运动生物力学 教案

运动生物力学教案（1）

授课内容

第一章运动生物力学概念

一、运动生物力学的概念

1、生物力学是研究活体系统机械运动规律的科学。

生物力学分为两大类：

（1）普通生物力学（或称理论生物力学）

（2）局部生物力学（或称应用生物力学），例如：人类工程生物力学、劳动生物力学、整形生物力学等等。

2、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。

人体复杂的运动技术建立在生物学和力学的规律之上，运动生物力学用数学、力学等对运动动作加以定量描述。

运动生物力学从力学角度和生物学角度进行研究，以力学、解剖学、生理学和各专项技术理论为基础，研究人体的动作技术原理，以及最佳运动技术。

人体机械运动表现为两种形式：

（1）人体自身发生的形变，即人体各环节之间相对的位移运动。

（2）相对于其周围环境而发生的位移运动。

牛顿定律适用条件：刚体运动，而生物体会发生明显的形变。

因此在人体运动中具体应用时要进行适当变通，研究活体时须注意各种力对生物体所做的功。

二、运动生物力学的任务和内容

（一）运动生物力学的任务

1、研究运动员身体结构和机能的生物力学特征

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

3、结合运动员个人的身体形态，机能和运动素质等特点研究适合个人的最佳动作技术方案和进行运动技术诊断。

4、探索预防运动创伤和康复手段的力学依据

5、设计和改进运动器械，运动器械应符合运动生物力学原理。

（二）运动生物力学的内容

1、运动生物力学概论：概念、任务内容、发展史。

2、人体运动实用力学基础：运动生物力学以力学理论研究人体机械运动规律，因此人体运动的运动学、动力学、静力学、转动力学、流体力学等等是运动生物力学的基础知识。

3、骨、肌肉及人体基本活动的生物力学。如：骨、骨械杆原理、肌肉结构的力学模型，肌肉收缩的力学特性和功能关系；人体各环节运动的基本形式和力学原理等。

4、人体运动数据采集和处理。

5、动作技术的生物力学分析，如：投掷、跳远、跑步、球类、游泳等动作的力学分析。

三、运动生物力学的发展简史

运动生物力学教案（2）

第二章人体运动实用力学基础

第一节人体运动的运动学

人体运动的运动学研究是以经典牛顿力学理论为基础的，将人体近似看成质点或刚体。但在具体运用时要考虑人的生命特征。

一、运动的相对性及参考系

（一）运动的相对性

（二）参考系与坐标系

1、参考系（参照系）：描述物体运动时选作为参考的物体

或物体群叫做参考系（或参照系）。

参考系不同，结果往往不同。如田径跑步：常取地面为参照系；体操运动员：取器械为参照系；人体环节：选人的重心或邻近环节。

2、坐标系：参照系上标上刻度即建立起了坐标系

①根据选定的参照系，只能定性在描述物体的运动情况，若在参照系上标定刻度，则能定量描述。

坐标系：直角坐标系

一维x：如百米跑

二维xy:平面，如跳远运动员重心确定

三维xyz：立体，如排球的飘球

②参照系种类：

惯性参照系：把相对于地球静止的物体或相对于地球做匀速直线运动的物体做为参照标准，又称静坐标系或静系。如：跑道、体操器械等。

非惯性参照系：把相对于地球作变速运动的物体作为参考标准参考系，叫非惯性参考系，又叫动参考系或动系。如游泳运动员的手臂的描述，坐标系要建立在人体肩关节上，属动系。再如，河中划船，船浆的描述。

二、人体运动的基本概念和形式

（一）轨迹、路程、位移

①轨迹：是质点运动的路径，如人体质点的运动轨迹。

②路程：是指物体从一个位置移到另一个位置时实际运动路线的长度，是质点运动轨迹的全长，路程只有数量大小，没方向，是标量。

③位移：其大小等于质点运动的始点到终点的直线距离，其方向由始点指向终点。

除直线运动外，位移的大小并不等于路程，一般小于路程。

在田赛中，一般用位移的大小表示项目的成绩，如投掷、跳远。

在径赛中，运动的长度却按路程来度量，位移和路程都用长度单位表示，如m、km、cm

（二）人体运动的形式

1、直线运动和曲线运动

把人体简化为质点,按质点轨迹分为直线运动和曲线运动

①直线运动：质点始终在一条直线上匀速运动或变速运动。

②曲线运动：质点的运动轨迹是一条曲线，运动方向始终变化。

2、平动、转动和复合运动

把人体简化为刚体，按机械运动的形式分平动、转动和复合运动

①平动：如果在运动过程中，刚体上任意两点的连线保

持平行，而且长度不变，这种运动叫平动。平

动可以是直线，也可以是曲线。

性质：平动物体上各点在相同时间内沿相同方向通过相同的距离，其物体上各点的位移、速度各加

速度都相同，因此物体上任一点的运动都可以

代表整个物体的运动。在研究物体平动时，可

以将物体简化成质点处理。

②转动：在运动过程中，如果物体上各点都绕同一直线

（即转轴）做圆周运动，这种运动就叫转动。

③复合运动：人体的运动往往不是单纯的平动和转动，

绝大多数的运动包括平动和转动。两者结

合的运动称为复合运动。

注：研究中通常将复合运动分解为平动和转动。然后把结果加以综合，如后空翻两周之个动作，运动员需

跳多高才能完成：身体重心的抛物线运动+身体通

过重心转动。

运动生物力学教案（3）