运动力学基础-运动学基础精品课件
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运动学基础课件
背景知识回 顾
整体水平研究
• 在整体水平上研究人体在一定的环境条件下运动时，
人体各系统、器官之间的相互关系，以及人体各系统、器 官对运动的反应和适应过程。如：研究人体运动时肌肉工 作能力、心血管系统的机能、呼吸系统的机能、内分泌机 能、物质和能量代谢等的变化，以及它们对运动的适应程 度。
人体系统
1 运动时，交感神经兴奋→腎上腺素分泌增多→心率加快。 2 回心血量增加： （1) 心肌收缩力↑→ 回心血量↑ (2) 运动时肌肉收缩使静脉受到挤压,回心血量增多.(肌肉泵) 3 影响外周阻力改变的的原因主要是由于骨骼肌和腹腔器官阻 力血管口径的改变,等张运动时,骨骼肌阻力血管口径变大,使外 周阻力下降,具体机制尚不十分清楚;
等张运动表现及原因
运动时,每搏输出量增大,心缩期射入主动脉的血量增多,心缩期中主动 脉和大动脉内增加的血量变多,管壁所受的张力也更大,故收缩期动脉的升 高更加明显.由于动脉血压升高,血流速度就加快,如果外周阻力的变化不大, 则大动脉内增多的血量仍可在心舒期流至外周.到舒张期末,大动脉内存留 的血量和每搏输出量增加之前相比,增加并不多。
心血管系统 呼吸系统 消化系统 神经系统 运动系统
内分泌系统 免疫系统
器官、系统水平研究
器官和系统水平的研究，有 利于把复杂的整体生命活动 化整为零地分别进行研究， 如：运动时心血管系统的机 能会发生较大的变化，表现 为心率、血压、心输出量升 高。对引起这些指标升高的 因素和变化特点的研究，就 是器官、系统水平研究。
心脏由左右两个心泵组成:右心将血液泵入肺循环;左心 则将血液泵入体循环各个器官.每侧心脏均由心房和心室组 成.心房收缩力较弱,但其收缩可帮助血液流入心室,起了初级 泵的作用.心室收缩力强,可将血液流入肺循环和体循环.心脏 和血管中的瓣膜使血液在循环系统中只能以单一方向流动.
第1章运动学基础与点的运动学资料
力学模型：
建立力学模型的意义：
反映事物本质，忽略其次要因素，合理、抽象、简化，便 于数学描述。
常见的力学模型：
质点 质点系 刚体 刚体系 连续介质
参考系（参考空间）：
通常选取某个物体作为描述运动的参照物，称为参考体。 与参考体相固连的整个延伸空间，称为参考系（参考空 间）。
坐标系：
确定参考系后，为了便于对物体的运动进行定量描述，即确定物体在此参考 系中的位置，还必须选定与参考系相固连的某种坐标系，从而建立物体位置 与其坐标值之间的一一对应关系。在同一参考系中可以根据需要建立不同的 坐标系。不作特殊说明，一般选取地球作为描述物体运动的参考系。 4
1
O1
O2
y
M
9
约束的分类：
按物体间相互接触的形式及其限制运动的特点，将约束分 类如下：
1.柔索约束和刚性约束； 2.光滑面约束； 3.光滑圆柱铰链约束； 4.固定铰支座约束； 5.活动铰支座约束； 6.光滑球铰链支座约束； 7.固定端约束
10
1.柔索约束和刚性约束：
柔索约束是物体与柔软不可伸长的柔索相连接而成，只限 制物体产生背离柔索方向的位移。
a
对于标量 ab a b ab
对于矢量
ab
a
b
a
b
b a b
分量与投影： 补充内容
无定义
一个矢量的某轴分量 两个不同的概念
一个矢量在某轴的投影
一个矢量的某轴分量取决于另一轴的方位。
一个矢量在某轴的投影只取决于该轴的位置。
y y
ry
r ry
r
r
rx 0
rx
rx
x
rx x
x
7
工程力学
《运动力学基础》课件
详细描述
该定律指出，物体的动量（质量乘以速度）会因为受到外力 的作用而改变，改变的动量等于物体受到的力与作用时间的 乘积。这个定律揭示了力对物体运动状态改变的作用方式， 是理解加速度和运动的重要基础。
第三定律（作用与反作用定律）
总结词
描述了力作用的相互性。
详细描述
该定律指出，对于两个物体之间的相互作用力，一个物体对另一个物体的作用力，必然 等于另一个物体对前一个物体的反作用力。这个定律揭示了力的相互性，是理解物体间
参考系的变换
在描述物体运动时，如果需要从一种参考系变换到另一 种参考系，需要进行坐标变换。坐标变换包括平移和旋 转。
伽利略变换与牛顿绝对时空观
伽利略变换
伽利略变换是描述两个匀速直线运动的参考系之间坐标关系的公式。通过伽利略变换，可以得出相对运动的规律 。
牛顿绝对时空观
牛顿认为时间和空间是绝对的，即时间和空间不受物体运动状态的影响。牛顿绝对时空观对经典力学的发展具有 重要影响。
力矩和动量矩的关系及实例பைடு நூலகம்
总结词
力矩和动量矩之间存在密切关系，力矩的改变会导致动 量矩的改变，反之亦然。
详细描述
力矩和动量矩之间的关系可以通过牛顿第二定律和转动 定律来描述。当力矩作用在一个转动物体上时，会改变 物体的角速度和转动惯量，从而引起动量矩的变化。反 之，当物体的动量矩发生变化时，也会引起力矩的变化 。这种关系在日常生活和工程实践中有着广泛的应用， 例如在机械传动、车辆动力学等领域中都需要考虑力矩 和动量矩的关系。
THANKS
感谢观看
06
相对运动与参考系
相对运动的定义与描述
相对运动的定义
描述物体运动时，需要选择一个参考系作为参照，物 体相对于参考系的位置和速度即为相对运动。
运动力学基础
•
如投掷垒球 。
LOREM IPSUM DOLOR
2. 力的空间累积效应 力与力作用方向上移动 距离的乘积（F·S），是力的空间累积效应， 在力学上称力对物体做了功。 动能定理：力对物体做的功等于物体机械能 （动能和势能）的增量。
LOREM IPSUM
二、运动中的力矩 力矩（M）是
作用于物体或人体的 合力（F）与支点到力 作用线距离（d）的乘 积，
经过了时间Δt，转动角速度从ω1变成了ω2，则这个
过程中角速度变化量为ω2-ω1，角加速度α=（ω2-ω1）
/Δt，代入转动定律公式中得到：M=I·α=I（ω2-ω1）
/Δt，推导得出M·Δt= Iω2-Iω1。此式中的M·Δt是冲量
矩，单位N·m·s；I·ω是动量矩（H），单位kg·m2/s。
•
作用在刚体上的冲量矩等于动量矩的变化。
2. 角速度 连接运动点和圆心的半径在单位时间内转过的弧度 叫做“角速度”。国际单位为弧度/秒，用字母ω表示。
3. 角加速度 是描述刚体角速度的大小和方向对时间变化率的 物理量，国际单位是“弧度/秒平方”，用字母α表示，计算 公式为α=Δω / Δt。
LOREM IPSUM DOLOR
• 二、转动动力学
难点：牛顿运动定律、转动定律及其应用。
LOREM IPSUM DOLOR
人体和物体的运动在 运动形式上多种多样，千差 万别。这种差别主要表现在 时间和空间两个主要方面， 其形成的原因是人体或物体 受到的力和力矩不同。
第一节 运动中的力与力矩
一、运动中的力 力是一个物体对另一个物体的作用，是使物体产生
运动学基础
第二章 运动力学基础
目录
第一节 运动中的力与力矩 第二节 人体运动的动力学 第三节 人体运动的静力学 第四节 人体运动的转动力学 第五节 骨与关节生物力学
第二章运动力学基础
第二章 运动力学基础
一 、运动中的力与力矩 二、人体运动的动力学
三、人体运动的静力学
四、人体运动的转动力学
五、骨与关节生物力学
运动中的力与力矩
一、运动中的力 力是一个物体对另一个物体的作用，是
使物体产生形变或线运动状态改变的原因。
力矩则是力和力臂的乘积，是使物体转
动状态改变的原因。
人体运动的动力学
（二）内力 1. 肌拉力
骨骼肌借助肌腱附着于骨，产生对骨的
拉力维持人体姿势，引起人体内各部分、
各环节的相对运动，是人体内力中最重
要的主动力。
运动中的力与力矩
肌拉力线
肌拉力线经过冠状 轴前方或后方，该关 节分别做什么运动？
经过矢状轴状轴上方
或下方，该关节分别
做什么运动？垂直轴
呢？
运动中的力与力矩
刚体绕轴转动时惯性的量度，用以描述物体保持原
有转动状态的能力。 只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置， 而同刚体绕轴的转动状态无关。
人体运动的转动力学
环节的转动惯量（ I ）等于 环节中质点的质量（m）乘 以质点到转轴的垂直距离
（ r ）的平方。即 I=mr2 ，单
位为千克· 米平方（kg· m2）。
（一）运动中合理利用惯性可以省力
（二）克服重物惯性需要遵循骨骼肌活动顺序原理 （三）增加人体对外界的作用力可以增大外界对人体的反作 用力
运动中的力与力矩
（一）外力
1.重力（G=mg）
2.摩擦力（f=µFN）
重量与质量的区别？
3.支撑反作用力（F1=—F2）
4.流体作用力
5.器械的阻力
运动中的力与力矩
人体接触（撞击）的时间要短。如用锤子钉钉子。
一 、运动中的力与力矩 二、人体运动的动力学
三、人体运动的静力学
四、人体运动的转动力学
五、骨与关节生物力学
运动中的力与力矩
一、运动中的力 力是一个物体对另一个物体的作用，是
使物体产生形变或线运动状态改变的原因。
力矩则是力和力臂的乘积，是使物体转
动状态改变的原因。
人体运动的动力学
（二）内力 1. 肌拉力
骨骼肌借助肌腱附着于骨，产生对骨的
拉力维持人体姿势，引起人体内各部分、
各环节的相对运动，是人体内力中最重
要的主动力。
运动中的力与力矩
肌拉力线
肌拉力线经过冠状 轴前方或后方，该关 节分别做什么运动？
经过矢状轴状轴上方
或下方，该关节分别
做什么运动？垂直轴
呢？
运动中的力与力矩
刚体绕轴转动时惯性的量度，用以描述物体保持原
有转动状态的能力。 只决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置， 而同刚体绕轴的转动状态无关。
人体运动的转动力学
环节的转动惯量（ I ）等于 环节中质点的质量（m）乘 以质点到转轴的垂直距离
（ r ）的平方。即 I=mr2 ，单
位为千克· 米平方（kg· m2）。
（一）运动中合理利用惯性可以省力
（二）克服重物惯性需要遵循骨骼肌活动顺序原理 （三）增加人体对外界的作用力可以增大外界对人体的反作 用力
运动中的力与力矩
（一）外力
1.重力（G=mg）
2.摩擦力（f=µFN）
重量与质量的区别？
3.支撑反作用力（F1=—F2）
4.流体作用力
5.器械的阻力
运动中的力与力矩
人体接触（撞击）的时间要短。如用锤子钉钉子。
运动学基础--第二章 运动学基础
Resist
Force
Axis
Example: Neck
extension
（2）第2类杠杆 省力杠杆
Force
Force Resist. Axis
通过籽骨、肌在骨上附着点的隆起等来延长力臂。
（3）第3类杠杆 速度杠杆
Force
3.杠杆的原理在康复医学中的应用
（1）省力 要用较小的力去克服较大阻 力，就要使力臂增长或缩短阻力臂。
力矩，物体倾倒，平衡破坏。 所以，物体越重，其稳定力矩越大，抗
倾倒的能力越强。
三、人体平衡与稳定特点
1、人体不能处于绝对静止的状态
由于人体的呼吸和循环的存在，肌 张力也不恒定，重心在一定范围内 波动，因此人体平衡是相对的静态 平衡。
2、人体形状可变 人体在完成或维持静力姿势的过程中，
当人体重心发生偏移有失去平衡的倾向时，人 体能借助于补偿动作在一定范围内“中和”或 “抵消”重心的不适宜移动。
F4
F2
F1
A
F2
F4
F3
FR
平面汇交力系
空间一般力系
A F1
F5
平面平行力系
力系平衡的类型
（二）、平衡类型
上支撑点平衡
重点与支撑点的关系 下支撑点平衡
混合支撑平衡
平衡
稳定平衡
平衡稳定程度 有限稳定平衡
不稳定平衡
随遇平衡
人体平衡的分类
1、根据人体重心与支撑点的位置关系 上支撑平衡（悬垂平衡） 下支撑平衡（倒立平衡） 混合支撑平衡（肋木侧平衡）
（3）稳定角
是重心垂直投影线和重 心至支撑面边缘相应点 的连线间的夹角。
5章运动学基础课件
v
cos(v ,
j)
v
y
,
v
cos(v ,k )
vz
v
理论力学电子教案
运动学基础
8
（同3）理加速a 度 dv
dv x
i
dv y
j
dvz
k
dt dt dt dt
d2 x dt2
i
d2 dt
y
2
j
d2z dt 2
k
axi ay j azk
大小和方向为
a a2x a2y a2z
将其代入上式，8 得
s 2Rj π sin 2πt
40 这就是点B的弧坐标表示的运动方程。
理论力学电子教案
运动学基础
28
例 题 5-4
点B速度大小： v ds π2 cos 2πt dt 20
点B的加速度 a 在切向的
投影：
at
dv dt
π3 sin 2πt 10
在法向的投影：
an
v2
π2 20
滑槽运动，j =wt，w为常
量。试求规尺上任一点M 的运动方程、轨迹方程、
速度及加速度方程。
理论力学电子教案
例 题 5-2
运动学基础
13
解：考虑任意位置，点M的
坐标 x，y可以表示成
x (a b)cos j (a b)coswt
y bsin j bsinwt
上式即为点M的运动方程。
上式中消去角j，即得点M
钉在t1=(1/4 ) s 和t2=1 s时的加 速度。
理论力学电子教案
运动学基础
27
例 题 5-4
解：已知销钉B的轨迹是圆弧
DE，中心在点A，半径是R。
1运动学基础
x5
x4 ) (x3 3 3t2
x2
x1 )
成功细中取 富贵险中求
☆运动学公式归纳整理
1.加速度的定义式：a
v t
匀变速直线运动：
2.速度与时间的关系： v v0 at
3.位移与时间的关系：
x
v0t
1 2
at
2
4.速度与位移的关系： v2 v02 2ax
5.中间时刻速度：
运动学
一、运动学公式 二、纸带问题 三、运动学图像 四、追击问题
一、运动学公式
描述物体运动的物理量： 1.时间→永恒向前，永不停止 2.位移→描述物体位置改变的物理量 3.速度→描述物体运动快慢的物理量 4.加速度→描述物体速度变化快慢的物理量
一、运动学公式
1.加速度的定义式：a
v t
① 和运动无关 ② 重力加速度、向心加速度… ③ 矢量，由对应的力决定
vt
2
v0
vt 2
6.中间位移速度： vx
2
v02 vt2 2
7.连续相等时间的位移差： x at2
三、运动学图像
x
v
v2
vt
v0
O
t
tO
t
t
O
x
v
x
h
t
O
xO
t
O
t2
三、运动学图像
x
v
v2
vt
v0
O
t
tO
t
t
O
x
v
x
h
t
O
xO
t
O
2第二章-第一节《运动学》共28页PPT资料
通常取地面为参考系；体操运动把体操器械作 为参考系；为了拍摄记录动作，设置杆作为参 考系；人体某环节的运动时，多选用人体总重 心或邻近环节作为参考系。
在运动生物力学中，根据研究问题的性质和 方法的不同，可分为两类不同的参考系：
惯性参考系：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作为参考标准的参 考系叫惯性参考系（又称为：静坐标系或静系）。
加速度
(三).运动的合成与分解
• 1、运动的独立性原理（运动的叠加原理）：若一物体同时参
与几个运动（称为分运动），则每一分运动不受其他分运动
的影响。物体的运动是由各个彼此独立的分运动叠加而成的。 • 2、速度矢量的合成与分解。 • 3、质点的复合运动。
(1) 绝对速度：研究对象相对于静参考系的速度称绝对速度； (2) 相对速度：研究对象相对于动参考系的速度称相对速度； (3) 牵连速度：动参考系原点相对于静参考系的速度称牵连
§1.人体的简化
人体极为复杂，而人体的运动更为复杂，因此必须把人 体简化，这样可为分析人体动作提供方便 。人体和器械进 行简化处理，即近似地看成质点或刚体多刚体系统。
质点(只有质量，不考虑其形状和大小)
人体的简化 刚体(相互间距离始终保持不变的许多质点组成
的 连续体，有体积，考虑其形状和大小及质量)
根据选定的参考系只能定性的描述物体的运动情况，要定量的 描述物体的位置变化，需要在参考系上标定尺度，即建立坐标系。
坐标系：直角坐标系分一维、二维（平面）、三维（立体）三种。
概念： 坐标系是指设置在参考系上的数轴，是
参考系的数学抽象。它在性质上起着参考系的 作用，而在数量上又能精确描述。 三要素是：参照原点、参照方向、参照单位。
Ⅱ.时间特征
在运动生物力学中，根据研究问题的性质和 方法的不同，可分为两类不同的参考系：
惯性参考系：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作为参考标准的参 考系叫惯性参考系（又称为：静坐标系或静系）。
加速度
(三).运动的合成与分解
• 1、运动的独立性原理（运动的叠加原理）：若一物体同时参
与几个运动（称为分运动），则每一分运动不受其他分运动
的影响。物体的运动是由各个彼此独立的分运动叠加而成的。 • 2、速度矢量的合成与分解。 • 3、质点的复合运动。
(1) 绝对速度：研究对象相对于静参考系的速度称绝对速度； (2) 相对速度：研究对象相对于动参考系的速度称相对速度； (3) 牵连速度：动参考系原点相对于静参考系的速度称牵连
§1.人体的简化
人体极为复杂，而人体的运动更为复杂，因此必须把人 体简化，这样可为分析人体动作提供方便 。人体和器械进 行简化处理，即近似地看成质点或刚体多刚体系统。
质点(只有质量，不考虑其形状和大小)
人体的简化 刚体(相互间距离始终保持不变的许多质点组成
的 连续体，有体积，考虑其形状和大小及质量)
根据选定的参考系只能定性的描述物体的运动情况，要定量的 描述物体的位置变化，需要在参考系上标定尺度，即建立坐标系。
坐标系：直角坐标系分一维、二维（平面）、三维（立体）三种。
概念： 坐标系是指设置在参考系上的数轴，是
参考系的数学抽象。它在性质上起着参考系的 作用，而在数量上又能精确描述。 三要素是：参照原点、参照方向、参照单位。
Ⅱ.时间特征
运动学-运动力学基础
适宜的载荷对骨有着积极的影响，但过 载、过用或过度冲击性载荷可引起骨损 伤甚至骨折发生。骨的生长是破坏和重 建两个过程对立统一的结果。其重建的 速度受年龄、营养、机械应力等多种因 素的影响。 生长：在儿童少年时期，适宜的载荷刺 激可以促进骨的生长发育，而过载的载 荷作用，则会影响骨的生长。因此，儿 童少年时期，应避免过大的负重和静力 性负荷训练。 重建：骨的塑形与重建是通过适应力的 作用而发生。重建过程主要体现在骨组 织的更新，如骨单位的重建与骨小梁的 有序排列等，这是骨组织对机械刺激反 应通过骨的形成与吸收为表现形式的生 理过程。
人体平衡对康复治疗对象的意义
• 身体姿势的保持 • 预防意外摔伤 • 全身运动功能恢复（如步行）
对患者平衡能力恢复的启示
具备可靠的平衡功能是人体完成身体其 他随意运动的前提，那么上述概念如何 用到平衡障碍的治疗呢。
一位具有平衡障碍的脑卒中患者，要改 善其平衡功能，我们一般治疗的顺序为 患者仰卧位----支撑坐位----肘膝跪位---双膝跪位----半跪位----坐位----站立位 ，这一顺序体现了重心的逐渐升高，支 撑面逐渐减少。
静载荷和动载荷。 静载荷是指施加的力缓慢且到达某一定
值后不再改变的外力作用方式； 动载荷是施加的力快速变化或反复多次
施加的力作用方式，分别称为冲击载荷 和交变载荷，如击打在人体上的各种力 为冲击载荷，步行过程中双脚骨的受力 为交变载荷。 根据力和力矩由不同方向作用于骨，可 将作用于骨的载荷分为拉伸、压缩、弯 曲、剪切、扭转和复合载荷。
• 基本条件：合外力为0,合力矩为0. • 关键因素：支撑面、稳定角、平衡
角、稳定极限（LOS）稳定系数等。
人体平衡的条件
以人体两脚站立时为例子，两脚与地面接触面积及 其周围的平面称为支撑面。
人体平衡对康复治疗对象的意义
• 身体姿势的保持 • 预防意外摔伤 • 全身运动功能恢复（如步行）
对患者平衡能力恢复的启示
具备可靠的平衡功能是人体完成身体其 他随意运动的前提，那么上述概念如何 用到平衡障碍的治疗呢。
一位具有平衡障碍的脑卒中患者，要改 善其平衡功能，我们一般治疗的顺序为 患者仰卧位----支撑坐位----肘膝跪位---双膝跪位----半跪位----坐位----站立位 ，这一顺序体现了重心的逐渐升高，支 撑面逐渐减少。
静载荷和动载荷。 静载荷是指施加的力缓慢且到达某一定
值后不再改变的外力作用方式； 动载荷是施加的力快速变化或反复多次
施加的力作用方式，分别称为冲击载荷 和交变载荷，如击打在人体上的各种力 为冲击载荷，步行过程中双脚骨的受力 为交变载荷。 根据力和力矩由不同方向作用于骨，可 将作用于骨的载荷分为拉伸、压缩、弯 曲、剪切、扭转和复合载荷。
• 基本条件：合外力为0,合力矩为0. • 关键因素：支撑面、稳定角、平衡
角、稳定极限（LOS）稳定系数等。
人体平衡的条件
以人体两脚站立时为例子，两脚与地面接触面积及 其周围的平面称为支撑面。
运动力学基础PPT课件
人体重心
• （1）定义：整个人体所受重力的合力的作用点，叫人体重心。
55%～56% • 它位于身体正中面上第三骶椎上缘前方 7厘米处，大约在身高的
。
43
第43页/共61页
（2）人体重心位置 • 正常站立姿势下人体重心位置。
44
第44页/共61页
❖人体重心位置，人体重心位置随人体姿势变化而改变。
22
第22页/共61页
（五）力的时间和空间累积效应
1、力的时间累积效应 作用于物体的合外力与其作用时间的乘积
（F·Δt ），称为力的冲量。而将运动物体或人体具 有的“运动量”，即质量与速度的乘积（m v），称 为动量。
动量定理：物体动量的增量等于其所受的冲量。
23
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动量定理和动量守恒定律：
K I F t mvt v0
26
第26页/共61页
动量定理在运动中的应用
1、在投掷项目中，为了增加器械的出手速度，即增加器 械的出手动量，应增加在最后用力阶段对器械的冲量。 这要求在发挥最大力量的同时，延长力的作用时间。
2、若要减少对人体的冲力，就得延长力作用的时间，各 种落地缓冲动作就是典型的例子。
41
第41页/共61页
（二）影响人体下支撑稳定性的因素与评价指标
1.影响人体下支撑稳定性的 因素
➢支 撑 面 大 小 : 支 撑 面 大 ， 稳定度大；支撑面小，稳定 度小。 ➢重 心 的 高 低 : 在 支 撑 面 不 变的情况下，人体的重心位 置低，稳定度大；重心位置 高，稳定度小。
42
第42页/共61页
• 另外，实践中采取一些措施，利用外部条件在一定程度上也可 提高地面对人体的作用力，例如，在跑些、跳鞋上安上钉子， 起跑时用起跑器等 。
《运动学基础》课件
基本概念：能量守 恒定律是指在一个 封闭系统中，能量 既不会凭空产生， 也不会凭空消失， 只能从一种形式转 化为另一种形式。
应用：在运动学 中，能量守恒定 律可以用来解释 物体的运动状态 和能量变化。
实例：例如，一 个物体从高处落 下，重力势能转 化为动能，这就 是能量守恒定律 的应用。
意义：能量守恒 定律是物理学的 基本定律之一， 对于理解自然界 的规律和现象具 有重要意义。
运动学是物理学的基础学科之一，研究物体运动的基本规律和原理。 运动学在工程、机械、航空航天、生物医学等领域有着广泛的应用。 运动学是理解自然界运动现象、解决实际问题的重要工具。
运动学是物理学、数学、工程学等学科交叉融合的桥梁，对于培养跨学科思维和创新能力具有重要意义。
第一定律：物体在没有外力作用的情况下，保持静止或匀速直线运动状态 第二定律：物体受到的力与其质量成正比，与其加速度成反比 第三定律：作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在同一直线上 运动学基本原理：描述物体运动的基本规律，包括位移、速度、加速度等概念
汇报人：
添加标题
势能：物体由于位置 变化而具有的能量
添加标题
机械能：物体由于运 动和位置变化而具有 的能量
添加标题
内能：物体内部分子、 原子等微观粒子的运 动和相互作用所具有 的能量
添加标题
电能：物体由于电荷 的移动和相互作用所 具有的能用所具 有的能量
添加标题
核能：物体由于核反 应和相互作用所具有 的能量
定义：加速度是物体速度的变化率， 表示物体速度的变化快慢
单位：加速度的国际单位是米/秒² （ m /s ²）
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
计算公式：a = Δv/Δt，其中a表示 加速度，Δv表示速度变化量，Δt表 示时间变化量
《运动中的力学》课件
运动中的力学
contents
目录
• 力学基础 • 运动学 • 动力学 • 弹性力学 • 运动中的摩擦力 • 力学在运动中的应用
01
力学基础
力的定义与性质
总结词
力的定义与性质是运动中力学的基础，包括力的概念、单位、矢量性、独立性等。
详细描述
力是物体之间的相互作用，具有大小、方向和作用点三个要素，单位是牛顿（N），国际单位制中的基本单位。 力具有矢量性，遵循平行四边形定则进行合成与分解。同时，一个力作用于物体上时，不会影响其他力的作用效 果，即力的独立性。
力的合成与分解
总结词
力的合成与分解是解决力学问题的重要方法，通过平行四边形定则或三角形法则进行。
详细描述
力的合成是将多个力合成为一个力的过程，遵循平行四边形定则或三角形法则。力的分解是将一个力 分解为多个力的过程，同样遵循平行四边形定则或三角形法则。通过力的合成与分解，可以分析物体 在多个力作用下的运动状态和受力情况。
02
运动学
运动的描述
01
02
03
位置
描述物体在空间中的位置 ，通常用坐标系表示。
速度
描述物体运动快慢的物理 量，等于位移对时间的导 数。
加速度
描述物体速度变化快慢的 物理量，等于速度对时间 的导数。
匀速与变速运动
匀速运动
物体在相等时间内通过的位移相 等，速度保持不变。
变速运动
物体在运动过程中速度不断变化 ，可能加速或减速。
弹性体的能量分析方法
通过有限元分析等方法，对物体进行 能量分析和优化设计。
05
运动中的摩擦力
摩擦力的 运动趋势时，在接触表面上产生的阻 碍相对运动的力。
分类
contents
目录
• 力学基础 • 运动学 • 动力学 • 弹性力学 • 运动中的摩擦力 • 力学在运动中的应用
01
力学基础
力的定义与性质
总结词
力的定义与性质是运动中力学的基础，包括力的概念、单位、矢量性、独立性等。
详细描述
力是物体之间的相互作用，具有大小、方向和作用点三个要素，单位是牛顿（N），国际单位制中的基本单位。 力具有矢量性，遵循平行四边形定则进行合成与分解。同时，一个力作用于物体上时，不会影响其他力的作用效 果，即力的独立性。
力的合成与分解
总结词
力的合成与分解是解决力学问题的重要方法，通过平行四边形定则或三角形法则进行。
详细描述
力的合成是将多个力合成为一个力的过程，遵循平行四边形定则或三角形法则。力的分解是将一个力 分解为多个力的过程，同样遵循平行四边形定则或三角形法则。通过力的合成与分解，可以分析物体 在多个力作用下的运动状态和受力情况。
02
运动学
运动的描述
01
02
03
位置
描述物体在空间中的位置 ，通常用坐标系表示。
速度
描述物体运动快慢的物理 量，等于位移对时间的导 数。
加速度
描述物体速度变化快慢的 物理量，等于速度对时间 的导数。
匀速与变速运动
匀速运动
物体在相等时间内通过的位移相 等，速度保持不变。
变速运动
物体在运动过程中速度不断变化 ，可能加速或减速。
弹性体的能量分析方法
通过有限元分析等方法，对物体进行 能量分析和优化设计。
05
运动中的摩擦力
摩擦力的 运动趋势时，在接触表面上产生的阻 碍相对运动的力。
分类
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仰卧位 前臂支撑下的俯卧位 肘膝跪位
双膝跪位 半跪位 坐位 站立位
Ⅰ级静态平衡 Ⅱ级自然动态平衡 Ⅲ级他动平衡
骨与关节生物力学
26
27
长骨的结构
28
↓ ↑
29
30
骨板：骨胶原纤维平行层状排列，借基质粘
合在一起，钙盐密集规则沉积其间，形成的
31
既韧又硬的板状结构
32
长 骨 骨 干 结 构 模 式 图
3.多轴关节 (2)平面关节
思考：膝关 节属于哪个
类型
48
人体运动的杠杆原理
49
关节功能的决定因素
• 关节活动度（ROM） ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 稳定性（stablility） • 柔韧性（flexibility）
51
影响关节稳定性的因素
• 关节面形状 • 韧带强弱 • 骨骼肌力量 • 关节负压
52
53
54
动作结构特征改变
骨受载荷异常
应力分布改变
高压缩
复合
高拉力
斜行裂纹
横行裂纹
斜行骨折
横行骨折
41
42
人体运动的杠杆原理
43
44
45
46
关节的概述
致密结缔组织
关节/滑膜关节
关节的分类
1.单轴关节
shù
(1)屈戍关节(滑车关节)
(2)车轴关节
(1)椭圆关节
2.双轴关节 (2)鞍状关节
(1)球窝关节
肌拉力线
喙肱肌拉力线 位于肩关节冠状轴前方、 矢状轴内侧， 使肩关节内收和屈。 肱肌位于肘关节中心 运动轴的冠状轴前方， 能使肘关节屈。
组织弹力 当机体拉伸、压缩、扭转时会发生 形变，弹力是机体形变做功的能力。
希尔三元素模型:①可收缩成分：相当于骨骼肌中肌纤维成分; ②串联弹性元：主要是位于骨骼肌两端的肌腱；③并联弹性 元：包裹在整个骨骼肌表面和肌束、肌纤维表面的结缔组织
平衡将遭到破坏，物体会翻倒。
《犯罪高手》MV
中迈克尔杰克逊倾斜45°
人体平衡对康复治疗对象的意义
• 身体姿势的保持 • 预防意外摔伤 • 全身运动功能恢复（如步行）
对患者平衡能力恢复的启示
① 先练坐位平衡（重心低支撑面较大） ② 立位平衡 ③ 双脚分开,静态平衡与动态平衡训练 ④ 并足训练（破坏平衡）
正常人双足自然分开站在平整而坚实的地面上时， LOS前后方向的最大倾斜角为12.5度，左右为16度， 围成一个椭圆形
LOS的大小取决于支持面的大小及性质
20
稳定系数：指稳定力矩与倾倒力矩的比值。 • 稳定系数大于1时，物体能抵抗外来翻倒力矩，平衡
不被破坏； • 稳定系数小于1时，物体抵抗不住外来的翻倒力矩，
运动力学基础
2020/5/3
运动生物 力学
康复治疗
运动疗法
2
3
人体各节段重力占体重的百分比
7 %
3% 43%
2% 1% 12%
5% 2%
中国人体惯性参数模型标准
4
肌拉力 骨骼肌借助肌腱附着于骨，产生对 骨的拉力维持人体姿势，引起人体内各部 分、各环节的相对运动，是人体内力中最 重要的主动力。
55%-56%处。
平衡是物体速度和方向不变的状态。
稳定性 稳定性是指人体和物体抵抗各种干 扰作用保持平衡的能力。 一是人体静止时抵抗各种干扰的能 力，这种能力称为静态稳定性。 二是指人体重心偏移平衡位置后， 干扰因素除去时，人体仍能恢复到 初始平衡范围，此为人体平衡的动 态稳定性。
人体平衡的条件
。
运动中的力矩
力矩（M）是作用于物体或人体的合力（F）与支 点到力作用线距离（d）的乘积， 即M=F×ｄ。
分析：手握球做屈肘动作 产生的力矩
9
人体运动的动力学
一、牛顿运动定律 （一）牛顿第一定律
任何物体在不受外力作用（或所受合外力为零）时将保持静止或 匀速直线运动状态不变，又称惯性定律。 （二）牛顿第二定律
• 基本条件：合外力为0,合力矩为0. • 关键因素： ✓ 支撑面 ✓ 稳定角/平衡角 ✓ 稳定极限（LOS） ✓ 稳定系数
稳定角：重心 垂直投影线和 重心到支撑面 边缘相点的连 线间的夹角
失去平衡：重心垂直投影线是否落在支撑面内。
比较重心高低和支撑面大小
limit of stability人体在能够保持平衡的范围内 倾斜时与垂直线形成的最大角度
当物体所受到的合外力不为零时，物体的运动状态会发生改变。 （三）牛顿第三定律
即作用力与反作用力定律 。
二、牛顿运动定律在人体运动中的应用
（一）运动中合理利用惯性可以省力 （二）克服重物惯性需要遵循骨骼肌活动顺序原理 （三）增加人体对外界的作用力可以增大外界对人体的反作
用力
1.主动运动是指肌力达几级，即可有骨骼肌主动收缩完成的
33
长 骨 骨 干 结 构 模 式 图
34
35
能拆就能砌，能破就能立
骨组织内部
36
骨受载荷形式
37
骨密质所受应力极限比较（单位：MN/m2）
38
骨的应力应变
强度：外力作用下，材料抵抗永久变形和破坏的能力 刚度：弹性区的曲线斜率
39
40
持续剧烈运动/大强度劳动
骨骼肌疲劳
贮存能量能力下降
55
关节面 弧度之
差
关节周肌 群
关节囊、韧带因素
关节周肌 群
56
57
58
59
本单元重点
人体主要承受的内力和外力，重力百分比 运动中的力矩计算 人体重心和平衡的各概念和康复应用 骨受载荷的形式 应力对骨生长的影响 人体三类杠杆 影响关节稳定性的因素
60
运动（ ）
A、1级
B、2级
C、3级 D、4级
E、5级
2.单侧上肢(含手)重力所占人体体重的百分比为（ ） A. 7% B. 6% C. 5% D. 3% E.2%
13
人体运动的静力学
人体重心与平衡
14
人体重心与人体平衡
• 人体重心：整个人体所受重力的合力的作用点 • 位置：身体正中面上第三骶椎上缘数厘米，约在身高的