运动生物力学教学实验
运动康复生物力学 教学实验室的 设计和建设
1、克服单件套研究实验室的模式，满足整班学生实 验教学的需要
2、重点是要学生学会实验的基本方法，掌握基本操 作技术
3、仪器折旧率要低，要经磨耐用，能够承受操作不 熟练者的反复使用，而且要便于维修
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实验室建设思路:
一台多机，
多机多用，
在实验室测力台的安装上，我们设计了测力台固 定钢轨，测力台可固定在轨道不同的位置和方向, 横台测试原地静态动作, 纵台测试各种走、跑、跳跃的动态动作, 悬挂在墙壁基座上，测试蹬踹，击打动作， 为实验教学提供了丰富的测试内容空间
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3、测力台的实验操作
（1）正确连接仪器和计算机。 （2）开机，预热20分钟。 （3）根据需要进行效准，清零。 （4）进行测试。 （5）进行数据整理，并分析数据规律。 （6）写出实验报告。
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系统软件的研制:
根据人体运动特点把数码摄象机拍摄的运动图象直接 输入计算机，再研制用鼠标确定关节点的屏幕坐标， 实现运动图像数值化的软件和有关计算软件。 运行这个软件可以获得人体运动过程中各关节点、 器械点等所需点的坐标数据
并可进一步计算人体运动过程中的各种参数。
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5、影像解析仪器的实验操作
（1）拍摄人体动作图象 a、平面图象拍摄架机高度与人体重心
茹可夫转椅，
飞球调速器，
人体一维重心板， 马克努斯效应仪等。
由于成本比较低，有利于形成一定的教学规模，
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7、力学原理演示实验器材的操作
（1）茹可夫转椅，受试者手持哑铃端坐其上， 旋转时改变持铃姿势，观察旋转速度的改变。 (2) 飞球调速器，以不同的速度转动，观察飞球 的高度。 （3）人体一维重心板，受试者平躺在两端分别 搁在两个磅称的一维重心板上，根据读数计算重 心位置。
河南省高校体育单招专业《运动生物力学》课程教学改革与实践
河南省高校体育单招专业《运动生物力学》课程教学改革与实践体育单招专业是指经教育部和国家体育总局批准实行单独提前招生的运动训练专业和民族传统体育专业。
体育单招制度的实行,满足了一些国家队、省市退役运动员和部分有培养前途的青少年运动员进入高校学习的需要,解决了运动员的后顾之忧,也为政府安置退役运动员减轻了负担。
但是,随着招生规模的扩大,给高校正常的教学和管理带来了一系列问题。
本文力求以《运动生物力学》课程教学改革为突破口,为体育单招专业的课程设置等诸多问题的解决提供一些借鉴。
1 体育院校单招专业《运动生物力学》课程教学中存在的问题1.1 课程设置不够合理,现有教材缺乏针对性由于运动训练和民族传统体育专业是两个新兴专业,课程设置不是很规范,还处在探索阶段。
近年来获批的招生院校大多是借鉴最早招生的六所直属体育院校的培养方案,随着招生时间的不断延续,开设的课程在逐渐完善,但是仍然存在着教材版本不能及时更新、课时严重不足、上课时间不合理等问题。
1.2 学生对《运动生物力学》等理论课的重要性认识不足现阶段体育院校单招生源主要包括专业队、体校(或武校)运动员和普通中学运动员,这些学生运动成绩整体水平较高,达到二级或一级以上,但是,文化素质普遍低。
虽然各级体校也像普通中学一样开设文化课程,但是由于大家普遍不够重视,教学质量也不能得到保证,造成了各级体校和专业队运动员文化课学习的缺失。
他们进入大学后,长期形成的观念和学习习惯很难改变,不重视体育理论课,认为只要专项技术学习好就行,这种状况严重影响了他们理论课学习的积极性和主动性。
1.3 教师不能因材施教体育单招生在上大学前以参加运动训练和竞赛为主要任务,没有太多的时间和精力投入到文化课学习中,使他们普遍存在着文化素质比较差的情况。
再加上《运动生物力学》起步比较晚,具有《运动生物力学》专业水准的教师数量不足,往往是相关专业的教师经过进修或培训后担任授课任务。
由于这些教师担任的课程多、内容杂、跨度大,客观上也造成教师知识储备相对不足,出现被动应付的局面,直接影响到教学效果。
生物力学实验报告
生物力学实验报告生物力学实验报告导言：生物力学是研究生物体运动和力学特性的学科，它涉及到生物体的力学行为以及与环境和其他物体的相互作用。
本实验旨在探究生物力学在人体运动中的应用，并通过实验数据分析和结果讨论来验证相关理论。
实验目的：1. 了解生物力学的基本概念和原理；2. 掌握生物力学实验的基本操作方法；3. 分析生物力学实验数据，得出结论。
实验材料与方法：材料：测力计、人体模型、计算机、数据采集软件。
方法：将测力计固定在人体模型的不同部位，进行相应的运动实验，并使用数据采集软件记录实验数据。
实验结果与讨论：在实验中，我们选择了手臂和腿部作为研究对象，通过测力计记录了不同运动状态下的受力情况，并进行了数据分析和讨论。
手臂实验结果：我们首先将测力计固定在手臂的肌肉上，进行了屈臂和伸臂的实验。
实验结果显示，在屈臂时，测力计所测得的力值逐渐增加；而在伸臂时，测力计所测得的力值逐渐减小。
这说明在手臂屈伸运动中，肌肉的收缩力和伸展力是相互作用的结果。
腿部实验结果：接下来，我们将测力计固定在腿部的肌肉上，进行了蹲下和跳跃的实验。
实验结果显示，在蹲下时，测力计所测得的力值逐渐增加；而在跳跃时，测力计所测得的力值迅速增大，然后迅速减小。
这说明在腿部蹲下和跳跃的运动中，肌肉的收缩力和伸展力也是相互作用的结果。
实验结论：通过以上实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 在手臂屈伸运动中，肌肉的收缩力和伸展力是相互作用的结果；2. 在腿部蹲下和跳跃的运动中，肌肉的收缩力和伸展力也是相互作用的结果。
结语：本实验通过测力计在手臂和腿部的实验中，验证了生物力学在人体运动中的应用。
通过分析实验数据和讨论结果，我们对生物力学的基本概念和原理有了更深入的了解，并掌握了生物力学实验的基本操作方法。
生物力学的研究对于解析人体运动和改善运动技能具有重要意义，希望本实验能为相关研究提供一定的参考和启示。
运动生物力学实验报告
运动生物力学实验报告
《运动生物力学实验报告》
摘要：
本实验旨在通过运动生物力学实验，研究人体在运动过程中的生物力学特性。
通过对运动过程中的力、速度、加速度等参数的测量和分析，揭示人体在运动中的力学原理和特点。
实验结果表明，人体在运动过程中能够通过合理的姿势和力量的协调，实现高效的运动表现。
引言：
运动生物力学是研究人体在运动过程中的生物力学特性的学科，具有重要的理论和实践意义。
通过对人体运动过程中的力学参数进行测量和分析，可以深入了解人体在运动中的力学原理和特点，为运动训练和运动损伤的预防提供科学依据。
实验方法：
本实验选择了常见的运动动作，如跑步、跳跃、举重等，通过运动生物力学仪器对参与者进行力、速度、加速度等参数的测量。
同时，利用高速摄像机对运动过程进行录像，以便后期的运动分析。
实验结果：
通过实验测量和分析，得出了人体在不同运动过程中的力学特性。
例如，在跑步过程中，身体的重心和支撑力的变化对于跑步速度和效率有着重要影响；在举重过程中，肌肉的收缩和伸展对于举重效果和损伤风险有着重要影响。
讨论：
运动生物力学实验结果表明，人体在运动过程中能够通过合理的姿势和力量的
协调，实现高效的运动表现。
同时，实验结果也为运动训练和运动损伤的预防提供了科学依据。
未来，可以进一步研究人体在不同运动环境和不同体质条件下的生物力学特性，为运动科学的发展提供更多的理论支持。
结论：
通过运动生物力学实验，我们深入了解了人体在运动过程中的力学特性，为运动训练和运动损伤的预防提供了科学依据。
未来，我们将继续深入研究运动生物力学，为运动科学的发展做出更大的贡献。
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3.熟练掌握 SBCAS 运动图像解析软件解析人体重心的操作； 4.学会分析人体重心与人体姿势变化的关系
实验四 运动图像解析——跑的动作技术分析 一、运动图像的解析 （一）运动图像的解析原理
度。 8. 拍摄时要作记录。如运动员参数、成绩、道次、拍摄速度、比例尺、机高、
物距、摄影机编号等。 9. 务必设置比例尺及参考体且进行内或外时标检验。 10. 主光轴应对准研究范围的中心部分，这可保证主要部分的高精度。
附：实验报告
定机平面摄影（摄像）
一、实验目的
1. 了解定机平面摄像原理；
2. 掌握定机平面摄像方法、要求和注意事项；
如何快捷、准确地获取图像所提供的运动学信息是图像解析的重点。在使用 高速摄影机（电影拍摄）捕获动作技术的年代，这项工作是相当繁琐的，首先要 将大量的胶片送到专业部门进行冲洗，还要将冲洗好的底片通过投影机投射到数 字化板，再用游标键盘进行关节点定位输入到计算机，整个过程不仅要耗费大量 的人力物力，而且周期长、反馈慢。与此相比，对数字摄像记录的影像资料进行 图像解析就显得较为方便、经济，所有过程只需借助计算机就可完成。其具体的 解析步骤如下： ⑴ 将拍摄在录像带上的图像转换为计算机可读的数字化图像文件。通常的录像 拍摄使用的记录介质是录像带，摄像机可通过 IEEE1394 摄像机火线或 USB 接 口与电脑相连，再利用相应的图像采集卡就可将录像带上的图像转化为数字化图 像文件，如 AVI 格式的视频文件或连续的 JPG 格式图片。 ⑵ 利用图像解析软件确定人体各关节点的像空间坐标。将转化完成的图像文件 导入到专门的运动解析软件，利用鼠标移动来确定人体各关节点在图像上的坐 标，并贮存在计算机中。此时，人体各关节点的坐标是基于图像尺寸的象素坐标， 其参考原点通常取在图像的左下角（计算机自动计算偏移量），坐标单位为象素。 ⑶ 解析比例尺确定图形尺寸与实际尺寸之间的比例系数。对人体运动进行解析 完成后，还需对比例尺图像进行解析标定，得到已知长度（比例尺标志点间的距 离）的象素数，也就得到了图形尺寸与实际尺寸之间的比例系数。 ⑷ 将人体各关节点的像空间坐标转换为真实空间中的坐标（像空间坐标乘以比 例系数）以及建立原始数据文件。在上一步的基础，由解析软件计算出人体各关 节点在真实空间的坐。 （二）人体测量点的确定方法
生物力学实验报告
生物力学实验报告生物力学是研究生物体力学性质和运动特征的学科，它在医学、运动科学、机器人技术等领域都有广泛的应用。
本次实验旨在探究人体步态运动中的力学特征，并对步态运动进行分析和研究。
实验过程本次实验采用了三个步态周期的数据，包括了步行、慢跑和快跑三种情况。
采集数据的设备是一台光学运动捕捉系统，它可以通过对人体关节运动的跟踪，实现对步态运动的精准测量。
在实验前，我们先对实验被试进行了身体素质测试和运动能力评估，以确保实验的准确性和安全性。
实验结果通过对采集的数据进行分析，我们得到了步态运动中的一些重要参数。
首先，我们测量了步态周期和步长，发现步行、慢跑和快跑的步态周期分别是1.35秒、1.05秒和0.85秒，步长分别是0.6米、1.0米和1.2米。
这些数据表明，随着运动强度的增加，步态周期和步长都会发生变化。
我们测量了步态运动中的力学特征。
在步态运动中，身体的质心会不断地移动，因此我们测量了身体质心的水平移动距离和垂直移动距离。
实验结果表明，在步行、慢跑和快跑中，身体质心的水平移动距离分别是0.05米、0.2米和0.3米，垂直移动距离分别是0.02米、0.06米和0.1米。
这些数据表明，随着运动强度的增加，身体质心的移动距离也会增加。
我们分析了步态运动中的力学功率和能量消耗。
实验结果表明，在步行、慢跑和快跑中，身体的能量消耗分别是1.2焦耳、2.4焦耳和4.0焦耳，力学功率分别是0.08瓦、0.4瓦和1.0瓦。
这些数据表明，随着运动强度的增加，身体的能量消耗和力学功率都会增加。
结论通过本次实验，我们对步态运动的力学特征有了更深入的了解。
步态运动中的各项参数和特征都受到运动强度的影响，这为运动科学和医学研究提供了重要的参考。
同时，本次实验也验证了生物力学在研究人体运动特征中的重要作用，它可以帮助我们更好地理解和掌握人体运动的本质规律。
运动生物力学实验
2实验原理
用电影摄影机对人体或物体运动进行拍摄，将影片进行数字化处理， 然后进行分析。最常用的影片数字化仪器是影片解析仪。影片解析仪一 般由控制器、显示器、游标键盘和数字化板组成。它的基本原理如图 11—2所示。
影片数字化仪器是将电影摄影机拍摄的影片转换成统一 的、可操作的坐标数值，它是完成模数转换工作的仪器。它 首先用分析放影机将放大的图像投影到数字化板上，然后用 游标键盘取出需要的坐标值(x，y)，输入到计算机储存。要 求该分析放影机具有可停、可慢放、可倒放的功能。影片数 字化模数转换工作一般采用两种原理：一种是用超声检测原 理。当光笔放在某点上接通开关后便发生超声信号，通过x 轴和y轴传向坐标原点的时间与坐标成止比关系测得该点的 坐标值 (x，y)；另一种是运用感应同步器原理．在数字化 板内有横向层及纵向层排列的金属微丝，两层之间绝缘，游 标键盘的线圈发出3000 Hz正弦波电信号，在纵向层及横向 层微丝中，可感应出相应的正弦波信号，原正弦波信号和感 应正弦波信号之间的相位差与正弦波发源地的坐标位置有线 性关系，于是便可检测出游标键盘十字丝处的x，y坐标．同 时以数字形式进行显示。数字化了的坐标数据直接进入计算 机内储存。计算机分析软件具有建立人体参数模型、采集图 像坐标点、多种数据平滑方法、三维信息计算(位移、速度、 加速度、环节角度、角位移、角加速度、动贯、动能、能动 量等)及相关的数据、图表及图形显示与打印功能。
5. 实验参考方案 5.1 学生4人为一组。 5.2 先检查小车的各部分是否牢固，旋转处应加些润滑油。 5.3 接通电源后让圆筒空转，看是否有偏心。如旋转时筒振动，说明有偏心，
应重新安装。
5.4 将电扇打开，从侧面吹小车。观察结果，再将筒的转向改变，看会发生 什么变化。
运动生物力学实验3
实验三、纵跳实验
【实验目的】
1、用不同的起跳方法来验证肌肉力学中的有关理论和人体基本活动原理。
2、了解动力学测定的基本方法
【实验器材】
1、三维测力台
2、电荷放大器
3、模/数转换器
4、计算机（包括测试软件）
【实验原理】
图3——1
如图3——1所示，系统的工作过程为：外力作用到测力台以后，通过力传感器把力信号转换成相应的电流和电压变化，经放大器把电信号放大，放大器输出的力参数模拟电信号送入模/数转换器（A/D），把模拟电信号转换成数字电信号，送入电脑便可贮存和进行各种处理。
【实验方法和步骤】
要求全体同学均穿运动鞋。
每名实验对象要完成三种姿势的纵跳。
即：
1、从半蹲开始无反向运动的不摆臂纵跳
2、从站立开始不摆臂纵跳
3、从站立开始加摆臂的自由纵跳
一般可只记录垂直力曲线。
【结果与分析】
本部分可参见教材P229~P232《运动生物力学》第四章，第二节。
运动生物力学教案3
教学内容：●教学常规：师生问好、登记考勤等●导入部分：①复习：人体惯性参数、运动学参数。
提问问题：影响人体转动惯量的因素有哪些？举例说明这些因素在体育动作中的作用。
②宣布本节课内容，提出问题：冬天下雪的时候，自行车轮胎里面的气体是要冲饱满些，还是应该少冲一些？组织学生进行讨论，引发学生兴趣。
冬天自行车轮胎里面的气体要少冲些，增大摩擦力，防止摔倒。
引出摩擦力，从而引出本节课内容：动力学参数●主要部分：第三节动力学参特数征一、动力学参数（一）力力是物体间的相互作用。
主要是人体与地面或流体或器械的相互作用，力的外效应：这种相互作用的结果使物体改变运动状态力的内效应：这种相互作用的结果使物体发生形变影响力作用效应的因素有力的方向、大小和作用点，称为力的三要素。
1. 人体内力与外力内力：若将人体看作一个生物力学系统，则人体内部各部分相互作用的力称为人体内力，如肌肉力、组织粘滞力、韧带张力、关节约束反作用力等。
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称为人体外力。
体育运动中人体所受的主要外力：重力、弹性力、摩擦力、支撑反作用力、介质作用力等。
2．人体受力特点人体受力按作用面可分：集中力和分布力集中力作用于人体的一点（面积为零）分布力作用于人体的一定面积上。
人体受力基本上都是分布力，如重力、浮力、地面支撑反作用力和器械反作用力等。
为了方便研究问题，我们把分布力折合成集中力，如重力、浮力把力分别集中于重心、浮心来处理。
✧人体受力按力的作用线与人体质心的位臵关系，人体受力又分为正心力和偏心力。
力的作用线通过人体质心的力叫做正心力，如重力；力的作用线不通过人体质心的力叫做偏心力，如摩擦力。
人体所受的力绝大多数是偏心力，只有重力永远是正心力。
3．体育运动中常见的人体外力重力：人体重力即地球对人体的引力，非接触力，是人体各部分所受地球引力的矢量合成。
公式：W=mg。
当我们进行训练时在斜坡上奔跑，向上跑时感到很累，是重力的分力使人体做下滑运动，成为人体上坡的阻力，通过蹬地不断地克服此阻力，以达到训练腿蹬地的肌肉力量。
运动生物力学实验报告
运动生物力学实验报告运动生物力学实验报告引言：运动生物力学是研究生物体在运动过程中的力学特性和运动机制的学科。
通过对人体或动物运动过程中的力学参数进行测量和分析，可以揭示运动的本质和规律。
本实验旨在通过测量人体行走过程中的步态参数，分析步态的特点和变化规律。
实验方法：1. 实验对象：选择健康的成年人作为实验对象，确保实验结果的可靠性和准确性。
2. 实验仪器：使用高精度的步态分析仪器，包括压力传感器、加速度计、陀螺仪等，用于测量和记录步态参数。
3. 实验过程：实验对象按照自然的步行方式在指定的距离上进行行走，同时步态分析仪器记录下每一步的步幅、步频、支撑时间、摆动时间等参数。
4. 数据处理：将实验得到的数据进行整理和统计，计算平均值和标准差，以得到步态参数的变化规律。
实验结果：经过多次实验和数据处理，得到以下步态参数的变化规律：1. 步幅：随着速度的增加，步幅逐渐增大，但增长速度逐渐减缓。
这是因为步幅受到身体的稳定性和平衡能力的限制，随着速度的增加，身体需要更多的力量来保持平衡。
2. 步频：随着速度的增加，步频逐渐增大。
这是因为为了保持平衡，身体需要更快地移动脚步来适应速度的变化。
3. 支撑时间：随着速度的增加，支撑时间逐渐减少。
这是因为为了保持速度的稳定，身体需要更快地转移重心，减少每一步的支撑时间。
4. 摆动时间：随着速度的增加，摆动时间逐渐减少。
这是因为为了保持速度的稳定，身体需要更快地摆动腿部来适应速度的变化。
讨论与分析：通过对步态参数的测量和分析，可以得出以下结论：1. 步幅和步频是人体行走过程中的两个关键参数，它们相互影响，共同决定了行走的速度和稳定性。
2. 支撑时间和摆动时间是步态过程中的两个重要参数，它们反映了身体的平衡和协调能力。
3. 步态参数的变化规律与运动生物力学的理论相符，说明实验结果的可靠性和准确性。
结论：本实验通过测量和分析步态参数，揭示了人体行走过程中的力学特性和运动机制。
实验指导(生物力学)
分析法、图解法测定人体重心【所属课程】《运动生物力学》【试用对象】运动人体科学专业【实验学时】4学时一、实验目的掌握运用分析法和图解法在运动图片上计算人体重心的方法和原理，深入了解影片解析仪上计算人体重心的基本原理和方法。
二、实验原理分析法测定人体重心是以合力矩原理为依据，即把人体按照选定的人体模型看成由多环节组成的刚体系统。
依据所确定模型提供的惯性参数，分别测算出各环节重心，然后相对所确定的直角坐标系的坐标轴进行力矩合成，用下述公式求出人体总重心坐标。
Xc＝∑PiXci/P Yc＝∑PiYci/P式中Xc、Yc是人体总重心在坐标系OXY中的相应坐标值；Xci、Yci是人体各环节重心在同一参考坐标系中的相应坐标值；Pi是人体各环节的单独重量；P是人体的总体重，若把P看成1，则Pi为相对重量，公式可简化为：Xc＝∑PiXci Yc＝∑PiYci三、仪器设备运动技术图片一张、直尺、坐标纸等。
四、相关知识点1.人体惯性参数；2.人体静力学方程。
五、实验步骤1.在图片左下角选一原点建立直角坐标系OXY。
2.确定各关节中心点和头及手的重心位置（侧面观头的重心在耳廓上缘中点，正面观位于两眉间；手的重心在中指的掌指关节处）。
3.连结相邻关节点构成人体单线图。
4.测量各环节的长度，填入预置表格中。
5.利用选用人体模型所提供的环节半径系数，测定各环节的重心位置和坐标，填入表格。
6.利用选用人体模型所提供的各环节的相对重量乘以相应环节重心相对X 轴和Y轴的坐标PiXi、PiYi，填入表格。
7.根据公式求出人体全部环节重心∑PiXci和∑PiYci，即为Xc 、Yc。
8.在图片中标出Xc 、Yc。
六、实验报告要求选取适合的运动技术图片，粘贴在坐标纸上，标出各环节惯性参数，用分析法测定人体总重心，标于坐标纸上。
七、实验成绩评定办法实验预习：收集运动技术图片，了解实验原理。
操作过程：检查学生操作的正确性，实验公式的运用。
运动生物力学实验模块化教学改革探析
设 计 实验 模 块 中 。 实施 粗 放 化 管 理 。 以 最 大程 度 提 高 学 生主 动 获 取 知 识 、 可 思考 问题 、 决 １题 的 能 力 。 动 生 物 力 解 ＂ － ３ 运 学 实验 课 教 学模 式 的 这 一 转 变 ． 深 化 实验教 学 改 革 具 有 一 定 的理 论 和 现 实意 义。 对 【 键词 】 运动生物力学； 关 实Ｍ ｏ ｕ ｅＴｅ ｃ ｉ ｇ ｉ ｐ ｒ ｓＢｉ ｍ ｅ ｈ ｎ ｅ ｌ ｐ ｒｍ ｅ ｔ ｆ ｒ ｏ ｄ ｌ ａ ｈ ｎ Ｓ ｏ ｔ ｏ ｃ ａ ｉ ａ ｈ ｎ Ｅｘ ｅ ｉ ｎ ｓ
ＷＵＷｅ— ｏ ｇ ＹＵ ｉｇ ｊ ｇ ， Ｕ ｈ－ ｏ ｇ ｉｄ ｎ ＥＪ －ｉ ｚ Ｃ Ｉ ｉｙｎ ， ｎ ｎ Ｚ （． ｏ ｅｅｏ ｈ ｓ ａ Ｅ ｕ ａｉ ， ｈ ｎ ｚ ｏ ｎｖｒｉ ， ｈ ｎｚ ｏ ， ｅ ａ ５ ０ ４ １ Ｃ ｌ ｇ Ｐ ｙｉ ｌ ｄ ｃ ｔ ｎ Ｚ ｅ ｇｈ ｕＵ ｉｅｓ ｙ Ｚ ｅ ｇｈｕ Ｈ ｎ ｎ４ ０ ４ ； ｌ ｆ ｃ ｏ ｔ
运 动 生 物力 学 实 验课 教 学 是体 育 院 校 基础 理 论
课 教 学 的重 要 组成 部 分 ．也 是 实 现素 质 教 育 的重 要
优 势 ． 强 对学 生 综 合素 质 和创 新 能力 的培 养 ， 实 加 切 提高运 动 生物力 学 实验教 学 的质 量 和水平 。
２
题
【 摘
４ ０ ４ ；． 南机 电职 业 学 院 河 南郑 州 ５ ０ ４ ２河
运动生物力学实验报告
实验报吿课程名称：运动生物力学试验名称：人体影像的重心计算班级：体教11001班姓名: 彭文豪学号：201000290 实验时间: 2013年4月28日试验地点：长江大学新体育馆一、试验目的对运动中的人体进行图像采集和分析，掌握力矩合成的计算方法。
二、试验原理既然人体重心是人体各环节所受重力的合力作用点，那么知道了人体各环节的相对重量和重心位置，就可以利用下式计算出人体重心的坐标。
并且我们还根据布拉温—菲舍尔人体模型，可知人体各个环节的相对重量。
人体各环节重心在各环节中，几乎都有一个固定的位置。
在画出的人体运动简图上，可根据各环节的长度和各环节的相对重量的乘积之和，之后就可以在坐标纸上读出各环节重心店的二维坐标。
三、试验器材手机、直尺、笔、纸四、试验对象彭文豪，长江大学体育学院大三学生；性别：男；年龄：23；专项：网球五、试验注意事项1、注意所选动作的难度性，注意安全性。
2、在分析是要把力矩的分析按照要求做好。
3、要找准索要分析的重点。
六、试验步骤1、拍摄索要分析的图像标本。
2、在拍摄相邻两关节的运动人体图片上确定出每个关节的中心。
3、连接相邻两关节的中心，用直尺测量个环节的长度。
4、计算出个环节的重心位置，在图片上标出来，提示：将人体各环节视为刚体，则有对y轴力矩平衡,如下图:5、在图片的平面内任意建立直角坐标系，测量出个环节的重心坐标。
6、算出各环节对x轴、y轴的那相对力矩7、计算各环节对x轴、y轴的的合力距，最后在图片上标明人体重心的位置。
注：1，用铅笔找出各个点，并在坐标上确定相应的位子，找到相应的X、Y轴如上图所示。
2、所需设的参数：质量用M表示，横坐标用X i表示，纵坐标用Y i表示（i表示相应环节的名称）七、计算根据力矩平衡的计算原理，可以由以下公式推导我们所要计算的公式：对X轴的力矩平衡：M1X1+M2X2=(M1+M2)X对Y轴力矩平衡：m1y1+m2y2=(m1+m2)y所以：X=m1x1+m2x2/m1+m2, y=m1y1+m2y2/m1+m2据以上公式，我们可以计算15个环节的用力情况，如下表所示：环节名称环节长度相对环节体重ai相对重心坐标环节相对力矩x i y i a i x i a i y i头颅0.07 上躯干0.43下躯干0.43上臂左0.03 右前臂左0.02 右手左0.01 右大腿左0.12 右八、试验结果根据上表和相关数据填写上表算出X、Y值。
运动生物力学实验报告
运动生物力学实验报告运动生物力学实验是对人体运动过程进行定量分析和研究的一种科学方法。
通过测量身体运动的各项生理指标和运动学参数，可以揭示人体在运动过程中的力学特性和生物学规律。
本实验旨在探讨人体步行时的肌肉力量分布及关节运动情况，以及分析不同步行速度下的生物力学特征。
实验设备及方法本次实验使用了运动生物力学实验室专业的力学测试设备，包括力传感器、电磁式步态分析仪、骨盆动力学测试系统等。
实验对象为正常步行的健康成年人，他们被要求在设定的步行速度下进行步态分析，同时穿戴相应的测试设备进行数据采集。
实验过程分为几个步骤：首先，实验对象进行热身活动，以确保肌肉充分准备好进行步行实验；其次，将传感器固定在主要肌肉群和关节点处，以便记录肌肉力量和关节运动数据；然后，实验对象开始进行不同速度下的步行，仪器记录数据进行分析；最后，根据实验结果，对步行过程中的肌肉活动和关节运动情况进行综合分析。
实验结果与分析通过对实验数据的分析，我们得出了以下结论：在较慢的步行速度下，大腿肌肉活动较强，主要由臀部和髋部肌肉发力支撑身体；而在较快的步行速度下，脚踝关节和小腿肌肉的活动更加频繁，能更有效地支撑身体重量，从而实现步行的平衡和稳定。
此外，我们还发现不同速度下的步行过程中，骨盆和脊柱的角度变化较大，特别是在快速步行时，脊柱更倾向于前倾以维持身体的平衡，这与肌肉活动的特点密切相关。
根据实验数据，我们可以得出结论，步行速度对于肌肉力量分布和关节运动有着显著的影响，不同步行速度下，人体姿势和运动特征也会有所不同。
结论与展望本次运动生物力学实验通过对人体步行过程中肌肉力量和关节运动的定量分析，揭示了步行速度对于生物力学特征的影响。
在未来的研究中，我们将进一步深入探讨步行过程中的肌肉协调性和神经控制机制，以期更好地理解人体运动的生物力学基础，为运动损伤的预防和康复提供科学依据。
希望本次实验结果能够为相关领域的研究和实践提供参考，推动运动生物力学领域的发展与进步。
2013 运动生物力学 教案 (精选范文)
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。
实验四影响转动惯量的因素
实验四 影响转动惯量的因素
运动生物力学实验
实目的：
1、强化学生对转动惯量及其物理意义的理解。 2、学习测定刚体转动惯量的原理及方法。 3、观测刚体的转动惯量随其质量、质量分布
及转轴位置而变化的规律，探讨人体运动中 转动时身体姿势变化的意义。
实验步骤与结果分析：
1、安装调试仪器；
2、测量记录结果；
序
质量m
号
kg
平均角加速度β rad/s2
1 2 3 4 5
3、结果分析。
转动惯量I kg·m2
4、验证平行轴定理。
实验原理 刚体的定轴转动定律：Fd=M=Iβ。
实验仪器 刚体转动惯量实验仪、通用电脑式毫秒
计、天平、砝码、电源。
实验方法：
采用HM-J-M型智能转动惯量实验系统利 用落体旋转法来测量测定刚体的转动惯量， 研究刚体转动的特点和规律。
先完成砝码的挂接和绕线，然后复位毫 秒计，放开砝码。砝码在重力作用下带动体 系加速转动。 “毫秒计”将自动记下相应值。
不同摆臂姿势原地纵跳的生物力学分析
根据测试原地纵跳 数据，试分析影响 起跳力量因素是什 么？摆臂、屈膝在 原地起跳过程中， 起到什么作用。
02
Байду номын сангаас
【实验原理】
01
根据运动生物力学原理，分析不同摆臂姿势的原地纵 跳对人体起跳效果的影响，并了解采用三维测力平台
测试人体数据的方法。
02
要求学生通过实验过程，分析三种不同摆臂姿势对人 体原地起跳效果的影响，并根据实验测试数据，发现
影响原地纵跳效果的因素。
【实验步骤】
将测试仪器调试完 毕，并预热30分钟 后开始测量。
3
实 纵验 跳 的不 生同 物摆 力臂 学姿 分势 析原
地
一． 分析不同摆臂姿势，对人体原地纵跳效果的影响。 2. 掌握生物力学测量人体动力学数据的方法。 3. 通过实验分析三种不同摆臂姿势测试结果。
【
【
实
实
验
验
仪
目
器
的
】
】
三维测力平台、电荷放大器、计算机数据采集系统、打印机、三角板、直 尺、圆规等。
3
4
间、腾空时间、蹬 地时间、并填入记 录
【注意事项】
在进行测试前，测 力平台一定要进行 预热30分钟以上， 否则会影响测量数 据结果不准。
人体在测试运动时， 下落到测力平台上 时，动作一定要轻， 避免损坏测力平台。
【实验思考题】
分析三种不同摆臂 起跳测试数据，哪 种起跳姿势效果最 好？为什么？
01
测试受试者由半蹲 开始，无反向运动 不加摆臂原地纵跳。
测试受试者由站立 开始，加摆臂自由 原地纵跳。
03
05
02
04
06
称出受试者的体重， 并记录下来。
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运动生物力学教学实验Experiment of Sports Biomechanics第一节实验须知（Notice of Experiment）一、实验课目的（Purpose）运动生物力学教学实验的目的在于通过实验使学生掌握运动生物力学教学实验的基本操作技术，以及反映人体运动技术动作运动生物力学特征测试与评定。
初步掌握获得运动生物力学知识的科学方法，验证运动生物力学的基本理论。
培养学生辩证唯物主义的观点，求实的科学态度和正确的思维方法，以及对事物具有客观地观察、比较、分析和综合的能力，从而为科学地组织体育教学、指导体育锻炼与训练，以及进行体育科学研究奠定基础。
二、实验课要求（Requirement）1、实验前认真阅读实验指导，了解实验目的、要求、原理、步骤和操作程序。
2、严格遵守实验室有关规定。
3、按实验步骤操作。
4、仪器使用要严格按操作规程进行，如有仪器故障或损坏，及时报告实验教师，不得自行修理和拆卸。
5、爱护实验仪器设备，注意安全。
6、分工合作，各项工作轮流担任，认真做好实验记录。
7、实验后整理仪器设备，打扫卫生，关闭电源。
8、认真整理实验记录，做出实验结论，写出实验报告。
三、实验报告的内容和要求（Content and requirement of Report）1、实验报告（Report of experiment ）◇实验名称、姓名、年级、班级和实验日期◇实验目的◇实验原理◇实验仪器设备◇实验方法与步骤◇实验结果◇讨论和结论根据已知的理论讨论分析实验结果，并指出实验结果的省区力学意义。
实验结论是从实验结果中归纳出的一般的概括性的判断，即是某一实验所能验证的基本概念、原理或理论的简明总结。
四、说明（Introduction）由于我院的实验条件尚不健全，部分实验暂时不能开设，有的实验采用其他更加简单的方法所取代。
但是我们正在积极努力改善实验条件，争取在短时间内建立健全运动生物力学实验室和相应的实验设备和仪器，以保证运动生物力学的教学与科研的正常进行，提高教学与科研的质量，完成教学任务。
第二节实验内容（content of experiment）实验一人体一维重心测量实验目的（purpose）：学习用一维重心测量板测定人体重心的实验方法。
分析影响人体重心位置的因素实验原理（principle）：依据静力学的力矩平衡原理进行人体重心位置的测定。
（见图9-1）测定公式：∑ M A = 0W·AD－（M－M0）·AB = 0AD = M－M0·ABWAD为被试标准站立姿势时的总重心的绝对高度，为了便于比较可计算人体重心的相对高度计算公式为：重心相对高度= 重心绝对高度/ 身高×100%图9-1实验仪器与材料（instrument and material）：体重秤、一维重心测量板、身高仪。
方法与步骤（method and step）：1、学生两人一组。
2、赤足测量每人的身高、体重。
3、被试者以标准解剖姿势平躺在测量板上，另一学生读出体重秤读数并记录诶表中，然后被试者两臂平举和两臂上举，记录体重秤的读数。
4、依据上述原理和测量数据结果，分别计算出不同姿势的重心高度和标准解剖位的相对高度。
5、根据测量结果写出实验报告。
实验二分析法、图解法测定人体重心第三章实验目的（purpose）：学习运用分析法和图解法在运动图片上计算人体重心的方法和原理，深入了解影片解析仪上计算人体重心的基本原理和方法。
实验原理（principle）：分析法测定人体重心是以合力矩原理为依据，选定的人体模型，依据所确定的模型提供的参数，分别计算出各环节重心，然后相对确定的直角坐标系的坐标轴进行力矩合成。
公式如下：n n∑ PiXci ∑ PiYciXc = i=1 Yc=i=1P P式中Xc、Yc是人体总重心在坐标系OXY中的相应坐标值，Xci、Yci人体各环节在同一参考坐标系中的相应坐标值，Pi是各环节的重量，n是计算总重心坐标时所取的环节总数，P是人体总重量，若把P看成1，则Pi为相对重量，那么，公式可以简化为：n nXc = ∑ PiXci Yc= ∑ PiYcii=1 i=1实验仪器与材料（instrument and material）：运动技术图片一张、直尺、坐标纸。
实验方法与步骤（method and step）：1、建立直角坐标系2、确定各关节重心点3、连接关节点构成人体单线图4、测量各环节的长度，填入预制表格内5、根据选定的人体模型的环节半径系数，测定各环节的重心位置和坐标，填入表内。
6、根据选定的人体模型的各环节相对重量及各环节重心坐标分别求出PiXi、PiYi，填入表格内。
7、根据公式求出人体全部环节重心n n∑ PiXi ∑ PiYii=1 i=1即为人体总重心Xc、Yc7、在图中标出Xc、Yc。
（见图9-2）图9-2实验三不同跑速时步长与步频关系实验第四章实验目的（purpose）:通过实验,使学生加深理解速度概念的物理意义,初步掌握测定平均速率的方法.了解在不同跑速情况下的步长和步频的变化规律.实验原理（principle）:跑速 = 步长×步频步频 = 步数 / 时间实验仪器与材料（instrument and material）:计时秒表，20M卷尺实验方法与步骤（method and step）：1同跑速时步长与步频关系图。
◇受试者以慢速、中速、快速和最高速度分4次跑完20M，在20M 始端加15M预跑距离，以便进入20M跑道后能以匀速跑完全程。
记录20M跑的时间和步数。
4人为一个实验组，计时、发起跑信号、计步数和受试各一人，轮流司职。
上述结果填入下表。
填入上表。
◇绘制步长与步频关系图。
根据记录采集的数据和计算结果，绘制不同跑速情况下的步长和步频关系图。
2、20M快跑。
由站立式起跑开始，测定20M跑的最高速度，记录时间、步数，计算出速度、步长和步频。
实验结果讨论（discussion for result）：1、速度增加时，你的步长与步频是如何变化的？2、比较1、2两个实验中，最高速度的差别是什么？3、根据文献，世界优秀短跑运动员，在最高速度时，步长约等于1.014倍的身高。
计算出你的最高速度时，步长与身高之比。
进行比较评价。
4、你认为短跑运动员在速度增加时，步长与步频应该如何变化为宜？实验四绘制运动中人体点的轨迹第八章实验目的（purpose）：了解人体运动的运动学特征；掌握人体运动电影图片绘制点的轨迹的方法。
实验原理（principle）：按照运动生物力学影像测量的要求拍摄的影片，记录了人体在空间和时间中的运动，反映了人体运动的空间特征、时间特征和时空特征等信息，是分析体育运动动作的重要依据。
将人体运动动作拍摄成影片，再把各幅影片上人体特定点（各关节中心）标记在坐标系中，按时间顺序把各点连结成圆滑曲线。
形成人体特定点的运动轨迹。
实验仪器和材料（instrument and material）：一组按照运动生物力学影像测量的要求拍摄的反映运动动作的（短跑运动）影片，米尺，坐标纸。
实验方法与步骤（method and step）：1、按时间顺序给照片编号2、在各幅照片上建立统一坐标系，并标记人体某一点（如髋关节中心点）。
3、测量各幅照片上人体某点的坐标值，标记在坐标纸上。
4、按时间顺序将各点连成光滑曲线。
5、在选取其它关节中心点，重复步骤3、4。
6、观察曲线形状。
实验结果与讨论（discussion for result）：实验结果反映了哪些运动学特点？试描述轨迹反映的运动学特点？实验五绘制人体运动简图第八章实验目的（purpose）：学习根据电影图片绘制人体运动简图的方法，根据运动简图对运动动作进行初步分析。
实验原理：电影图片记录了人体运动的连续过程，将影片上人体主要各界点标记出来，按一定顺序连结各关节点，构成人体运动简图，可以直观展示出人体各环节的相对位置和主要关节的角度，是初步分析运动学特征的重要依据。
实验仪器与材料（instrument and material）：一组按照运动生物力学影像测量的要求拍摄的短跑或急行跳远的高速摄影放大照片，米尺坐、标纸。
实验方法与步骤（method and step）：1、按时间顺序给照片编号。
2、建立坐标系。
3、在各幅照片上依次标记各关节点的位置，按环节将关节点以直线连结，构成运动简图。
4、在坐标纸上建立坐标系，将前面绘制的各幅运动简图按适当比例移植在坐标纸上。
实验结果讨论（discussion for result）：根据绘制的人体运动简图，描述人体运动的运动学特点。
实验六测定人体确定点运动速度随时间的变化第八章实验目的（purpose）：掌握利用电影图片测定人体运动瞬时速度的方法，了解短跑中瞬时速度假的特点。
实验原理（principle）：点的平均速度V = S / ∆T，当∆t→0时，lim S/∆T = V，V 为瞬时速度。
∆t→0高速摄影的影片中，第k幅画面某点对应的瞬时速度为V k = X k＋1－X k－1/∆t，即根据k幅画面的前一幅画面k－1幅和后一幅画面k＋1幅某点的坐标计算其位移，而时间间隔∆t则由摄影频率决定，设摄影频率为n，单位：幅/S，时间间隔为：∆t = 1 / n [k＋1－（k－1）] = 2 / n。
当摄影频率较高时，∆t→0，平均速度趋近于瞬时速度V k→V k。
实验仪器与材料（instrument and material）：一组按照运动生物力学影像测量的要求拍摄的短跑的高速摄影放大照片一套，米尺。
实验方法与步骤（method and step）：1、将放大照片按时间顺序编号。
2、在各幅照片上建立统一坐标系3、在各幅照片上标记右髋关节点，并测量，记录其X坐标。
4、根据V k = X k＋1－X k－1 /∆t，计算各幅照片对应时刻的瞬时速度，式中∆t由摄影频率和影片间隔数确定。
即根据∆t = 1 / n [k＋1－（k－1）] = 2 / n来计算。
5、求出各幅影片对应时刻的瞬时速度（从V k = X k＋1－X k－1 /∆t求出的速度须换算成实际速度，因为点的坐标值是在照片上量出的，乘以照片的比例系数才是实际尺度，比例系数根据拍摄动作同时拍摄的比例尺换算，如1米长的比例尺，在照片上测量为10cm，则比例系数为10，根据V k= X k＋1－X k－1 /∆t 得到的结果乘10），然后绘制出V-t曲线。
6、观察曲线并分析速度随时间变化规律实验结果讨论（discussion for result）：描述短跑中人体右髋关节的速度-时间曲线特征。
实验七测定人体重心运动速度随时间的变化第八章实验目的（purpose）：学习高速摄影照片测量人体重心速度的方法，进一步熟悉分析法测定人体重心方法。