运动生物力学的基本理论
第一章运动生物力学概论 34页
作技术。
参考书
1、李良标等，运动生物力学，北京体育大学 出版社。
2、詹姆斯.海著 孙成敏译，运动技术生物力 学分析。
3、苏品等，体育运动与力学，人民体育出版 社出版。
社。
3、结合运动员个人的身体形态、机能和运 动素质等的特点，研究适合个人的最佳 动作技术方案和进行动作技术诊断
最佳动作技术是考虑了人体的身体形态、 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。
例如：跳远
跳远运动员起跳角为18—23° 鲍威尔：助跑速度11m/s，23.1°，8.95m； 刘易斯：助跑速度11m/s，18.3°，8.91m;
解决的手段
跳高动作的模拟与仿真
修改前的动作 修改后的动作
为设计、改进训练方法提供依据
短跑运动员易造成大腿后群肌肉拉 伤。一般训练方法：拉橡皮筋、跳 深等；
提出的改进方法是环节末端负重训 练。
为大众进行科学健身提供依据
运动对老年人稳定性的影响 运动对老年人大脑震荡的影响
为大众的工作、生活环境进行 生物力学诊断
（2）撑竿跳高竿的演变对提高成绩的影响。
泳衣的改进
仿鲨鱼皮泳装
跑鞋的设计
运动鞋的制作
二、运动生物力学的任务
6、为改进训练方法提供依据
短跑运动员易造成大腿后群肌肉拉 伤。一般训练方法：拉橡皮筋、跳深等； 提出的改进方法是环节末端负重训练。
设计高、难、新的动作技术
2019年的奥运科技攻关课题：蹦床 高、难、新动作的设计与训练等
二、运动生物力学的任务
2、研究各项动作技术，确立动作技术原理， 建立动作技术模式来指导教学和训练
运动生物力学
运动生物力学运动生物力学名解：●运动生物力学的定义：运动生物力学是研究人体运动力学规律的科学●静载荷：静载荷是逐渐加于物体上的，其特点是在这种载荷作用下，物体各部分不产生加速度或产生可以忽略的很小的加速度。
●动载荷：动载荷所引起的加速度显著。
动载荷又分冲击载荷和交变载荷。
●载荷的表现形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转和复合载荷。
●应变：是量度物体形变程度的量，分为线应变和剪应变。
●应力：物体在受到外力作用而变形时，其内部各质点间的相互作用力发生变化。
这种由于外力作用而引起的固体内各质点之间相互作用力的改变量，简称为内力。
单位面积上的内力称为平均应力，当面积趋近于0时平均应力的极限称为应力。
单位面积上的内力称为平均应力，当面积趋近于0时平均应力的极限称为应力。
●强度：结构破坏前所能承受的变形；结构破坏前所能承受的载荷；结构在破坏前所能贮存的能量；●刚度：弹性范围内曲线的斜率表示结构的刚度。
考虑力量和速度的组合效应。
●生物运动偶两个相邻骨环节之间的可动连接叫做生物运动偶。
●生物运动链：生物运动偶的串联式连接叫做生物运动链。
●运动的自由度：一个物体在空间运动，描述物体运动状态的独立变量的个数，叫做这个物体运动的自由度。
●约束：运动受到限制，称为约束。
每增加一个约束就减少一个自由度。
●生物运动偶：两个相邻骨环节之间的可动连接叫做生物运动偶。
●生物运动链取决于生物运动偶，生物运动偶的运动能力又取决于关节的构造和肌肉的控制作用。
●动作结构概念：每个完整的特定动作，都有固有的特点，各个动作成分之间都有着固定的联系，这是一个动作区别于另一个动作的特征，动作的这种固有特点和固定内在联系叫做动作结构。
动作结构包括运动学特征和动力学特征。
●空间特征是指位置坐标，运动轨迹，关节角度等。
●运动轨迹：动点随着时间在空间连续占有的几何位置。
●时间特征：是指运动开始时刻，结束时刻，运动持续的时间，动作的频率和节律。
●节律：动作中各个动作成分所占的时间比例。
运动生物力学
上肢以精细活动为主，灵活性好而稳定性相对较差
关节的稳定性和灵活性
运动力学基础
关节的稳定性和灵活性影响因素 构成关节的两个关节面的大小
两个关节面一样大小稳定性好
两个关节面相差大灵活性好 关节囊的厚薄与松紧度 关节韧带的强弱与数量 关节周围的肌肉强弱
运动力学基础
运动力学基础
肌肉的力学特性 肌肉的理化特性 兴奋性和收缩性-肌肉收缩产生肌力 伸展性和弹性-肌肉及腱组织的拉长与缩短 决定肌力大小的因素： 运动单位的募集程度 肌肉的横截面 肌肉收缩前的初长度 肌肉作功时的力臂长度 （杠杆效应） 肌纤维走向与肌腱长轴的关系
纤维组织的力学Βιβλιοθήκη 性粘弹性 非线性应力-应变关系： 蠕变creep：维持恒定的载荷下，纤维组织缓慢持续延长 应力松弛stress relaxation：维持长度不变，纤维组织内因牵伸而提高的张力逐渐下降； 弹性延伸：在去除应力后纤维组织回缩。 塑性延伸：在去除应力后纤维组织持久性延长。
01
二、运动生理学基础
慢 低 低 低 高 低 慢 氧化磷酸化
快 高 高 中等 低 高 快 氧化磷酸化
快 高 高 高 低 高 快 糖哮解
代谢特征
线粒体 线粒体的有氧能力 糖原储备 肌球蛋白ATP酶 线粒体的无氧代谢能力
多 高 多 少 低
多 中等 多 多 中等
少 低 少 多 高
肌肉收缩的基本形式 等长收缩 等张收缩：
01
等张缩短
02
等张延伸 等速收缩
03
运动与骨骼肌
肌肉收缩的力量：
耐力：指肌肉收缩时所能维持的时间和重复收缩的能力（即肌力所能维持的时间）。
肌力：指肌肉受神经兴奋后收缩时产生的力量和张力。例：一次性举重
运动生物力学的原理及应用
运动生物力学的原理及应用前言运动生物力学是研究生物体运动的机理和规律的学科，在运动科学、医学、体育等领域具有广泛的应用。
本文将介绍运动生物力学的原理和应用，并通过列举一些典型的应用案例，帮助读者更好地了解这一领域。
1. 运动生物力学的基本原理•人体运动的基本力学原理：人体运动是通过肌肉协调收缩，产生力以推动骨骼运动。
运动生物力学研究如何利用肌肉力和关节运动来实现高效的运动，包括力的大小、方向和作用点等。
•动力学和静力学：运动生物力学研究对象可以分为动力学和静力学。
动力学研究运动过程中的力学特性，如加速度、速度和力等；静力学研究运动静止状态下的平衡和稳定性。
•生物力测量技术：运动生物力学依靠生物力测量技术获取数据，如力板、压力传感器、运动捕捉系统等。
这些技术可以帮助研究人员获得运动过程中产生的力、压力分布、身体姿势等信息。
2. 运动生物力学在运动科学中的应用•运动机能评估：通过运动生物力学技术对运动员的运动机能进行评估，如力量、速度、灵敏度等指标。
这可以帮助教练员制定个性化的训练计划，提高运动员的竞技水平。
•运动伤害预防：研究运动生物力学可以帮助了解运动员的运动过程中可能发生的伤害因素，如过度使用某个肌肉或关节，以及不恰当的运动姿势等。
这些知识可以帮助制定预防伤害的训练和康复计划。
•运动技术改进：通过运动生物力学分析运动员的动作和姿势，可以发现改进的空间和方式。
例如，用运动生物力学技术研究高跳运动员的动作可以找到跳高技术方面的问题，并提出改进建议。
•运动装备设计：运动生物力学可以帮助运动装备制造商设计更符合人体工程学原理的装备。
例如，研究鞋类的缓震性能和稳定性，可以帮助设计更适合运动员需要的运动鞋。
3. 运动生物力学在医学中的应用•运动康复：运动生物力学研究可以为医学康复领域提供支持。
通过对运动姿势和肌肉力量的分析，医生可以制定个性化的康复计划，帮助患者重建运动能力。
•步态分析：运动生物力学技术可以帮助医生进行步态分析，了解患者行走过程中存在的问题，如不平衡、不稳定等。
运动生物力学 pdf
运动生物力学（Biomechanics of Movement）是研究人体运动过程中力学规律和生物学原理的学科。
它关注人体运动的力和能量、运动控制、运动技术以及人体结构和功能如何影响运动表现。
运动生物力学是体育科学学科体系的重要组成部分，为体育教育、运动训练、运动康复等领域提供理论支持。
运动生物力学的研究内容主要包括：
1.力学原理在人体运动中的应用：研究力和能量如何影响人体运动，
如何通过力学原理分析和解释人体运动。
2.人体动作结构的生物力学基础：研究人体骨骼、肌肉、关节等结
构如何影响运动，以及运动过程中这些结构的相互作用。
运动效能评估：计算和分析能量输出、功率、效率等参数，为提高运动员成绩提供依据。
3.人体运动的生物力学原理：研究人体运动过程中的动力学、静力
学、运动学等问题，以及这些原理如何应用于运动技术分析和改进。
4.运动伤害机制与预防：探讨运动过程中可能导致伤病的生物力学
因素，并提出改善训练方法和技术以减少受伤风险。
5.运动器械设计与改进：根据生物力学原理优化运动装备的设计，
如跑鞋、泳衣、自行车等，提升运动员使用器械时的表现。
6.运动员个性化训练：针对不同运动员的身体结构、生理特征及技
术特点，制定个性化的训练方案和恢复策略。
运动生物力学基本理论完整
运动生物力学的基本理论概述运动生物力学biomechanics应用力学原理和方法研究生物体的外在机械运动的生物力学分支。
狭义的运动生物力学研究体育运动中人体的运动规律。
按照力学观点,人体或一般生物体的运动是神经系统、肌肉系统和骨骼系统协同工作的结果。
神经系统控制肌肉系统,产生对骨骼系统的作用力以完成各种机械动作。
运动生物力学的任务是研究人体或一般生物体在外界力和内部受控的肌力作用下的机械运动规律,它不讨论神经、肌肉和骨骼系统的内部机制,后者属于神经生理学、软组织力学和骨力学的研究范畴(生物固体力学)。
在运动生物力学中,神经系统的控制和反馈过程以简明的控制规律代替,肌肉活动简化为受控的力矩发生器,作为研究对象的人体模型可忽略肌肉变形对质量分布的影响,简化为由多个刚性环节组成的多刚体系统。
相邻环节之间以关节相连接,在受控的肌力作用下产生围绕关节的相对转动,并影响系统的整体运动。
对于人体运动的研究最早可追溯到15世纪达·芬奇在力学和解剖学基础上对人体运动器官的形态和机能的解释。
18世纪已出现对猫在空中转体现象的实验和理论研究。
运动生物力学作为一门学科是20世纪60年代在体育运动、计算技术和实验技术蓬勃发展的推动下形成的。
70年代中H.哈兹将人体的神经-肌肉-骨骼大系统作为研究对象,利用复杂的数学模型进行数值计算,以解释最基本的实验现象。
T.R.凯恩将描述人体运动的坐标区分为内变量和外变量,前者描述肢体的相对运动,为可控变量;后者描述人体的整体运动,由动力学方程确定。
这种简化的研究方法有可能将力学原理直接用于人体实际运动的仿真和理论分析。
由于生物体存在个体之间的差异性,实验研究在运动生物力学中占有特殊重要地位。
实验运动生物力学利用高速摄影和计算机解析、光电计时器、加速度计、关节角变化、肌电仪和测力台等工具量测人体运动过程中各环节的运动学参数以及外力和内力的变化规律。
在实践中,运动生物力学主要用于确定各专项体育运动的技术原理,作为运动员的技术诊断和改进训练方法的理论依据。
运动生物力学在篮球运动教学中的运用研究
运动生物力学在篮球运动教学中的运用研究导言随着社会的发展和人们对健康的重视，体育运动的领域越来越受到人们的关注。
篮球作为一项全面的体育运动，受到了越来越多人的喜爱，而篮球的教学也备受关注。
在篮球的教学中，运动生物力学作为一种重要的理论和方法，可以帮助教师和教练更深入地了解篮球运动的本质和规律，从而更好地指导学生和运动员进行训练和比赛。
一、运动生物力学的基本概念运动生物力学是研究人体运动的力学特性和规律的一门学科，它是生物学、运动学和力学相结合的综合学科。
它主要研究人体运动的机理及其与肌肉、关节、骨骼和神经系统之间的相互作用，以及其在运动中所产生的力和能量变化等。
它的研究内容主要包括运动的力学原理、人体解剖学、生理学、生物力学测量技术等。
运动生物力学在体育运动中的应用十分广泛。
它可以被应用在各种体育运动中，如田径、游泳、乒乓球、篮球、武术等等。
在这些运动中，运动生物力学可以帮助运动员更好地掌握运动技巧和规律，从而更好地进行训练和比赛。
二、运动生物力学在篮球运动教学中的应用1. 篮球运动的运动学分析篮球运动的运动学分析是运动生物力学在篮球运动教学中的重要应用之一。
其研究球员在篮球运动中的速度、加速度、运动幅度和运动曲线等，帮助教练更好地探究运动员的成功技巧和弱点，从而在教学中精细化地调整技术和方法。
例如，在篮球运动中，施放投篮时往往存在粗糙的手臂摆动或旋转，影响篮球投篮落点，导致得分率降低。
运用运动生物力学理论，可以通过分析肌肉活动，手臂归位角度等因素，判别造成此类动作失误的原因，并针对具体情况提出相应的纠正建议，从而提高孩子的投篮命中率，提高比赛胜率。
2. 篮球运动的肌肉生理学分析在篮球运动中，肌肉是人体运动的关键之一。
同时，通过掌握和分析肌肉生理学知识，教练和教师可以更好地了解篮球运动的基本规律，传达肌肉负荷、收缩和放松的时间、力量和方式。
教练和老师可以学习如何通过肌肉的负荷、作用和收缩方式，来挖掘运动员的天赋和潜力。
运动生物力学
运动生物力学一．基本概念：1、人体惯性参数：是指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。
2、鞭打动作：人们把克服阻力或自体位移过程中，肢体依次加速与制动，使末端环节产生极大速度的动作形式成为鞭打动作。
3、力偶：是指一对大小相等、方向相反的平行力，如汽车司机两手作用于方向盘的力就是一个力偶。
4、转动惯量：是衡量物体（人体）转动惯性大小的物理量。
5、稳定角：是重力作用线和重心至支撑面相应边界的连线之间的夹角。
6、运动生物力学：是研究人体运动力学规律的科学，它是体育科学学科体系的重要组成部分。
7、图像解析：对运动员的技术进行拍摄完成后，将得到的影像资料进行数字化的处理，获取原始的运动学数据，这就是图像分析。
8、转动定律：刚体绕定轴转动时，转动惯量与角加速度的乘积等于作用于刚体的合外力矩。
9、人体重心：是人体各环节所受地球引力的合力作用点。
10、相向动作：是人体在腾空状态下动作主要表现的形式，如挺身式跳远空中动作过程、排球空中大力扣（发）球动作。
二、简答：1、试举体育实例说明影响人体转动惯量大小的因素有哪些？答：①质量大小。
质量越大转动变量越大。
如：要停住相同速度且相同体积的铅球与皮球，铅球不容易停住，是因为铅球的质量大，他的转动变量大，所以要改变他的状态就不容易。
②质量分布。
转轴一定时质量分布越远离转轴，转动惯量越大，反之则越小。
如：直体空翻比团身空翻难度大，是因为直体时，身体的质量分布离转轴较远，转动惯量较大。
③转轴的位置。
转轴离质心越远转轴惯性量越大，反之则越小。
如：同一运动员做单杠大回环和腹回环相比较，单杠大回环的转动惯量较大，是因为转轴位置的不同。
2、爆发式用力的体育项目中，为什么肌肉力量训练和速度训练等重要？答：爆发式用力的体育项目指的是在短时间内输出强大肌肉功率的体育项目而爆发力是指肌肉在工作时快速地将生物学能转化为机械能对外输出强大机械功率的能力。
即：P=F*V，有肌肉收缩力-----速曲线可知，当载荷为零时，即：F=0时，则肌肉收缩速度V最大，但此时功率很小；同样，当阻力增大到肌肉不能缩短时，则V=0，肌肉不做功，所以功率为零，根据希尔方程推论，只有当处于1/3。
运动生物力学
知识点：1.惯性参照系是指相对地球静止或匀速直线运动的物体被选为参照物。
2.非惯性参照系是指相对地球做变速运动的物体被选为参照物。
3.研究人体运动中常用的两种简化模型是质点与刚体。
4.把人体简化为刚体时，人体运动分为平动、转动、复合运动。
平动可分为直线平动和曲线平动。
5.物体加速度的方向与外力矢量和的方向相同。
百米短跑过程中，起跑时加速度最大，速度最小；途中跑时速度最大，加速度最小，近似为零。
6.动点相对于静参考系的运动称为_绝对运动__；动点相对于动参考系的运动称为___相对运动__；动参考系相对于静参考系的运动称为__牵连运动__。
7.海拔越高，重力加速度g的越小；纬度越大，重力加速度越大，越靠近赤道，重力加速度越小。
8.运动员受不等于零的恒力作用时，该运动员不可能处于匀速直线运动状态。
9.链球从开始旋转一直到出手的这个阶段___既有向心加速度，又有切向加速度__。
10.力的作用可以使物体产生加速度和产生形变，这就是力的作用效应。
前者称为____外效应___后者称为__内效应___。
力的合成和分解遵循__平行四边形_____法则。
人体内力只能改变身体的形状，不能引起人体整体的运动，人体外力可以引起人体整体的运动。
11.弯道跑时人体向内倾斜的目的是为了产生足够的向心力，而不是为了克服离心力。
12.跳高运动员飞跃横杆过程中，人体只受重力，重心的加速度为始终向下。
13.刚体平衡的力学条件是合外力为零与合外力矩为零。
14.从轴的正面看去，力使物体按_逆__时针方向转动时，力矩规定为_正__；力使物体按_顺__时针方向转动时，力矩规定为_负__。
15.当物体处于不稳定平衡时，如果受到外力偏离其平衡位置时，重心将会降低。
16.当物体处于稳定平衡时，如果受到外力偏离其平衡位置时，重心将会升高。
17.按照支撑点与重心的位置关系，人体平衡可以分为上支撑平衡、下支撑平衡与混合支撑平衡。
各举例一项。
18.按照平衡的稳定程度，人体平衡可分为稳定平衡、不稳定平衡、有限度的稳定平衡、随遇平衡。
运动生物力学简介
运动生物力学是用静力学、运动学和动力学的基本原理结合解剖学、生理学等研究人体运动的学科。
运动生物力学作为体育科学体系中的一门交叉学科，是以机能解刨学、运动生理学和力学的理论与方法，研究人体运动器系的生物力学特征，人体运动动作的力学规律以及运动器械机械力学规律的科学。
运动生物力学把体育运动中各项动作技术的研究课题，赋予生物学和力学的观点及方法，使复杂的体育动作技术奠基于最基本的生物学和力学的规律之上，并以数学、力学、生物学及运动技术原理的形式加以定量描述。
运动生物力学的理论基础主要包括：人体实用力学基础（人体运动的运动学，人体运动的动力学，人体运动的静力学，人体运动的转动力学，人体运动的流体力学）、骨，肌肉的力学特性及人体基本活动形式、人体运动数据采集及处理、动作技术的生物力学。
运动生物力学是生物力学的一个分支。
它的研究内容相当广泛。
运动是肌肉牵拉骨绕着关节转动产生的。
肌肉产生一个动力作用在骨上面，而关节给骨一个支点让其有规律的运动。
所以用物理的话说：骨是杠杆，关节是支点，肌肉和骨、关节是人体运动系统的主要组成部分，是人体运动实现的基本结构，人体的运动是肌肉收缩和舒张，牵拉骨杠杆绕关节运动的结果。
肌肉是动力骨的作用是支撑，关节的作用是传递力和运动，肌肉的作用是牵引关节
肌肉的收缩造就了各种各样的动作，没有肌肉的收缩，就没有运动，以及人类的行为。
主要是起肌肉收缩和曲张的作用。
骨在运动中主要是起杠杆作用，肌肉起动力作用，关节决定运动的幅度和方向，关节主要由关节面、关节囊、关节腔以及一些辅助结构韧带等。
运动生物力学
运动生物力学：是运用生物学、力学以及体育技术理论，探索运动技术规律的科学。
松弛：是运用生物学、力学以及体育技术理论，探索运动技术规律的科学。
蠕变：如果对试件施加一个不变的载荷，则试件的变形将随着时间的延长而增加，这一过程称为蠕变。
周期性动作系统：以周期循环的规律出现的动作组合为周期性动作系统。
人体惯性参数：是指人体整体及环节的质量、质心位臵、转动惯量、转动半径。
转动惯量：是物体对一定转动轴的物体上各质点的质量与其至转动轴的距离平方的乘积之和。
蹬伸：下肢各环节积极伸展，给地面施以力量蹬离地面的动作过程称为蹬伸动作。
缓冲：当人体通过下肢与地面相互作用时，由于人体重力的作用，使伸展下肢各关节肌肉做离心收缩完成退让工作，下肢各关节呈屈曲状态称为下肢的缓冲动作。
鞭打：鞭打是手部游离（或持物），上肢做类似鞭子急速抽打的摆臂动作，如排球跳起大力发球、掷标枪、乒乓球，羽毛球的扣杀等动作。
参照系：又称参考系，是指描述人体是否运动时，所选定的作为参考标准的物体或物体群。
惯性参照系：是指以地球或相对于地球静止不动的物体、或作匀速直线运动的物体作为参照系，通常又称为静参照系。
非惯性参照系：是指以相对于地球作变速运动的物体，或者说以相对惯性参照系做加速运动的物体作为参照系，通常又称为动参照系。
牛顿第一定律：物体若不受其他物体对它的作用，它将保持其静止或匀速直线运动状态不变。
牛顿第二定律：物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。
即 F=ma牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，总是同时在同一条直线上，大小相等，方向相反。
即 F1＝－F2动量：是用以描述物体在一定运动状态下所具有的“运动量”，把物体的质量m和其速度v 的乘积mv称为该物体的动量。
冲量：在力学上，将作用于物体的外力与外力作用时间的乘积定义为力的冲量即：I=F〃Δt。
动量定理：物体动量的增量等于其所受的冲量，即：F〃Δt =mV2-mV1。
运动生物力学
运动生物力学绪论及人体动作结构的生物学基础运动生物力学概念：是生物力学的一个重要分支，是研究体育运动中人体机械运动规律的科学。
动作系统：大量单一动作按一定规律组成为成套的动作技术，这些成套的动作技术叫做动作系统。
动作系统分类：周期性动作系统（反复、连贯、节律、交互性）非周期性动作系统（相对独立、复杂、稳定性）混合性动作系统（相互制约性）不固定动作系统（多变性，固定与不固定相结合）判断体育动作合理性的依据：一般技术原理；最佳个人技术动作结构：运动时所组成的各动作间相互联系、相互作用的方式或顺序称为动作结构。
动作结构的运动学特征：时间特征、空间特征、时空特征动作结构的动力学特征：力的特征（决定了其他特征的表现形式）、能量特征、惯性特征人体基本运动动作形式：上肢基本动作动作形式：推、拉、鞭打下肢基本动作动作形式：缓冲、蹬伸、鞭打全身基本动作动作形式：摆动、躯干扭转、相向运动鞭打动作：指人体上肢开放运动链中各环节由近端至远端依次发力和制动，即像鞭子一样活动的动作过程。
人体运动的复杂性环节：相邻关节之间的部分运动链：由两个或两个以上的构件通过运动副相联结形成的运动链。
生物运动链分类：单生物运动链、多生物运动链骨杠杆：在生物运动链中环节绕关节轴转动，其功能与杠杆相同，称做骨杠杆。
人体质点：人体肢体的空间位置对人体的质心或重心具有重大的影响。
划分人体环节的方法：（1）以人体的结构功能为依据（2）以人体体表骨性标志点为标志重心移动的方向总是与环节移动方向一致，并且重心移动的幅度取决于环节移动的幅度。
转动惯量：转动惯量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人体运动的生物力学原理人体运动分为：质点运动（直线运动、曲线运动）刚体运动（平动、转动、复合运动）直线运动分为：变速直线运动，匀变速直线运动平动：人体内任意两点的连线，在运动过程中始终保持平行，物体上的任何一点瞬时运动都与旧相同的速度或加速度的运动。
运动生物力学的基本理论
2.ΣF = ma (外力總合等於質量乘加速度)
3. 作用力與反作用力定律(同時產生，大小 相同，方向相反，作用於不同物體 )
運動生物力學之靜力學原理
平衡原理（Equilibrium） 槓桿原理 身體質量中心 摩擦力原理（Friction） 重力原理 （萬有引力定理） 反作用力原理 結構原理
相對運動
座標系統（Coordinate System） 相對速度 VAB = VA - VB （由B看A）
相對加速度 aAB = aA - aB （由B看A）
輕艇之激流標桿之船速為船相對於水流之速度
接力賽之接棒即在前後棒相對速度為零時達成
拋物線運動
水平加速度為零，垂直加速度為g 水平方向為等速度運動 Vx = V0 Cosθ 垂直方向為等加速度運動 Vy = V0 Sinθ-gt 水平距離 R = Max (X) = V02 Sin2θ/g 當出射角為450 時，水平距離最遠 垂直高度 H = Max (Y) = V02 Sin2θ/2g 當出射角為900 時，垂直高度最高
拋物線運動
V0
45’
h D
若初始高度高於落地高度(h>0)，則使水平距 離最遠之射角小於 45度
積極為提昇運 動表現 消極為預防運 動傷害
運動生物力學之應用範圍
人體結構分析
（骨骼、肌肉韌帶、關節）
動作技術分析
主觀質化分析 客觀量化分析
（防護器具、運動器材、訓練儀器） （溫度、濕度、氣流、水流、場地）
器材設計分析
运动生物力学
运动生物力学运动生物力学一、名词解释1、运动生物力学：作为体育科学学科体系中的一门交叉学科，是以机能解剖学、运动生理学和力学的理论与方法，研究人体运动器系的生物力学特征、人体运动动作的力学规律以及运动器械机械力学规律的学科。
2、人体惯性参数：指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。
3、转动惯量：是衡量物体（人体）转动惯性大小的物理量。
公式 r m i i n i J 21?=∑= 4、惯性参考系：指以地球或相对于地球静止不动的物体或做匀速直线运动的物体作为参考系，又称静参考系。
5、非惯性参考系：指以相对于地球做变速运动物体，或者说以相对于惯性参考系做变速运动的物体作为参考系，又称动参考系。
6、瞬时速度：人体在某一时刻或通过运动轨迹某一点时的速度。
7、人体内力：若将人体看做一个生物力学系统，则人体内部各部分相互作用的力。
（肌肉力、组织粘滞力、韧带张力、关节约束反作用力）8、人体外力：若将人体看作一个生物力学系统，来自于外界作用于人体的力。
（重力、弹性力、摩擦力、支撑反作用力、介质作用力）9、拉伸载荷：是沿骨的长轴方向，自骨的表面向外施加相等而反向的载荷，在骨内部产生拉应力和拉应变。
（单杠悬垂时上肢骨的受力）。
10、压缩载荷：是在骨的长轴方向上，加于骨表面的向内而反向的载荷，在骨内部产生压应力和压应变（举重举起后上肢和下肢骨的受力）11、应力松弛：当物体突然发生应变时，若应变保持一定，则相应的应力会随时间的增加而下降。
12、转动定律：刚体绕定轴转动时，转动惯量与角速度的乘积等于作用于刚体的合外力矩。
βJ M =13、鞭打动作：在克服阻力或自体位移过程中，肢体依次加速与制动，使末端环节产生极大速度的动作形式。
14、蹬伸动作：人体在有制成的状态下，下肢各环节积极伸展，配合以正确的摆臂技术，给支撑面施加压力，以获得较大支撑反作用力的动作过程。
15、稳定角：是重力作用线和重心至支撑面相应边界的连线之间的夹角。
运动生物力学
名词解释1 运动生物力学：是指以人体解剖学、生物力学、力学的理论与方法，研究人体运动器系的生物力学特性和人体运动动作的力学规律以及运动器械机械力学规律的科学。
2 运动：1广义：指自然界各种物质存在的方式，是物质的固有属性。
2狭义：指物体的机械运动。
3 阿基米德定律：浮体所受到的浮力数值等于它的排干的那部分液体的重量，但方向是向上的，这个规律叫阿基米德定律。
4 伯努利定律：流动速度大的地方压强小，流动速度小的地方压强大。
5 马格努斯定律：物体的旋转角速度越大，产生的合压强也越大，此压强的方向与物体位移方向向合自转轴方向均垂直。
6 拉：是上肢克服阻力，将物体拉近人体或人体拉近握点的动作形式。
7 运动方程：是人们根据对物体的研究加以总结，用数学公式（运动方程）来描述物体运动规律的一种方式。
8 鞭打动作：是手部游离（或持物），上肢作类似鞭子急速抽打的摆臂动作。
9 蹬伸动作：下肢各关节积极伸展，配合以正确的摆臂技术，给支撑地面施加压力，以获得较大支撑反作用力的动作过程。
10 缓冲动作：在抵抗外力作用的过程中，下肢由伸展的状态转为较为屈曲的状态的动作过程称为下肢的缓冲动作。
11 动量守恒定律：如果系统不受外力或受外力的矢量和为零，则系统的总动量（包括大小和方向）保持不变，这一结论称为动量守恒定律。
12 平动：人体内任意两点的连线，在运动过程中始终保持平行，物体上任何一点瞬时运动都具有相同的速度或加速度，这种运动称为平动。
13 转动：在运动的过程中，如果人体内的各点都围绕同一轴线（转轴）做圆周运动。
14 复合运动：人体的运动往往不是单纯的平动或转动，绝大多数是既有平动又有转动的复合运动。
15 运动的独立性原理：人体或物体同时参与几个运动（称分运动），则有一个运动不受其他分运动的影响，人体或物体的运动是由各个彼此独立进行的运动叠加而成，故又称运动的叠加原理。
简答题1 试述动作技术原理与最佳运动技术的区别？答：动作技术原理与最佳运动技术是两个不同的概念。
运动生物力学0
生物学：是研究生命现象及其运动规律的学科。
力学：研究物体机械运动规律的学科。
运动生物力学：是一门新兴的交叉学科，以生物力学为主，以机能解剖学、运动生理学和力学的理论与方法，研究人体运动器系的生物力学特征、人体运动动作的力学规律以及运动器械机械力学规律的学科。
人体惯性参数：是指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。
质量：物体含有物质的多少，是衡量物体平动惯性大小的物理量，用以描述物体保持原有运动状态的能力。
重量：报括人体总重量和人体环节重量；即重力的大小质心：物质的质量中心，重心值物质个组成部分所受重力的合力作用点。
环节质心位置在各环节中几乎都有一个固定的位置。
转动变量是衡量物体转动惯性大小的物理量。
时刻：人体位置的时间量度，是时间坐标轴上的一点。
时间：运动结束时刻与运动开始时刻时间的间隔。
频率：是动作重复性的次数，就是单位时间内重复进行的动作次数。
路程：人体从一个位置移到另个位置时，人体运动的实际路线的长度，也是质点运动轨迹的全长位移：人体在真个移动过程中位置总的变化，既有大小又有方向，是对运动的直线量度角位移：描述人体转动的空间物理量，人体整体或环节绕某轴转动时转过的角度。
速度：人体所经过的位移与通过这段位移的所用时间的比值，是描述运动快慢和方向的物理量。
速率：人体运动所经过的路程与通过这段路程所用的时间之比，是描述人体运动快慢程度的物理量，著有大小没有方向。
角速度：人体在单位时间内转过的角度加速度：单位时间呢人体运动速度的变化量，是描述人体运动速度变化快慢的物理量。
角加速度：在圆周运动中，由于转轴和曲率半径固定用角加速度表示人体转动时角速度变化的快慢。
力：物体间的相互作用力力矩：使物体转动状态发生变化的原因用M表示动量：用以描述物体在一定运动状态下具有的“运动量”动量矩：转动惯量J和角速度w的成绩，用L表示是矢量。
冲量：物体运动状态的改变是力的结果，力在时间上的积累I拉伸载荷：沿骨的长轴方向上，自骨的表面向外施加相等而相反的载荷，在骨的内部产生拉应力和拉应变。
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槓桿原理實例
❖ 人體肢段關節
如頸椎關節 - 第一槓桿 踝關節 -第二槓桿 肘關節-第三槓桿
舉重提鈴動作
臀部高度
槓鈴位置
最佳的提鈴動作?
輪軸系統
羽球殺球
身體質量中心(center of mass)
x =∫xi dmi / ∫dmi y=∫yi dmi / ∫dmi
o x
身體質量中心
身體姿勢的改變 會影響COM的位 置
運動生物力學之應用範圍
❖ 人體結構分析
（骨骼、肌肉韌帶、關節）
❖ 動作技術分析
主觀質化分析 客觀量化分析
❖ 器材設計分析
（防護器具、運動器材、訓練儀器）
❖ 環境分析
（溫度、濕度、氣流、水流、場地）
牛頓三大運動定律 (所有力學之最基本原理)
❖ 1. 慣性定律(靜者恆靜，動者恆動)
❖ 2.ΣF = ma (外力總合等於質量乘加速度)
F = μN
(N is the normal force)
- 靜摩擦 (Static Friction) F = μsN - 動摩擦 (Kinetic Friction) F = μkN
摩擦力原理實例
❖ 自由落體之終端速度 (mg-CV=0) 即為空氣之黏 滯性摩擦造成阻力所產生
❖ 步行即利用足底與地面之摩擦力為前進力之來源 ❖ 運動鞋之設計，鞋底之摩擦為主要因素(如釘鞋) ❖ 運動表面之設計，摩擦為主要考量因素 ❖ 冬季奧運冰上或雪上運動皆為低摩擦運動
❖ 一系統所受外力合力(ΣF )為 零與合力矩(ΣM )為零時， 即達到力平衡之狀態，可分 為靜平衡與動平衡。
❖ Σ F = 0 不移動或等速運動 ❖ Σ M = 0 不轉動或等速轉動
平衡的穩定性
穩定平衡 不穩定平衡 隨遇平衡
影響平衡穩定性的因素
❖ 支撐面大小 ❖ 重心高度 ❖ 重心在支撐面的位置 ❖ 在受力方向的支撐面長度 ❖ 慣性質量與轉動慣量
1
8
槓桿原理
❖ F施力 × R施力臂 = F抗力 × R抗力臂 ❖ 第一槓桿 支點在中央 ❖ 第二槓桿 抗力點在中央 省力費時 ❖ 第三槓桿 施力點在中央 省時費力
槓桿原理實例
❖ 輕艇(Canoe) 划槳動作可視 為第三槓桿(或 第一槓桿)
❖ 西式划船 (Rowing) 划槳 動作可視為第 一槓桿(或第二 槓桿)
當出射角為450 時，水平距離最遠 ❖ 垂直高度 H = Max (Y) = V02 Sin2θ/2g
當出射角為900 時，垂直高度最高
拋物線運動
V0
45’
h D
若初始高度高於落地高度(h>0)，則使水平距 離最遠之射角小於 45度
反作用力原理實例
❖肌 肉 等 長 收 縮 (Isometric contraction)， 等長訓練即利用反作用 力為訓練之抗力
❖ 測力板即利用作用力與 反作用力原理求取地面 反作用力
結構原理
❖ 靜滑輪:改變力方向，動滑輪:減低力量 ❖ 繩索僅能承受張力，同一繩索張力相同 ❖ 連桿 (Linkage)
相對運動
❖ 座標系統（Coordinate System） ❖ 相對速度 VAB = VA - VB （由B看A） ❖ 相對加速度 aAB = aA - aB （由B看A） ❖ 輕艇之激流標桿之船速為船相對於水流之速度 ❖ 接力賽之接棒即在前後棒相對速度為零時達成
拋物線運動
❖ 水平加速度為零，垂直加速度為g ❖ 水平方向為等速度運動 Vx = V0 Cosθ ❖ 垂直方向為等加速度運動 Vy = V0 Sinθ-gt ❖ 水平距離 R = Max (X) = V02 Sin2θ/g
身體質量中心
騰空後身體重心高度不變，但身體 肢段最高點的高度不同
身體質量中心
摩擦力原理（Friction）
❖ 黏滯性摩擦 (Fluid Friction)
F=CV or CV2
(C is a constant; V is velocity magnitude)
❖ 乾摩擦 (Dry Friction)
結構原理實例
❖ 重量訓練器材即利 用滑輪、繩索及連 桿之組合而成
❖ 人體關節可視為滑 輪(骨骼端處)與繩索 (肌肉及韌帶)之組合
運動生物力學之運動學原理
❖ 相對運動（Relative Movement）
❖ 拋物線運動 （Projectile Motion）
❖ 圓周運動 ❖ 人體關節肢段連桿
(Linkage)
重力原理 （萬有引力定理）
❖ F = G M m/r2 G = 6.67× 10-11 (nt m2/Kg2) ❖ g = G M/r2 = 9.81 m/sec2 for earth
重力原理實例
❖ 重量訓練器材即 利用重力為訓練 之抗力
❖ 拋物線軌跡即受 到重力加速度影 響
反作用力原理
❖ 作用力與反作用力，大小相同方向相反
運動生物力學(Sports Biomechanics)
❖ 將力學應用於運動有關之人體結構、動作及相
關器材、環境之科學。
人體運動結構
應
人體運動動作
用
力 學
人體運動相關器材
人體運動相關環境
運動生物力學（ Sports Biomechanics ）
運動生物力學之主要目的
❖ 積極為提昇運 動表現
❖ 消極為預防運 動傷害
❖ 3. 作用力與反作用力定律(同時產生，大小 相同，方向相反，作用於不同物體 )
運動生物力學之靜力學原理
❖ 平衡原理（Equilibrium） ❖ 槓桿原理 ❖ 身體質量中心 ❖ 摩擦力原理（Friction） ❖ 重力原理 （萬有引力定理） ❖ 反作用力原理 ❖ 結構原理
平衡原理 （Equilibrium）
摩擦力原理實例
❖ 球類運動之旋轉球(Spin)， 如桌球之旋轉(弧圈球)即由 球拍與球之摩擦產生
❖ 擊劍攻擊動作後腳推蹬力 即由足底與地面之摩擦力 所產生
❖ 體操與舉重選手比賽前於 手部塗抹石灰粉，乃是要 增加手部與鐵槓的摩擦力
摩擦力原理實例
❖ 摩擦力方向與兩物體接觸面相對運動的方向 相反
球往那邊反彈 ?
影響平衡穩定性的因素
支撐面小，不穩定
支撐面大，穩定
影響平衡穩定性的因素
重心高
重心位於支 撐面邊緣
較不穩定
較穩定
最不穩定
影響平衡穩定性的因素
外力
外力
平衡原理實例
❖ 起跑為破壞平衡後再迅速達平衡之現象
平衡原理實例
平衡原理實例
❖ 柔道之目的在增加本身穩定性並破壞對 手平衡
❖ 射擊、射箭穩定性為影響成績主要因素