。在力的作用 下可任意方向移动的物体叫自由体，如： 腾空运动的运动员。反之叫非自由体。实 际中遇到大都是非自由体，物体相互接触 或相互联系而使该物体的移动受的限制， 则称物体受到约束。
（四）心理因素的影响，由于视觉因素造成了心 理紧张，造成收缩肌群无法协调工作而导致人体 失去平衡。典型的受心理因素影响的项目是平衡 木。
王振发版-分析力学-课件-第4章-力学的变分原理
(4 - 1b)
变分的导数等于导数的变分；变分的积分等于积分 的变分.
（3）变分法 设泛函J 为定积分 J
t2 t1
, t )dt F ( q, q
现欲求通过两固定点 A (t1 , q1 ) 和 B (t 2 , q2 ) 的一条曲线 q q(t ) ， 如图 实线所示，这条曲线使泛函 J 具有极 值。 为表示通过A，B两固定点的与 q (t )
非常接近的一族函数，我们将这族
函数表示为依赖于参数 当 0 时， q ( , t ) q (t ) ，就是欲求的函数 q q (t ) 。
的函数 q( , t ) q(t ) (t ) ；
因
可为不同的值，因此泛函 J 也是 ( , t ), t ]dt J ( ) F [q( , t ), q
a (1 cos )d dx 2
积分后得 由
xA 0, y A 0
a x ( sin ) C 2
得
C0 。
于是最后得
a x ( sin ) 2 a y ( cos ) 2
这是以
为参数的旋轮线的曲线方程。其中
xB, y B
给定一个由任何对象组成的集合D，这里所说的任 何对象可以是数、数组、点、线、面，也可以是函数或 某系统的状态等。设集合D中的元素用 x 表示，如果对 于集合中的每一个元素 x 对应一个数 y，则称 y 是x的泛 函，记为 y=F (x).
有时泛函可以看做是函数，函数也可看做是泛数。
譬如，如果集合D中的元素是数 x ，则泛函y=F (x)可 视为函数 y=f (x) ； 如果集合D中的元素是数组（x1, x2, …xn），则泛函 y=F (x) 可视为函数 y=f (x1, x2…xn)。
最新7、第四章 运动生物力学原理鞭打动作幻灯片课件
规则学习的方式
(一) 规则的发现学习方式(例-规教学法)
实验
A组
B组
1=1⒉
1+3=2 ⒉
1+3=2 ⒉
1+3+5=3 ⒉
1+3+5=4 ⒉
1+3+5+7+9=5 ⒉
1+3+5+7+9=5 ⒉ 1+3+5+7+9+11=6 ⒉
要求发现1+3+7+……..+99的和,A组学生多数 能发现,B组无人能发现.
33
2.下位学习：
又称类属学习，是指将概括程度或 包含程度较低的新概念或命题归属到 认知结构中已有的、概括程度或包含 程度更高的适当概念或命题之下的学 习，从而获得新概念或新命题的意义。 如：
34
◆ 已知“平行四边形”这一概念，那么 就可以通过“菱形是四条边相等的平 行四边形”，这一命题来界说菱形。 在这种情况下，通过对“平行四边形” 的限定，产生了“菱形”这一概念。 这就是说通过学习和掌握新概念，让 学生将其归属到更高一级的概念或命 题之下，即下位学习。
36
（二）规则的接受学习方式 （规-例教学法）
1.比如初中平面几何中，当学生掌握圆周角概念、 圆周角定律和弦切角概念以后，学生可以通过从 规则到例子的学习，迅速习得弦切角定理。
2.随着学生年龄的增长和年级的升高，”规—例法 “的教学应用的范围越来越广。
3.比较适合高级规则的学习
37
规则学习的习得与运用
（1）给予丰富例证 （2）展示正反例证 （3）联系已学过知识 （4）让学生运用规则
39
பைடு நூலகம்
刚体进动和章动
物理学
第五版
4-5 刚体进动和章动
第四章 刚体的转动
1
物理学
第五版
4-5 刚体进动和章动
这种刚体绕自身对称轴高速旋转时， 其自转轴绕另一竖直轴的缓慢转动 称为进动（又称旋进）。
第四章 刚体的转动
2
物理学
第五版
4-5 刚体进动和章动
第四章 刚体的转动
3
物理学
第五版
4-5 刚体进动和章动
刚体进动的角速度
? 设刚体绕对称轴的转动惯量为 J，则自转角动 量为L=Jω，在外力矩M的作用下，经⊿ t时间， 角动量有一增量⊿ L=M⊿t，⊿t后，陀螺的角 动量将绕z轴转过一个⊿ φ 。
⊿L=L⊿φ=M ⊿ t
进动角速度
Ω=⊿ φ / ⊿ t
Ω=m g l/J ω
第四章 刚体的转动
4
物理学
第五版
4-5 刚体进动和章动
地球的岁差（进动）
第四章 刚体的转动
5
物理学
第五版
岁 差 导 致 北 极 星 的 变 化
4-5 刚体进动和版
4-5 刚体进动和章动
刚体进动的应用
陀螺仪
第四章 刚体的转动
7
物理学
第五版
4-5 刚体进动和章动
自由陀螺保持自身对称轴
在惯性参考系中的方位不变
图中的陀螺，由固定圆环中
的两个可动圆环支持，以保
持其质心 O不动。不计摩擦，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
24
《原动画设计》
4.2.1 惯性运动
站在汽车里的乘客，当汽车突然向前开动时，身体会向后倾倒，这 是因为汽车已经开始前进，而乘客由于惯性还要保持静止状态的原 因；当行驶中的汽车突然停止时，乘客的身体又会向前倾倒，这是 由于汽车已经停止前进，而乘客由于惯性还要保持原来速度前进的 原因。 惯性的大小是由物体的质量决定的。物体的质量越大，它的惯性越 大；物体的质量越小，它的惯性越小。
二、为使观众注意人物即将发出的动作，给观众一个预感
敲桌子的预备
表情的预备 3
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
预感很更要，只有做好预感，观众才能真正注意这个动作，否则， 只是动作的过场，还没等观众有足够的反应，动作就已经完成了， 会使观众领悟不到动作的意义。
走路动作
4
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
小球弹跳
人物弹跳 6
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
还有一些情绪上的动作也用这种办法来夸张情绪。比如，一个惊讶 的动作，先看，再预备，再开始吃惊，最后是夸张到极致。同样， 一个温和的情绪动作，要有一个温和的预备动作。
人物表情 7
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
预备的原理是：压缩越紧爆发越强。预备有时候是力学因素造成的， 有时候是心理因素的结果。相对于预备，缓冲也是必不可少的，只 要有运动，就有缓冲。缓冲也有两种情况：一种是力学的，一种是 心理的。心理上的缓冲是使观众在情绪上有个反应消化的时间。更 多的时候是力学运动上的缓冲。缓冲的原理和预备很像。由于惯性， 一个强烈的运动势必要经过一个长时间的缓冲。
小狗耳朵的运动
小狗奔跑到停止的动作 12
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
人物帽子上的羽毛跟随人物的摇头动作而运动，羽毛为追随运动， 所以它的速度比人的速度慢。
帽子上的羽毛的运动 13
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
鱼的尾巴与小孩的头发分别跟随鱼的身体和小孩的身体做伴随运动， 所以它们改变方向的速度比鱼的身体及小孩的身体运动的速度要慢。
鱼尾巴摆动 14
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
角色在运动过程中不仅身体上的物品做追随运动，角色身体上的部 分结构也做追随运动，如人物行走动作中足部的追随运动，足部随 着小腿的运动而做追随运动。
人物走路时脚部的运动 15
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
在动画作品中，角色主体动作不同，附属物所产生的追随动作也不 同，原动画设计人员要结合具体情况进行相应的具体处理。
《汽车总动员》刹车的速度线 18Biblioteka 原动画设计》4.1.3 速度线
速度线一般的速度设计为最短长度约为3格，最长可以增加至16格甚 至更多，视情况而定。速度线消失在形成处，或者略向产生它的物 体的反方向移动。速度线不可常用，只有在动画中距离间隔很大时， 观众的眼睛很难将两个动作链接起来时才应用。
人物快速出手动作速度线 19
装满水的气球受力图 23
《原动画设计》
4.2.1 惯性运动
人们在大量实践的基础上，经过抽象概括，认识到这样一个规律： 如果一个物体不受到任何力的作用，它将保持静止状态或匀速直线 运动状态，这就是我们通常所说的惯性定律。这一定律还表明：任 何物体，都具有一种保持它原来的静止状态或匀速直线运动状态的 性质，这种性质，就是惯性。
出拳动作 8
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
需要提醒的是：即使一个微小的动作也要有微小的预备和微小的缓 冲。
人物回头动作 9
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
衣服的后摆、身上的长丝巾、帽子上的羽毛 、小狗的耳朵、动物的 长尾巴等是角色主体的“附属物”，在制作附属物的运动时，其动 作是相对独立的，设计时不能与角色主体的动作同步处理。
人物快速出剑动作 16
《原动画设计》
4.1.3 速度线
速度线是动画片中用来加强效果和动作速度的线条。
《猫和老鼠》中表示效果的速度线 17
《原动画设计》
4.1.3 速度线
速度线在画面上的时间很短，在观众察觉时它已经消失了。速度线 是物体后面拖着的运动残留，它不能跟随物体一起移动，否则会感 觉其是黏在主体物上。
铁球滚向墙面，使墙面砸出洞 21
《原动画设计》
4.2动作力学原理
所有的物体，包括生命体和非生命体，都要受到各种各样力的作用。 由于有力的存在，物体的运动不可能是简单的匀速运动，而是无时 无刻不在进行力的转换，也就是无时无刻不在速度的变化过程中。
跌倒动作 22
《原动画设计》
4.2动作力学原理
我们生活在地球上，所有物体受力的基础是地心引力，也就是重力。 每一个物体都有它的重量，只有在有力加于它时，才开始运动。
《小胖妞》中斗篷和头发的随动 10
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
动画设计人员在设计动画的角色动作时，既要考虑角色主体的动作， 还要考虑附属物体主体的动作、附属物本身的重量和质感、空气的 阻力等因素。
角色中附带物的伴随运动 11
《原动画设计》
4.1.2 追随动作设计
当小狗在跑动过程中耳朵随小狗的运动而运动，当小狗突然静止时， 耳朵会继续向前摆动然后再向后运动，最后停止。当小狗上下运动 时，耳朵就呈现波浪形运动。
《原动画设计》
案 例
第四章 动作及力学原理
《原动画设计》
4.1动作设计技法
4.1.1 预备缓冲动作设计
我们在设计动画的动作时，每一个动作都有一个“反应”，称做 “预备”。预备在表现动作时有两种作用： 一、它是力量的聚集，为力的释放做铺垫，可以更好地表现力度。
惊讶的预备 2
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
不同的角色，预备动作也不相同。预备大的动作，对某些角色适用， 对另一些则不适用。比如表现温柔的女性角色，预备动作就应该微 妙、庄重些。
《冰雪奇缘》人物动作
《长发公主》女孩动作 5
《原动画设计》
4.1.1 预备缓冲动作设计
另一种“预备”是在释放之前的压缩，就好比运动中的小球，要想 弹得越高，给它的力就得越大，当然它挤压的就得越大。所以很多 和力相关的动作都用这种办法来表现力的强度。
《原动画设计》
4.1.3 速度线
一个动作快速冲出画面时，可以运用速度线增加效果。
人物冲出画面速度线 20
《原动画设计》
4.2动作力学原理
在动画创作中，若仅仅简单地把若干连续的画面按照一定的拍数、 张数、格数、距离安排顺连出来，还不能算是真正的动画。因为这 样做出来的运动是呆板的、没有生气的。在我们的自然生活中，更 多的情形是按照力的原理来运动的。